Mach 3 программирование. Mach3 — программа для управления ЧПУ станками

Назначение

Mach3 – это одна из тех узкопрофильных программ, которые могут пригодиться лишь специалисту в конкретной области. Данное ПО используется для работы со станками с ЧПУ. Программа осуществляет поддержку многих типов станков, среди которых фрезерные, токарные, гравировальные, зубонарезные и другие. Установка Mach3 превратит Ваш ПК в пункт управления, позволив существенно облегчить работу и автоматизировать процесс.

Технические особенности

Использование этого программного обеспечения имеет ряд своих нюансов. В первую очередь следует отметить, что для установки Mach3 потребует 1 Гб свободного места на жестком диске и ОЗУ свыше 500 Мб. Помните, что программа не поддерживает версии Windows, выпущенные после "семерки". А ввиду того, что данный софт предназначен для коммерческого использования, чтобы активировать весь функционал необходимо купить лицензию. Разумеется, разработчики позаботились и о наличии демоверсии, позволяющей устроить юзеру тест-драйв.

Графическая оболочка

Интерфейс Mach3 перегружен огромным количеством кнопок, в которых очень легко потеряться. Работа с инструментарием осложняется еще тем, что программа не поддерживает русский язык. Не имеет значения, разбирается ли пользователь в тематике и сносно владеет английским или же нет – ему понадобится время на освоение инструментария, а также терпение, чтобы привыкнуть к тому, что для правильного функционирования программы следует предварительно оптимизировать ПК, отключив все активные программы.

Mach3, к сожалению, работает только в полноэкранном режиме, но в противовес этому имеет достаточно гибкий интерфейс, позволяющий перемещать блоки с различными опциями в любую часть экрана. Она умеет генерировать макросы и M-коды из скриптов VB, способна осуществлять линейное регулирование (в несколько уровней) и управление частотой вращения шпинделя и создавать управляющую программу G-кодов. ПО поддерживает импорт файлов JPG, DFX и BMP, а также дополнительно может включить окно, позволяющее вести видеонаблюдение за рабочим процессом с помощью дистанционной камеры.

Итоги

• разработчики не реализовали поддержку русского языка;
• массивный инструментарий, в котором нелегко разобраться;
• гибкий интерфейс, подстраивающийся под пользователя;
• возможность вести видеонаблюдение за процессом работы;
• ПО работает только в полноэкранном режиме;
• поддерживает Windows в диапазоне от XP до 7.

Mach3 программа для управление станком ЧПУ – программа, разработанная для автономного контроля станочным оборудованием с числовым программным управлением. Программа является одинаково эффективной для всех типов станков, независимо от того, для каких целей используется прибор: фрезеровки, гравировки или токарной обработки. Данная программа является одной из самых популярных разработок подобного типа.

Предназначение

Полное название программы АртСофт Mach3. Она используется на компьютерных устройствах, подключенных к станкам. Для запуска программы на компьютере должна быть установлена операционная система от компании Майкрософт. Приложение и софт были созданы американским производителем. Его популярность связана с простотой использования, которая обеспечивает возможность применения как на производстве, так и в быту.

Отдав предпочтение управляющей программе, можно запустить приборы:

• зубонарезной;
• гравировочный.

Для того чтобы Mach3 была запущена на компьютере, он должен соответствовать минимальным требованиям. Операционная система Windows – не старее двухтысячного года. Тактовая частота процессора – не менее 1 гигагерц. Минимальный объем оперативной памяти – 512 мегабайт. Память видеокарты – не менее 64 мегабайт. Объема свободной памяти на жестком диске – не менее 1 гигабайта. Наличие порта LPT и не менее двух разъемов USB.

Практически каждое современное устройство совместимо с Mach3, благодаря чему ее можно применять как на крупных предприятиях, так и в домашних мастерских.

Приложение аналогичным образом управляется на станке разной конструкции. Разница в работе может быть связана исключительно с отличиями в характеристиках и габаритах приборов.

Особенности

Mach3 взаимодействует с любыми станками, имеющими систему числового программного управления. Программу можно запустить не только на стационарных компьютерах, но и ноутбуках. Для этого достаточно подключить агрегат к станку. Система Mach3 представляет собой скорее драйвер, чем сложное приложение. После его установки, на компьютере можно будет самостоятельно создавать управляющие программы.

После того, как их создание будет завершено, они загружаются в модульную память, с которой связано числовое программное управление. Основная задача компьютера заключается в настройке параметров для работы со станочным оборудованием.

Через ПК можно:

• автоматизировать рабочий инструмент;
• управлять его движением;
• контролировать перемещение по заданной траектории.

Программа работает в качестве обычного оконного приложения, и не перегружает операционную систему. Перед ее использованием рекомендуется ознакомиться с инструкцией. На обучение не потребуется много времени.

Основными достоинствами Mach3 являются:

• широкие функциональные возможности;
• интуитивно понятный интерфейс;
• грамотный принцип управления.

Инструкция доступна в различных языках, включая русский. Благодаря этому с обучением не возникнет трудностей.

Характеристики

Приложение способно управлять одновременно сразу шестью координатами. Софт оснащен встроенным программным обеспечением, которое позволяет загружать файлы прямым способом. Допускается загрузка файлов в четырех форматах:

При необходимости интерфейс приложения можно изменить. С его помощью прибор управляет частотой вращения шпинделя. Релейный контроль осуществляется на нескольких уровнях. Обработка записывается системой видеонаблюдения, которая передает запись в специальное окно софта. Для удобства оконный режим можно переключить в полноэкранный. Созданная программа совместима также с современными сенсорными приборами.

На экране имеются:

• кнопки управления программой;
• отображение управляющей программы;
• элементы управления осями;
• кнопки «Мастера»;
• кнопки управления экраном.

«Мастера» – одно из основных достоинств приложения. Они представлены минипрограммами для расширения возможностей Mach3. Они предназначены для выполнения простых задач, которые позволят пользователю сэкономить время. Допускается самостоятельное создание минипрограмм.

Они используются для:

• нарезки зубьев;
• сверления;
• отцифровки;
• гравировки текста;
• выборки пазов;
• поверхностной обработки;
• обработки обычных контуров.

На экран выводится вся информация о рабочем инструменте. Для регулировки скорости шпинделя достаточно воспользоваться кнопками «+» и «-». Кнопки и режимы подписаны на английском языке, но в инструкции написано их обозначение.

Подготовка

От правильной настройки программы зависит не только точность и качество выполнения обработки, но и сохранность оборудования. Если настройка будет выполнена с ошибками, результатом может стать сломанный управляемый инструмент, модуль для ЧПУ или другие элементы.

Подготовка выполняется в несколько шагов:

• необходимо полностью подключить станки и проверить их работоспособность (проверку можно выполнить как при помощи стандартной диагностики, так и с использованием различных программ);
• затем производится установка Mach3 (перед установкой следует убедить, что компьютерное устройство соответствует минимальным требованиям программы);
• рекомендуется использовать лицензионные версии приложения (по причине высокой стоимости лицензионного приложения и английского софта часто используются пиратские русифицированные сборки – однако они могут быть повреждены, и способны нанести вред станочному оборудованию);
• работа операционной системы должна быть оптимизирована (для этого рекомендуется отключить сторонние приложения, включая те, которые работают в фоновом режиме);
• при работе программы не рекомендуется запускать другие приложения (в особенности это касается игр, поскольку они способны нагрузки компьютер).

Если компьютер планируется использовать не только для работы с Mach3, жесткий диск следует разделить на подразделы. Данный шаг необходим, если ПК будет применяться в создании управляющих программ, или других целей. Следует установить отдельную операционную систему, на которой будет эксплуатироваться приложение. Другие приложения ставить на эту систему не нужно.

Использование

Перед настройкой программы следует внимательно изучить инструкцию, кнопки и их значение. Mach3 взаимодействует с разными станками, поэтому для каждого типа следует открыть собственную вкладку с параметрами. С покупкой лицензионной версии инструкция следует в комплекте. Если же используется пиратская версия, или же инструкция была утеряна, для обучения ее можно в свободном доступе скачать в интернете.

Перед обработкой деталей требуется включить станок и убедиться, что он работает нормально. Об этом будет говорить отсутствие рывков и перебоев в работе. Затем выполняется прогон агрегата. Приложение позволяет выполнить прогон в автоматическом режиме, нажав на специальную кнопку. С ее помощью пробный режим можно как включить, так и выключить. Управлять рабочим механизмом аппарата можно при помощи мышки.

Управление бывает двух типов:

• пошагового;
• непрерывного.

При использовании первого типа станок приводится в рабочее состояние нажатием клавиши, и выполняет обработку по заданному отрезку. Второй тип характеризуется работой станка, пока оператор будет зажимать клавишу. Если клавишу отпустить, обработка прекратится.

Необходимо указать программе какое оборудование будет формировать сигналы STEP/DIR.
Это может быть либо классический LPT порт Вашего ПК, либо внешнее устройство, например PLCM.
В первом случае Вам необходимо зайти в меню Config->Ports and Pins и на вкладке Port setup and Axis Selection проверить, что для первого порта установлена галочка Port Enabled и его адрес указан верно (адрес можно узнать в свойствах LPT порта в диспетчере устройств ОС Windows).

Здесь же необходимо выбрать частоту работы ядра формирователя импульсов STEP/DIR. Чем она выше, тем большие скорости перемещения Вы сможете получить, но тем более мощный компьютер Вам потребуется.

Настройка пинов

Теперь Вам необходимо указать какие пины порта для чего у Вас используются.

В меню Config->Ports and Pins на вкладке Motor Outputs Вы должны для каждой используемой оси установить галочку Enabled, в столбцах Step Pin# и Dir Pin# указать номера выводов Вашего порта для соответствующих сигналов, а в столбцах Step Portи Dir Port указать номера портов LPT (как правило всегда 1).

Если будет использоваться управление шпинделем (с помощью ШИМа или через STEP/DIR), то его также необходимо настроить на вкладке Motor Outputs.

Для генерации ШИМа будет использован сигнал STEP из строки Spindle

Настройка датчиков.

На вкладке Input Signals меню Config->Ports and Pins следует указать на какие контакты каких портов подключены Ваши датчики.

По аналогии с предыдущей настройкой,Enable разрешает программе использовать данный датчик, Port# и Pin Number задают номер порта и его контакт соответственно, а Active Low указывает, будет ли вход срабатывать при появлении на контакте низкого уровня (галочка) или высокого (крестик). Аварийные датчики крайних положений осей прописываются в строки <ОСЬ>++ и<ОСЬ>--. Датчик нуля - <ОСЬ> Home.

Вход Probe используется для датчика определения высоты инструмента и габаритов заготовки, EStop - кнопка аварийной остановки.

На вкладке Output Signals меню Config->Ports and Pins настраиваются управляющие сигналы. Из них следует отметить группу Enable - разрешение включения драйвера соответствующей оси. Заметим, что если Вы хотите использовать только один выход для включения всех драйверов, например, через плату коммутации, достаточно настроить только выход Enable1.

Настройка параметров осей

Настройки скорости и ускорения

Окно Config->Motor tuning предназначено для настройки параметров перемещений осей станка.

Ось Х

Ось Y

Ось Z

Параметр Steps per задает количество импульсов STEP, которые необходимо сформировать для перемещения инструмента на 1мм. Он зависит не только от механики, но и от выставленного на драйвере режима деления шага. Velocity задает предельно допустимую скорость перемещения по оси, выраженную в мм/мин. Acceleration - задает максимальное ускорение по оси в мм/с^2. Пример расчета параметра Steps per для конкретной передачи: предположим что имеем винт ШВП с шагом 5мм/об, шаговый двигатель 200 шагов/об работающий в режиме микрошага 1/16. Получим

Steps per = (200 * 16) / 5 = 640 шагов/мм.

Таким образом дискрет перемещения на 1 шаг - 1 / 640 = 0.0015625мм. Если Вы используете LPT порт компьютера, не забудьте установить значения 5us в полях Step Pulse иDir Pulse

Особенности формирования управляющих сигналов

Формирование STEP/DIR программой MACH3

Для начала рассмотрим способы формирования импульсов STEP/DIR программой MACH3. Любой драйвер ШД делает шаг при изменении уровня сигнала STEP с низкого на высокий или с высокого на низкий. Это зависит от конструкции драйвера или его настроек. Генератор импульсов в MACH3 устроен таким образом, что сигнал DIR изменяется практически одновременно с выдачей активного фронта сигнала STEP. Очевидно, что драйвер не может мгновенно среагировать на изменение сигнала DIR, поэтому если задержка после изменения DIR перед фронтом STEP окажется недостаточной, драйвер может сделать шаг не в ту сторону. Величина задержки между изменением DIR и фронтом STEP в MACH3 не может быть более 5мкс и задается параметром Dir pulse в окне Motor Tuning. Малая величина задержки может стать причиной "пропуска шага" при смене направления движения мотора. Более того, для некоторых дешевых драйверов с медленными оптопарами даже 5мкс может оказаться недостаточно, однако увеличить задержку средствами MACH3 невозможно.

Режим Sherline

Другой проблемой при использовании некоторых драйверов может оказаться тот факт, что ширина импульса STEP относительно невелика - не более 5мкс (параметр Step pulse в окне Motor Tuning). В этом случае рекомендуется установить параметр Sherline 1/2 Pulse mode, что приведет к формированию импульсов STEP со скважностью близкой к 50%, но при этом эффективная частота работы ядра снизится вдвое, так как теперь для формирования импульса STEP MACH3 будет использовать уже два прерывания от таймера.

Направления осей

Зайдите в меню Config->Homing/Limits. Установите галочку в поле Reversed если вам необходимо изменить направление соответствующей оси. Эта настройка является аналогом смены полярности сигнала DIR в настройках Config->Ports and Pins->Motor Outputs.

Поиск нуля на оси

В том же окне Homing/Limits Вы можете настроить поиск нуля: поле Home Neg отвечает за направление движения при поиске нуля, а Home off задает координату, которую необходимо присвоить данной оси при нахождении датчика. Speed % - скорость (в % от максимальной) на которой "голова" будет двигаться к датчику.

Ограничение перемещения по оси Программное ограничение перемещений ("Soft Limits) настраивается там же, в Homing/Limits. Для этого в полях Soft Max и Soft Min необходимо задать предельно допустимые координаты по осям. С помощью кнопки Soft Limits в главном окне программы можно включать и отключать режим Soft Limits.

Теперь переходим к пуску шаговых двигателей – «закрутке осей». Для этого заходим на главную страницу Mach и слева на клавиатуре компьютера нажимаем клавишу «Tab», после чего на экран справа выскочит пульт ручного управления «MPG MODE». Включаем питание контроллера, далее нажимаем на кнопку «RESET», при этом останавливается рядом находящаяся бегущая строка и должен появиться шум от подачи напряжения на шаговые двигатели. Затем левой кнопкой мыши нажимаем поочередно на кнопки осей X (+ -), Y(+ -), Z(+ -) пульта ручного управления, при этом шаговые двигатели данных осей должны начать вращаться.

Отдельные настройки:

Изменение направления вращения осей (реверс)

Заходим в меню «Config» и нажимаем «Homing/Limits». В
появившемся окне против нужной оси в графе «Reversed» меняем знак на птичку или крестик, затем нажимаем «ОК».

Загрузка программы с G-кодами и ее запуск/остановка.
Заходим в меню «File» и нажимаем «Load G-Code». На появившемся окне выбираем нужную программу и нажимаем «Открыть».

Данная программа загружается и окно Mach приобретает следующий вид:

Калибровка станка.

Это важная операция по настройке точности станка. В силу различных технических причин, связанных с возможной неточностью механического хода осей станка, возможно возникновение погрешности, которое программа Mach позволяет откорректировать на программном уровне. Для этого на главном окне программы в управляющей строке нажимаем «Settings Alt 6», в новом окне нажимаем кнопку «Set Steps per Unit» (смотри картинки ниже).

Далее в появившемся окне «Axis Selection» выбираем точкой нужную для калибровки ось и нажимаем «ОК». Появляется следующее окно, в котором нужно установить заданное расстояние, например 150мм, и нажать «ОК». Станок включится и по этой оси «отъедет» на какое-то расстояние, которое потом надо будет точно измерить. Например, получилось 155мм. Это значит, что при задании станку расстояния 150мм, он фактически «проехал» 155мм. Это значение (155) вводим в открытое окно и нажимаем «ОК». Программа при этом автоматически определит погрешность и в дальнейшем начнет ее учитывать. «Учитывание» погрешности производится путем изменения количества подаваемых импульсов(шагов) на шаговый двигатель данной оси, проконтролировать изменение можно в окне «Steps per» меню «Config», далее «Motor Tuning».

Такую операцию надо провести в отношении каждой оси.

Подбор скорости оборотов шаговых двигателей и режимов резания.

Скорость оборотов шаговых двигателей подбирается индивидуально к каждому станку, исходя из следующего принципа – определяется максимальная скорость, при которой он начинает «запираться» (останавливаться) при работе, затем она уменьшается на 30-40%. При необходимости можно использовать и более низкие скорости, например при резке прочных материалов (металлов).
Подбор режимов резания тоже подбирается от минимальных значений до постепенного их повышения (скорость движения фрезы и ее заглубление). Появление излишнего «натужного» шума (рывков) при работе станка обычно свидетельствует о наступлении предельного режима.
Примерные режимы резания:
- при работе с деревом – скорость перемещения фрезы 3-5мм в сек, заглубление 2-3мм;
- с алюминием – скорость перемещения фрезы 3-4мм в сек, заглубление 0.1-0.3мм.
Это в целом все, что необходимо знать для первоначального запуска станка с Mach, остальное рекомендуется изучать по официальному Руководству этой программы.

Настройка высоты факела в Mach 3 для плазмы

Чтобы подключить режим управления и настройки факела THC, выполните следующие шаги:

1. Зайдите в Меню (Menu ) -> Управление плагинами (Plugin Control ) -> Основные конфигурации: ESS (Main Config: ESS ) -> Активируйте режим настройки высоты факела, поставив галочку напротив окна «Настройка высоты факела» (THC mode )

2. Зайдите в Меню (Menu ) -> Конфигурации (Config ) -> Входы/Выходы (Ports & Pins ) -> Входящие сигналы (Input Signals ).

Вам необходимо разрешить следующие три входящих сигнала, присвоить номер входа и выхода, и активировать высокое / низкое состояние.

* THC On (Факел подключен). Сигнал входящей дуги.
* THC Up (Факел вверх). Сигнал, отдающий команду оси Z подниматься.
* THC Down (Факел вниз). Сигнал, отдающий команду оси Z опускаться.

Подключите «Разрешить управление направлением факела вверх/вниз даже тогда, когда режим THC выключен» (Allow THC UP/DOWN Control even if not in THC Mode ) ТОЛЬКО В ТОМ СЛУЧАЕ, если вы контролируете высоту факела вручную. Никогда не выбирайте данную функцию в стандартном режиме управления факелом THC.

4. Во всплывшем окне Mach3 вы увидите следующее:

Кнопка «Факел вкл/выкл» (Torch On/Off ) позволит включить или выключить факел (также данная функция будет активной при использовании назначенного выхода шпинделя или G-кодов). Факел ДОЛЖЕН быть включен, если вы хотите позволить ему быть активным, и сигнал (переключение с режима вкл на выкл и наоборот) будет исходить из контроллера факела.

Функция «Факел Min» и «Факел Max» (THC Min/THC Max ) позволяет вам установить минимальную и максимальную высоту оси Z. Это значит, что когда вы достигнете установленных пределов, любые команды, указывающие направление, выходящее за пределы максимальной и минимальной высоты, будут проигнорированы.

Mach3 - это пакет программного обеспечения, который работает на ПК и превращает его в экономичную станцию управления станком. Для работы Mach3 вам нужно иметь ПК, на котором установлена операционная система Windows 2000, Windows XP или Windows 7 32bit. Разработчики программы рекомендует использовать компьютер с процессором от 1ГГц и оперативной памятью не менее 1ГГб. Стационарный компьютер дает лучшие результаты, по сравнению с ноутбуками и значительно дешевле. Кроме того, вы можете использовать этот компьютер и для других работ, когда он не занят управлением вашим станком. При установке на ноутбук рекомендуется провести .

Mach3 и его драйвер параллельного порта соединяется с оборудованием станка через параллельный порт (порт принтера). Если ваш компьютер не оборудован параллельным портом (всё больше и больше компьютеров выпускается без этого порта), вы можете приобрести специальную плату - USB-LPT, которая подключается к компьютеру через USB порт, или приобрести плату расширителя портов PCI-LPT или PCI-E-LPT.

1. После установки программы Mach3 проверяем работу драйвера.

После установки программы запускаем файл DriverTest.exe, при корректной работе драйвера наблюдаем картинку, рисунок 1.

Рисунок 1 Проверка работы драйвера программы Mach3.

Если нет, следует проверить следующее:

1) операционная система Windows 32bit

2) Совпадает ли номер LPT порта и его адрес с настройками в Mach3, по умолчанию LPT1 и адрес порта(0x378) , то есть картинка из меню пуск->панель управления -> система -> оборудование -> диспетчер устройств -> порты COM и LPT должна быть как на рисунке 2.

Рисунок 2. Просмотр настроек LPT порта

Mach3 поддерживает работу только с портами LPT1 или LPT2, если при установке внешней платы номер порта LPT3, то его нужно изменить в диспетчере устройств на LPT1.

Адрес порта можно посмотреть в свойствах(правая кнопка мыши на выделенной надписи), вкладка - ресурсы.

Если используется переходник USB-LPT, скачать драйвер для переходника USB по ссылке https://cloud.mail.ru/public/6kXS/3CddBpHpG

На этом настройка закончена.

При желании можно поэкспериментировать с установкой разных скоростей и ускорений, выбирая те, которые вас больше устраивают и при которых двигатели вращаются устойчиво без пропуска шагов и подергиваний.

Максимальная скорость примерно равна 500-600 мм/мин на каждый миллиметр шага винта. Т.е. если ваш винт имеет шаг 1,5 мм, вы можете достичь скорости примерно 1000 мм/мин, для ШВП с шагом 5мм это значение уже 3000мм/мин, а для ШВП1610 аж 6000мм/мин!

Добившись максимально возможной скорости, имейте ввиду, что для реальной устойчивой работы эти значения желательно снизить на 20-40%.

Можно также поэкспериментировать со скоростью спада тока в обмотках, но это лучше делать на готовом станке.

В дальнейшем для работы используйте инструкцию программы MACH3..

Mach3 - это пакет программного обеспечения, который работает на ПК и превращает его в экономичную станцию управления станком. Для работы Mach3 вам нужно иметь ПК, на котором установлена операционная система Windows 2000, Windows XP или 32-битная Windows Vista. (Для работы в операционной системе Windows Vista может понадобиться патч реестра, который можно скачать на сайте www.machsupport.com .) ArtSoft USA рекомендует использовать процессор с частотой не менее 1GHz и монитор с разрешением 1024 x 768 пикс. Стационарный компьютер дает лучшие результаты, по сравнению с лэптопами и значительно дешевле. Кроме того, вы можете использовать этот компьютер и для других работ, когда он не занят управлением вашим станком. При установке на ноутбук рекомендуется провести оптимизацию системы под Mach3 .

Mach3 и его драйвер параллельного порта соединяется с оборудованием станка через один (иногда через два) параллельный порт (порт принтера). Если ваш компьютер не оборудован параллельным портом (всё больше и больше компьютеров выпускается без этого порта), вы можете приобрести специальную плату - USB-LPT, которая подключается к компьютеру через USB порт, или приобрести плату расширителя портов PCI-LPT или PCI-E-LPT.

Mach3 генерирует импульсы шага и сигналы направления, выполняя последовательно команды G-кодовой управляющей программы (УП), и посылает их на порт(ы) компьютера или внешний контроллер. Платы электропривода двигателей осей вашего станка должны принимать сигналы шага и сигналы направления (step и dir), выдаваемые программой Mach3. Так обычно работают все шаговые двигатели и современные сервосистемы постоянного и переменного тока, оснащенные цифровыми энкодерами (датчиками положения).

Чтобы настроить систему с ЧПУ на использование Mach3, вам необходимо установить ПО Mach3 на ваш компьютер и правильно подключить электроприводы ваших двигателей к порту компьютера.

Mach3 очень гибкая программа, созданная для управления такими машинами, как фрезерные станки, токарные станки, плазменные резаки и трассировщики. Характеристики станков, управляемых Mach3, следующие:

· Частичное ручное управление. Кнопка Аварийного останова (EStop ) обязательно должна присутствовать на любом станке.

· Две или три оси, расположенные под прямым углом друг к другу (обозначаемые как X, Y, и Z)

· Инструмент, движущийся относительно заготовки. Начальные положения осей фиксируются относительно заготовки. Относительность движения заключается в том, что (1) движется инструмент (например, фреза, зажатая в шпинделе, перемещается по оси Z или токарный инструмент, закрепленный в зажиме, совершает движение в направлении осей X и Z) или (2) перемещается стол и закрепленная на нем заготовка (например, на консольно-фрезерном станке происходит перемещение стола по направлениям осей X, Y и Z, когда инструмент и шпиндель неподвижны).

И дополнительно:

· Выключатели, сообщающие, когда инструмент находится в положении «База».

· Выключатели, определяющие ограничения разрешенного относительного движения инструмента.

· Управляемый «шпиндель». Шпиндель может вращать инструмент (фрезу) или заготовку (точение).

· До трех дополнительных осей. Они могут быть определены как ротационные (т.е. их движение измеряется в градусах) или линейные. Каждая из дополнительных линейных осей может быть подчинена оси X, Y, или Z. Они будут перемещаться вместе, управляемые УП или вашими ручными переездами, но обращение к ним осуществляется по отдельности (для получения детального описания см. параграф 5.6.4).

· Выключатель или выключатели, соединенные в защитную цепь станка.

· Управление способом подачи охлаждения (жидкостного и/или газообразного)

· Зонд - щуп в держателе инструмента, позволяющий производить оцифровку существующих деталей или моделей.

· Энкодеры, датчики положения со стеклянной шкалой, которые могут показывать положение узлов станка

· Специальные функции.

В большинстве случаев, станок подключается к компьютеру, на котором установлен Mach3, через параллельный (принтерный) порт(ы) компьютера. Простой станок использует один порт, комплексному - иногда требуется два. Управление специальными функциями, такими как LCD дисплей, смена инструмента, фиксирование осей или конвейер для отвода стружки, происходит посредством подключения специального устройства ModBus (например, PLC или Homan Design ModIO контроллер). Также соединение может происходить через "эмулятор клавиатуры", который генерирует псевдо нажатия клавиш в ответ на сигналы ввода. Mach3 управляет сразу шестью осями, координируя их одновременное движение с помощью линейной интерполяции, или осуществляя круговую интерполяцию по двум осям (из X, Y и Z), в то же время линейно интерполируя оставшиеся четыре с помощью угла, охваченного круговой интерполяцией. Таким образом, при необходимости инструмент может перемещаться по сужающейся винтовой траектории. Подача на протяжении этих передвижений поддерживается в соответствии со значением, указанным в вашей управляющей программе (УП), согласно ограничениям ускорения и максимальной скорости осей. Вы можете вручную передвигаться по осям, используя различные способы ручных Переездов. Если механизм вашего станка представляет собой руку робота или гексапод, то Mach3 не сможет им управлять, потому что в этом случае потребуются кинематические вычисления, чтобы соотнести положение «инструмента» в точках X,Y и Z с длиной и вращением «руки» станка. Mach3 может запускать шпиндель, вращать его в любом направлении и выключать его. Также возможно управление скоростью вращения (в об/мин) и наблюдение за углом его наклона для выполнения таких задач, как нарезание резьбы. Mach3 может включать и выключать два типа подачи охлаждения. Mach3 наблюдает за аварийными выключателями Estop и контролирует использование выключателей Баз, защитного оборудования и концевых выключателей. Mach3 сохраняет базу данных параметров до 256 единиц различного инструмента. Однако, если в вашем станке предусмотрена автоматическая смена инструмента или магазина, вам придется управлять ею самостоятельно. В Mach3 имеется возможность задания макросов, но для работы с этой
функцией пользователю нужно знать программирование.

Варианты приводов движения по осям
Шаговые и серво двигатели
Есть два возможных типа движущей силы для приводов осей
1 Шаговый двигатель
2 Серводвигатель (пост. или перем. тока)
Каждый из них может передвигать оси движение посредством ходовых винтов (прямых или шарико-винтовых), ремней, цепей, шестерен или червячной передачи. Способ передачи движения определяет скорость и крутящий момент получаемый от двигателя, зависящие от передаточного отношения редуктора, характеристик механического привода. Свойства биполярного шагового двигателя:

· Низкая стоимость

· Простое 4-х проводное подключение к двигателю

· Почти не требует ухода

· Скорость двигателя ограничена примерно 1000 оборотами в минуту, а вращающий момент ограничен, примерно, 3000 унциями на дюйм (21 Nm). Максимальная скорость определяется при работе двигателя или электроники привода на их максимально допустимом напряжении. Максимальный вращающий момент определяется при работе двигателя на его максимально допустимой силе тока (в амперах).

· Для производственных нужд шаговики станка должны управляться микрошаговым контроллером с дроблением шага, обеспечивающим плавность действий на любой скорости с соответствующей эффективностью.

· Шаговики обычно обеспечивают только управление открытыми циклами. Это означает, что существует возможность потери шагов при большой нагрузке, и это не сразу станет заметно для пользователя станка. На практике, шаговые двигатели обеспечивают вполне достаточную производительность на стандартных станках

С другой стороны, серводвигатель это:

· Относительно высокая цена (особенно для двигателей пост. тока)

· Требуются кабели и для двигателя и для энкодера

· Требуется уход за щетками (на двигателях переменного тока)

· Скорость двигателя может достигать 4000 оборотов в минуту, а вращающий момент практически не ограничен (насколько позволит ваш бюджет!)

· Используется управление закрытыми циклами, так что положение привода всегда должно быть правильным (иначе будет подан сигнал о сбое)

Фрезерный станок с поперечной кареткой
Начнем с проверки минимально возможного расстояния движения. Это будет абсолютный предел по точности выполняемой на станке работы. После мы проверим ускоренные переезды и крутящий момент. Предположим, например, что вы создали фрезерный станок с поперечной кареткой (ось Y), и ход поперечной каретки составляет 12 дюймов. Вы собираетесь использовать винт с резьбой в одну нить, с шагом в 0.1 дюйм и шариковой гайкой. Ваша цель, достичь минимального движения в 0.0001
дюйма. Один полный оборот винта с шагом в 0.1 дюйма дает движение на 0.1 дюйма, так что перемещение на 0.0001 дюйма - это 1/1000 часть от этого. Это 1/1000 оборота вала двигателя, если он напрямую соединен с винтом. Использование шагового двигателя. Минимальный шаг шагового двигателя зависит от того, каким образом он управляется. Обычно распространенные шаговые двигатели имеют 200 полных шагов на оборот, но контроллеры также обеспечивают и микро-шаговые режимы. Микрошаговые режимы помогают добиваться гладкого передвижения на высшем значении скорости подачи, и многие контроллеры позволяют производить 10 микрошагов на один полный шаг. 200-шаговый двигатель с 10 микрошагами на один полный шаг
обеспечивает 1/2000 оборота, как минимальный шаг. Как показано в примере выше, два микро-шага дадут желаемое минимальное перемещение на 0.0001 дюйма. Это, однако, должно рассматриваться с некоторыми оговорками. Тогда как число микрошагов на один шаг растет, крутящий момент быстро падает. В зависимости от нагрузки, ложащейся на двигатель, может не быть достаточного крутящего момента для действительного движения мотора на один микрошаг. Бывает необходимо сделать
несколько микрошагов прежде чем появится достаточный крутящий момент. В общем, для получения точных результатов используйте не микрошаговый режим. Основные преимущества микрошагового режима - уменьшение механических помех, сглаживание запуска и снижение резонансных проблем. Теперь обратим внимание на возможную скорость ускоренных переездов. Предположим, по минимуму, что максимальная скорость двигателя - 500 оборотов в минуту. В нашем примере с
ходовым винтом с шагом 0.1 дюйма, 500 оборотов в минуту дадут скорость ускоренных переездов 50 дюймов в минуту, или около 15 секунд для преодоления 12 дюймов длины направляющих. Этот результат является удовлетворительным, но не впечатляющим. На такой скорости электронике микрошагового привода двигателя требуется 16,667 (500 об./мин. * 200 шагов на оборот * 10 микрошагов на шаг / 60 секунд в минуте) импульсов в секунду. На компьютере с частотой 1 ГГц, Mach3 может генерировать одновременно по 35,000 импульсов в секунду для каждой из 6 возможных осей. Так что, с такой задачей она справится без проблем. Теперь следует определить требуемый для станка крутящий момент, который задаст параметры требующегося двигателя. Одним из способов измерить его, является установка станка на тяжелейший рез, который, как вы считаете, вам когда-нибудь придется сделать, применив наибольший затяг (скажем 12”) на ручном колесике, применяемом на направляющих, закрутив до отказа балансировочную пружину (или приспособив под эти цели пружину от кухонных весов). Крутящий момент для этого реза (в унциях-дюймах) - считанный баланс (в унциях) x 12. Другой способ, это использовать информацию о калибре и параметрах двигателя, который, как вы знаете, стоит на таком же станке с такими же направляющими и винтом. Поскольку шаговый двигатель может «терять шаги» с набеганием погрешности, лучше используйте двигатель большего калибра с запасом в крутящем моменте. Также вы можете увеличить крутящий момент с помощью редуктора. Если вычисленная скорость ускоренных переездов находится в разумных пределах, вы можете рассмотреть вариант снижения передаточного отношения до 2:1 (применив, скажем, зубчатую ременную передачу), что должно удвоить крутящий момент на винте. Это позволит использовать двигатель меньшего калибра (а, следовательно, и дешевле).

Привод портального трассировщика
Для портального трассировщика может потребоваться движение, по меньшей мере, на расстояние 60 дюймов по оси портала. Винт шарико-винтовой пары для такой длины - это слишком дорогое и сложное решение, так как, кроме прочего, его тяжело защитить от пыли. Многие разработчики приходят к использованию передач посредством цепей или зубчатых колес. Выберем минимальный шаг в 0.0005 дюйма. Ведущая шестерня с 20-ю зубцами и шагом ј дюйма дает порталу перемещение 5 дюймов на оборот шестерни. Шаговый двигатель (десять микрошагов) дает 2000 шагов на оборот, так что между двигателем и валом шестерни требуется редукция 5:1 (используя ремень или редуктор) и при передаточном отношении 5:1 один
оборот шагового двигателя даст в результате перемещение на 1 дюйм. С такой конструкцией, если мы получим 500 оборотов в минуту от шаговика, перемещение будет 500 дюймов в минуту или 8.33 дюйма в секунду. Ускоренный переезд на 60 дюймов, не принимая во внимание ускорение и замедление, займет 7.2 секунды . Вычисление крутящего момента на этом станке сложнее, чем на фрезере с поперечной кареткой, учитывая массу передвигаемого портала, инерцию, длительность ускорения и замедления, что, наверное, важнее, чем сила реза. Чужой опыт или самостоятельные эксперименты будут для многих лучшим решением.

Концевые выключатели (Limit) и выключатели Баз (Home switches)
Концевые выключатели (Limit) используются для того, чтобы не давать осям двигаться слишком далеко и тем самым избежать возможного повреждения станка. Вы можете использовать станок и без них, но небольшая ошибка в расчетах может повлечь за собой множество повреждений, устранение которых обойдется довольно дорого

Статьи по подготовке файлов резки для фрезерного станка в программе ArtCam:

Новинки:

Планшетные плоттеры (флюгерный, биговочный, осциллирующий, тангенциальный нож)