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雕刻机D机的知识

 泰岱老生 2016-02-16



在论坛也注册有一段时间了,我感觉有很多的木友都有打算D机,又为这方面的资料欠缺而止步不前,为了更好的活跃CNC板块,也为了木友们更好的认识CNC的知识,本人把近一年来所碰到的问题和相关的经验,总结了一份文档提供给大家,还望坛中有识之士及坛中高手不吝赐教。已达到共同学习,共同进步,普及CNC知识。

概述

    电脑雕刻机是集雕刻、铣削加工为一体的多功能机床。该机床主要适用于加工
各种图案丰富多彩的模具如:图案文字、仪器模具、压花板、鞋底模、钮扣模、拉链模、印模和烫 金模、玻璃模具等。也适用于广告业如:司牌、标牌、建筑模型、徽章、证章、 铭牌、展板、会标、门牌、指示牌、工艺装璜、家具装饰等。还可以用于人像、书法、风景、书法 刻字、印章等艺术类平面雕刻、浮雕制作、阴文、阳文制作。DIY雕刻机宜采用高性能专用微步距控制芯片 TB6560,开放式微电脑可根据用户要求把控制功能设计到驱动板中,组成最小控制系统。该芯片适合驱动中小型的任何两相或四相混合式步进电机。并具有电流0.6A、1.2A、1.8A、2.5A   4  档可调功能,支持MACH2 、MACH3 系列软件,支持KCAM4 系列软件,广泛应用与模具加工、平面雕刻等应用领域。由于采用新型的双极性恒流斩波技术,使电机运行精度高,  振动小,噪声低,运行平稳,安全方便,是广大DIY 爱好者首选产品。
二、TB6560AHQ 的优势
1:在低转速运行系统中的应用优势低转速运行系统,是指时钟频率不高、以小电流驱动为主的系统,比如转速为每分钟几转到100 转,用户在此种应用条件下如使用传统的驱动方案,要么因集成芯片细分太低,而使低速振动偏大;要么不得不选择细分很高的驱动器,使成本不必要的增加。
电机振动小噪音低:因为芯片自带2 、4 、16 细分可选,足够满足每分钟从几  到近千转的应用要求。   2 :嵌入式驱动器发热少:芯片自带的散热面积足以单独支持小电流驱动的散热要 求。   3 支持各种步进电机选型:客户可选择力矩稍大的混合式或永磁式步进电机,使电机工作在允许最大转矩的百分之30 至50 之间,电机成本几乎不变;芯片提供多档电流设置和电流衰减模式,支持相同动力指标下各种不同参数的步进电机。
4:在高转速运行系统中的应用优势
高转速运行系统,是指时钟频率较高、以大电流驱动为主的系统,比如转速为每分钟接近千转,此种应用条件下如使用传统的驱动方案,要么因集成芯片细分太低,而使系统调速范围过小;要么因细分很高而过多增加了成本,还可能会出现因高频力矩下降导致的振动和噪音。
(1)电机振动小噪音低:由于TB6560AHQ 芯片芯片自带 16 细分功能,能够满足  每分钟从几到近千转的应用要求,且自动产生纯正的正弦波控制电流,与其它高集成度芯片相比,在相同高转速下力矩不但不会下降,反而有所增加;由于TB6560AHQ 芯片可承受峰值40V 的驱动电压、峰值3.5A 的电流,为电机在大力矩、高转速下持续运行提供了的技术保障。  (2 )支持各种步进电机选型:客户可选择力矩稍大的的混合式或永磁式步进电机,  使电机工作在最大转矩的百分之30 至50 之间,电机成本几乎不变;芯片提供大电流设置和多档电流衰减模式,支持相同动力指标下各种不同参数的步进电机。  (3 )嵌入式驱动器体积小巧易散热:大电流驱动时,芯片的散热面便于外连散热器,也可以直接连接在用户原有控制器金属壳体上,嵌入式驱动器体积小巧、易于散热。   总之,因TB6560AHQ 芯片集成度很高,外围电路极其简单,可靠性极高,支持57  和部分86 步进电机从每分钟几十到近千转的宽调速应用,可使数控设备DIY成本和生产成本双双下降。
三、词义解释:
1:步进电机驱动板电流衰减具体作用是什么?
*:现在的步进电机细分的方式基本上都是电流细分法,将相电流按正弦波相切得到的电流点作为细分点。在相电流达到细分点时就要控制电流进行控制衰减,否则得话就会出现角度过冲也就无法准确的停留在细分角度上。电机的速度不同选择的衰减模式不同。高速时快衰减、低速时慢衰减。高速时慢衰减就会出现震动大、噪音高等问题。低速时选择快衰减就会导致电机无力严重时会出现定位不准。电机控制 IC 上的电流衰减所针对的是 H 桥开关管的控制模式。慢衰减时高侧管关闭,快衰减时高低侧管都关闭。混合衰减是先是以快速衰减然后以慢速衰减,混合衰减的时间比例因芯片和功率也个不相同
2:细分调节
*:对拨码开关上的M1 、M2 两路拨码开关进行调节,可调节驱动板的细分模式,拨码开关位置和细分模式,具体按各人和生产厂商提供的相关资料进行设置:
为使电机运行平稳,请尽量选择高细分,比如1/8  ,1/16细分。
3:电流设置
*:电流调节是靠板上标T1T2 两路拨码开关来控制的。具体按各人和生产厂商提供的相关资料进行设置:
电流尽量接近步进电机额定电流  四:步进电机的接法:
本机使用的是2相4线制步进电机,电机A  、-A 、 B 、 -B  四根线分别接驱动板上的AP  、AM 、  BP 、  BM  相连
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五:步进电机和电源的选择:
用TB6560HQV3-T3 芯片所组成的三轴驱动器可驱动国内外各厂家的两相和四相57型或86型电机,为了取得最满意的驱动效果,需要选取合理的供电电压和设定电流。供电电压的高低决定电机的高速性能,而电流设定值决定电机的输出力矩。  1  供电电压的选定:      一般来说,供电电压越高,电机高速时力矩越大,越能避免高速时掉步。但另一方面,电压太高可能损坏驱动器,而且在高电压下工作时,低速运动振动较大。建议选择  24-36VDC 6A 输出的电源。  2 输出电流的设定值:     对于同一电机,电流设定值越大时, 电机输出力矩越大,但电流大时电机和驱动器的发热也比较严重。所以一般情况是把电流设成供电机长期工作时出现温热但不过热时的数值为最佳。  ⑴ 四线电机和六线电机高速度模式:输出电流设成等于或略小于电机额定电流值;  ⑵ 六相电机高力矩模式:输出电流设成电机额定电流的70% ;  ⑶ 八线电机串联接法:输出电流设成电机额定电流的70% ;  ⑷ 八线电机并联接法:输出电流可设成电机额定电流的1.4 倍。
我的做法是:
电流设定后运转电机15-30 分钟,如电机温升太高,则应降低电流设定值。如降低电流值后,电机输出力矩不够则需改善散热条件,保证电机及驱动器均不烫手为宜。  六:雕刻机的硬件组成
看到这你应该有一个基本的轮廓了,是的,雕刻机的组成有雕刻机得主机一台,配套的驱动器一台,主轴电机系统一套(包括变频主轴电机及相应功率大小的变频器)也有用有刷电机的,带有与之接口配套的电脑主机一台。
软件
雕刻机所要使用到的软件有mach3 ArtCAM  Bmp2Cnc 文泰  精雕等软件
一  小型雕刻机的控制软件选用mach3软件,该软件能让您从最基本的数控知识学起,
二  软件的安装:
1.        首先你要有mach3这个软件,我使用的是mach3 3.041版本,该版本的试用版和破解版网上都有(中文汉化)
2.        打开软件安装包:点击Mach3VersionR3.041安装图标,一路点击Next(下一步)完成该软件英文版的安装过程,现在不要急于去打开文件。
3.        软件驱动一定要勾起。不然会没有输出,或黑屏。【Install LazyCam一栏可不打勾】
4.        破解和汉化:把原安装包里的破解文件夹里的所有文件拷贝到你的软件安装目录里就OK了,(但还是不要去打开桌面上的图标,电脑可能会蓝屏的)在桌面上看看是否有四个数控加工的机械图标,这时你可以重起电脑,待电脑重启完毕后你
可以删除三个图标只留下Mach3Mill就行了
三  软件完成后的检查
   点击“我的电脑”右键点击“属性”打开系统属性对话框,点击硬件词条,再点击“设备管理器”
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如果有这个信息就说明你的软件已装上电脑了
最后请一定要确定你的电脑有无并口这个硬件功能而且还要确定你的电脑并口是否在BIOS中启用并口,特别是一些笔记本电脑,有很多的本本电脑对电池的要求原因在BIOS中并口是处于关闭状态的,在这里我要说明一下,笔记本电脑运行mach3软件还是比较稳定的,(不像网上说的笔记本不能跑mach3软件,不稳定)起码我的电脑IBM-X31平均每天运行6小时,近一年没出现严重的错误
电脑的具体设置我将在下一篇章“软件设置”中给予解答
软件设置
一:装好驱动软件的电脑文件夹里:
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二:好了我们可以在桌面上双击Mach3Mill图标进入雕刻机控制软件了
    软件启动画面:
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进入到控制软件界面: 雕刻机D机的知识
三:开始设置控制软件的各项参数:
1:设置使用单位参数
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选定使用单位确定保存
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2:设置端口/针脚
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打开页面
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如果选用的是步进电机---电脑只有一个并口就把端口1打上勾,内核速度选25000Hz就行了
3:进入电机选项
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电机端口引脚是根据各人的驱动接口板定义引脚而设定,不同的定义就要填不同的引脚这是本人机器所要用到的引脚
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这地方如果没选好,雕刻机运行有可能不正常的,
* 注意这是本人机器的设置
4:输入信号选项
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在这里面主要是设定限位开关,急停按钮的输入针脚,如果没有这些功能可不填,但是要注意的一点就是EStop这一栏里一定要打上钩默认引脚第10脚,因为Mach3软件里的紧急复位按钮是第10脚,否则按钮不可用,软件就无**常运行
5:输出信号的设定:
在这里面主要是根据各人的信号接口板的使能信号端脚而设定
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*  注意这个是本人机器的使能信号端脚
好啦!到这里“端口、针脚”设置基本上完成了,你可以点击确定,退出本页面
明天在继续吧,附件太大,上传不了,只有一字一字的写,太搞人了喔
6:设置步进电机的参数
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在这里你首先要确定你所用的丝杆导程是多少?(各轴的丝杆导程可允许不一样)
但为了精度的要求建议X Y轴的导程尽量一样,Z轴可单独配置
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a: 参数【steps per】:这个参数决定你的刀头每运动1MM,步进电机需要多少个脉冲
   步进电机旋转1周所用的标准脉冲数×驱动器细分数÷丝杆导程(如果有减速机构还要乘上减速比)
步进电机旋转1周所用的标准脉冲数=360÷步进电机步进角度
  例如:本人X轴和Y轴使用的1605的丝杆
        脉冲数=(360÷1.8°)×8细分÷5=320
b: 参数【Velocity In"s or mm】这个参数决定刀头每分钟移动的速度
   计算方法:电机转速X丝杆导程(一般步进电机的有效转速在500-700转/分钟以及刀头的运动摩擦阻力,所以需要设定一个合理的移动速度防止电机出现失步)这个速度也是执行G00代码的默认速度,我理解为空行速度
c: 参数【Acceleration In"s or mm" s/sec/sec】:这个参数决定电机由静止到最高速或由最高速到静止的启动与停止的加速度
   设定合理的加速度可防止步进电机的惯性过冲失步,以及降低刀头在运动中的冲击力,保证机器在高速运行时的稳定性。数值越小加减速需要的时间就越长,数字越大加减速就越快。具体加减速需要的时间可以在曲线图中看到对应的X坐标数值。
d: 步进脉冲和方向脉冲填一个大于4的数值就OK了
   注意:每一轴的电机都要“单独设定”“单独保存”不然的话你的设定是无效的。
好啦!电机设定完毕了该进入下一项设定了。
7:总体设置:
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在这一栏中没多少要填写的使用默认就行,但有几个地方还是要加以说明的,
A:运动模式一栏:一般情况下选择“常速运动”就行了,如果你要雕刻机做非常精确的雕刻和切割,你可选“精确停止”但这时的雕刻机的速度会很慢。
B:输入信号防抖处理一栏:填进两个大于500的数值就行了,其它栏看图就行了
好了到此你的驱动软件基本设定完成了
8:验证和诊断:
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点击工具词条上的诊断选项词条,出现上述画面,如果你在前面所设定的数值和选项,特别是电机的针脚都是对的,那么你点击【紧急复位】按钮,就会出现图片中的现象,
在【端口1现状】的栏中有8只绿色的灯被点亮,在【输出信号现状】一栏中激活1 激活2 激活3 会被点亮,代表你的雕刻机的三轴信号通道被激活,这时代表你的驱动软件安装成功了,计算机处于良好状态,可以控制雕刻机了,反之就说明你的电脑端口或驱动程序存在问题,需要排查处理。
最后需要说明一下,在你设置玩软件的各项参数后请一定把软件的“操作”菜单下的“自动弹出输入键盘”这一项打上勾,以备以后在手动输入机器的坐标参数以及改调整运行数据时是比较方便的,很多刚接触这个软件的网友都忘了把它打勾,所以修调参数时总是修调不进去,而不能很好的运行该软件
*:比如说有的网友在文泰软件下做的切割刀路,如果加载到该软件下运行,那么它的F值是一个默认的一个数值,这时你的雕刻机会运行起来很慢,这时你可人为的在进给修调项里面把“进给”数值调到你所认为的理想状态值.
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运行mach3软件
在你确定按要求设定了机器和软件的各项参数后,你这时可以运行雕刻机了
一:连接好你的雕刻机驱动器电源,(不开电源)把25针电脑并口线一头插上驱动器的并口插座,另一头插上你的电脑后面的并口插座,注意这个插座是不支持热插拔的,所以一定要断电操作,否则很容易损坏你的电脑的,要轻插,还要分公母,不要把插针给插反了,搞断了。
二:启动你的电脑主机,待电脑进入桌面后,等待一下,因为电脑这时还有一些后台程序需要启动,我的做法是待电脑完全起动等一分钟,这时你可看到电脑的硬盘指示等基本停止闪烁了,这时代表你的电脑完全启动了,这时你可打开雕刻机驱动器的电源了,在刚开机时你可听到步进电机上电被锁死的声音(一声)
三:启动软件,点击你电脑桌面上的 图标,进入Mach3运行环境,这时你看到“紧急复位”按钮再闪烁,点击它让它停止闪烁,这时你又会听到步进电机上电被锁死的声音,这代表你的三轴步进系统已准备好了,如果没听到就说明你的设置有问题,需排查。
四:空行试机,这时按键盘上的方向键,你的雕刻机会做前后左右运动,Z轴的上下运动是在键盘上的翻页键这两键UP  Down键,也可按键盘。上的Tap换行键调出手轮界面而点击相应的方向键也可
五:加载G代码(刀路),这时要求雕刻机要按你的意图而完成的动作,使用相关的软件制作好的的G代码,也叫数控文件CNC或叫nc文件
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加载完G代码后,对好机器与材料的相对原点,再把X Y Z 三轴坐标值全部清零
然后点击上面的绿色按钮“循环开始”按钮,这时雕刻机会按照你所加载的G代码作出相应的雕刻动作了

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