📕 👩🏽‍🏫 🧜🏾 تطبيق آخر لآلة CNC 🧖🏿 🤱🏿 👰🏻

آلة CNC هي آلة يتم التحكم فيها رقميًا. يسمح لك بإنتاج الأجزاء وفقًا لبرنامج معد مسبقًا بدقة عالية وإمكانية التكرار والسرعة. ستناقش هذه المقالة آلة اللف التي صنعتها ، والتي أعطيت لها اسم Orbiter.

يتقاطع مجال CNC بإحكام مع مجال الطباعة ثلاثي الأبعاد. تحتوي جهازي على تصميم غير عادي إلى حد ما لآلات CNC ، حيث اعتاد الجميع على رؤية آلات الطحن باستخدام الحاسب الآلي ، وحراقات CNC ، والطابعات ثلاثية الأبعاد ، والآلة الموصوفة في هذه المقالة هي آلة لف ، أو بالأحرى آلة لف أغطية المصابيح المصنوعة من الخيوط والغراء. مبدأ التشغيل هو اللفة على كرة دوارة منتفخة ، والتي تنخفض ، بعد أن يجف الغراء ، ويتم إزالتها.

على مدى السنوات العشر الماضية ، انخفض سعر مكونات CNC والإلكترونيات بشكل كبير ، لذلك يمكن للجميع تقريبًا تجميع آلة CNC. عند تجميع الآلة ، استرشدت بالتعليم الهندسي والميزانية والحس السليم. لهذا السبب ، حاولت البحث عن قطع غيار للآلة في البيع المجاني مع الحد الأدنى من الأعمال المعدنية ، تم طلب شيء ما في الصين ، تم شراء شيء ما في متاجر السيارات والبناء ، وتم الانتهاء من شيء في كراجات الأصدقاء. بعض التفاصيل لا يزال يتعين طلبها من قبل تيرنر.

الأدوات والمواد

أداة:

مفك (مع مجموعة من المثاقب واللقم)
مجموعة من الشدات والمفكات
لحام الحديد ، الجريان ، اللحيم
الملفات والملفات
لحام نصف أوتوماتيكي

المواد:

أثاث اللوح 16 مم
بناء السحابات
قطر الأنابيب الفولاذية 12 مم ، الطول 1 م
مكسرات متنوعة ، براغي ، براغي ، غسالات
, ,

:

Nema 23
TB6600
608
CPLD EPM570
12 6,5
5 3

أعتقد أنه باستخدام الأدوات والمواد ، كل شيء واضح ، سوف أتناول التفاصيل بمزيد من التفصيل. الأسعار سارية اعتبارًا من أبريل 2015. اشتريت محركين متدرجين تحت إعلان مقابل 10 متر مكعب قطعة. السائقين و صلات ، فضلا عن تحويل النبض ، ~ 12 ~ و ~ 6 2 c.u. على التوالي ، أمر من الصين. محامل تم شراؤها في متجر للسيارات بسعر 0.5 متر مكعب قطعة. طلبت Fee Mars rover على الموقع الإلكتروني الذي يحمل نفس الاسم. كان مصدر الطاقة مستلقياً في المنزل بلا داعٍ. تم العثور على المقبس والمزدوج في قطع الغيار المتبقية بعد تفكيك الطابعة.

نظرًا لأنه تم إنشاء الجهاز من الصفر ، كان يجب البحث عن العديد من الأجزاء لفترة طويلة ، مع وجود فكرة تقريبية فقط عن الشكل الذي يجب أن تبدو عليه. لقد وجدت الطريقة التالية لنفسي: نذهب إلى متجر سيارات أو متجر مواد بناء ونبحث عن شيء مشابه ، إذا لزم الأمر ، ننتهي بملف.

تاريخ الخلق

في شتاء عام 2013 ، استعدادًا لعطلات رأس السنة الجديدة ، كنت أبحث عن معلومات حول تصنيع كرات الخيط والغراء ، والتي يتم استخدامها كزينة. صادفت صورة لكرات لم تكن مصنوعة يدويًا. بعد الخوض في هذا الموضوع ، علمت أن مثل هذه الكرات مصنوعة من قبل هواة معينين من موسكو على آلة من صنعهم الخاص. كانت الآلة ميكانيكية. بالإضافة إلى الإشارات إلى منتديين في روسيا وواحد في الجزء الخارجي من الشبكة ، لم أجد أي شيء آخر. لدي فكرة صنع آلة CNC لف هذه الكرات.

بدأ الخوض في مزيد من الموضوع. تعلمت أنه يتم استخدام نوع مماثل من اللف لصنع أسطوانات عالية الضغط بأشكال مختلفة من المركبات. نظرت إلى براءات الاختراع حول موضوع اللف. الاستنتاج هو التالي ، يمكن تقسيم جميع التطورات في تصميمات هذه الآلات إلى مجموعتين: آلات بمحركين وآلات بثلاثة محركات. تكمن ميزة الأول في بساطة الجزء الميكانيكي ، وبالتالي في كتلة الماكينة وحركتها ، وكذلك في توفير محرك واحد ، والذي من الواضح أنه ميزة الأخير في سهولة التحكم.

تقرر تطوير الماكينة حسب المخطط بمحركين. نظرًا لأنني مبرمج حسب المهنة ، لم أر أي مشاكل في الإدارة. كانت متطلبات الماكينة كما يلي: الحد الأدنى للميزانية والأبعاد الصغيرة والوزن والضوضاء والتنقل. وقد تقرر أيضًا جعل الجهاز مستقلًا ، أي بدون ربطه بجهاز الكمبيوتر ، بحيث يمكن تشغيله بمأخذ واحد 220 فولت. نظرًا لأنني حاليًا مطور FPGA ، فقد تقرر إجراء التحكم في الجهاز على FPGA (أو بالأحرى CPLD ). وقع الاختيار على متن المسبار المريخ. هنا الخيار بسيط - تم شراؤه بالفعل ويجب أن تكون موارده للحسابات الإدارية كافية. سأركض قليلاً إلى الأمام وأقول أنه في الوقت الحالي تمت إضافة القدرة على التحكم في الجهاز من جهاز كمبيوتر ، بالإضافة إلى إصدار مستقل مع Arduino .

علم الميكانيكا

في الوقت الحاضر ، عندما يصنع الجميع تقريبًا آلات CNC وطابعات ثلاثية الأبعاد ، تمت كتابة العديد من المقالات حول اختيار المكونات ، لن أتطرق إلى هذا بالتفصيل.

تم ترتيب مهاوي وأغطية المحامل من خلال صديق تصميم في المصنع.

نطلب تفاصيل حالة الماكينة من اللوح الخشبي للأثاث في الحجم. رخيص و مبهج. ثم نحتفل ونحفر ثقوبًا لتركيب وحمل العلب. نقوم بتجميع القضية على يوروسكروز . يتم الضغط على المحامل في السكن ويتم تركيب كل هذا التجمع على السكن. عند التجميع ، استخدمت مسامير "سداسية داخلية" ، وهناك بعض الجمال الجمالي فيها ، وكذلك المكسرات ذاتية الغلق.
تم تصنيع الأعمدة بنوبة فضفاضة ، لأن الحمل عليها صغير. نضعهم باليد مع القليل من الجهد.

تم إعادة تركيب وحدة التثبيت لمحركات السائر إلى مبيت المحمل عدة مرات. السبب هو شرط عدم الضوضاء. تهتز المحركات السائر كثيرا.

حارب هذا بعدة طرق:

خطوة التكسير (تنفذ في الإلكترونيات) +
برامج تشغيل سائر المحركات عالية الجودة باهظة الثمن (لدينا ميزانية ، لذا فإن السائقين رخيصون) -
وصلات عالية الجودة مع إدراج البولي يوريثين +
جبل المثبط +
الزيادة في كتلة الماكينة (حتى تصب في الأساس ، يجب أن تكون آلتنا متحركة) -

ونتيجة لذلك ، جئت إلى التصميم التالي للحامل ، وهو عبارة عن مخمد. تم شراء أغطية هياكل السيارات ، قطر الهبوط 10 ملم. نحفر ثقوبًا فيها باستخدام مثقاب أنبوبي 5 مم للبلاط. بعد ذلك ، نأخذ القوس ، وننحني على شكل الحرف "P" ، ونقوم بحفر الثقوب بشكل محوري ونقوم بتوصيل المقابس هناك. تعمل المقابس المطاطية جنبًا إلى جنب مع مادة البولي يوريثين في أداة التوصيل على تخفيف الاهتزاز بشكل مثالي.

ثم كان لا يزال علي اللجوء إلى صديق للمساعدة. يجب عمل أربعة أجزاء من الماكينة عن طريق اللحام. اثنان - أصحاب الشكل الرئوي (الكرة) ، ومكدس الشكل الرئوي وحامل. نذهب إلى صديق في المرآب ونطلب استخدام جهاز لحام شبه آلي. نحن لا ننظر إلى اللحامات ، اللحام مني أفضل قليلاً من لا شيء. بعد ذلك ، نقوم بتثبيت الحامل لربط خزان الغراء بالمعبئ. يتم لحام القوس من مشبك السباكة ولوحة معدنية ، ثم يتم حفره مع المعبئ. يتم لحام أصحاب Pneumoform من نصفين من اسهم مع قطع غيار السيارات. الغسالة الكبيرة هي من تركيب عجلة احتياطية من VAZ ، والصغيرة هي غسالة الرف منها. نضع كل شيء في مكانه ، الميكانيكا جاهزة.

نصنع حامل بكرة مع خيوط من قطعة من أنبوب الألومنيوم ، والتي نثنيها بقوس ، ونركب قوسًا على شكل حرف U عليه. نقوم بتثبيت حلقات من قضبان الصيد على الأنبوب باستخدام خيوط الغراء والانكماش الحراري .

إلكترونيات

لذا ، لنبدأ بالتغذية. تستهلك محركات السائر 3 أمبيرات كحد أقصى ، وتستهلك سائقي محركات السائر ولوحة المريخ روفر كميات لا تذكر ، بحيث يمكن تجاهلها في الحساب. يجب أن يكون مصدر طاقة 6.5 أمبير كافيًا. يمكن تشغيل لوحة Mars rover بجهد 5 أو 3.3 فولت ، ومحرك shagoviks هو 8-40 فولت. نقوم بتغذية السائقين مباشرة من مصدر الطاقة ، ولوحة المريخ المتجول من خلال محول DC-DC بجهد 5 فولت. يتمتع السائقون بعزل بصري وفقًا للإشارات.

قليلا عن الخطوات. زاوية خطوة واحدة في عملي هي 1.8 درجة ، أي من أجل القيام بثورة كاملة ، يحتاج إلى اتخاذ مائتي خطوة كاملة. في تصميمي ، يجب أن يكون المعبئ أقل من 180 درجة بقليل. لماذا أقل قليلا؟ لتشكيل الثقوب في القطبين. بالنسبة للكرة التي يبلغ قطرها 38 سم ، نحصل على حوالي 158 درجة ، وهي حوالي 88 درجة كاملة. يتم التحكم في محركات السائر من قبل السائقين. سائقنا عبارة عن دارة دقيقة TB6600 خاصة مع حزام ، والذي يوفر أيضًا واجهة بسيطة للتحكم في محرك السائر ، ما يسمى Step / Dir . الواجهة رقمية وبسيطة للغاية ، يتم إرسال النبضات إلى إدخال الخطوة ، في وضع كامل الخطوة ، نبضة واحدة هي خطوة واحدة ، ومدخل Dir مسؤول عن الاتجاه. نكشفها إلى الصفر ، والخطوة تدور في اتجاه واحد ، في وحدة - في الآخر.

للتعيين على الصفر (الموضع الأولي) ، تحتاج إلى مستشعر ، نأخذ optocoupler من الطابعة ، لم أجد ورقة البيانات عليها ، ولكن خصائص optocouplers في الطابعات من مختلف الشركات المصنعة متشابهة. نحن نضع اللمسات الأخيرة قليلاً ، حيث لا توجد مقاومات مقيدة للتيار وشد على اللوحة. نقطع المسارات ، ونلحم المقاومات بتركيب السطح ، وتبين مستشعرًا رخيصًا. مبدأ عملها هو هذا ، على المكدس نضع علمًا مصنوعًا من البلاستيك (أي مادة غير شفافة). في الحالة المفتوحة ، يعطي المستشعر وحدة ، وعندما يقع العلم في فجوته ، صفر.

نصنع لوحة التحكم من كعب تحت القرص المضغوط من وحدة النظام ، ونعلقها في علبة الجهاز على الأقواس المرتجلة. نضع عليه 3 أزرار بدون تثبيت و 3 مفاتيح. تعيين الزر: تعيين الموضع الأولي ، البدء ، الإيقاف المؤقت ، تبديل المهمة - تغيير سرعة المكدس (يعتمد النمط على ذلك). لدينا حالات تبديل 2 ^ 3 ، أي 8 سرعات.

الآن المزيد عن برنامج الإدارة. تذكر ، عندما اخترنا مخطط بناء آلة بمحركين ، ذكرت تعقيد الجزء الإلكتروني ، لكن الشيء هو. يجب أن يتحرك المعبئ ليس خطيًا مرة واحدة ، ولكن وفقًا لنوع من القانون غير المفهوم بشكل مفرط ، يجب أن يتباطأ عند القطبين ويتسارع عند خط الاستواء. يشبه المسار حركة الأقمار الصناعية في المدار ، ومن هنا جاء اسم الآلة - Orbiter. نحصل على كتب مرجعية في علم المثلثات ، والتي لم تفتح الدورة من الجامعة الثالثة وقراءتها بعناية. نقرأ ونقرأ ونغلق ونعيدها إلى الرف. ليس من السهل استخلاص صيغة. نحن نمر بالهندسة. نأخذ الكرة ، ونضع خيطًا عليها ، وكيف يجب أن تستلقي عند اللف ، ضع دائرة بعلامة ، ضع علامة عليها. بعد ذلك ، خذ النقاط ، استكملبناء على الإرادة ، نحصل على الرسوم البيانية ، نحصل على الصيغة. لقد تطور اللغز ، تتغير السرعة وفقًا للقانون المماسي. إن حساب الدوال المثلثية على FPGA مهمة غير تافهة ومكلفة للغاية من حيث الموارد ، لذلك نحن نرفض فكرة هذا التنفيذ. سنفعل ذلك بسهولة ، ونضع قيم الدوال المحسوبة مسبقًا في المصفوفة.

لن أصف بالتفصيل إنشاء برنامج FPGA ، على الأرجح سأفعل مقالًا حول هذا لاحقًا. لا يسعني إلا أن أقول أن البرنامج مكتوب بلغة Verilog في بيئة Altera Quartus ويتم تنفيذه كآلة حالة ، مع وظائف للإعداد إلى الصفر والبدء والإيقاف المؤقت وتغيير السرعة. السائقين الخطوة لديهم خطوة تقسيم الدعم1/2 ، 1/4 ، 1/8 و 1/16. أظهرت الاختبارات أن الماكينة تعمل بصمت أكبر عند سحق الخطوة 1/16 على محرك المكدس. لم يكن للتغيير في سحق الملعب على محرك القالب الهوائي أي تأثير تقريبًا على مستوى الضوضاء.

تم تطوير الماكينة في وقت فراغه كهواية ، وبالتالي تأخر بنائها لمدة عام تقريبًا. قطر الكرات لملف 200-400 ملم ، ولكن يمكنك زيادتها إذا رغبت في ذلك ، لن تتطلب تعديلات خاصة. الخيوط المستخدمة هي الخياطة العادية ، الغراء الأكريليكي ، الكرة البلاستيكية ، حيث أن هذا الغراء منخفض الالتصاق بالـ PVC. يتم تثبيت الكرة في حاملات على شريط مزدوج الوجه وتحميل صغير. في الختام ، فيديو قصير عن عملية الآلة وبعض الصور عن العمل النهائي.

كما كتبت أعلاه ، يتم تطوير نسخة من برنامج التحكم من خلال Arduino ، بالإضافة إلى برنامج كمبيوتر للتحكم عبر USB. موارد لوحة Mars rover محدودة ، لذلك لن تحصل على العديد من أنماط اللف ، وسوف يحل برنامج الكمبيوتر هذه المشكلة.

نأمل أن ألهم شخص ما لخلق شيء جديد. قم بالإنشاء والإنشاء بالقدرات الحديثة - الأمر سهل.

تطبيق آخر لآلة CNC