📼 🤵🏻 👩🏼‍⚕️ 数控机床的另一种应用 🤳🏾 👩🏿‍🎤 ♑️

CNC机器是数控机器。使您可以根据预先准备的程序以高精度，可重复性和速度来生产零件。本文将讨论我创建的绕线机，并将其命名为Orbiter。

CNC球面与3D打印球面紧密相交。我的机器在CNC机器上有一个非常不寻常的设计，因为每个人都习惯于看到CNC铣床，CNC燃烧器，3D打印机，而本文中所描述的机器是绕线机，或者更确切地说是用于绕制由螺纹和胶水制成的灯罩的机器。工作原理是缠绕在一个充气的旋转球上，在胶干后，该球下降并移走。

在过去的十年中，CNC组件和电子产品的价格已大幅下降，因此几乎每个人都可以负担得起组装CNC机床的费用。组装机器时，我受到了工程教育，预算和常识的指导。因此，我试图以最少的金属加工免费寻找机器的零件，在中国订购了一些东西，在汽车和建筑商店购买了一些东西，在朋友的车库里完成了一些东西。一些细节仍然必须由特纳定购。

工具和材料

工具：

螺丝刀（带有一组钻头和钻头）
一套扳手和螺丝起子
烙铁，焊剂，焊料
文件，文件
半自动焊接

材料：

家具刨花板16mm
建筑扣件
钢管直径12mm，长度1m
各种螺母，螺栓，螺钉，垫圈
, ,

:

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

我认为，有了工具和材料，一切都会变得清晰，我将更详细地介绍细节。价格是截至2015年4月的当前价格。我在广告下以10立方米的价格购买了两台步进电机一块。驱动器和耦合器以及一个脉冲转换器〜12〜6和〜2 c.u.分别从中国订购。在汽车商店以0.5立方米的价格购买的轴承一块。在同名网站上订购的费火星漫游者。电源在家里不必要地躺在附近。拆卸打印机后剩下的备用零件中发现插座和光耦合器。

由于机器是从头开始创建的，因此许多零件必须经过很长时间的搜索，对它们的外观只有一个粗略的了解。我为自己找到了以下方法：我们去汽车店或建材商店，寻找类似的东西，如有必要，我们准备了一个文件。

创作史

在2013年冬季，为迎接新年假期，我一直在寻找有关用作装饰的线和胶球的生产信息。我碰到一张显然不是手工制作的球的照片。在研究了这个主题之后，我得知这种球是由莫斯科的某个业余爱好者在自己制造的机器上制成的。机器是机械的。除了提到俄罗斯的几个论坛和网络的外国部分之外，我没有发现其他东西。我想到了制造一台用于缠绕此类滚珠的CNC机床的想法。

他开始进一步研究该主题。我了解到，类似的绕组用于将复合材料制成各种形状的高压缸。我看了关于绕线的专利。结论如下：此类机器设计的所有发展都可以分为两类：具有两个引擎的机器和具有三个引擎的机器。前者的优点在于机械部件的简单性，因此机器的质量和机动性，以及节省一台发动机，这显然是后者易于控制的优点。

决定根据计划使用两台发动机来开发机器。由于我是专业程序员，因此我认为管理方面没有任何问题。对机器的要求如下：最小的预算，较小的尺寸和重量，无噪音和移动性。还决定使机器自动运行，也就是说，无需与计算机绑定，从而可以通过一个220伏的插座将其投入运行。由于我目前是FPGA开发人员，因此决定在FPGA（或CPLD）上进行机器控制。选择落在火星探测器上。这里的选择很简单-它已经被购买，并且用于管理计算的资源应该已经足够。我会先行一点，说目前增加了从PC控制机器的功能，以及具有Arduino的自主版本。

机械学

如今，当几乎每个人都在制造CNC机器和3D打印机时，已经有很多关于组件选择的文章，我将不作详细介绍。

轴和轴承座是通过工厂的设计朋友订购的。

我们从家具刨花板上订购机壳的详细信息。便宜又开朗。然后我们在安装和轴承座上打孔并打孔。我们把箱子组装在欧洲螺丝上。轴承被压入外壳，所有组件都安装在外壳上。组装时，我使用了“内六角”螺钉，它们具有一定的美学美感以及自锁螺母。
由于轴上的负载很小，所以轴的配合松动。我们毫不费力地将它们手工放置。

重做了步进电机到轴承箱的安装单元。原因是要求无噪音。步进电机振动很大。

用几种方法来解决这个问题：

粉碎步骤（在电子设备中实现）+
高品质的昂贵步进电机驱动器（我们有预算，因此驱动器很便宜）-
带聚氨酯嵌件的高质量联轴器+
减震器座+
机器重量的增加（直到注入基础之前，我们的机器必须是可移动的）-

结果，我来到了底座的下一个设计，它实质上是一个减震器。购买了车身盖，着陆直径为10mm。我们使用5毫米的瓷砖钻在其中钻孔。接下来，我们拿起支架，弯曲成字母“ P”的形状，同轴地钻孔，然后将插头驱动在那里。橡胶塞和联轴器中的聚氨酯衬套可以完美地抑制振动。

然后，我仍然不得不向朋友求助。机器的四个部分必须通过焊接制成。两个-气模（球）支架，气模堆叠器和支架。我们去车库里的一个朋友，要求使用焊接半自动设备。我们不看接缝，我的焊工总比没有好。接下来，我们安装将胶水箱连接到堆叠器的支架。支架由水暖夹和金属板焊接而成，然后与堆叠器一起钻孔。气模支架由带有汽车零件的半挂绳焊接而成。大垫圈来自VAZ备用轮胎的安装，小垫圈则来自VAZ的齿条垫圈。我们将所有内容都放在适当的位置，机械师已准备就绪。

我们用一个铝管段上的螺纹制作一个线轴支架，将其弯曲成弧形，并在其上安装一个U形支架。我们用胶水和热收缩将钓鱼竿上的环安装在管上。

电子产品

因此，让我们从营养开始。步进电机最多消耗3安培的电流，步进电机驱动器和火星漫游者板消耗的电流可以忽略不计，因此在计算中可以忽略它们。6.5安培的电源就足够了。火星漫游者板可以由5或3.3伏电压供电，shagovik的驱动器为8-40伏电压。我们直接通过电源和火星漫游者板通过5伏DC-DC转换器为驱动器供电。驱动器根据信号具有光电隔离。

关于步骤的一点点。我的一个台阶的角度是1.8度，也就是说，要进行完整的旋转，他需要走两百个完整的台阶。在我的设计中，堆垛机的高度应小于180度。为什么少一点？用于在两极上形成孔。对于直径38厘米的球，我们得到158度，大约88个完整步幅。步进电机由驱动器控制。我们的驱动器是带有线束的特殊TB6600微电路，它还提供了用于控制步进电机的简单接口，即所谓的Step / Dir。该接口为数字接口，非常简单，将脉冲发送到Step输入，在全步模式下，一个脉冲为一步，Dir输入负责方向。我们将其暴露为零，步骤朝一个方向旋转，以一个单位旋转-朝另一个方向旋转。

要设置为零（初始位置），需要一个传感器，我们从打印机上取了光耦合器，我没有找到数据表，但是不同制造商的打印机中的光耦合器的特性相似。由于板上没有限流电阻和上拉电阻，因此我们将完成一些工作。我们切割走线，将电阻器焊接在表面上，结果发现便宜的传感器。其作用原理是这样的，我们在堆垛机上用塑料（任何不透明的材料）设置标志。在打开状态下，传感器给出一个单位，当标志落入其间隙时，为零。

我们从系统单元CD-Rom下的存根制作控制面板，然后将其连接到机箱上的简易支架上。我们在其上放置了3个没有固定的按钮和3个开关。按钮分配：设置初始位置，开始，暂停，开关分配-更改堆叠器的速度（模式取决于此）。我们有2 ^ 3个开关状态，即8个速度。

现在更多关于管理程序。记住，当我们选择具有两个引擎的机器的构造方案时，我提到了电子零件的复杂性，但事实是。堆垛机不仅必须线性移动，还应根据某种难以理解的规律，在极点处减速并在赤道处加速。该轨迹类似于轨道上的卫星运动，因此也称为机器-轨道器。我们获得了关于三角学的参考书，这些书没有从第三大学开课并仔细阅读。我们阅读，阅读，关闭并将其放回架子上。导出公式并不容易。我们正在经历工程。我们拿起球，在上面放一根线，缠绕时应该如何躺下，用记号笔圈出，标记出来。接下来，取积分，进行插值，我们会随意建立图表，得到公式。难题发展了，速度根据切线规律变化。在FPGA上三角函数的计算是一项艰巨的任务，并且在资源上非常昂贵，因此我们拒绝这种实现的想法。我们会更轻松地将预先计算的函数值放入数组中。

我不会详细描述FPGA程序的创建，很可能稍后会写一篇文章。我只能说该程序是在Altera Quartus环境中用Verilog语言编写的，并且是作为有限状态机实现的，具有设置为零，启动，暂停和更改速度的功能。步进驱动器具有步进拆分支持1 / 2、1 / 4、1 / 8和1/16。测试表明，在压碎堆垛机上的步骤1/16时，机器最安静地工作。气动模具发动机上的沥青粉碎变化几乎对噪声水平没有影响。

这台机器是业余时间开发的，它是一种业余爱好，因此其制造被推迟了将近一年。用于缠绕200到400毫米的球的直径，但是如果需要，您可以增加它的直径，不需要特别的更改。所使用的线是普通缝纫，丙烯酸胶，PVC球，因为这种胶对PVC的粘合力低。球安装在双面胶带和较小预紧力的支架中。总之，这是机器加工过程的简短视频和完成工作的几张照片。

如我上面所写，正在开发通过Arduino的控制程序版本，以及用于通过USB控制的PC程序。火星漫游车板的资源有限，因此您不会有很多缠绕图案，PC程序将解决此问题。

希望能激发别人创造新事物的灵感。使用现代化的功能进行创建，创建-很简单。

数控机床的另一种应用

工具和材料

工具：

材料：

:

创作史

机械学

用几种方法来解决这个问题：

电子产品

More articles: