1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ АНАЛОГОВ
Существует большое множество различных ЧПУ станков, в том числе способных фрезеровать платы, которые представлены ниже на рисунках 1.1 и 1.2.
Рисунок 1.1 – Сверлильно-фрезерный станок
Рисунок 1.2 – Сверлильно-фрезерный станок серии DM350
Станок должен удовлетворять следующим характеристикам:
• Обладать небольшими размерами, но достаточными для фрезеровки печатных плат.
• Обладать программируемой системой управления для возможности его дальнейшей настройки под определенные цели.
• Стоимость станка по возможности должна быть невысокой.
• Станок должен удовлетворять всем требованиям охраны труда.
Рассмотрим несколько станков. Сравнение показано в таблице 1 и на рисунке 1.3.
Таблица 1 – Сравнение станков
Модель фрезерного станка Размеры рабочей зоны, мм Приблизительная стоимость (USD)
CNC 3018 Pro 300*180*40 100 - 250
Станок с ЧПУ 1419 140*190*40 350 - 450
CNC 3020/4020/3040/6020 180*390*95 150-1000
Рисунок 1.3 – слева направо фрезерный станок CNC 3018 Pro, фрезерный станок с ЧПУ 1419, фрезерный станок CNC с различными габаритами рабочей зоны 3020/4020/3040/6020.
Исходя из основных параметров станков, можно определить, что наиболее оптимальным вариантом будет являться станок CNC 3018 Pro, т. к. он имеет достаточные габариты в сравнении с другими станками, имеет небольшую стоимость и удовлетворяет другим требованиям, написанным выше.
Поэтому берем за основу данный станок и его компоненты.
?
2. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ
Структурная схема управления фрезерным станком приведена в Приложении 1.
Наш станок должен состоять из следующих элементов и систем:
1. Устройства управления, которое, связываясь с компьютером, обрабатывает команды и принимает решения, согласно алгоритму. Затем отправляет сигнал на соответствующие платы управления шаговыми или электродвигателями.
2. Платы управления, позволяющей наладить взаимосвязь между устройством управления и исполнительными механизмами.
3. 3-ех шаговых двигателей, дающих 3 степени свободы станку.
4. Электродвигателя шпинделя. (Основной компонент, вращающий закрепленную на нем фрезу)
5. Питания. (Обеспечивает работу всех электрических компонентов системы)
Все эти компоненты и из взаимодействие представлены на структурной схеме.
Как мы видим, устройство управления должно быть связано всеми исполнительными механизмами и управляет их движениями в соответствии с программой, записанной на ней. Её действия должны координироваться либо этой программой, либо задачами, поступающими на это устройство от компьютера.
?
3. ПОДБОР КОМПОНЕНТОВ
Согласно ранее рассмотренным станкам, удовлетворяющим требованиям, приблизительно выбираем компоненты для фрезерного станка.
Понадобятся следующие компоненты:
1. Электрическая система управления. (микроконтроллер)
2. 3 шаговых двигателя и 1 электродвигатель.
3. Направляющие и ребра жесткости, из которых можно собрать каркас изделия.
4. Направляющие и шпильки (винт-гайка), необходимые для обеспечения движения стола и шпинделя станка в 3-ех направлениях с помощью передачи винт-гайка.
5. Дополнительные компоненты: подшипники, опоры направляющих, муфты, фрезы.
3.1 Электрическая система управления.
В качестве электрической системы управления станком будем использовать плату Arduino UNO, плату расширения CNC Shield v3 / v4 и драйверы DRV8825 / A4988, как наиболее оптимальные и распространенные
