Станок с числовым программным управлением моделиста

Полезная модель относится к станочной технике, в частности к деревообрабатывающим станкам с числовым программным управлением (ЧПУ) и предназначена для изготовления деталей и проведения практических, лабораторных и учебно- и научно исследовательских работ по различным дисциплинам, связанным с технологией машиностроения, электроприводами, автоматизацией, электроавтоматикой, информационно-измерительными системами, числовым программным управлением, гибкими производственными системами, мехатроникой, микропроцессорными системами, вычислительной техникой и современными информационными технологиями.

Станок с ЧПУ моделиста, содержит рабочий стол с опорами, каретки координат X, Y и Z, портал с боковыми стойками, закрепленный на каретке координаты X, шпиндельную головку, закрепленную на каретке координаты Z, направляющие кареток круглого поперечного сечения, ходовые винты кареток, приводимые шаговыми электродвигателями и блок управления, связанный с ЭВМ, причем рабочий стол, опоры, боковые стойки портала, и каретки выполнены из древесного материала, при этом концы направляющих каретки координаты Х вклеены в опоры рабочего стола, концы направляющих каретки координаты Y вклеены в боковые стойки портала, а концы направляющих каретки координаты Z вклеены в каретку координаты Y. В качестве древесного материала может быть использована многослойная клееная фанера, или древесина твердых декоративных пород, переклеенная по слоям. Шпиндельной головкой может быть бормашина.

Технический результат - упрощение конструкции станка, снижение его себестоимости, расширение области применения и обеспечение совместимости ЧПУ станка с бесплатными версиями управляющих программ для ПК, в частности Mach3.

3 з.п. ф-лы, 7 ил.

Полезная модель относится к области станочной техники для деревообработки и, в частности, предназначена для изготовления деталей и проведения практических, лабораторных и учебно- и научно исследовательских работ по различным дисциплинам, связанным с технологией машиностроения, электроприводами, автоматизацией, электроавтоматикой, информационно-измерительными системами, числовым программным управлением, гибкими производственными системами, мехатроникой, микропроцессорными системами, вычислительной техникой и современными информационными технологиями.

На современном рынке станков с числовым программным управлением (ЧПУ) существует потребность в недорогих учебных станках.

Так предложенный фрезерный 3-х осевой станок с ЧПУ предназначен для получения начальных навыков написания управляющих программ и работы на современных фрезерных станках с ЧПУ.

Известен настольный фрезерно-гравировальный станок, содержащий основание, направляющие продольного перемещения (по координате X), поперечного перемещения (по координате Y), вертикального перемещения (по координате Z), электродвигатели, электронный блок управления станком, соединенный с ЭВМ, передачи винт-гайка, рабочий стол, установленный на основании для размещения обрабатываемой заготовки, устройство для прижима обрабатываемой заготовки и фрезерную головку, (RU 86514 U1, (Алейников М.В.), В21С 1/02, 13.05.1999).

Указанное устройство не позволяет использовать универсальные фрезерные головки или заменять фрезерную головку другими устройствами, в частности, ножами или карандашами.

Наиболее близким к предложенному является настольный портальный фрезерный станок с компьютерным управлением, содержащий основание (станину), смонтированные на нем рабочий стол для установки заготовок, боковые стойки с закрепленной на них траверсой, вертикальную каретку шпиндельного узла, установленную с возможностью перемещения по поперечной каретке траверсы, блок управления и конечные выключатели, при этом рабочий стол и каретки снабжены одновременно управляемыми приводами подач на базе шаговых двигателей и винтовых пар и снабжены направляющими качения (RU 99736 U1, (ГОУ ВПО "ЮУрГУ"), В23С 1/06, 23.07.2010).

Указанное устройство содержит прямоугольные направляющие с кареткой и выносной привод вертикальной оси (по координате Z), соединенной с винтовой парой через ременную передачу, что усложняет конструкцию и не позволяет производить юстировку привода по координате Z и отладку программного обеспечения без введения поправочных коэффициентов.

Задачей полезной модели является упрощение конструкции станка, за счет возможности крепления на подвижных осях различного рода универсальных навесных устройств, путем установки на место фрезерных головок дополнительного оборудования, в частности, ножей, карандашей, паяльников и др. и получения широкой универсальности, в том числе для расширения сферы применения.

Другой задачей полезной модели является обеспечение совместимости ЧПУ станка с бесплатными версиями управляющих программ для ПК, в частности Mach3, для чего устройство имеет прямой привод передачи вращения на винтовую пару, без использования редукторов.

Полезная модель обеспечивает расширение области применения станка с ЧПУ, путем создания устройства для размещения на его подвижных осях предметов (фрез, ножей, карандашей, паяльников и др.), в частности выполненного из дерева, путем установки на стол и подключенного к ПК для управляемого перемещения и получения возможности программирования, в том числе сложных синхронных перемещений.

Предложенная полезная модель направлена на эффективное использование системы ЧПУ в широком диапазоне применения, в том числе для нужд профессионально-технического образования.

Поставленная задача решается тем, что станок с ЧПУ, содержит рабочий стол с опорами, каретки координат X, Y и Z, портал с боковыми стойками, закрепленный на каретке координаты X, шпиндельную головку, закрепленную на каретке координаты Z, направляющие кареток круглого поперечного сечения, ходовые винты кареток, приводимые шаговыми электродвигателями и блок управления, связанный с ЭВМ, причем рабочий стол, опоры, боковые стойки портала, и каретки выполнены из древесного материала, при этом концы направляющих каретки координаты Х вклеены в опоры рабочего стола, концы направляющих каретки координаты Y вклеены в боковые стойки портала, а концы направляющих каретки координаты Z вклеены в каретку координаты Y.

Предпочтительно, в качестве древесного материала использована многослойная клееная фанера, или древесина твердых декоративных пород, переклеенная по слоям.

Предпочтительно, шпиндельной головкой является бормашина или другое универсальное устройство.

Указанное выполнение станка позволяет упростить конструкцию путем использования упрощенного набора узлов и элементов, собираемых по чертежу, в частности, при помощи простых приспособлений и клея, а также предотвратить ошибки при сборке, настройке и наладке станка за счет использования направляющих круглого сечения и пары винт-гайка стандартного шага.

На фиг.1 показан общий вид станка с ЧПУ;

на фиг.2 иллюстрируется вид станка сбоку;

на фиг.3 иллюстрируется вид станка сверху;

на фиг.4 иллюстрируется вид станка сзади;

на фиг.5 иллюстрируется станина с опорами и кареткой координаты X;

на фиг.6 иллюстрируется портал с кареткой координаты Y;

на фиг.7 иллюстрируется каретка координаты Y в сборе с кареткой координаты Z.

Как показано на фиг.1-7, станок с ЧПУ содержит рабочий стол 1, установленный на опорах 2, между которыми установлена каретка координаты Х 3. Над рабочим столом размещены каретка координаты Y 4 и каретка координаты Z 5. Каретка координаты Y 4 закреплена на портале 6 с боковыми стойками 7, а на каретке координаты Z 5 закреплена шпиндельная головка 8. Между опорами 2 рабочего стола 1 установлены направляющие 9 круглого поперечного сечения, по которым перемещается каретка координаты X. Между боковыми стойками 7 портала 6 установлены направляющие 10 круглого поперечного сечения, по которым перемещается каретка координаты Y 5. На каретке координаты Y установлены направляющие 11 круглого поперечного сечения, по которым перемещается каретка координаты Z. Между направляющими 9, 10 и 11 установлены ходовые винты 12, 13 и 14 (фиг.7) соответственно кареток 3, 4 и 5, приводимые шаговыми электродвигателями 15 (фиг.2), 16 и 17, соединенные с блоком управления 18, связанным с ЭВМ 19.

Рабочий стол 1, опоры 2, боковые стойки 7 портала 6 и каретки 3, 4 и 5 выполнены из древесного материала.

Концы направляющих 9 каретки координаты Х 3 вклеены в опоры 2 рабочего стола 1, концы направляющих 10 каретки координаты Y 4 вклеены в боковые стойки 7 портала 6, а концы направляющих 11 каретки координаты Z 5 вклеены в каретку координаты Z 5.

Устройство работает следующим образом.

Комплект поставки станка: станок может поставляться в следующих вариантах: полностью собранный станок; станок в виде сборочных единиц и станок в виде набора деталей и сборочных единиц. В последнем варианте детали станка размещены в упаковочном ящике, а рабочий стол станка - в крышке упаковочного ящика.

Для сборки станка руководствуются прилагаемым комплектом конструкторской документации, в котором приведены сборочные чертежи, чертежи деталей и указаны технологические требования по сборке в разделе «Общие технические требования». Для сборки фанерных деталей необходимо использовать клей и зажимные устройства, которые фиксируют склеенные детали на время высыхания. В комплект поставки станка зажимные устройства не входят.

Основные характеристики данной модели станка:

Рабочий ход, мм по оси Х 270, по оси Y 220, по оси Z 55.

Максимальная подача F, мм/мин по оси Х 1200, по оси Y 800, по оси Z 800.

Скорость вращения шпинделя, об/мин от 0 до 20000, регулируется вручную.

Дискретность перемещения, мм 0,1.

Размеры стола 540×310 мм.

Характеристики шаговых двигателей - биполярный шаговый двигатель с 4-мя выводами - для станка с ЧПУ PLC330.

Подключение станка к контроллеру управления шаговыми двигателями для станка с ЧПУ PLC330 и контроллера к ПК, включение в сеть осуществляется подключением вилки контроллера в розетку промышленной сети. Подключение шпинделя станка осуществляется с помощью вилки в розетку контроллера.

Далее подключают шаговые электродвигатели 15, 16 и 17 по осям Y, X, Z соответственно.

Для установки Mach3 необходимы следующие системные требования:

Настольный ПК (используется параллельный порт)

- 32-х битная версия ОС Windows 2000, Windows XP, Windows Vista или Windows 7 (64-х битные версии не работают)

- Процессор IGhz CPU

- Оперативная память 512MB RAM

- Невстроенная видеокарта с 32MB RAM

- Навыки работы с компьютером (умение копировать, переименовывать файлы, пользоваться Проводником и т.д.).

Ноутбук/Настольный ПК (без использования параллельного порта) ОС Windows 2000, Windows XP, Windows Vista или Windows 7 Процессор IGhz CPU

- Оперативная память 512MB RAM

- Соответствующий внешний контроллер движения (варианты можно найти на странице плагинов)

- Навыки работы с компьютером (умение копировать, переименовывать файлы, пользоваться Проводником и т.д.).

Для установки бесплатной версии программы Mach3 Mill, которая является демонстрационной, необходимо в Интернете зайти на сайт Mariobad Inguz - Демо-версия Mach3 на русском языке. На этой странице указаны ограничения этой версии и комплект документации:

Using Mach3Mill - Использование ПО Mach3 в приложении к фрезерному оборудованию с ЧПУ. (Pdf, 166 страниц, иллюстрации, 3,42 Мб, издано апрель 2006, язык русский).

Данный мануал является наиболее полным описанием возможностей ПО Mach3 в приложении к фрезеровке, гравировке, лазерной обработке и плазменному раскрою. Кроме вышепредставленного контента руководства Mach3Mill Install and Config Guide, в руководство Using Mach3Mill включено также описание возможностей ПО Mach3. В мануале тщательно рассмотрены вопросы работы с программой. Подробно представлены все органы управления, присутствующие в пользовательском интерфейсе ПО (экранные кнопки, дисплеи, цифровая и LED индикация). Описаны все функции запуска, управления, регулирования и корректирования процессов обработки и управления станком, редактирования УП G-кодов. Приведено описание координатных систем, их коррекций, коррекций на инструмент. Мануал написан на основе версии Mach3 R1.84. В ранних версиях Mach3 был возможен импорт графических файлов и генерация по ним УП G-кодов (в текущих версиях Mach3 этой работой занимается встроенная САМ-программа LazyCam). Поэтому в мануале несколько разделов посвящено вопросам генерации УП G-кодов на основе графических векторных и растровых файлов (D xf, HPGL, BPM, Jpeg). Отдельное место в мануале отведено подробному описанию языка G и М-кодов, используемого в УП для Mach3.

Скачивают последнюю, кликнув по изображению, справа в строке «скачайте устойчивую последнюю версию Release Lockdown Mach3 R3.043.022», сообщение «скачать с сайта ArtSoft». Подключать станок не нужно.

Установка Mach3 должна закончиться автоматической перезагрузкой компьютера и установкой ярлыков Mach3 Loader, Mach3 Plasma, Mach3 Mill, Mach3 Turn, Mach3 Cam на рабочий стол.

Настройки и управление Mach3 Mill.

При запуске программы фрезерования, появляется экран программы Выполнение - Program Run. Для выполнения настроек необходимо выключить мигающую кнопку Сброс. Если сброса не происходит, то вероятной причиной будет являться подключение к параллельному порту какого либо устройства. В этом случае некоторые настройки и демонстрации могут не проходить.

Экран содержит следующие типы объектов: кнопки Сброс, Стоп, Пауза, Пуск, Автономно, Возврат в нули и другие, окна цифровой индикации, окно отображения G-кодов, окно отображения маршрутов, настройки инструмента, подачи, шпинделя и другие.

Далее нужно убедиться, что можно вводить различную информацию в настройках инструмента, подачи, шпинделя, в окнах цифровой индикации X, Y, Z и ноль. Для вызова экрана MDI - Ручной Ввод Данных нажмите кнопку MDI. В строке Input вводится пробная информация.

Предложенная конструкция станка позволяет получить достаточную точность обработки, в том числе на материалах для моделирования и макетирования. Кроме того, предложенное устройство позволяет надежно закрепить заготовку на плоскости при помощи клея или двусторонней клеящей ленты и тем самым упростить процесс привязки инструмента к заготовке.

Специалисту в данной области техники должно быть очевидно, что в настоящей полезной модели возможны разнообразные модификации и изменения. Соответственно, предполагается, что настоящая полезная модель охватывает указанные модификации и изменения, а также их эквиваленты, без отступления от сущности и объема полезной модели, раскрытого в прилагаемой формуле полезной модели.

1. Станок с числовым программным управлением, содержащий рабочий стол с опорами, каретки координат X, Y и Z, портал с боковыми стойками, закрепленный на каретке координаты X, шпиндельную головку, закрепленную на каретке координаты Z, направляющие кареток круглого поперечного сечения, ходовые винты кареток, приводимые шаговыми электродвигателями, и блок управления, связанный с ЭВМ, отличающийся тем, что рабочий стол, опоры, боковые стойки портала и каретки выполнены из древесного материала, при этом концы направляющих каретки координаты Х вклеены в опоры рабочего стола, концы направляющих каретки координаты Y вклеены в боковые стойки портала, а концы направляющих каретки координаты Z вклеены в каретку координаты Y.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве древесного материала использована многослойная клееная фанера.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве древесного материала использована древесина твердых декоративных пород, переклеенная по слоям.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что шпиндельной головкой является бормашина.