Станок режет не в размер и теряет ноль: импульсы на миллиметр, дом, концевики и направление осей

Часть первая. Станок режет не в размер

Как определить, какая это ошибка

Прежде чем править параметры, определите тип ошибки. Измерьте квадрат или длинный ход по каждой оси отдельно и сравните с заданным.

Пропорциональную ошибку операторы описывают одинаково: станок рисует квадрат 10 см как 9,5 или 31 см, а после форматирования пульта размеры увеличиваются в несколько раз. Это не неисправность, а потерянный параметр.

Как считают импульсы на миллиметр

Формула одна и та же для всех систем: число импульсов на оборот двигателя делят на то, сколько миллиметров проходит ось за один оборот.

• Шаговый двигатель на ШВП. Шагов на оборот 200, микрошаг драйвера 8, шаг винта 5 мм: 200 × 8 / 5 = 320 импульсов на мм. При микрошаге 10 получится 400.
• Серводвигатель с энкодером. Для ШВП 5 мм и 2500 импульсов на оборот на валу: 2500 / 5 = 500 импульсов на мм.
• Редуктор или ремень. Подачу за оборот меняет передаточное число: на ремне 1 мотор делает три оборота на один оборот винта, и расчёт идёт через число оборотов двигателя на миллиметр.

Параметр хранится по-разному. В Mach3 и на пультах RichAuto задаётся число импульсов на миллиметр. В NC Studio и на пультах Weihong NK105 хранится обратная величина: миллиметры на импульс. Для 320 имп/мм это 1/320 = 0,003125 мм на импульс.

Как поправить по замеру

Расчёт ошибается легко: путают микрошаг и передачу, не знают точного шага винта. Поэтому после ввода значения его проверяют измерением.

Формулы для двух способов хранения.

Пример. Ось X отправили на 100 мм, измерили 96,8. В NC Studio хранилось 0,00625 мм на импульс. Новое значение: 0,00625 × 96,8 / 100 = 0,006050. Проверка в импульсах на миллиметр: было 160, станет 160 × 100 / 96,8 = 165,29, это 1/165,29 = 0,006050 мм на импульс. Оба расчёта дали одно число.

Второй пример для длинной оси. Хода по Y задано 1000 мм, реально получилось 997,4. Параметр в Mach3 был 320 имп/мм: 320 × 1000 / 997,4 = 320,834. Mach3 принимает дробные значения, поэтому точность можно получить высокую. Знаков после запятой оставляйте достаточно: оператор, поставивший 0,006 вместо 0,00625, получил ошибку 4 % или примерно 4 мм на каждые 100 мм хода.

Mach3 может сама рассчитать значение: на вкладке Settings Alt6 есть кнопка Set Steps per Unit. Станок делает пробное перемещение, оператор вводит реальное расстояние, программа подставляет итог. Производитель советует сначала посчитать значение вручную и только потом использовать автоматическую подгонку. Перед испытаниями рядом должен стоять человек у аварийной кнопки: с неверными исходными параметрами ось может уйти слишком далеко.

Постоянная ошибка и единицы

Если на любых размерах получается лишний 0,2 мм на сторону, дело не в импульсах. Постоянная величина не растёт с длиной, и подгонять под неё импульсы нельзя. Один из операторов пробовал подогнать импульсы под постоянный перебор и получил неверный масштаб. Сначала смотрят диаметр фрезы в профиле инструмента: бывает, что в траектории задана фреза 3 мм, а стоит 1/8 дюйма, то есть 3,175 мм. Затем люфт, который проверяют индикатором с ценой деления 0,01 мм при реверсе оси.

Единицы. Когда станок едет в 25,4 раза больше или меньше, смотрят G20 и G21, настройку единиц в пульте, единицы в CAM. Подача в профиле инструмента: 76 мм/с равны 4560 мм/мин, и если CAM выдал подачу в одних единицах, а стойка прочитала в других, станок «летит».

Разрешение шага не равно точности. Мелкое дробление не убирает люфт: если в оси зазор 0,1 мм, то 256 микрошагов вместо 8 точности не добавят.

Часть вторая. Дом, концевики и потеря нуля

Три точки, которые нельзя путать

На станке есть машинный ноль (дом, Home), нулевая точка заготовки (Work Origin, Original) и ноль инструмента по Z. Подробнее об этом в статье про нули G54–G59 и коррекции. Для китайских пультов важно следующее.

• Дом определяется датчиками, и станок находит его после включения. В NC Studio без поиска дома программа не стартует.
• Ноль заготовки удобно ставить в левый ближний угол. Он запоминается относительно дома.
• Если дом и ноль заготовки совпадают по оси Z, ходу по Z вниз просто нет, и NC Studio сообщает о выходе за лимит.

Порядок после каждого включения один: сначала в дом, потом в ноль заготовки.

Станок идёт не в ту сторону

Типичные направления для китайских пультов: X и Y в минус, Z в плюс. После форматирования пульта Home Direction сбрасывается, и станок может поехать в упор на скорости поиска дома. Поэтому после любого сброса сначала заново задают направление дома и полярность датчиков (у многих китайских станков датчики нормально замкнутые), а лишь потом всё остальное. Направление оси меняют в параметрах: знак, Axis Direction или Dir Low Active. В Mach3 есть и третий способ: переставить пару проводов двигателя, но только при выключенном питании. Практики считают этот путь крайним.

Смена осей X и Y местами требует переставить не только двигатели, но и датчики и направления.

Как отвести каретку с концевика

Если станок встал на датчике, ось нельзя просто потянуть: стойка заблокирована лимитом.

• NC Studio. В меню операций отключают механические лимиты, не закрывая окно, отводят каретку вручную или с пульта, затем снова включают. Если пульт на Hard limit не пускает в меню, отключить лимит можно с компьютера по кабелю.
• Mach3. В руководстве описаны два способа: при включённой кнопке Auto Limit Override можно нажать Reset и отъехать от датчика, либо разовая кнопка Override Limits. После этого станок обязательно заново привязывают к дому. Производитель предупреждает: ничто не мешает дальше загнать ось на датчик и ударить в механический упор. Выбор направления остаётся за оператором.

Отключать лимиты навсегда нельзя. Практики сами называют это костылём: защита от наезда на упор пропадает.

Софтлимиты и скорость поиска дома

Программные лимиты включаются только после поиска дома, когда станок знает свои координаты. Их ставят на 0,5–1 мм меньше механических значений. Скорость поиска дома делают небольшой: быстрый поиск пролетает датчик. В Mach3 скорость задаёт столбец Speed % в Homing/Limits, в LinuxCNC за поиск и точное определение отвечают отдельные параметры скорости (HOME_SEARCH_VEL и HOME_LATCH_VEL), причём вторая должна быть медленнее для точности. Если на оси портала два двигателя, нужен датчик с каждой стороны: при поиске дома портал выравнивается по обоим.

Потеря нуля

Станок теряет привязку в трёх случаях.

1. Отключили питание во время работы. Станок не помнит точку остановки.
2. Слишком быстрые холостые ходы G00 и забитые пылью подшипники. Нули «убегают» на 5–20 мм. Операторы лечат это снижением холостого хода (например, до 5000 мм/мин), смазкой и заземлением.
3. Ремень или муфта проскальзывают после ремонта или замены.

Нужная последовательность после отключения света такая. Включают станок, находят дом, заново привязывают инструмент по Z и возобновляют программу чуть раньше точки остановки. В пультах серии 0501, D5416 и A11 в конфигурации функций есть пункт сохранения при потере питания: его включают заранее. В Mach3 запуск с нужной строки делают так: вводят номер строки, нажимают Run From Here, указывают безопасную высоту по Z и запускают цикл. Шапку программы при обрезке сохраняют. В NC Studio такой функции нет, вместо неё сохраняют и загружают нулевую точку заготовки и стартуют на несколько строк раньше. Какой ИБП ставить и на что, разобрано в статье про помехи, заземление и ИБП.

После механического ремонта портала или замены ремня снимают мотор или ремень, выставляют ноль, затем ставят обратно.