mach3 USB雕刻机运动控制卡说明书

1、JNC-40M(光滑运动雕刻机控制卡 Ver 1.xx 2013 2013-10-02 第三版感谢您选择了本产品!本手册帮助您熟悉本公司的产品,了解本卡的应用与MACH3软件配置等方面的信息,在使用本运动控制卡之前,请您详细阅读本手册,这将有助于您更好地使用它。由于硬件、软件的不断更新您所收到的软硬件在某些方面可能与本手册的陈述有所出入,在此谨表歉意。技术支持QQ:2362708689E-mail:jamen-nc声明:本运动控制卡是专一使用在MACH3数控软件的,标准是三轴/四轴联动插补,支持Mach3 最新版本软体,本卡采用DSP/FPGA高速插补运算,速度及工件表面光洁度高。Mach3数

2、控软件是加拿大ArtSoft CNC Software 公司产品,性能优良,易于使用。Mach3数控软件版权属于加拿大ArtSoft公司,说明书中所提供的资料及图片仅为了说明及学习使用。ArtSoft公司网址: 注意以下事项:1. 不可带电插拔与电脑相连接的USB电缆;2. 不可带电接线与操纵控制卡;3. 计算机或雕刻机外壳应接地线以保证安全并防止干扰;4. 机器不工作时请及时关掉电源;5. 长期不使用时请拔下电源插头;6. 主轴电机轴承寿命与其转速成反比;7. 雕刻刀十分锋利,运行时禁止用手触摸,以防伤害。也不要用手 帕,丝巾接触,以防卷入造成伤害或损坏设备。电气规格:采用USB2.0接口,

3、数据可靠传输距离最大6米。轴输出信号采用差分电路,双绞线长距离传输,宜适合于交流伺服驱动器/步进电机驱动器接口。 控制轴 最大4个进给轴(按版本区分步进电机系统 支持交流伺服系统 支持,松下 安川,国产等通用伺服运动控制芯片 DSP/FPGA移动速度24米/每分钟 ( 400KHZ 脉冲频率/S USB 接口 USB 2.0 兼容 USB 1.1兼容的操作系统 Win98_2k_XP_ Win 7控制 主轴最大数量 1主轴 主轴转速信号 模拟信号 0-10V 或 0-5V位置信号类型 脉冲/方向控制信号类型 差分信号脉冲频率 200K/400K 与驱动器接口脉冲宽度 根据速度自动调整输入接口独

4、立的32个输入(IDC 5 外接面板或扩展I/O I/O 功能输出接口 独立的21个输出(8个可直接带+24V 继电器或5V 继电器,更方便实用, IDC 5 输出50mA 驱动,只可直接驱动LED 指示灯 电源 直流宽电压输入,12V 到 +32V , 电流 900mA机械规格: 单位:毫米 软件下载:1.软件下载前先确认自己电脑配置,操作系统WindowsXPWindows7,Window,2000等,电脑最低配置CPU最小频率 P4-1.6G , 内存最小512M,如需高速加工请增加电脑的配置。首先进入ArtSoft公司网站下载 mach3软件,如下图: 点选“Software&

5、Downloads”标签页,显示下载页,在下载页中选择 Mach3 with the Mach3 Addons included 软件下载后,我们进行下一步,把软件安装到自己电脑,下面简要说明安装步骤:双击mach3软件安装包图标,如下图: 跳出安装欢迎界面,点击安钮进行下一步。点击下一步按钮选择“接受软件许可协议”点击“下一步”按钮。选择此项按缺省的路径安装,或自己选择路径,一般建议直接安装在C:盘 点击下一步,进入安装下一步界面,如下图,使用USB控制卡时,不选择安装打印机并口驱动程序。不选此项接下来全部点击“下一步”完成安装。驱动安装:安装好Mach3软件后,先不要把USB控制卡通电。进

6、行驱动程序及配置文件的安装。点击光盘“Jamen JNC-40M Vx.x”程序图标,进行USB驱动与卡控制软件。(V1.42随版本升级而数字不同 本驱动安装包含以下内容:USB的驱动程序,参数配置文件,插件文件,中文界面文件,Brains 文件。鼠标双击安装程序图标,点“下一步“出现软件版权说明,如果您同意接受协议,点“下一步”继续安装。全部点击下一步在安装路径选择对话框,请要正确选择Mach3软件安装在的路径,否则接下来的都是错误的。(不能完成控制 “Jamen JNC-40M Vx.x”驱动包安装完后,这时就可以把控制卡接上电源,通电正常后,插上USB线。Windows提示发现找到新硬件

7、。(以下图示是使用WINDOWS XP SP2操作系统时 找到新硬件后,会自动跳出硬件更新向导对话框,如下图:选择“从列表或指定位置安装(高级(s”进行下一步。不能选“自动安装软件”,只有光盘在光驱里时才可以。选择此项,进行下一步在接下来的界面中点击“浏览”按钮,选择Mach3软件安装的路径。Mach3软件安装的路径上一步正确选择Mach3软件安装的路径后,进行下一步。直到完成安装。 安装完成后可以在电脑“设备管理器”中找到驱动设备,如下图:USB卡驱动恭喜,全部完成由于安装失误等原因,造成USB卡没有安装好驱动,当前设备图标前显示黄色的感叹号,如下图:错误,USB卡未安装驱动这时鼠标对准图标

8、,单击右键,点“更新驱动程序”。如下图: 按上面的方法重新安装驱动。驱动与控制软件安装好后,就可以运行Mach3软件了。控制卡总接线框图电源输入采用宽电压直流12-36V均可,基本的8个I/O输入输出端口采用光耦隔离, 基本的8个输出端口单个驱动能力为500mA,可以推动DC24V继电器,IDC5 是扩展的输入输出,采用HC244驱动,驱动能力50mA。IDC5的输出口不能直接驱动继电器,可以驱动50mA以下的LED灯。IDC5的输入 一般作为操作面板的输入输出,输入端口没有光电隔离。电源输入有极性错误保护及过电流保护,在未连接控制卡时请确认您的电源,不符合规格的电源有可能把板卡烧毁。下图是控

9、制卡的总接线图:有关抗干扰的电源接法工业现场种类繁多的加工机械和动力设备的启停运转,如电焊和电火花加工、晶闸管调压、变频设备等等,都是干扰源。这些干扰源既能以电磁场方式作用到计算机系统上,又能通过电源侵入计算机系统造成干扰。而通过电源造成干扰是最直接的,甚至是破坏性的,占工业控制机被干扰的绝大比例。因此,要提高工业控制系统的抗干扰性能,首先要在电源上下功夫。电源滤波器的使用电源滤波器是不可缺少的抗干扰元件,在高频和低频段都有有益的干扰抑制性能。下图(双级电源滤波器 使用时应注意事项有:A、滤波器应安装在导电金属表面上,或通过编织接地带与接地点相连;B、滤波器的安装位置应尽量接近电源线入口处;C

10、、滤波器的输入和输出最好采用屏蔽线或双绞线;D、要避免属于和输出线互相耦合,绝对禁止输入和输出线捆扎在一起使用屏蔽线。电源滤波器接线方案: 控制卡的电源如果采用隔离变压器降压整流后供电,那么是最好的。采用多个电源供电,相互之间没有回路,从原则上来讲是切断了干扰源。商用电脑是最容易受到干扰的设备,在电脑的供电处接上一个滤波器,有意想不到的效果。USB线插在电脑前面与插在电脑后面,效果也是不一样的,电脑后面的USB口是主板直接引出的,而电脑前面的USB接口是从主板上通过几条简易的线引出的。输入接线及设置输入端有光藕隔离(PC817,内部限流电阻2K,光藕二极管正向接COM+,COM+接电源正极,外

11、部输入端低电平有效。外部连接行程限位开关,或者NPN型接近开关。 全部I/O 输入脚,在Mach3软件中端口设定为1。板卡上的IN1在Mach3软件中设置也是第1脚,IN8是第8脚。如下图: IDC5是扩展/O,全部脚可以自定义Mach3软件的所有功能。出厂设置的输入功能定义如下表:MACH3设置脚号输入端子 功能1IN1 X 轴回原点 2IN2 Y 轴回原点 3IN3 Z 轴回原点 4IN4 A 轴回原点 5 IN5 XYZA 轴硬件限位 设置的脚号,对应板子的输入6 IN67 IN7 对刀器输入8 IN8 紧急停止IDC 5 插座:IDC5脚号 功能MACH3对应脚号9 1 循环启动10

12、2 加工暂停11 3 外部紧急按钮12 4 自动对刀触发13 5 当前工件坐标(全清零14 6 主轴速度倍率+15 7 主轴速度倍率-16 8 主轴正转17 9 进给速度倍率+18 10 进给速度倍率-19 11 冷却液20 12 A轴+点动键21 13 A轴-点动键22 14 Z轴+点动键23 15 Z轴-点动键24 16 回原点按键25 17 X轴+点动键26 18 X轴-点动键27 19 Y轴+点动键28 20 Y轴-点动键29 21 手动方式切换键30 22 点动倍率+31 23 增量倍率32 24 点动倍率-注意:IDC5 的扩展输入点是不带光耦隔离,由于是低电平有效,所以按钮或开关

13、的另外一端使用板子上的IDC5口的“GND”,电源使用IDC5的+5V,这个5V电源输出功率比较小,大概300mA。设定输入的OEM触发功能:“程序运行”,“急停”,“单步”。“原点”,“清零”等等,软件上的按钮都可以设置在外部按钮上。也就是OEM代码。第一步:先设定好输入脚号,在软件菜单打开“Ports and Pins”(中文“端口与脚”对话框,在“Input Signals” (中文“输入信号”标签页,按下图设置: 输入端口(Port#都是1,脚数字号就是您需要功能定义在那个输入脚。脚号按照上面的说明来选择,脚号1-8在板子端子,一般不要另定义成其它功能。OEM功能按钮最好定义在扩展输入

14、,也就是IDC5插座上的输入脚。设定好输入脚后,在软件菜单打开“系统热键”( System Hotkeys对话框。在OEM触发按钮功能输入框中定义每个输入的功能。如下图: 常用OEM按钮功能数字号表:功能数字 功能说明 功能数字 功能说明1000 循环 1029 软限制切换1001 暂停 1008 X清零1002 倒带 1009 Y清零1003 停止 1010 Z清零1004 单节执行 163 主轴速度倍率+1006 编辑文件 164 主轴速度倍率-1016 从这里开始 110 主轴正转1021 复位 108 进给速度倍率+113 冷却液开 109 进给速度倍率-245 选择手动方式 171

15、增量/档次 169 关闭当前文件 111 点动速度+ 112 点动速度-其它代码请参考“Mach3 OEM 功能表”说明书输出接线及设置输出端采用了大电流驱动,板子上的8个输出脚,驱动能力可达500mA(ULN2803A,可以驱动直流24V继电器,输出是低电平有效的,当有输出时端口为低电平,平时为高或高阻。IDC 5 的输出只有30mA,不能直接驱动继电器,仅能驱动LED 二极管,或其它放大电路。IDC5输出脚低电平输出,就是有输出时脚位是低电平。内部有300欧姆电阻限流,负载的另外一端请接IDC5插口的+5V电源输出。 Mach3软件端口设置,输出选项标签页下的输出定义按下图示意设置。 出厂

16、输出功能定义如下表:MACH3设置脚号输入端子功能1 OUT1主轴正转使能 2 OUT 2 主轴反转使能 3 OUT 3 冷却液(M08 4 OUT 4 冷却气(M07 5 OUT 5 未定义 6 OUT 6 未定义 7 OUT 7 未定义 8OUT 8未定义通用输出号IDC5扩展:MACH3设置脚号 IDC5脚号 功能9 25 急停指示灯10 26 循环指示灯11 27 主轴正转灯12 28 冷却液灯13 29 手动方式灯14 30 增量倍率X1灯15 31 增量倍率X10灯16 32 增量倍率X100灯17 33 增量倍率X1000灯18 34 点动倍率10%灯19 35 点动倍率30%灯

17、20 36 点动倍率50%灯21 37 点动倍率100%灯38 GND39 +5V40 GND主轴接线及设置主轴采用模拟量输出控制(0V-10V输出或0-5V,通过板子上的跳接棒选择,电压是随着您的S指令改变的。实现无级调速。接线如下图:主轴的旋转使能控制,需要外置一个直流24V继电器,继电器线圈的一端接在+24V(COM+电源,另一端接在“OUT1”输出端口。“AGND”是模拟电路地,接变频器“GND”或“COM”。“SPV”是模拟量电压输出,一般接变频器的“IV”。变频器的“FRD”,接在继电器的常开触头。常开触头的另外一端,一般接在变频器的公共点“COM”。Mach3软件设置如下:先在“

18、Motor Outputs”标签页,使能主轴控制的输出。勾选主轴控制使能后面这些无需设置另外在“主轴设置“标签页,选用户主轴马达输出(Use Spindle Motor Out及PWM输出(PWM Control,其它不用设置。 这里设置主轴反转通用输出号主轴的正反转控制,是输出一个外部信号,控制外部的继电器动作,继电器再控制变频器等的正反转使能。主轴速度的档位及最低速与最高速设置,在mach3软件“配置”(Config菜单下的“主轴皮带轮设置”(Spindle Pulleys.对话框设置,如下图: 轴控制接线及设置本运动控制卡可以控制步进驱动器与交流伺服驱动器,与步进电机驱动器时连接时采用共

19、阳接法。在Mach3软件菜单“配置”(Config下“端口与脚”(Ports and Pins。对话框 “电机输出”(Motor outputs标签页,设置如下图: 脉冲脚与方向脚无需设置Mach3软件的并口选择,因为是运动控制卡输出,不再使用并口驱动了,两个口都不用使能。内核频率无需设置,按最低的25000HZ设置,设置了其它的内核频率,只会显示不正确的速度值。打开“Config”(中文“配置”对话框,在“Port Setup and Axis Selection”标签页,按下图设置: 板子轴控制信号说明:板卡标识 信号说明+5V 输出电源XP x轴脉冲输出(低电平有效XD x轴方向输出YP

20、 y轴脉冲输出(低电平有效YD y轴方向输出ZP z轴脉冲输出(低电平有效 ZD z轴脉冲输出AP A轴脉冲输出(低电平有效 AD A轴方向输出典型步进驱动器接线图:(共阳接法板卡: 典型交流伺服驱动器接线图: 使用在交流伺服驱动器时,交流伺服驱动器的控制方式,设定为脉冲+方向的形式。(有的说明书上也称“符号+方向” 交流伺服驱动器一般还要外接控制“伺服使能”信号,有的可以直接通过参数设置,而无需外接控制。所有的线接好后,与驱动器参数设置后,接上驱动器电源,电机应该是锁住状态,如果能用手轻松拧动电机轴,说明电机还没使能,请检查您的驱动器接线及参数设置。电机调试与脉冲当量设置首先您必须知道您的丝

21、杆螺距,一般国内的机床使用 5MM与10MM螺距的丝杆。不管使用的是齿条还是丝杆,我们只要知道电机一转机床移动多少距离,就可以算出MACH3的脉冲当量。比如10MM的丝杆,那么一转肯定是10毫米,在MACH3电机调试对话框中,我们假如设定脉冲当量为500,如下图: 那么500*10(丝杆螺距或1转的进给量=5000, 5000就是电机一转所需的脉冲。驱动器的细分应该设在5000的位置。这种方法是先设定MACH3脉冲当量,驱动器的细分根据脉冲当量来设细分。但是有时候我们的驱动器没这么大细分,以上方式不太好。接下来我们讲先设好细分,如何设MACH3的脉冲当量。假如我们设驱动器的细分为16,一转脉冲

22、式(两相步进电机 16*200 =3200 ,3200是电机一转的脉冲。丝杆螺距是 10MM时, 3200/10=320(mach3脉冲数,丝杆螺距是5MM时, 3200/5=640 (mach3脉冲数。电机一转齿条移动23mm时, 3200/23=139(mach3脉冲数 。这样就算出MACH3软件的脉冲当量。把数值输入到上图的输入框中。MACH3软件的脉冲当量与步进驱动器的细分数设定好后,我们就可通电移动轴。选择增量方式移动轴,比如每次点动一次走5mm,在轴移动后,我们用测量仪测量轴是否精确移动5mm。当一个轴正常移动后,我们再设置其它轴。以上是直线轴的脉冲当量算法,当轴是旋转轴时,我们按

23、以下方式计算。一转脉冲数/360=mach3脉冲当量例如电机一转控制脉冲是3600,哪么3600/360=10,mach3脉冲当量是10.以上是电机直接输出时的计算,当旋转轴有减速机构时,例如减速比是1:10,我们按以下方式计算。(一转脉冲数/360*减速比=mach3脉冲当量 例如电机一转控制脉冲是3600,哪么(3600/360*10=100, mach3脉冲当量是100.下图是电机调试的设置说明图:切换设置轴保存设置脉冲当量设置 最大速度设置 加减速时间设置 无需设置 脉冲当量:1单位MACH3输出的脉冲数。最大速度:点动与加工时的最大进给速度。加减速时间: 电机起动与停止时的时间,设得

24、越大,加减速越快,机床振动大,请根据您的机床刚性设置,一般设置在0.2S-0.3S 之间。最大速度设置拉条 转折点对应下面的就是加减速时间,单位秒加减速设置拉条手轮脉冲器接线与设定当使用手轮时,请使用电源为DC12V的手轮。如果使用DC5V 的手轮,电源需要另配。推兼使用DC12V的手轮。我们在MACH3软件的配置对话框中,选择第一个MPG使能。其它项不用选。如下图:这里打勾,其它不用设置。手轮编码器的分辨率选用100线数的,A B 信号固定接到卡的 “MPGA”,“MPGB” 两个端子,配置里面不用设定此脚号。手轮的A输出接卡的“MPGA”输入端,B输出接卡的“MPGB”输入端。手轮的电源接

25、在卡的“+12V”与“GND”两个端子,按电脑的“TAB”键就可以弹出“点动对话框”。选择“手轮方式”与对应的轴,就可以移动轴了。机床参考点(原点的建立原点是机床上的一个固定点,它不仅是在机床上建立工件坐标系的基准点,而且还是机床调试和加工时的基准点。回原点经过两个状态,如下图: 1: 回原点轴先以快速进给速度*参数中设置的回原点速度百分比向原点方向移动,当原点减速开关被减速撞块压下时(上升沿,回原点轴减速制动到速度为零。2: 再以低速度向相反方向移动,当减速撞块释放原点接近开关后(下降沿,回零轴实时停止,该点即是机床原点。注意:当减速撞块太短时,会造成回原点轴在状态1时,回原点轴减速制动到速

26、度为零时,已超出撞块。使原点接近开关提前释放了。这时执行状态2时,因接近开关提前释放了,系统直接检测到的是低电平,而会造成状态2不执行,就当前点会设置为原点。这时原点的位置是错误的(精度无法保证。如何自动测量Z轴工件坐标系本功能可以高精度的对Z轴负方向所在工件坐标进行测量设定,全程不需手动干涉自动完成,具有外设最简单化,您只需要一片块规或导电铁片,简单接线后就可自动进行Z轴工件坐标系测量与设定,精度:+- 0.002mm(注意:不是自动对刀,是自动设定工件坐标电路接线:接在刀具,或用磁铁吸在刀具。对刀块。此种方式是机床完全绝缘时接线,完全绝缘指的是机床本身不会与电源形成回路,包括漏电压的存在。

27、如果用万用表红表笔接COM+,黑表笔接机身,这时如果没有电压显示即认为机床是绝缘的。(注意使用电压档如果电主轴有漏电的情况,此时可通过一个1/2瓦功率的电阻(10欧姆,串接在“COM-”引线中。(电阻不能省略,直接把 “COM-”接在漏电的设备中,会造成板子的损坏及电路不稳定。“IN7”输入端子固定为测量信号输入端,此时您将不能把它做为其它用处。从“IN7” 输入端子引线您可接一个发光二极管,也可以不接,发光二极管主要起指示作用。(注意发光二极管的长脚(+极接“IN7”端,短脚(-极经过引线接测量导电片测量操作:首先我们在MACH3软件“OFFSETS”(中文“偏移设定”画面下,在“GAEG

28、BLOCK HEIGHT”(中文“量块高度”设置您的测量运行数据。如下图: 对刀测量速度对刀块厚度设置。对完刀的回退高度。自动Z工件测量时,Z轴低速负方向移动,当刀具碰到测量块时立即停止(注意测量块要与机床绝缘放置,当前Z轴工件坐标数字会设定,随后Z轴自动回到设置的回退高度,Z轴工件坐标测量完毕。如果出现碰到测量块停止不会回退,主要是因回路接触不好或刀具与测量块接触不好!确认接触良好后,然后按“复位”键重新测量。如何实现自动刀长测量(与上面功能不能同时使用自动对刀是您有安装了对刀器时使用,对刀分两次进行,取中间值做为补偿值,补偿方式为绝对坐标。对刀精度0.005mm(具体根据您的对刀器与对刀器

29、接线:对刀器,安装在机器。上图是常开型对刀器的接线,“IN7”与“COM-”接到对刀器的触发开关,开关必须为常开型的。当对刀器是霍尔光电型的,把触发使能线接到“IN7”输入端,此时要选择霍尔光电开关是NPN型的。另外对刀器的过行程开关可以与急停开关串联使用。安装接线完毕后,我们就可以来调试对刀功能了,对刀的开始是在“MDI”方式下输入“M900”执行的,“M900”是调试好的VB 宏程序,程序功能流程将在最后说明。首先我们在MACH3软件“OFFSETS”(偏移设定画面下,在“TOOL CHANGE LOCATION”(换刀位置输入您的对刀器在机器的安装位置,也就是对刀位置。如下图: 注意Z轴

30、的数字设置要比对刀器高5-10MM左右,比如您的对刀器接触面是Z - 68.000 mm ,那么Z方向换刀位置为Z - 63.000 mm。设定好对刀器位置后,我们在刀具自动测量前,先在“程序”画面下部刀具信息位置输入刀具号,回车确认输入。如下图: 然后在“MDI”画面下“MDI”输入框输入“M900”回车执行。输入M900键盘按回车键。自动刀长测量执行,XYZ轴先移动对刀位置,然后Z轴慢速执行刀长测量。测量完成后,刀长信息将记录在刀具补偿表中,如下图: 注意:以上测量需在“端口与脚”的输入对话框中,把“探针”(Probe输入使能,如下图: M900宏程序代码说明:(文件所在目录:“C:Mac

31、h3macrosMach3Mill”M900.mls REM Context 10003Dim MyToolPoscode "G90G80" /绝对code "G59"/坐标系Call setoemdro(45,0Call SetoemDRO( 42, 0 /清零code "G1Z0 F2000" /回到原点Call setoemdro(3,0Call setoemdro(45,10x = GetUserDRO( 1200 /获取X轴换刀位置y = GetUserDRO( 1201 / 获取Y轴换刀位置z = GetUserDRO(

32、1202 / 获取Z轴换刀位置code "G1X" & x & "Y" & y & "Z" & z /移动到对刀位置 Code "G31Z-100 F300" /第一次对刀While IsMoving(WendDoOEMButton(146MyToolPos=GetoemDRO( 42 /保存第一次数据Call SetoemDRO( 42, 0 /清零code"G91"code "G01 Z5 f500" /回退5MMCode "G31Z-100 F50" /第二次对刀While IsMoving(WendDoOEMButton(146MyToolPos=(MyToolPos+GetoemDRO( 42 /2 /取中间值 Call SetoemDRO( 42, MyToolPos /设置刀补code "G28 Z0 " /回到机械原点code "