Design by  David Q. R. Wagoner

    前言

     自從成功把MILL轉變為CNC後, 工作時間大大的改善了, 但每次操作必須使用PC 於DOS下運作, 就算只是鑽一個小孔也是一樣, 有時的確反而覺得笨拙, 所以我的LATHE便遲遲未決定是否也改為CNC運作, 在LATHE工作流程上, 未見必須使用CAD來處理行徑和型態, 可能我的LATHE工作到現時大都只是維持於把工件直徑修細或擴孔, 如果也同時使用PC來作操縱, 真有點大才小用!

        其實每當我要使用LATHE來製造配件, 工序是十分簡單, 但如遇上直徑和長度較大的時候, 那便不是可以說成樂趣了, 因必需來回不斷重複那極悶的攪動, 十分乏味! 經過多番思索, 終於找到解決辦法, 便是只要外掛一個馬達來代替人手轉動便可, 便選擇了現在以停售的 SHERLINE 200V power feed, 但老實對你們說真話, 這power feed確實是一個垃圾, 它只可單向以極緩慢轉動, 也許它的優點亦可說它能以均速作極緩慢轉動吧? 每次必須停下來以人手反回開始位, 實在是無奈, 最終把它棄置, 只留下連接軸, 失望下便回想好像有一外置式CNC控制是不需PC作平台,也可獨立使用, 那便是FROG CNC  http://www.avatartools.com/  但不幸地當我想買的時候, 它已經停產了, 當然是可選擇SHERLINE 自己出的 leadscrew power feed, 這leadscrew power feed並不像之前所題及過那極緩慢200V power feed, 極緩慢200V power feed 是倚靠交流馬達以開關形式進行開動和停止, 但leadscrew power feed是採用bipolar步進馬達以step/direct模式運作, 亦可作程序處理運作, 是十分理想選擇, 可惜它的價格並不便宜, 況且好像還沒有可給予metric下的版本? 直到兩個月前, 在yahoo 的sherline 論壇看到有人免費地把他的作品完整的發放, 也是我今次想與大家分享的名為TINY-CNC, 作者是 David Q. R. W, 他的網頁內有非常詳細的有關製作, 只要跟隨便可順利完成, 我也是這樣的成功完成.

除一些如電阻, IC座, 機殼, 開關, 插座, 24V2.5A直流供電器等, 可在本地如鴨尞街找到外, 大多電子零件都可以輕易找到, 唯獨這4X5 KEYPAD便需郵購, 另顯示器也是與作者同樣使用相同型號, PCB只要按照作者所提供的FILE 來郵購訂製 (他的網頁內有詳細說明清單), 基本上所有東西是容易找到的.

完成主線路板的焊接後, 便可根據體積來選購機殼和散熱器, 只要計劃那裡是開關和插座等位置, 再根據每樣組件來規劃尺寸圖, 再使用CNC來處理鑽孔和切口位, 便可以很準確無誤的完成機殼的切割了.

再把所有已經完成焊接的底板, 開關等依序設置組合.

一些簡單組件是外掛式, 如轉速感應器是需自行製作, 作者只提供線路圖和零件號碼, 但也無需特意去製作PCB, 我簡單地使用萬能板便可製作如圖示.

把原來外置的轉速感應器組件也一拼放入機內.

粉飾外殼和製作標記, 可選用ALPS MD-5500來印刷於水貼紙, 此印刷機是半專業以四色印刷模式來處理影像, 還可以印製白色甚至金屬色, 是一部作為DIY模型發燒友不可欠缺的好工具, 但他只直接出售於當地業界和用家, 市面也是十分困難找到.

作者同時也把3套程式也在他網頁內發放, 包括英制, 公制和角度, 只要把各程式燒錄於PIC 16F877A微處理晶片下, 便可完成, 當然必須另購一些燒錄器, 最便宜的也只是HK$99便可自行燒錄, 或找人代勞, 我便是找了好友代為燒錄. (嗚謝: "BOSS"在百忙中抽空處理)

STEP 8

完成後, 先在各開關和插座印上指示, 步驟如下:

1) 把已經開了孔的機身噴上黑色噴漆 (因開孔時不能被免挖花).

2) 待乾後在各開關和插座印上水貼紙圖案文字.

3) 風乾後把全機身噴上透明光油以作保護水貼紙.

4) 才一一把所有配件裝置於機身.

STEP 9

由於此電路設計只適合用來推動UNIPOLAR STEPPER, 所以因此並不能夠使用我之前所剩餘的BIPOLAR STEPPER, 有一點可惜, 無奈只好訂購兩個 S23HT125-S unipolar stepper motor 作今次製作.

這便是我所提及的Sherline 200v leadscrew power feed, 價值與工能並不合理, 一個這樣的馬達價格便足夠完成今次製作有餘...

我並沒有依據提議先使用9v來測試, 而直接使用24v來開機, 因他的製作說明是十分清楚, 所以才有信心直接使用24v, 當然順利地見到第一頁的版本顯示.

製作用作穩固stepper motor mount, 使用賽鋼物料, 以CNC準確地完成.

用作連接轉動的shaft coupler, 使用黃銅在lathe上以手動來製作, 這可能是我最後一件使用手動來轉動手攪來移送車刀, 以後便會使用stepper來代替了 :)

控制器Tiny-CNC 安放於PicoCNC上面, 靠近車床, 方便操作.

PicoCNC(完成品)=在PC電腦軟件如Turbocnc把G-code轉為step/dir, 再在parallel port 輸出至PicoCNC driver來操作4軸stepper motor, 可製作複雜圖形切割.

Tiny-CNC(DIY製作)=可直接在鍵盤接輸入數據來預設程序操縱2軸stepper motor, 可重複指定動作或製作螺絲,亦可連接另一部Tiny-CNC controller 作同步控制.

之前所購買的NEMA23 1A 125oz unipolar stepper, 可能都是力度不足於x軸, 每當連續作重複轉動, 馬達會傳出不暢順的"卡""卡"聲, 所以還是決定改用NEMA23 1A 185oz unipolar stepper, 何解網上總是用125oz作為給予Sherline CNC demo? 以前在mill情況下, 也是最後換上185oz, 剩餘的125oz stepper 唯有給予rotary table使用...

今次使用laptop 電腦用的power supply作電源供給, 24v 2.5A, 鴨寮街幾十蚊有交易, 足夠應付有餘.

更換了全新NEMA23 1A 185oz unipolar stepper在X軸上, 所有來回動作暢順了許多, 但必須留意應在#15430即Fix Shaft上塗抹潤滑劑如黃油, 這可使這連接軸增加暢順和防鐵秀, 另一處會影響暢順地方便是#40900 flat hd skt screw, 這粒螺絲如果上得太緊, 是會鎖死#15430連接軸, 而那自製的黃銅shaft coupler, 內應予留空間來給予#15430連接軸在選擇機動或手動時的伸縮.

我這網頁, 終於被原作者發現了, Mr.David 更email給我, 而且update 了新版本, 把之前我所發現的error改正, 現在輸入行程距離, stepper motor便會準確地運行, 現在的版本是V2.2M1 2006, 多謝David Q. R. Wagoner修正.

16.2.2008

今次製作總算順利, 最麻煩的只是要從外國訂購一些如keypad, stepper, 兩次訂購stepper在email聯絡便花了個幾月, keypad更要填上個人資料, 才可証明非軍事用途才可訂購! 其實4x5keypad我一早便可輕易在黃金商場買到, 回家後又不喜歡那是輕觸式按鈕和已印上字母與數字, 再加上那low tech的藍色, 便放棄使用於今次製作零件. 在本地如新填地街其實是有stepper motor可供選購, 但選擇不多, 再加上我無法理解明白店員所講的術語, 而他們又未能明白我想要的型號, 他們並不明白bipolar 與 unipolar的分別, 我當然不會購買他們所講的"一定得"和"無問題"的stepper啦! 另一可於本地搜羅到的便是那PIC 16F877A微處理晶片, 但切勿在鴨寮街地下店舖選購, 因無法燒錄! 可找一些信譽良好的購買. 在製作上, 是必要把說明書全部閱讀, 因很多細節是必需按部就班, 要跟隨作者的設法才可運作, 這TINY-CNC不但可以非G-code來運作step/direct控制x,y軸, 更可遙控另一部TINY-CNC作較複雜的同步控制, 當然作者也予設一些如重複動作鑽孔, 可簡單地輸入後運行. 但有一點奇怪的便是它是以雙倍來運作, 意思是如果輸入2mm行程, 實際機械行程是4mm, 3mm便是6mm行程! 當然自己先把實際距離除二後才輸入便可解決, 但理應是由Control Mode內的設置來決定, 但Control Mode只供遙控用途! 有待日後解決吧!

用後感, 它的確為我省下不少時間, 再不需攪動手攪, 它須是只有小數點後兩個位和最大行程為999.99mm, 這已非常準確為我移動車刀來完成那悶透的重複工序, 相信如果你的工件是超過999.99mm, 也未必會用Sherline lathe和TINY-CNC來完成, 況且, 1000.00mm是用作重複loop, 0000.00mm是用作完成反回起點之用, 如下:

0000.00mm使用例

line1)   輸入Left 20mm

line2)   輸入Right 20mm

line3)   輸入Left or Right 0000.00mm

當輸入完成後按下GO, X軸便會移動, 把車刀向左移20mm, 後隨即向右移20mm, 後停止動作並反回line 1等候.

1000.00mm使用例

line1)   輸入Left 20mm

line2)   輸入Right 20mm

line3)   輸入Left or Right 1000.00mm

當輸入完成後按下GO, X軸便會移動, 把車刀向左移20mm, 後隨即向右移20mm再反回line 1, 動作會不斷重複, 直至使用者按下BRB即紅色停止掣, 機械才會停下來, 程序也會反回line 1等候.

如果作者可把3種不同制式於同一顯示下作出選擇, 那便不需為mm, inch 和角度分開製作, 使出來為一機3用, 那更為方便了, 當然我絕對明白, 這真的是一份免費午餐...

此製作由5-10-2007至26-1-2008來完成, 大部份時間只是浪費於等候物料, 最後一天只是更換NEMA23 1A 185oz unipolar stepper罷了, 其實第一次完成於十二月中...

這可能是我可找到的唯一最簡易,輕型,可輸入步驟(最多50)的最好用"步進馬達控制器".

David Q. R. Wagoner   (original, master)

 http://TINYCNC.GOOGLEPAGES.COM/

更新: VERSION 2.2M1 2006 修正版以於16.2.08 發放, 現在沒有問題了 :)

16/2/08 latest version of  Metric Version 2.2 - Corrected X2 error in distance.

http://tinycnc.googlepages.com/TinyCNC_Hex_Files.zip
 

第一次成功運行短片  (約32秒)

■ Windows Media Player

Broadband