Электронная линейка для станка своими руками

Оптическая линейка: принцип действия, виды, как выбрать

Точность обработки деталей на металлорежущем оборудовании отслеживается с помощью оптоэлектронных датчиков оптической линейки, установленной на станине станка. Аналоговый сигнал с датчика поступает на устройство цифровой индикации (УЦИ), преобразуется в цифровой и визуализируется в виде числовых значений перемещения инструмента или детали по осям подач.

Устройство оптической линейки достаточно простое, но надежное, обеспечивающее высокую точность (до долей мкм) измерений. Ее основные элементы: прозрачная линейка с нанесенной микроскопической штриховкой и оптическая считывающая головка, перемещающаяся вдоль линейки. Считыватель при своем движении реагирует на череду рисок и промежутков, аналоговый сигнал по кабелю передается к устройству цифровой индикации. УЦИ преобразует количество пройденных линий в цифровую информацию и выводит на свой дисплей. Линейка имеет от одной до нескольких референтных точек для установки начала отсчета перемещения (нуля координат).

Оптические измерители (линейки) широко применяются как в новом оборудовании, так и при переоснащении и модернизации старого станочного парка. Экономический эффект при применении линейных оптических датчиков напрямую связан с повышением производительности металлообработки и упрощением работы оператора.

Все устройства цифровой индикации (УЦИ) в продаже от компании «Станкомашкомплекс» можно посмотреть по ссылке — /katalog-stankov/tokarnye/misc/.

Основные параметры оптической линейки

• Рабочая длина.
• Точность.
• Тип сигнала.
• Дискретность измерения.

Рабочая длина

Длина оптической линейки должна быть больше, чем паспортный ход станка. Учитывать следует не величину хода, а расстояние между жесткими упорами по измеряемой оси. Это предохранит выход из строя считывающего датчика (головки) по вине оператора либо при неисправности концевых выключателей оборудования. Рекомендуется рабочую длину электронно-цифровой линейки исходя из максимальной величины перемещения по оси +100 мм

Чем больше измеряемая длина — тем больше сечение и размер считывающей головки. Необходимо обеспечить минимальные деформации установленного внутрь корпуса измерительного стекла. Верно и обратное утверждение — чем меньше измеряемый ход оси — тем миниатюрнее может быть оптическая линейка и считывающая головка

Точность

Не стоит приобретать линейку, ориентируясь на ее высокий класс точности (доли микрон). Чем выше разрешение измерений, тем больше цена измерителя. Оптическая линейка не повысит точность станка, эта техническая характеристика зависит от паспортной точности и фактического состояния механики и люфтов опорных поверхностей. Внешние факторы тоже немаловажны: уровень вибрации при работе оборудования, температура и т. п. Без устранения всех негативных условий, без модернизации и соблюдения правил нормальной эксплуатации станков добиться даже паспортных показателей невозможно. И прецизионная измерительная система в виде оптической линейки высокого класса точности в этом случае не поможет.

Тип сигнала

Повышенная скорость передаваемого сигнала обеспечивается TTL логикой (тип сигнала — прямоугольные импульсы фаз A, B, Z с амплитудой 5В). Дискретность импульсов в несколько микрон (от 0,5 до 5) минимизирует погрешность измерения.

Возможно использование считывающей головки с RS-422 сигналом (присутствуют также фазы /А, /B, /Z).

Дискретность измерения

Величина чувствительности оптической линейки. Например обозначение дискретности 5 мкм обозначает, что электронная линейка передаст сигнал в УЦИ или ЧПУ (1 импульс фаз A или B) при перемещении равном или большем 5 мкм. Внутри этой зоны отследить положение оси затруднительно. Уменьшение дискретности измерения (повышение точности или сужение зоны нечувствительности) требует увеличения точности изготовления стекла и нанесения рисок, что приводит к увеличению стоимости. Большое количество импульсов в итоге может стать также ограничителем максимальной скорости перемещения по оси, т.е. принимающее сигналы устройство может воспринять не все импульсы, и позиция будет потеряна

Если сравнивать оптические и магнитные измерители (и те и другие применяются сегодня довольно активно), то у последних отсутствует нормирование класса точности показаний, как правило, измерительная погрешность магнитных линеек лежит в пределах от ±20 до ±40 мкм на метр.

Что выбрать: магнитную или оптическую линейку

При необходимой высокой точности (до 2-3 микрон на каждый метр перемещений) на металлорежущем оборудовании практически любого типа применяют оптоэлектронные измерители (линейки). Ориентируясь на финансовую выгоду, оборудование часто оснащают магнитными линейками, имеющими более низкую точность измерения. Но цена магнитного измерителя начинает выигрывать у стоимости оптической линейки только у моделей с рабочей длиной от полуметра.

Магнитные линейки:

1. Используют преимущественно на шлифовальных и расточных станках, экономически целесообразно применение при измерении длин от 3м
2. Не применяют на станках с погрешностью менее 10 мкм/м. Токарное, фрезерное, шлифовальное и другие типы металлорежущего оборудования в этом случае оснащают оптическими датчиками.

KA-800 — серия линеек с магнитной лентой. Применяется на станках с перемещением узлов больше 3 метров. Система индикации SDS6 может одновременно работать как с оптическими так и с магнитными линейками

Оптические линейки

Серия КА оптических линеек от Guangzhou Lokshun CNC Equipment ltd учитывает практически все запросы как производителей металлорежущего оборудования, так и конечных потребителей. Серия отличается высокой дискретностью измерения (сигнал передается через каждые 1 или 5 мкм перемещения в зависимости от дискретности линейки), что сводит к минимуму позиционную ошибку. Оптические линейки снабжены корпусами, защищающими рабочие поверхности от металлической стружки, шлама, СОЖ.

• КА-200 — датчики линейных перемещений, обладают малым габаритным сечением (16х16 мм), устанавливаются в узких местах, используются для специфических измерений.
• КА-300 — оптическая линейка с рабочей длиной 70-1020 мм, отличается простотой и рациональностью конструкции, достаточной жесткостью. Наиболее популярный продукт.
• КА-500 — специальная линейка с оптической головкой для перемещений от 70 до 470 мм. Отличается компактностью, может монтироваться в ограниченных пространствах.
• КА-600 — несмотря на значительную длину измерителя, характеризуется достаточной жесткостью, достигаемой за счет установки дополнительных опор и фиксаторов в любых доступных местах по длине линейки. Благодаря этому, при рабочей длине от 1000 до 3000 мм обладает значительной сопротивляемостью вибрации.

Для учета всех параметров и характеристик при выборе оптической линейки проконсультируйтесь со специалистом.

Электронная линейка для станка своими руками

Универсальные токарные, фрезерные, расточные, координатные станки, чтобы стать точным инструментом в руках оператора, нуждаются в некотором «осовременивании», или, говоря техническим языком, нуждаются в модернизации. Одним из вариантов модернизации практически любого универсального станка может стать установка на станок Устройства Цифровой Индикации (далее – УЦИ ) совместно с измерительными линейками . Но в чем же выгода применения такого решения? Достоинств тут множество.

Во-первых, это дает новую жизнь старому станку, ведь любой станок в процессе эксплуатации изнашивается. Появляются выработка ходовых винтов, направляющих, износ подшипников и много прочих бед. Как же, спросите вы, установка на станок измерительной системы поможет сделать оборудование лучше, ведь все это не устранит механического износа узлов станка? Устранить и правда не устранит, но исключит влияние механического износа на точность станка. Как? А дело в том, что измерительные линейки (оптические, магнитные) устанавливаются непосредственно на исполнительный механизм, проще говоря, на ту часть станка, которая непосредственно перемещается. При этом полностью исключается из причин, влияющих на точность самого станка, такие факторы, как износ ходовых винтов (люфты) и выработка направляющих. Следовательно, на информационном дисплее УЦИ отображается реальное перемещение механизма. Не это ли необходимо для точного произведения работ за любым станком? Ответ очевиден!

Во-вторых, ко всему этому добавляется то, что точность измерений станка можно увеличить в разы! Да что в разы – в десятки раз! Как?! – опять спросите вы?

А все элементарно просто. К примеру, что является единицей точности универсального станка? Правильно – цена деления лимба. Возьмем токарный универсальный станок: для него точность варьируется от 0,01 мм до 0,5 мм в зависимости от модели. А что будет, если мы оснастим токарный станок, имеющий цену деления на лимбе 0,5 мм, измерительной системой с дискретностью 0,005 мм? Правильно!! Точность станка станет 0.005 мм. Только смотреть в данном случае уже надо не на рукоятку штурвала и лимб, а на удобный цифровой дисплей УЦИ, на котором отображается текущая координата станка с точностью до 3-го знака после запятой!! Теперь рабочие рукоятки станка необходимы оператору только для управления перемещением станка, а реальная координата отображается на дисплее. Ну не восхитительно ли? Ведь мы одним выстрелом убиваем сразу двух зайцев:

1. устраняем влияние механического износа станка на точность обработки и

2. получаем из простого универсального – станок повышенной точности. И все это за достаточно разумные деньги.

Теперь впору открыть еще один секрет и рассказать о третьем зайце. Да, как это ни удивительно, в нашем случае работает пословица: «За двумя зайцами погонишься – троих поймаешь». Ну а если серьезно, есть еще один очень важный аспект применения на универсальном оборудовании такой модернизации. Для начала ответьте себе на такой вопрос: сколько требуется времени, чтобы вырастить из выходца ПТУ настоящего, высококвалифицированного оператора-станочника? Правильно, годы, а то и десятки лет. И таких профессионалов становится все меньше и меньше. Многие уезжают за рубеж в поисках достойного заработка, а тем, кто остался на Родине, приходится платить соответствующе. Но чем же нам поможет в подготовке высококлассного специалиста такая модернизация? Ответ: ничем. Но!! Использование на универсальном оборудовании цифровой измерительной системы (УЦИ + измерительные линейки) позволяют ставить за такой станок операторов достаточно низкой квалификации, получая при этом такой же эффект, как от работы высококлассного станочника. Ведь теперь оператору не надо, ориентируясь на свое профессиональное мастерство, «ловить сотки». Теперь малоопытный оператор, ориентируясь на показания дисплея и «крутя ручки», сможет ловить на таком станке микроны!! А это ли не мечта любого работодателя: вложить один раз, чтобы не платить каждый раз в последующем.

Плюс ко всему, современные УЦИ (Ditron, Sino), предлагаемые нами, имеют широкий набор функций, которые облегчат труд любого мало-мальски разбирающегося оператора. Это от самого простого – обнуления текущей координаты, до значительно сложного – расчета радиуса, дуги окружности. По сути, наличие в УЦИ данных функций практически приближает наш станок к станку с ЧПУ с некоторым отличием: в качестве средства управления перемещением на нашем станке используются не электропривода, а мускульная сила оператора. Но ведь и стоимость нашей модернизации несравнимо мала по сравнению с модернизацией с применением ЧПУ.

Итак, подведем итог и сделаем вывод из вышеизложенного. На данный момент применение на универсальном оборудовании УЦИ и измерительных линеек (оптических, магнитных) – самое рациональное, грамотное и малобюджетное решение, позволяющее превратить любой универсальный станок в прототип станка с ЧПУ повышенной точности. А с точки зрения дальнейших затрат, позволяет избежать траты на зарплату высококвалифицированным станочникам, заменяя их труд трудом операторов менее высокого уровня.

11 простых самодельных станков нужных в любой мастерской

Домашняя мастерская — это не цех по производству мебели, и просто нереально иметь в ней весь спектр нужных станков. Поэтому, часто приходится приспосабливать какие-то инструменты под определенные задачи, и часто получаются самодельные станки не уступающие по качеству заводским.

В этой публикации я решил сделать подборку самодельных станков которые уже были на канале. К каждой позиции будет краткое описание и ссылка на подробную, пошаговую публикацию.

Но прежде чем начать:

Перед тем как приступим к обзору хотелось бы предупредить, что самодельные станки могут быть очень опасны, если их неверно проектировать, собирать или использовать. Решение собирать какой то станок вы принимаете на свой страх и риск. И конечно же не забываем про технику безопасности.

1 — Простая циркулярная пила из обычной дрели

В этой публикации из обычной дрели мы сделаем простенькую циркулярную пилу с параллельным упором. Конечно же эта подделка не заменит полноценный станок, но на первое время она может здорово выручить.

2 — Очень простой мини шлифовальный станок

Часто бывает нужно обрабатывать небольшие изделия и заготовки и тут-то маломощное, и хрупкое оборудование может очень и очень пригодится. Ну, что давайте соберем мини шлифовальный станок для небольших заготовок и изделий.

3 — Простая направляющая для ручной циркулярной пилы

Конечно же есть ручные циркулярки с направляющими в комплекте, но стоят они весьма недурно, так, что давайте сообразим простенькую направляющую для обычной ручной циркулярной пилы.

4 — Делаем ручной фрезер из обычной дрели

Конечно, полноценным станком это не назовешь, но в итоге вместо дешевого инструмента у нас будут возможности дорогого. Фрезер, просто незаменимый инструмент, но у начинающего мастера его просто может не быть. Выход прост, можно сделать ручной фрезер из простой дрели своими руками, и пользоваться им до тех пор, пока не появится возможность купить настоящий.

5 — Простой распиловочный станок из ручной циркулярной пилы

С помощью пары брусков и алюминиевых угольников можно соорудить очень качественный станок, или скорее, жесткую направляющую для циркулярки. Подобное приспособление позволит намного ускорить и облегчить работу с циркулярной пилой.

6 — Распиловочный станок из лобзика

Можно приспособить лобзик вместо ленточной пилы, а можно сделать весьма неплохой распиловочный станок. В итоге у нас получится импровизированная погружная пила из электролобзика.

7 — Простой сверлильный станок из шуруповерта

Очень часто, при изготовлении разнообразных изделий, нам нужно делать отверстие строго под углом 90 градусов. Сделать такое отверстие «на глаз» практически невозможно. Для этого дела можно с легкостью приспособить шуруповерт, всего пару часов и у нас в руках окажется очень неплохой сверлильный станок.

8 — Большой сверлильный станок из дрели

Сделать отверстие точно под углом 90 градусов обычной дрелью дело не простое. Самодельный сверлильный станок не просто облегчит эту задачу, но и даже расширит функционал дрели. Давайте посмотрим, как можно собрать качественный сверлильный станок.

9 — Ленточная пила из электролобзика

При желании обычный электролобзик можно успешно трансформировать в ленточную пилу. Если вы собрались вырезать не очень толстые фигуры из фанеры или дерева, то этот станок придется вам по вкусу.

10 — Ленточный шлифовальный станок из дрели

Приходится часто шлифовать дерево или другие материалы, и надоело делать это в ручную? Обычная ручная дрель позволит весьма облегчить данный процесс!

11 — Токарный станок из дрели

Токарный станок — вещь, весьма полезная и поможет решить множество задач. Приложив немного усилий из обычной ручной дрели можно получить весьма неплохой токарный станок, который как минимум поможет протянуть до того времени, когда в мастерской появится настоящий.

PCB Ruler – линейка для электронщика в виде печатной платы

В обзоре речь пойдет о весьма интересных сувенирах — печатных платах в виде линеек.

PCB ruler’ы имеют не только метрическую и дюймовую шкалу, но и другие полезные инструменты и информацию, нанесенную методом травления меди.

В зависимости от изначального размера текстолита для печатной платы выпускают несколько размеров «рулеров» — 15 см, 20 см, 25 и 30 см. Чем длиннее линейка — тем дороже. Самые дешевые — рулеры на 15 см. Но есть и другие интересные предложения.

Неплохой вариант линейки на 20 см ($1.85)

На 25 см (около $5, лучше брать «комбо-лот»).

Присылают просто и быстро — без каких либо изысков — пакет и пупырка.

В обзоре будут три линейки 15, 20 и 25 см из комбо-лота, плюс для сравнения использую свои старые линейки.

Линейки очень интересные. Даже если вы не планируете использовать их по назначению — возьмите в подарок радиоэлектронщику/инженеру или просто увлеченному человеку. Рулеры-линейки — очень необычный и интересный подарок.

PCB Reference Ruler — это линейка-мультитул, имеющая шкалу для измерений, а также множество полезных инструментов (калибровочные отверстия, наборы отрезков проводников и футпринтов для быстрого определения размерности, «шпаргалки», нанесенные шелкографией). Одна из первых и известных Adafruit PCB Ruler. Дизайн печатной платы Adafruit PCB свободный и при желании вы можете скачать файл для EagleCAD, отредактировать и заказать изготовление своей собственной линейки.

В основном подобные линейки расходятся на сувениры. Я их использую как масштабную линейку при фотографировании предметов. Точность у рулеров на уровне «ГОСТовской» металлической линейки.

Фотография футпринтов посадочного места SMD 0201 (метрический размер 0603) под микроскопом. Это контактные площадки размером 0,6 × 0,3 мм.

Расскажу чуть более подробно про линейки из комплекта.
PCB Reference Ruler на 15 см.

Представляет собой короткую линейку (150 мм, плюс небольшие края в начале и в конце

2 мм) с метрической шкалой внизу (иногда бывает удобно) и дюймовой вверху. Дополнительно присутствуют калибры для измерения провода AWG, образцы ширины проводников, футпринты различных компонентов для поверхностного монтажа, а также «шпаргалка» с обозначениями выводов транзисторов.

Фотография двух 15-сантиметровых линеек. Заказывались в разное время и имеют разный логотип. Из отличий — разное качество обработки торцов.

Как я уже сказал, отличие только в логотипе. На новой линейке логотип DM

На этой же стороне присутствуют футпринты QFP/BGA/TSOP компонентов.

Другая сторона более насыщенная информацией. С левого края присутствуют образцы проводников различной ширины (от 6 до 40 mil).

А также шпаргалка по футпринтам SMD компонентов.

Далее присутствую отверстия для оценки калибра провода (AWG от 28 до 8), и шпаргалки по транзисторам и диодам.

По фотографиям можете оценить качество обработки торцов.

Сравнение дюймовой и метрической шкал.

Далее, линейка на 20 см.

Аналогично — логотип DM, отверстия в мм и mil (!), образцы ширины и расстояния между дорожками, транспортир, футпринты ряда компонентов.

На обратной стороне присутствует шкала метрическая (вверху) и дюймовая (внизу), причем дюймовая разградуирована через mil, что может быть очень полезно.

Имеется также набор образцов футпринтов, расширенный.

Диаметры, про которые я уже говорил (в мм) и логотип DM

Обратите внимание, присутствует «ушко» на торце линейки.

Качество обработки торцов

Сравнение шкал дюймовой и метрической

Далее, самая большая линейка из комбо-набора на 25 см.

Помимо логотипа DM, присутствует мотивирующий слоган: True mastery of any skill takes a lifetime (Истинное мастерство любого навыка отнимает всю жизнь).

Помимо футпринтов, присутствует дополнительная информация-напоминалка по укладке слоев многослойных печатных плат.

А также ширина и зазоры между проводниками.

Аналогично предыдущей линейке, на рулере 25 см присутствует «ушко»

Качество обработки торцов

На обратной стороне присутствуют шкалы (дюймовая и метрическая), калибры диаметров проводов (мм), дополнительные футпринты и транспортир.

Сравнение шкал, дюймовой и метрической.

Для сравнения приведу несколько фотографий линейки на 30 см, которую докупал отдельно от набора.

Эта линейка не такая широкая, как предыдущие и имеет более тонкий текстолит.

Торцы обработаны несколько лучше.

Смысл инструментов похож на указанное выше — футпринты и шпаргалки.

Шкала до 30 см, но очень удобно то, что нанесена разметка через каждый миллиметр (с нумерацией).

В целом это все. Линейки интересные, удобные, а главное — точные. Технология изготовления печатных плат, используемая для данных рулеров, имеет точность, превышающую точность обычной линейки на пару порядков.

Особенность технологии — выполнение рисок травлением позволяет получить износостойкие обозначения на линейке. Они не сотрутся как краска, во время использования. Да и как сувениры — они недорогие и крайне необычные.

На Али попадаются масса вариантов подобных линеек, в том числе из цветного текстолита (красные/розовые).

Если есть хорошие варианты или собственные дизайны — пишите в комментариях.