Лучшие контроллеры ЧПУ для фрезерных, токарных и плазменных станков [Часть 1]

За последние два десятилетия мир контроллеров ЧПУ претерпел значительные изменения. Если десять лет назад промышленные ЧПУ контроллеры были единственным выбором, то новые технологические достижения произвели революцию в сфере ЧПУ для хобби. Многие функции, которые были доступны только в промышленных ЧПУ контроллерах, теперь доступны и в любительских контроллерах по доступной цене.

В этой статье мы рассмотрим лучшие контроллеры ЧПУ, доступные сегодня для непромышленных применений, а также рассмотрим каждый контроллер более подробно.

Некоторые из этих систем управления представляют собой контроллеры движения на базе ПК, которые превращают ПК/компьютер в контроллер, в то время как другие зависят от микроконтроллера для интерпретации G-кода.

Даже для систем управления, которые превращают ПК в контроллер (Mach3, LinuxCNC), существуют специальные платы контроллеров ЧПУ, которые работают лучше.

Многие из контроллеров могут быть использованы для нескольких типов станков с ЧПУ, а не только для фрезерных станков с ЧПУ.

Лучшим ЧПУ контроллером на базе Raspberry Pi на современном рынке является ЧПУ контроллер Buildbotics.

ЧПУ контроллер Buildbotics - это передовой контроллер ЧПУ с открытым исходным кодом, который используется в таких фрезерных системах ЧПУ, как Onefinity CNC.

Контроллер имеет Raspberry Pi 3, подключенный к микроконтроллеру ATxmega192a3u.

В этом контроллере G-код, сгенерированный в компьютере, отправляется на Raspberry Pi, который передает его микроконтроллеру для обработки и передачи сигналов на шаговые драйверы и другие компоненты.

Контроллер поставляется в аккуратном корпусе в виде устройства «подключи и работай».

Хотя микроконтроллер 8-битный, Raspberry Pi 3 в контроллере обеспечивает ему возможность подключения к WiFi и Ethernet для связи с компьютером.

Buildbotics - это 4-осевой контроллер ЧПУ, а его аппаратное и программное обеспечение имеет открытый исходный код.

Решение сделать контроллер с открытым исходным кодом гарантирует, что развитие этого контроллера не застопорится.

Для работы этого контроллера не нужен отдельный компьютер.

Контроллер работает как автономное устройство, что неудивительно, учитывая, что внутри контроллера уже находится полноценный компьютер (Raspberry Pi 3).

Для доступа к этому контроллеру предусмотрен веб-интерфейс. Вы можете получить доступ к этому веб-интерфейсу через браузер на любом устройстве через WiFi или Ethernet кабель.

Вы также можете подключить монитор, клавиатуру и мышь к этому контроллеру и управлять им. Это можно сделать потому, что процессор уже находится внутри контроллера.

Этот контроллер доступен в виде комплекта и продается по цене около 31 000 рублей плюс доставка. Обычно в комплект поставки входит непосредственно сам контроллер, геймпад, разветвительная плата DB25 и блок питания Meanwell на 36В.

Хотя цена может показаться высокой по сравнению с другими контроллерами в этой статье, необходимо учитывать ценность всего, что вы получаете в комплекте.

В комплект поставки этого контроллера входят шаговые драйверы, это необходимо учитывать при сравнении с другими контроллерами, не имеющими встроенных шаговых драйверов.

Четыре шаговых драйвера встроены в контроллер, и они достаточно мощные, так как могут обеспечивать ток до 6А. Этого достаточно для работы практически любой любительской ЧПУ системы и может быть использовано для работы некоторых двигателей NEMA 34.

Кроме того, комплект питания включен в цену. Для большинства контроллеров, представленных на рынке, необходимо дополнительно покупать комплект питания.

Проводной USB-геймпад - это причудливый аксессуар, с помощью которого вы можете легко и интуитивно управлять машиной, также есть возможность приобрести беспроводной геймпад.

Для управления шпинделем контроллер Buildbotics имеет два варианта – PWM и RS485.

Порт PWM предназначен для подключения маломощных шпинделей, таких как те, что используются в граверах.

Порт RS486 предназначен для подключения к VFD, которые управляют более мощными шпинделями с воздушным/водяным охлаждением.

Контроллер Buildbotics был успешно протестирован на различных системах ЧПУ, таких как настольный фрезерный станок с ЧПУ Taig.

Очевидно, что этот контроллер может работать в любой системе ЧПУ, а не только на фрезерном станке с ЧПУ.

Хотя контроллер Buildbotics все еще набирает популярность, у него есть управляемый компанией форум, через который вы можете получить ответы на свои вопросы.

Компания Buildbotics LLC находится в городе Петалума, штат Калифорния, и была основана в 2014 году.

Популярное программное обеспечение CAM с открытым исходным кодом CAMotics было создано одним из основателей Buildbotics.

Buildbotics не предоставляет официальной гарантии на этот контроллер, хотя известно, что они хорошо поддерживают своих клиентов в случае возникновения проблем.

В целом, контроллер Buildbotics - это впечатляющее программно-аппаратное решение.

Благодаря таким универсальным функциям, как WiFi, геймпад и автономность, он заставляет другие популярные контроллеры выглядеть устаревшими.

Он также дополняет эти замечательные функции мощными встроенными шаговыми драйверами и системой управления, которая может работать даже с шаговыми двигателями NEMA 34.

Все это делает контроллер Buildbotics хорошим вариантом для создания вашей системы с ЧПУ.

Masso G3 — это последняя версия автономного контроллера ЧПУ от Masso CNC, австралийского бренда, который быстро становится популярным во всем мире.

Для работы контроллера G3 не требуется ПК, и это одно из самых больших преимуществ данного контроллера. Masso предлагает свою систему управления в виде 3-осевой, 4-осевой и 5-осевой версий.

Между этими версиями нет никакой аппаратной разницы, и для всех трех версий используется один и тот же контроллер G3. Разница только в программном обеспечении.

Если вы купите 3-осевую (XYZ) версию Masso G3, вы можете позже обновить ее до 4-осевой (XYZA) или 5-осевой версии (XYZAB), заплатив дополнительную плату.

Обновление происходит в виде обновления программного обеспечения.

Для тех, кто работает на ЧПУ станке с двигателями с двойным приводом, при использовании 3-осевого станка Masso вы можете только вручную выровнять машину, когда выполняете процедуру возврата в исходное положение.

Двигатели с двойным приводом означают наличие шагового двигателя для каждой стороны оси Y, и это действительно распространено на крупных станках с ЧПУ.

Вам нужно использовать что-то вроде физического конечного упора, чтобы сделать выравнивание с 3-осевым контроллером Masso G3.

С 5-осевым Masso вы получаете автоматическое выравнивание, когда выполняете процедуру возврата в исходное положение, что делает эту задачу действительно простой.

Это связано с тем, что ось Y может подчиняться программным обеспечением только оси B, а ось B вы получаете только в 5-осевой версии.

Поскольку 5-осевая версия стоит всего на 4000 рублей больше по сравнению с 3-осевой, мы настоятельно рекомендуем вам приобрести 5-осевую версию Masso G3.

Аналогично, Masso G3 имеет программное обеспечение для управления тремя типами станков с ЧПУ: фрезерными станками с ЧПУ, токарными станками с ЧПУ и станками плазменной резки с ЧПУ.

Оборудование Masso G3 одинаковое для всех трех типов ЧПУ, но программное обеспечение разное. Все три программы предоставляются бесплатно при покупке контроллера Masso G3.

Система управления токарными станками с ЧПУ Masso становится довольно популярной среди пользователей, которые считают Mach3 и UCCNC ограниченными для применения в токарных станках с ЧПУ.

Обратите внимание, что система управления токарным станком Masso - это 2-осевая система.

Masso G3 может производить до 110 кГц импульсов на каждой оси.

Частота импульсов имеет косвенную связь со скоростью подачи, которую вы можете запустить на вашем станке с ЧПУ.

Хотя существует несколько контроллеров ЧПУ, которые могут работать на более высоких частотах, для большинства любителей 110 кГц является достаточно высокой частотой для любого применения станка с ЧПУ.

Плата Masso G3 имеет довольно широкие возможности ввода/вывода с 24 оптически изолированными входами и 18 выходами.

На плате доступны два типа управления шпинделем: PWM-управление для граверов и сигнал 0-10 В для управления шпинделем VFD.

На сайте компании Masso есть подробная документация с инструкциями по подключению для всех популярных шпинделей VFD.

Для автономного управления и толчкового режима работы компания Masso предлагает портативный пульт управления MPG (Manual Pulse Generator - ручной генератор импульсов).

Портативный пульт управления MPG позволяет управлять всеми пятью осями, подачей и шпинделем.

Что касается возможностей подключения, Masso G3 может принимать G-код по WiFi с любого устройства (компьютера, телефона) через программное обеспечение MASSO Link.

Если вы не хотите использовать WiFi, вы также можете подключиться к Masso через USB-соединение с вашего компьютера.

После передачи G-кода в контроллер Masso вам не нужно подключать компьютер.

Если вы подключены к контроллеру Masso через WiFi, вы можете следить за состоянием обработки из любого места. Обратите внимание, что контроллер Masso G3 - это только плата контроллера, а такие вещи, как шаговые драйверы, блок питания и шаговые двигатели нужно покупать отдельно.

Вам понадобится блок питания, который может выдавать напряжение 12 и 24 В постоянного тока с выходной мощностью не менее 1,5 А.

Контроллер Masso G3 также имеет сенсорную версию, которая стоит примерно на 25 000 рублей дороже. Она обеспечивает сенсорное управление в промышленном стиле по доступной цене.

Если вы считаете, что это слишком дорого, вы можете использовать сенсорный монитор, совместимый с Masso, вместо сенсорного контроллера Masso.

Обратите внимание, что вам необходимо приобрести обновление сенсорного экрана Masso, чтобы управляющее программное обеспечение работало с сенсорным монитором.

Еще одна особенность, которая делает ЧПУ контроллер Masso контролёром промышленного класса, - это встроенная поддержка шпинделей автоматической смены инструмента (ATC).

Masso G3 поддерживает несколько типов шпинделей автоматической смены инструмента как для фрезерных, так и для токарных станков с ЧПУ.

Если у вас есть система смены инструмента, вы можете проверить совместимость в документации Masso. Если вы планируете купить подержанный контроллер Masso, вы можете переоформить лицензию от первоначального владельца на себя, написав в службу поддержки.

Это то, что улучшит стоимость перепродажи контроллера, если вы когда-нибудь решите его продать. После запуска в 2019 году у Masso G3 были некоторые проблемы, такие как ошибки в программном обеспечении и совместимости.

Однако большинство этих первоначальных проблем было решено, и несколько брендов с ЧПУ теперь используют Masso для своих станков.

К основным брендам относятся очень популярные фрезерные и токарные станки Sherline, фрезерные станки 3Dtek (популярные в Австралии и Великобритании), фрезерные станки CANCAM (популярные в Канаде) и Revo CNC (Турция).

Компания Masso имеет отличную документацию, в которой подробно описано все, что может понадобиться для работы с контроллером Masso G3.

Кроме того, их специализированный онлайн-форум довольно активен и полезен.

Для официальной поддержки у компании Masso есть опция поддержки по электронной почте и портал поддержки, где вы можете создавать тикеты в случае возникновения проблем.

На все продукты компании Masso предоставляется 12-месячная официальная гарантия на случай возникновения производственных проблем.

Masso G3 - это хороший контроллер, который быстро набирает популярность. Хотя он не так популярен, как некоторые его конкуренты, он предлагает почти промышленный уровень управления и качества.

Хотя поначалу он может показаться дорогим, если учесть простоту использования, бесплатное программное обеспечение, хорошие возможности ввода/вывода и возможность работы без ПК, ценность становится очевидной.

LinuxCNC — это система управления ЧПУ с открытым исходным кодом, которая, как известно, обладает обширными возможностями, но требует высокого уровня обучения.

Лучшим контроллером движения для работы станка с ЧПУ на базе LinuxCNC является плата контроллера Mesa 7I76E.

Mesa 7I76E - это лучшая и самая популярная плата контроллера (FPGA) для LinuxCNC. Как и в Mach3 и Mach4, LinuxCNC превращает ваш ПК в контроллер, и вам не нужен чип микроконтроллера, как в ЧПУ на базе GRBL.

Поэтому для работы ЧПУ с LinuxCNC не обязательно иметь плату контроллера типа Mesa 7I76E.

Однако иметь отдельную плату контроллера Ethernet, такую как Mesa 7I76E, вместо того, чтобы просто использовать свой ПК в качестве контроллера, выгодно по нескольким причинам:

• Плата на основе Ethernet, такая как Mesa 7I76E, устраняет необходимость иметь компьютер с параллельным портом, и вы можете работать с ним даже с ноутбука.
• Она переносит основную часть тяжелой работы с компьютера на карту.
• Если вы используете высокотоковые шаговые двигатели и драйверы, использование карты обеспечит более плавный ход шагов.
• Карта позволяет подключать энкодеры, например, энкодер шпинделя, который может дать вам обратную связь и предупредить вас в случае возникновения проблем.
• Дает значительно больше контактов ввода-вывода по сравнению с параллельным портом.
• Изолирует ваш компьютер от схемы ЧПУ.

Mesa 7I76E подключается к компьютеру через кабель Ethernet. Со стороны ЧПУ к Mesa 7I76E подключаются шаговые драйверы и шпиндельный двигатель. Этот контроллер ЧПУ способен поддерживать движение до 5 осей. Для настройки Mesa 7I76E требуется определенная установка.

Хотя LinuxCNC считается довольно сложным в освоении среди программ для управления ЧПУ, документация достаточно хороша.

Для работы LinuxCNC необходима ОС Linux на вашем компьютере, и большинство людей устанавливают две операционные системы на своем компьютере, чтобы можно было загружать либо Windows, либо Linux.

Mesa 7I76E, несомненно, является лучшей платой контроллера движения для LinuxCNC, и если вы сможете освоить LinuxCNC, вы сможете сделать с ней довольно много.

GRBL - это платформа/прошивка управления ЧПУ с открытым исходным кодом, которая очень популярна для управления любительскими фрезерными ЧПУ станками.

Контроллеры под управлением GRBL - это контроллеры ЧПУ на базе Arduino.

Лучшими контроллерами ЧПУ на базе GRBL на сегодняшний день являются: Openbuilds Blackbox и xPRO V5.

Система управления движением Blackbox - это контроллер на базе GRBL от Openbuilds.

Этот контроллер работает под управлением последней версии GRBL 1.1.

В основе этого контроллера лежит 8-битный микроконтроллер ATMega328p, очень популярный чип.

Blackbox поддерживает движение только по 3 осям, но это ограничение GRBL в целом.

Он имеет четыре встроенных шаговых драйвера, способных подавать ток до 4 А на двигатели.

Наличие четырех шаговых драйверов дает возможность запускать двойной привод на одной оси с помощью ведомого драйвера (XYYZ).

Контроллер хорошо интегрируется с интерфейсным программным обеспечением GRBL (бесплатным) от Openbuilds - Openbuilds Control.

Openbuilds Control может посылать G-код на контроллер, и вам не нужно использовать UGS или что-то еще.

Еще одна действительно полезная вещь в Blackbox - это то, что вы можете использовать сенсорный автономный контроллер Openbuilds INTERFACE.

Возможно, лучший автономный контроллер GRBL, INTERFACE позволяет вам делать практически все, не подключая к нему компьютер. Однако контроллер INTERFACE необходимо приобретать отдельно.

Пользователи Blackbox могут воспользоваться преимуществами фантастического онлайн-сообщества Openbuilds.

Почти на любой вопрос, который может возникнуть у вас при использовании BlackBox, вероятно, уже был дан ответ на форуме Openbuilds.

Поддержка онлайн-сообщества пользователей, имеющих такое же устройство, бесценна, особенно если вы новичок.

Openbuilds предлагает годовую гарантию на контроллер BlackBox.

xPRO v5 - еще один новый и высоко оцененный контроллер на базе GRBL.

В основе этого контроллера лежит 32-битный микроконтроллер, что дает некоторые существенные преимущества перед контроллерами с 8-битными микропроцессорами.

32-битный микроконтроллер дает xPRO v5 гораздо больше памяти и вычислительной мощности по сравнению с 8-битными системами.

Самое главное, xPRO v5 может общаться с компьютером через WiFi или Bluetooth, в то время как 8-битные контроллеры GRBL имеют USB-соединение.

Благодаря поддержке WiFi значительно сокращается количество кабелей, и вы не ограничены длиной провода.

Кроме того, вы можете управлять xPRO v5 даже с помощью телефона через WiFi.

В качестве шаговых драйверов в этом контроллере используются четыре шаговых драйвера Trinamic TMC5160, которые могут обеспечивать ток до 6А.

В отличие от BlackBox, xPRO v5 является настоящим 4-осевым контроллером (XYZA).

Это означает, что он может управлять поворотной осью в дополнение к осям X, Y и Z.

Прошивка этого контроллера GRBL_ESP32 довольно популярна и часто обновляется на GitHub.

Вы можете подключить до 2 шаговых двигателей на каждую ось ЧПУ с помощью xPRO V5, что означает, что он может работать с 8 шаговыми двигателями одновременно.

xPRO v5 производится и продается компанией Spark Concepts, которая базируется в Уэйнсвилле, штат Огайо.

Одним из недостатков xPRO v5 по сравнению с BlackBox является то, что у него нет специализированного онлайн-сообщества, и GitHub является единственным местом, где вы можете задавать вопросы.

Концепты Spark имеют отличную документацию по этому контроллеру на своей странице GitHub.

Одним из недостатков этого контроллера является то, что производитель не предоставляет на него официальной гарантии.

Тем не менее, общие отзывы об этом контроллере весьма положительные, и почти все, кто купил этот контроллер, довольны его работой.

В целом, это, вероятно, лучший 32-битный контроллер GRBL на рынке и отличный выбор для любителей, желающих получить максимальную производительность.

Советуем вам прочитать статьи опубликованные в нашем блоге ранее: «‎Лучшие бесплатные и платные программы для лазерной резки»‎ и «‎10 лучших систем ЧПУ в мире»‎.

Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!