Mach3 и Mach4: программирование и наладка ЧПУ станков для новичков

[kirilljsx]

Mach3 и Mach4 — популярные программы для управления ЧПУ-станками. Они позволяют программировать траектории инструмента через G-код и настраивать оси, шпиндель, датчики. Эта статья разберём основы программирования и наладки, чтобы ваш станок работал точно и без сбоев.

Вы узнаете, как установить ПО, настроить двигатели, калибровать оси и отлаживать код. Это поможет избежать типичных ошибок вроде пропусков шагов или неточного позиционирования. Полезно для фрезерных, токарных станков и плазморезов.

Установка и начальная конфигурация Mach3/Mach4

Mach3 требует 32-битную Windows (XP, 7), Mach4 работает на новых системах. Установка простая: скачиваете дистрибутив, запускаете, выбираете папку C:\Mach3. Важно отключить ПК и станок перед подключением, чтобы избежать повреждений. После установки загружаете профиль под ваш контроллер — для HY-TB3DV-M или PCI-LPT меняете адрес порта на 0xCE00.

Программа генерирует импульсы step/dir для шаговиков или серво. Подключаете платы приводов к параллельному порту ПК. Настраиваете выходы моторов в Config > Motor Outputs: для 4-осевого станка A-axis на пины 8/9. Если направление неверное, ставите галочку Dir LowActive. Это базовая основа, дальше калибруем.

• Шаги установки:
  • Выключите ПК и станок.
  • Установите Mach3, согласитесь с лицензией.
  • Загрузите XML-профиль для вашего оборудования.
  • В Config > Ports and Pins укажите адрес порта.

Компонент	Порт Mach3	Примечание
X-ось	Step Pin 0, Dir Pin 1	Стандарт для шаговиков
Y-ось	Step Pin 2, Dir Pin 3	Проверьте LowActive
Z-ось	Step Pin 4, Dir Pin 5	Для вертикальных перемещений
A-ось	Step Pin 8, Dir Pin 9	Только для 4-осевых

Нюанс: для серво с резольверами меняйте платы на цифровые энкодеры.

Настройка двигателей и калибровка осей

В меню Config > Motor Tuning задаёте steps per mm — это передаточное число шагов на миллиметр. Для примера, если винт 5 мм/оборот, а шаговик 200 шагов/оборот с микрошагом 1/8, то 200*8/5 = 320 steps/mm. Устанавливаете velocity (скорость, мм/мин), acceleration (ускорение) и pulse width (длительность импульса, обычно 1-2 мкс).

Калибровка: выбираете ось, жмёте кнопку, перемещаете на 10 мм вручную, программа считает значение. Повторяете на 90% рабочей зоны — дважды для точности. Нажимайте Reset, чтобы рамка была зелёной. Если пропуски шагов, снижайте скорость. Mach4 добавляет 3D-отслеживание и сенсорный интерфейс, но принцип тот же.

• Параметры для типичного фрезера:
  1. Velocity: 2000-5000 мм/мин.
  2. Acceleration: 100-500 мм/с².
  3. Steps/mm: рассчитайте по механике.
  4. Проверьте холостой ход без заготовки.

Ось	Steps/mm	Velocity (мм/мин)	Acceleration
X	800	3000	200
Y	800	3000	200
Z	3200	1000	100

Тестируйте каждую ось отдельно, чтобы поймать асимметрию ускорения.

Программирование G-кода и выполнение задач

G-код — это команды вроде G00 (быстрый ход), G01 (линейная интерполяция), M03 (шпиндель вкл). Создаёте в CAD/CAM (ArtCAM, Fusion 360), сохраняете .nc. В Mach3 загружаете в Tab Toolpath, жмёте Cycle Start. Программа читает последовательно, посылая импульсы на порт. Mach4 поддерживает Lua-скрипты для кастомных макросов.

Пример: для резьбы шпиндель крутит с PWM-управлением (M03 S1000). Настраиваете реле для охлаждения (M08). Для плазмы — THC (torch height control) через входы. Если скругление углов, снижайте скорость в оптимизации. Добавляйте датчики нуля (home switches) в Inputs для точного позиционирования.

• Базовые команды G-кода:
  • G00 X10 Y20 — быстрый переход.
  • G01 Z-5 F100 — подача вниз.
  • M05 — шпиндель стоп.
  • G28 — возврат в ноль.

Задача	G-код пример	Настройка в Mach3
Фрезеровка	G01 X50 Y50 F200	Spindle PWM
Токарка	G01 X-10 Z5	A-ось вращение
Плазма	M03 S1 + THC	Relay outputs

Внимание: всегда симулируйте в видео-режиме перед реальной резкой.

Наладка ошибок и оптимизация работы

Частые проблемы: пропуски шагов от высокой скорости — снижайте acceleration. Нет связи с портом — проверьте адрес в Device Manager. Шпиндель не стартует — настройте Output в Relay. Для Mach4 используйте плагины для Ethernet-контроллеров, они стабильнее USB.

Диагностика: в Diagnostics смотрите ошибки, логи. Калибруйте датчики пределов (limits) и homing. Оптимизируйте на точность: для геометрии снижайте feedrate на углах. Тестируйте на воздухе. Если 4 оси, настройте A как поворотную.

• Типичные сбои и фиксы:
  1. Ось дергается — увеличьте pulse width.
  2. Нет homing — включите auto zero в homing.
  3. Медленная обработка — оптимизируйте G-код.

Ошибка	Причина	Решение
Пропуски шагов	Высокое ускорение	Снизить accel
Нет порта	Неправильный адрес	Config > Ports
Шпиндель молчит	Relay off	Outputs enable

Регулярно сохраняйте профиль, особенно после тестов.

Что ещё предстоит освоить в Mach3/Mach4

Мы разобрали базу, но остались скрипты Lua для Mach4, интеграция с внешними контроллерами вроде SmoothStepper и продвинутый THC для плазмы. Стоит поэкспериментировать с видеоотображением траекторий и 3D-симуляцией. Дальше подумайте о переходе на GRBL для простоты или Ethereal для сети.

Эти инструменты эволюционируют, новые профили выходят под контроллеры 2026 года. Фокус на механике станка — софт только интерпретирует код.