Чпу станок своими руками на базе arduino пошаговая инструкция

«Что такое Arduino», — вопрос, который рано или поздно задает себе каждый начинающий специалист по ЧПУ-станкам. В этой статье мы подробно объясняем сущность и предназначение «Ардуино», а также объясняем принцип сборки станка на базе этой платформы.

 

Источник: vseochpu.ru

Читайте нашу статью и узнайте больше о том, как собрать станок с ЧПУ своими руками на основе Arduino.

Содержание

Arduino — это бренд аппаратных и программных средств для построения и прототипирования простых систем, моделей и экспериментов в области электроники, автоматики, автоматизации процессов и робототехники.

Программная часть состоит из бесплатной программной оболочки (IDE) для написания программ, их компиляции и программирования аппаратуры.

Аппаратная часть представляет собой набор смонтированных печатных плат, продающихся как официальным производителем, так и сторонними производителями. Полностью открытая архитектура системы позволяет свободно копировать или дополнять линейку продукции Arduino.

Чаще всего термин «Ардуино» используют для обозначения контроллера с собственным процессором и памятью. Arduino пользуются большой популярностью среди начинающих инженеров и опытных энтузиастов, из-за низкой цены и простоты настройки.

Открытая архитектура плат Arduino позволяет проектировать микроконтроллеры людям с минимальным знанием электротехники. Существенным достоинством можно назвать и доступные в Интернете схемы и коды, созданные для различных типов станков.

К числу самых популярных у инженеров контроллеров Arduino принадлежат UNI, R3, Mega 2560 и Nano.

Подбор электроники

Источник: viltech.ru

После приобретения Arduino, на неё необходимо установить программное обеспечение, написанное на языке C++. Именно на этом этапе проявляется важное достоинство платформы — доступность готовых решений в Интернете. Существуют готовые библиотеки, а функции, классы и операторы многократно описаны, поэтому учиться программировать для Arduino можно сразу на практике.

Что нужно для создания фрезерного станка на Ардуино своими руками

Для самостоятельного создания фрезерного станка с ЧПУ рекомендуется приобрести проверенный комплект электроники и оборудования:

• Контроллер Arduino;
• Плату расширения CNC Shield v3 / v4;
• Драйверы DRV8825 / A4988;
• 4-контактные шаговые двигатели (по 2 на каждую ось); 
• Блоки питания для двигателей;
• Необходимый рабочий инструмент.

Для загрузки на плату прошивки потребуется компьютер и USB-кабель. Также для соединения всех электрических элементов станка необходим электрокабель. 

Источник: arduino-diy.com

Для сборки корпуса станка необходимы такие материалы:

• Фанерные листы (размер зависит от габаритов проектируемого станка);
• Резьбовые валы;
• Стальные стержни;
• Шариковые подшипники;
• Болты и гайки;
• Втулки из нейлона (капролона, фторопласта) и металлические втулки.

Станок с ЧПУ своими руками на базе Arduino: пошаговая инструкция

Источник: viltech.ru

Сборка своими руками станка на платформе «Ардуино» — задача относительно простая, благодаря унификации всех элементов электрической схемы. 

Этапы выполнения проекта:

• Подключить к Arduino шилд;
• Распараллелить с помощью CNC Shield шаговые двигатели — напротив соответствующей оси установить 2 джампера;
• Настроить ток драйверов для моторов, для полного шага;
• Настроить микрошаг моторов;
• Подключить питание и соединить плату с компьютером;
• Подключить к цепи шаговые двигатели через 4-контактных разъема Dupont;
• Загрузить прошивку GRBL для Arduino;
• После проверки работы системы, все элементы установить на опорную раму. 

Источник: arduino-diy.com

При самостоятельной сборке ЧПУ-станка следует помнить, что от качественной сборки механических компонентов зависит безотказность и точность его работы. Проектировать основание станка следует с учетом размеров рабочего стола и мощности инструмента. Чем мощнее установленное оборудование и крупнее станок, тем мощнее должен быть корпус. 

Источник: arduino-diy.com

Работа начинается со сборки основания и направляющих оси X. К цельному основанию крепятся деревянные балки. В крайних высверлены или фрезерованы пазы, в расположенных в центре — просверлены отверстия. Через отверстия с упором в пазы проходят стальные валы, которые служат направляющими оси Х. Через продольную ось станка проходит резьбовой вал, который обеспечивает перемещение стола вдоль оси Х. 

Источник: arduino-diy.com

Затем необходимо установить ось Y. Конструктивно ось Y напоминает ось Х. Разница заключается в том, что ось Y размещается на подвижном столе. Заключительная часть сборки механической составляющей — размещение элементов оси Z, которая отвечает за вертикальное перемещение рабочего инструмента. На данном этапе важно установить вал и направляющие строго вертикально и обеспечить прочность конструкции, чтобы ось Z с инструментом не расшаталась со временем от вибрации.

Источник: arduino-diy.com

Второй этап сборки — подключение Arduino, драйверов и установка шаговых двигателей. Для каждого мотора предназначен один драйвер, к каждому драйверу надо подвести питание. Выбор драйверов обусловлен силой тока в амперах, необходимой для обеспечения работы шаговых двигателей. Соединение драйверов, моторов и Arduino происходит по такой схеме:

• Полюса A+, A-, B+, B- соответствуют катушкам моторов;
• CLK+ (Clock) — к Arduino, к пину step (шаг);
• CW+ (Clock Wise) — к пину direction (направление);
• CLK- и CW — к пину GND;
• EN+ и EN- остаются неподключенными.

Источник: arduino-diy.com

Чтобы загрузить GRBL на Arduino, достаточно отправить код GRBL на контроллер через приложение XLoader. Подключение Arduino к ПК осуществляется через приложение GCodeSender. 

Для чего нужны шилды

Добавление в схему шилдов, таких как CNC Sheild v3 или v4, расширяет возможности ЧПУ-станка. К Arduino можно одновременно подключить несколько шилдов, для выполнения разных задач. Основные функции оборудования:

• Обеспечение автономной от компьютера работы;
• Подключение и вывод информации на периферийные устройства;
• Параллельное управление несколькими моторами;
• Подключение к Wi-Fi или мобильным сетям.

Как сделать станок для выжигания на различных материалах

Станок с ЧПУ для выжигания отличается от фрезера только рабочим инструментом. Вместо шпинделя с фрезой используется нихромовая нить, разогретая до высокой температуры. Собрать такой станок еще проще, чем фрезерный, поскольку вместо вращающейся фрезы используется неподвижный нагреваемый элемент.

Пиропринтер — выжигатель с ЧПУ, — подходит для решения задач в образовании, штучном и мелкосерийном производстве художественных и ремесленных изделий, декорировании элементов мебели и галантереи. Устройство аппарата обеспечивает более высокий уровень безопасности, чем фрезер. Если провести соответствующую настройку электроники, управлять пиропринтером можно с ноутбука, без LPT-соединения.

Преимущества использования Arduino при создании ЧПУ-станков своими руками

Источник: viltech.ru

Построение станка с ЧПУ на базе Arduino обладает несколькими ценными преимуществами:

• Низкая цена платы;
• Минимальные требования к квалификации, поэтому подходит для начинающих специалистов;
• Совместимость с различными операционными системами.

Источник: viltech.ru

Проектирование и самостоятельная сборка станка с ЧПУ на базе Arduino позволяет сэкономить большое количество средств, если цель — создание аппарата для бытовых нужд или изучение на практике устройства подобных станков.

Для использования в профессиональных целях лучше подойдет станок заводского производства, с досконально известными характеристиками и предсказуемостью работы, на гарантии. 

Все мои статьи с видео про создание ЧПУ станков на одной странице. Своего рода инструкция.

Данная
страница будет пополняться.
Не забудьте
добавить ее в закладки!

UniversalG-Code Sender программа для управления ЧПУстанком.

Проект
№11. Самодельный ЧПУ плоттер на Arduino: 4xiDraw.

Самодельный ЧПУ плоттер на Arduino: 4xiDraw.

ЧПУ плоттер на Arduino необходимые программы

Пишем красивым шрифтом на ЧПУ плоттере

Проект
№10.ЧПУ плоттер в виде принтера на Arduino

ЧПУ плоттер в виде принтера на Arduino своими руками.

Неудачная переделка ЧПУ плоттера.

Проект
№9. ЧПУ станок для раскраски пасхальных яиц на Arduino.

ЧПУ станок для раскраски пасхальных яиц на Arduino. Своими руками.

Проект
№8. ESP32 GRBL плоттер.

ESP32 GRBL плоттер. Конечные выключатели. Позиция Home.

Проект
№7. ЧПУ плоттер на Arduino своими руками.

• ЧПУ плоттер на Arduino своими руками.
• G-Code для плоттера на Arduino.
• Красивые эффекты изображений для рисования на ЧПУ плоттере.
• Прошивка для плоттера GRBL Servo и работа с программой LaserGRBL.
• Установка и настройка конечных выключателей на 2 осевой ЧПУ станок – GRBL.

Проект
№6.
Лазерный гравер на ESP32. Прошивка GRBL_ESP32.

• Лазерный гравер на ESP32. Прошивка GRBL_ESP32.
• GRBL ESP32 подключаем двигателя, шпиндель, SD карту.
  
• Установка и настройка GRBL ESP32

Проект
№5.
Самодельный Лазерный гравёр с ЧПУ, в домашних условиях

Самодельный Лазерный гравёр с ЧПУ, в домашних условиях.

Электроника лазерного гравера. Arduino UNO, CNC shield v3, ttl laser driver.

Установка grbl 1.1 на Arduino uno. Основы работы в программе LaserGRBL.

Проект
№4.
Самодельный
ЧПУ фрезерный станок на Arduino с дисплеем

• Обзор панели управления самодельного ЧПУ. Запуск фрезерования.

• Самодельный ЧПУ фрезерный станок на Arduino с дисплеем

Проект
№3. Самодельный CNC станок из мебельных
направляющих на базе Arduino UNO

Получив опыт
создания
самодельных ЧПУ станков.
Определился с какой
электроникой мне
проще работать. Решил вложить немного
денег и с
делать фрезерный CNC станок на
мебельных направляющих
.

• Самодельныйстанок с ЧПУ цена. Калькуляция стоимостифрезерного станка
• Модернизациясамодельного станка с ЧПУ: выравниваюстолешницу и пр.
• Настройкапрошивки Grbl ЧПУ станка. Калибровка ЧПУ
• СамодельныйЧПУ CNC фрезерный станок. Часть 2. Электроника
• Самодельныйфрезерный ЧПУ станок из мебельныхнаправляющих. Механика

Заготовке вырезанные на данном
ЧПУ станке можно посмотреть
тут……

Готовые проекты сотрите тут…

Комплектующие ЧПУ :

• Ходовой винт с гайкой
• Nemo
  17 + провода

• Муфта
  5мм на 8 мм
• Кнопки
• Arduino
• CNC
  shield v3 + A4988
• Конечный
  выкл

• AC-DC 12 В 7A Источник питания
• Гравер электрический ВИХРЬ Г-160ГВ

Механика для ЧПУ недорого >>>

Расходные материалы для CNC >>>

Проект
№2. Лазерный гравировальный станок с
ЧПУ (шаговые двигателя от матричного
принтера)

После своего
первого опыта в
разработке ЧПУ станков,
решил собрать
самодельный лазерный
гравировальный ЧПУ станок
. По моим
подсчетам данный станок самый простои
и дешевый по комплектующим. Собирал я
его поэтапно и
снимал видео инструкцию
по сборке ЧПУ
. Все моменты сборки ЧПУ
не возможно осветить, но я постарался
рассказать про основные.

Для управления
использовал электронику:
Arduino
UNO
+ CNCshield v3 + драйвера
A4988

• Подключениеконцевых выключателей (концевики) наЧПУ станок
• Самодельныйлазерный гравировальный станок с ЧПУ.Модернизация
• Установкаэлектроники на лазерный гравировальныйстанок с ЧПУ
• Самодельныйлазерный гравер с ЧПУ. Делаем ось X
• СамодельныйЧПУ станок. Делаем ось Y ЧПУ лазерногостанка
• Настройкадрайвера A4988. Первый запуск шаговыхдвигателей
• Платарасширения для Arduino UNO, CNC shield v3 и драйверовA4988
• Какподобрать шаговый двигатель для станкаЧПУ. ШД из принтера.
• Преимуществаи недостатки L298, почему я перехожу наСNC shield + A4988

Недорогую
электронику для ЧПУ можно
купить в Китае
>>>

Проект
№1. Мой первый ЧПУ станок из матричных
принтеров (Не удачная версия)

Для проверки
своих сил собрал ЧПУ станок из того что
было под рукой. Дополнительно затратил
денег не больше 3 тыс. руб.

Станок
работал. Но работа была не очень хорошего
качества и было много ограничений по
функционалу. Но что можно ожидать от
CNC станка за 3 000 руб.

• СамодельныйЧПУ станок из принтеров своими руками— Часть 2
• Каксобрать ЧПУ станка на Arduino своими рукамиза 3000 руб — Часть 1

Для сборки ЧПУ станка из деталей
от принтера были использовано:

1. 3 Матричных
   принтера
   формата А3.
2. Мебельные направляющие:
   2 пары 500 мм. И одна пара на 300 мм.
3. Доска 25х100, брусок
   25х25, фанера толщиной 8 мм.
4. Блок питания от
   компьютера.
5. Arduino
   NANO
   
6. Драйвера L298 4 шт.
7. Строительные и
   мебельные уголки.
8. Саморезы, винты,
   гайки и шпилька М10.
9. Телефонные провода,
   провода из компьютера.
10. Переменный резистор
    из автомобиля.
11. Двигатель от
    автомобильного компрессора.
12. Шаговый
    двигатель от сканера
    .
13. Латунная цанга.

Недорогие ЧПУ станки>>>

Создать ЧПУ на Ардуино – сравнительно несложно. Но многие воспринимают это как вариант для пользователей-непрофессионалов, считая, что такой подход устроит лишь «чайников».

Что такое Arduino

Прежде всего, стоит разобраться, что такое Arduino.

Ардуино это:

• название торговой марки аппаратуры, средств программирования, при помощи которых реально построить модели станков (в том числе, трехосевого), несложные системы автоматики и робототехники;
• линейка продукции, наличие открытой архитектуры у которой позволит скопировать или дополнить уже существующие конструкции;
• небольшая плата с собственным процессором и памятью;
• аппаратная вычислительная платформа или же контроллер;
• язык программирования, позволяющий разбирать различный софт (условно бесплатное ПО, свежие новости в области IT);
• так называемый электронный конструктор.

Создавая на Ардуино устройства электроники, способные принимать сигналы от разных цифровых и аналоговых датчиков, подключенных к нему, как к основе. Поэтому в контексте данной статьи, речь будет идти о платах.

Разработка электроники с Arduino

Такая плата может быть самостоятельно собрана пользователем или покупается в сборе. Она способна принимать программное обеспечение компьютера. Arduino, упрощая работу с микроконтроллерами, имеет преимущества перед другими устройствами:

• низкую стоимость;
• кросс-платформенность (способность работать в нескольких ОС);
• простую, понятную среду программирования (подходит для новичка, а также опытного пользователя);
• в качестве основы Arduino применяются микроконтроллеры ATMEGA8 и ATMEGA168.

Один из умельцев по схеме создал первый самодельный станок с ЧПУ из доступных материалов себестоимостью в пределах 170$. Его предназначение – резка пластика и фанеры, раскрой деталей для создания любой самоделки. Электронную часть собрано на arduino с прошивкой GRBL. Для этого понадобились главные узлы:

• платы Ардуина R3, cnc shield v3 Update или новая версия v4;
• ШД (тип NEMA 17);
• блок питания (24 В, 15 А).

Заготовил механику для самодельного ЧПУ своими руками, включая станину из фанеры толщиной 10 мм,  шурупы и болты 8 мм. Чтобы сделать линейные направляющие, взял металлический уголок 25х25х3 мм и подшипники 8х7х22 мм. Движение оси Z на шпильке M8, а оси X и Y – зубчатые полиуретановые ремни T2.5. Использован самодельный шпиндель.

Рабочее пространство станка 45 см по X, 33 см по Y, 4 см по Z. Что касается фрезера, в Китае приобретено несколько фрез (3 и 4 канавки). Они идеальны для металла, а для фанеры (надо было вырезать шестерёнки) понадобились другие.

ЧПУ станок из дерева

Для него нужна Аrduino uno R3, G-сode Sender и GRBL. Необходимо заранее подготовить материалы и компоненты: фанеру, гайки с болтами, резьбовой вал и стержни из стали, шарикоподшипники, ШД Nema 23 и драйвера к ним, источник питания 24 В, 15 А, втулки из капролона, фторопласта и металла, провода.

Многое, входящее в электронику, прислали из Китая.

Основанием служат бруски из древесины с глухими, сквозными отверстиями. Стальной резьбовой вал, установленный по центру станка, служит приводом для оси Х. В момент его вращения – каретка (рабочий стол) выполняет перемещение вдоль этой оси Х.

ВНИМАНИЕ: чём толще фанера или деревянный брусок, тем меньшей будет вибрация, выше точность позиционирования.

Портал (ось Y) устанавливают на подвижном столе, фиксируя гайкой под столом. Ось Z служит для перемещения рабочего органа (он подает инструмент в вертикальном положении).

Для сборки понадобятся болты и гайки. Не стоит склеивать поломанные делали, лучше их заменить новыми. Подключая Arduino, ШД и драйверы к каждому из них, надо предусмотреть и блоки питания для них. Загрузив и настроив код GRBL, можно открыть G-сode Sender и подключить Arduino к ПК. Плата готова участвовать в процессе управления чпу станком.

Чтобы задать траекторию обработки, используются чертежи любой CAD программы. Затем используется CAM программа, формирующая G-код.

Зачем нужны шилды

Обладатели самодельных устройств наслышаны о платах расширения – Arduino cnc shield, применение которых расширяет функционал фрезерного оборудования.

Обычно шилду изготавливают под форм-фактор платы. Используют и несколько шилдов одновременно, устанавливая их на микроконтроллер (один на другой). Спектр их применения:

• при помощи официального устройства Arduino – Ethernet cnc shield можно добиться независимости проекта от ПК, да и для хостинга веб-сервера его используют;
• 4 Relay Shield – возможность для того, чтобы подключать 4-х периферийные устройства;

ВАЖНО: надо соблюдать осторожность с контактами этого устройства, чтобы не повредить Arduino.

• Рrotoshield – весьма полезный шилд в момент, когда собирается схема;
• LCD Shield позволяет информацию с Arduino выводить напрямую на периферийный экран;
• еnergy Shield – расширенные возможности для питания на Arduino. Реальна подзарядка мобильников и гаджетов;
• мotor shield обеспечивает управление большим числом моторов и их защиту;
• SD Card Shield служит для обработки и хранения больших массивов информации;

• Wi-fi Shield, подключенный к серийному порту, обеспечит дистанционное управление приводами роботизированных проектов;
• GPRS Shield оснащается антеннами для использования сети GSM/GPRS;
• E-Ink shield – путь для использования технологии электронных чернил, дисплею нужен для питания минимум энергии;
• мusic Shield способен воспроизводить музыку через Arduino в отличном качестве.

Реально создать лазерный 3D принтер, ЧПУ станок, употребляя бюджетные платы Arduino. С платой расширения CNC Shield можно работать на станках с числовым программным управлением, в гравировальной или фрезерной машине. А шилд для управления тремя ШД (трехосевой станок) имеет три разъема, чтобы не было проблем с каждым драйвером при подключении.

Для любителей выжигать на различных материалах

В сети можно увидеть многочисленные самодельные модели выжигателей, которые способны создавать рисунок на фанере, пластике, металле и даже на стекле. Причем достигается фотографическая схожесть и некоторая объемность изображения. Поверхность очищают, обезжиривают, грунтуют белым акрилом марки Kudo и, применяя лазерный ЧПУ выжигатель, его ещё называют пиропринтер, создают уникальные изображения. Иногда процесс длится 6 и больше часов.

Скорость работы выжигателя – стабильная 10 м/мин, и у программистов есть идеи, как ее поднять, не вмешиваясь в работу блока управления. Управлять выжигателем можно и с ноутбука (ОС Windows XP и 7), отказавшись от LPT кабеля. Это превратит выжигание в увлекательное занятие для детей и подростков с применением возможностей лазерных фрезеров.

А как насчет взаимодействия

Удивительно слушать заявления некоторых умельцев, что для ЧПУ Ардуино не подходит, тем более, невозможен симбиоз mach3 arduino, якобы они не желают взаимодействовать.

Другие же уверены в противном: ардуину можно реализовать для ЧПУ при помощи трёх вариантов:

1. Полностью автономный контроллер.
2. Плата-интерпретатор отвечает за движения, но они рассчитываются на компьютере.
3. Плата-транслятор (переходник) – выполняет роль виртуального ЛПТ-порта.

Многие пользователи в сети, у которых проблемная электроника, просят посоветовать им программу, чтобы станки под управлением таковой, могли работать чётко и бесперебойно. Фрезеры на станке призваны заготовку обрабатывать равномерно, выполняя сигналы программного блока.

Лазерный фрезер, даже сделанный своими руками, будет демонстрировать соблюдение всех параметров движения.

Вместо заключения

Какое бы устройство не собирали умельцы на базе Arduino: фрезерный станок или лазерный прибор для выжигания, им нужны чертежи и схемы, материалы и комплектующие, некоторые практические умения, чтобы справиться с этой задачей. А ещё – вера в свои силы, умело сочетающаяся с желанием чему-то научиться у других.

Время на прочтение
5 мин

Количество просмотров 13K

1. Материалы, трубы, инструменты

Если у вас есть проект блока программного управления, загляните на сайт JLCPCB, чтобы получить скидки и купоны:

• Прототип блока программного управления JLCPCB всего за 2 доллара.

• Получите купон на 24 доллара при регистрации здесь.

Основные материалы

Трубы и фитинги из ПВХ

Инструменты

2. Как это работает

Плоттер работает на CoreXY, — встроенном ПО плоттера для другого измерения CoreXZ. В GRBL плоттера используется встроенная кинематика CoreXY с рабочей зоной около X — 380, Y — 380 и Z — 6 мм.

Вот её структура:

Оси X и Z приводятся в движение двумя шаговыми двигателями и общим ремнём привода (система CoreXY). К оси Z крепится труба из ПВХ, внутри которой располагается перо для рисования:

Ось Y работает, как в других традиционных ЧПУ, — с помощью ремня привода. Рама плоттера с ЧПУ делается из фитингов ПВХ. Ниже вы видите обратную сторону плоттера:

3. Сборка XZ

Вырезаем два листа плексигласа (180 x 120 x 5 мм), затем для крепления шаговых двигателей просверливаются отверстия:

Две опоры XZ собираются с помощью тройников, Т-образных трубок и патрубков с боковым отводом ПВХ в форму, показанную на рисунке ниже. Затем к этим опорам крепятся шаговые двигатели с листом плексигласа. Также в два отверстия вставляются два стопорных подшипника:

Собирается ещё одна опора, чтобы оси XZ были достаточно устойчивыми:

Ползунки X и Z делаются из двух тройников ПВХ с шарикоподшипниками на 4 концах этих ползунков:

Просверливается лист плексигласа размером 120 x 120 x 5 мм, а в его центре устанавливаются четыре беззубых натяжных шкива:

Сборка ползунка XZ:

Все части соединяются, ползунки X, Z и опоры регулируются так, чтобы плавно перемещаться по линейным направляющим:

4. Сборка Y

Собираются две опоры Y:

• в 1-й — два стопорных подшипника для линейной направляющей Y:

• во 2-й — один натяжной шкив и два стопорных подшипника:

Собирается рама, которая используется для соединения опор XZ и Y:

Первым делом этот каркас соединяется с опорами Y:

5. Двигатель Y и рабочая поверхность

Шаговый двигатель Y закрепляется на листе плексигласа размером 180 x 120 x 5 мм:

Для рабочей платформы собирается опора оси Y:

На раму Y устанавливаются шаговый двигатель Y и рабочая опора. Внизу опора укрепляется пластиной из плексигласа, чтобы рабочая поверхность не смещалась при работе плоттера:

В качестве рабочей поверхности оси Y повторно используется задняя сторона календаря (размер 430 х 330 мм):

Она устанавливается на опору с помощью болтов и пружин. Благодаря пружинам можно легко откалибровать рабочую поверхность плоттера, которую часто используют на 3D-принтерах:

На опору с пластиной из плексигласа на оси Y устанавливаются Arduino Uno и плата расширения CNC shield:

6. Окончательная сборка и держатель пера

Рамы XZ и Y соединяются:

Для трёх шаговых двигателей устанавливаются два ремня привода:

Отрезается труба ПВХ, и в неё помещается перо так, чтобы высовывался только его кончик. В эту же трубу помещается пружина, чтобы кончик пера мог немного двигаться:

Этот держатель пера крепится на оси Z:

Готово!

7. Подключение

Все провода от трёх шаговых двигателей подсоединяются к плате GRBL:

Получаются такие соединения:

Готово!

8. Прошивка GRBL

Первое. В прошивке GRBL включаем кинематику CoreXY:

1. Загружаем файлы прошивки GRBL.

2. Копируем GRBL в C:UsersAdministratorDocumentsArduinolibraries.

3. Переходим в C:UsersAdministratorDocumentsArduinolibrariesconfig.h. Чтобы включить кинематику CoreXY, раскомментируем строку с #define COREXY.

4. Конфигурация возвращается в исходное положение (подробнее).

2. Загрузка прошивки GRBL в Arduino Uno

Внимание: перед загрузеой прошивки GRBL в Arduino, следует изменить файл config.h, как указано выше.

1. Открываем Arduino IDE ‣ File menu («Меню «Файл») ‣ Examples («Примеры») ‣ GRBL ‣ grblUpload.

2. Выбираем корректный Port («Порт») и Board («Панель управления») в Arduino Uno) ‣ Compile and Upload («Скомпилировать и загрузить») код в Arduino Uno.

3. Устанавливаем шаг (миллиметры):

Разрешение при перемещении по осям X и Y ($100 и $101):

Шагов шаговых двигателей на оборот по осям X и Y: 200.
Микрошаг: 8.
Количество зубьев шкивов: 20.
Шаг ремня привода: 2 мм.
$100 и $101 = (200 шагов * 8 микрошагов) / (шаг 2 мм * шкив с 20 зубьями) = 40 шагов/мм.

Разрешение при перемещении по оси Z ($102):

Шагов шаговых двигателей на оборот по оси Z: 200.
Микрошаг: 8.
Количество зубьев шкивов: 20.
Шаг ремня привода: 2 мм.
$102 = (200 шагов х 8 микрошагов) / (шаг 2 мм * шкив с 20 зубьями) = 40 шагов/мм.

9. Программное обеспечение

Вот с чем я работал:

• Engraver Master или Inkscape с расширением Gcodetools: файлы G-кода создаются из текстов или изображений.

• tkCNC Editor — текстовый редактор для станков с ЧПУ. Он используется операторами и программистами ЧПУ, чтобы редактировать и проверять G-код.

• Universal Gcode Platform (UGS).

Чтобы плоттер работал с этим набором ПО, нужно изменить файл G-кода таким образом:

• Открыть Engraver Master или Inkscape, написать текст или загрузить изображение, затем преобразовать его в G-код и сохранить на компьютере:

• Открыть файл G-кода в редакторе tkCNC Editor. Выбрать всю строку G-кода ‣ Перейти в Modify («Изменить») ‣ Swap command… («Поменять команду…») ‣ Нажать Y↔Z в выпадающем списке.

В Engraver Master нужно поменять команды лазера ON/OFF на команды подъёма пера UP/DOWN:

• Лазер ON: M3 или M4 заменяется, к примеру, на G1 Y-1 F500.

• Лазер OFF: M5 заменяется, к примеру, на G1 Y2 F500:

• После замены команды Y↔Z файл G-кода с другим именем сохраняется и открывается в UGS. Теперь плоттер может работать как система CoreXZ:

10. Тестирование

Вот результат рисования текста «JLCPCB»:

Тестировались изображения и другие тексты. Результаты довольно хорошие. Особенно впечатляет движение осей X и Z:

11. Заключение

Спасибо за внимание к нашей работе. Благодарим JLCPCB за поддержку проекта.

Видео

Выполнять самые разные проекты и решать проблемы бизнеса вы сможете научиться на наших курсах:

• Профессия Data Scientist

• Профессия C++ разработчик

Узнайте подробности акции.

Профессии и курсы

CNC станок из дерева на Arduino

Соберем CNC (ЧПУ) станок с использованием Arduino UNO R3. Управление на основе GCode Sender и прошивки GRBL для Arduino. Корпус сделаем из фанеры и простых деталей из магазина метизов. На сборку механики потребуется больше всего времени. Электроника и программная часть будет быстрой.

Материалы для разработки CNC станка

Список материалов и компонентов, которые вам понадобятся:

• Фанера
• Резьбовые валы
• Стальные стержни
• Шариковые подшипники
• Гайки
• Болты
• Шаговые двигатели (в данном проекте использовались Nema 23)
• Драйвера шаговых двигателей TB6560
• Источник питания 24 В 15 А
• Arduino UNO R3
• Провода
• Втулки из нейлона (капролона, фторопласта) и металлические втулки

Ось X

Роль привода оси Х выполняет резьбовая шпилька. С одной стороны вставлена в шаговый двигатель через муфту, а с другой жестко зажата в подшипнике. Сам подшипник вставлен с натягом в деревянный брусок. В бруске по краям есть два глухих отверстия для направляющих валов. Толщина скрепляющих деталей должна быть достаточной для обеспечения жесткости. Лишний веси — будет уменьшать вибрации и станок будет точнее позиционировать инструмент.

Ось Y

Ось имеет форму портала, жестко зафиксирована к основанию станка. Имеет ту же конструкцию, что ось Х (шпилька и два направляющих вала).

Ось Z

Эта ось заметно короче, чем X и Y. Ей не нужны большие ходы т.к. она обеспечивает только ход инструмента. Обычно, фрезеруемые детали не бывают очень высокими. По тому ограничимся 15-ю см

Сборка CNC станка

Собрать все это вместе несложно. Понадобится лишь несколько болтов-гаек. Размеры конструкции, которые приведены на рисунке приблизительные. Вы можете сделать ваш станок с управлением от Arduino больше или меньше. Единственное, на что стоит обратить внимание: не используйте клей, если какие-то детали поломались. Просто изготовьте новую деталь, иначе о жесткости вашего CNC станка говорить не придется.

Электроника

Теперь настало время подключить Arduino, драйвера и шаговые двигатели . Используйте по одному драйверу на отдельный шаговый мотор. Каждому драйверу надо питание для работы. Я использовал источник питания 24 В 15 А. Драйвера выбираются в зависимости от силы тока (А), которая требуется для шаговых двигателей. A+, A-, B+, B- соответствуют каждой из двух катушек моторов и их полюсам. CLK+ (Clock) подключается к пину step (шаг) на Arduino, CW+ (Clock Wise) подключается к пину direction (направление), CLK- и CW подключается к пину GND. EN+ EN- подключать не надо.

По ссылке ниже находится схема подключения Arduino GRBL и некоторые необходимые пояснения.

Подключение Grbl https://github.com/grbl/grbl/wiki/Connecting-Grbl

Загрузка и настройка GRBL на Arduino Uno R3

Подробная инструкция по загрузке GRBL на Arduino Uno R3 приведена на видео ниже. В описании приведены ссылки на программы и файлы GRBL. По сути ничего сложного нет. Загрузите код GRBL с помощью XLoader ( grbl_v0_8c_atmega328p_16mhz_9600. hex — https://raw.githubusercontent.com/grbl/grbl-builds/master/builds/grbl_v0_8c_atmega328p_16mhz_9600.hex ) на вашу плату Arduino. После этого откройте GCodeSender, чтобы подключить ваш Arduino к персональному компьютеру. Все! Ваша плата Arduino готова к использованию для управления CNC станком.

На еще одном видео ниже приведена инструкция по настроке GRBL под ваши шаговые двигатели (хоть и тоже на итальянском, но по видеоматериалу можно спокойно сориентироваться):

CAD/CAM рекомендации и видео рабочего CNC станка с управлением от Arduino

Для задания траектории обработки (профиля вашей будущей детали) используются чертежи из любой CAD программы. После этого используется CAM программа для формирования G кода. Я, например, использую MasterCam X7, которая одновременно выполняет задачи и CAD и CAM программы.

На видео ниже представлен конечный результат. Надеюсь, вам понравится и это даст вам дополнительную мотивацию для создания собственного CNC станка под управлением Arduino.

Оставляйте Ваши комментарии, вопросы и делитесь личным опытом ниже. В дискуссии часто рождаются новые идеи и проекты!