Чпу фрезерный станок на ардуино. Автономка или USB управление на Arduino под бюджетные станки
Надо определиться, какие двигатели и какую управляющую электронику для ЧПУ будем использовать. Основным параметром, определяющим размер станка, является размер двигателя, который перемещает нижнюю платформу.
Рама самого дешевого станка с ЧПУ
Зная размеры двигателей можно сделать раму. описано, как сделать раму для станка с ЧПУ, которая подойдёт для большинства двигателей. Раму можно изготовить с использованием алюминиевого профиля и листа. Это облегчит подвижные платформы станка. Однако увеличит стоимость платформы станка с ЧПУ на Arduino. Кроме того надо учесть, для станка из алюминиевого профиля потребуется сделать утяжелённое основание, чтобы он не "прыгал" при быстрых перемещениях платформ, если вы в будущем захотите установить более "быстрые" шаговые двигатели.
Тип передачи дешевого станка с ЧПУ
Данная рама универсальна, ибо к ней можно приладить, как винтовую передачу, так и ременную. Винтовая передача дешевле и её имеет сделать смысл с самого начала. Если вас не устроит скорость, то можно легко установить ременную передачу. Как установить ременную передачу на станок с ЧПУ на Ардуино описано . Для изготовления винтовой передачи достаточно 2-х подшипников, штыря с резьбой, длина которого равна длине платформы. Я использовал шпильку М6. Кроме того потребуется 6 гаек и 4 шайбы соответствующих размеров. После того, как мы определились и сделали раму, можно определиться, какую передачу будем использовать. Для винтовой передачи всё более или менее очевидно. Для ременной читаем .
Электроника настольного станка с ЧПУ
Электроника простого станка с ЧПУ включает в себя шаговые двгатели, драйверы шаговых двигателей, плата Ардуино, провода.
В статье речь пойдет о том, как своими руками можно сделать ЧПУ станок из дерева. В качестве электроники автор решил использовать Arduino UNO R3, GCode Sender и GRBL. Уникальность идеи в том, что станок сделан из дерева, что делает его сборку проще и доступнее. Сложнее всего собирается механическая часть, подключить электронику не составит большого труда.
Материалы и инструменты для изготовления:
- резьбовые валы;
- фанера;
- болты и гайки;
- шариковые подшипники;
- шаговые двигатели типа Nema 23;
- для шаговых двигателей нужны драйвера TB6560;
- питается установка от напряжения 24 В 15 А;
- Arduino UNO R3;
- металлические втулки, а также втулки из нейлона (можно из капролона или фторопласта);
- провода.
Процесс изготовления:
Шаг первый. Делаем основание станка (ось Х)
Для изготовления основы понадобится несколько брусков, в которых нужно будет просверлить несколько глухих и сквозных отверстий. Затем устанавливают металлические валы, они служат в качестве привода для оси Х.
Резьбовой вал устанавливается по центру, а по бокам устанавливаются два стальных вала в качестве направляющих. Когда резьбовой вал вращается, каретка перемещает резьбовой стол по оси Х.
Брусок должен быть как можно толще, так как чем тяжелее будет основа, тем надежнее будет стоять станок во время работы. А это, в свою очередь, повышает качество изготовления во время работ.
Шаг второй. Создаем ось Y
Портальная конструкция для оси Y создается таким же образом, как и основание Х. Портал фиксируется на подвижном столе, который перемещается по оси Х. Как это происходит, можно увидеть на фото.
Шаг третий. Создаем ось Z
Ось Z создается точно так, как и две предыдущие. Благодаря этой оси происходит вертикальное перемещение рабочего органа, который подает инструмент.
Шаг четвертый. Сборка конструкции
Далее, после того как все элементы будут уже изготовлены, станок можно будет собрать и этот процесс не сложный. Для соединения элементов используются болты с гайками. Размеры станка могут быть разнообразными, все зависит от личных потребностей. Если в процессе сборки какие-то элементы поломались, не нужно использовать клей для их ремонта, лучше всего изготовить элемент заново. В таком случае будет обеспечена необходимая жесткость элементов.
Шаг пятый. Электронная часть устройства
Когда механическая часть будет собрана, можно переходить к процессу подключения электроники. Нужно соединить Arduino с драйверами и шаговыми двигателями. Каждый драйвер нуждается в источнике питания для работы. Автор использовал источник питания мощностью 24 В 15 А. Что касается драйвера, то здесь он уже выбирается индивидуально в зависимости от мощности двигателя. Катушки двигателей и их полюса обозначаются буквами A+, A-, B+, B-.
Выход CLK+ нужно подключить к пину step на Arduino. Контакт CW+ нужно подключить к пину direction. Ну а CLK- и CW нужно подсоединить к пину GND. Контакты EN+ EN- не используются.
Шаг шестой. Программная часть устройства
На следующем этапе нужно загрузить программное обеспечение, которое будет управлять станком. Процесс это не сложный, нужно загрузить код с помощью программы XLoader на плату Arduino. После этого нужно открыть GCodeSender, чтобы соединить плату Arduino с персональным компьютером. После этого плата будет готова для управления станком CNC.
Станки с ЧПУ являются неотъемлемой частью металлообрабатывающего производства. Их используют для производства разных деталей от болтов, до элементов разного рода машин и конструкций. Эту технологию можно применить и в домашних условиях разработав станок ЧПУ на Ардуино своими руками.
Что такое ЧПУ
Специально для тех, кто не в теме, в двух словах расскажу, что означает эта аббревиатура из трех букв.
ЧПУ – это числовое программное управление
Станок ЧПУ – это станок с компьютером, который управляет его приводами. Привода в свою очередь вращают оснастку (штука, которая режет заготовку), и двигают станину (на ней расположена заготовка).
Например, для изготовления сложной детали из стали, станок, словно художник, вырезая стамеской из бревна, трафарет Ленина, аналогично будет двигать оснастку по заготовке до тех пор, пока не выполнит всех инструкции кода компьютерной программы.
Возможно, ли собрать станок ЧПУ на Ардуино своими руками
Для того, чтобы собрать arduino станок своими силами понадобится много времени и терпения. Элементная база и сложность конструкции зависит только от тех задач, которые будут поставлены перед станком.
Например, для создания в домашних условиях мини плоттера (тоже является ЧПУ станком) потребуются следующие детали:
- Arduino UNO – 1 шт.
- Драйвер мотора L298 – 2 шт.
- Маленький сервопривод – 1 шт.
- DVD/CD привод – 2 шт.
Микроконтроллер будет выполнять роль компьютера. L298 нужны для управления силовой частью приводов. Привода при перпендикулярном расположении будут выполнить две оси перемещения: Х, У. Сервопривод предназначен для оси Z, на ней будет крепиться маркер, который будет выступать в роли печатающего инструмента. Вот такая простая идея, ее реализацией может заняться каждый, кто получил основные навыки работы с Ардуино.
Примеры проектов ЧПУ Ардуино
- Гравировочный станок с мощным лазером выжигает узоры на дереве.
- Пример создания фрезерного станка ЧПУ Ардуино. В качестве оснастки используется дрель.
- Еще одна интересная реализация гравировочного станка на основе лазера и arduino uno
В этой статье я только рассматриваю вопрос возможности создания станка чпу на ардуино. Процесс создания мини плоттера на Ардуино – вопрос отдельной, большой темы.
В этом проекте я покажу вам как легко и просто построить свой дешевый мини ЧПУ плоттер на арудино. Конечно, ведь можно и просто взять и купить плоттер, но во первых это очень дорого, а во вторых не нужно мне 🙂
Для осей X и Y мы используем шаговые двигатели и направляющие, вытащенные из двух старых dvd\cd приводов. Рабочая зона у нашего ЧПУ плоттера будет 4 на 4 сантиметра.
Поскольку проект основан на использовании последовательного порта то вы сможете так-же использовать Bluetooth-модуль (например HC-06) для того чтобы подключать плоттер к компьютеру без проводов!
Шаг 9. Программа для работы с G-кодом.
Теперь мы готовы печатать свое первое изображение с помощью нашего мини ЧПУ плоттера! Для этого нам понадобится программа-посредник между нами и плоттером. Она преобразует G-код в движения сервоприводов.
Что такое G-код? G-код это файл с координатами X, Y и Z. Выглядит это вот так:
M300 S30.00 (Опустили печатающий прибор)
G1 X10.00 Y10.00 F2500.00
G1 X20.00 Y10.00 F2500.00
M300 S50.00 (Подняли печатающий прибор)
Затем вам нужно будет установить к нему аддон, который позволяет экспортировать изображения в G-код. Скачать его можете по этой ссылке .
Настроим Inkscape для первого использования. Откройте программу, идите в меню «File» и нажмите «Document Properties». Смотрите первую иллюстрацию сверху и измените так, как показано на картинке. Потом закройте это окошко. Мы будем использовать зону печати равную 4 на 8 сантиметров. Далее смотрите вторую картинку.
Как печатать текст: Введите текст, поменяйте шрифт на Times New Roma и выставите размер 22. Затем кликните на иконку с курсором и выровняйте текст так, как показано на третьей картинке выше. Выберите путь из меню «Object to Path».
Как печатать изображения: Это сложнее чем тект. Изображения должны иметь прозрачный фон. Перенесите изображение мышкой в Inkscape. Кликните «Ок» в следующем окошке. Затем вы должны изменить размер изображения так, чтобы оно влазило в нашу область печати (смотри картинку 4). Нажмите «Path» из меню и выберите «Trace Bitmap». Сделайте затем так, как показано на 5м изображении. Нажмите Ок и закройте окошко. Затем двигайте серое изображение и удалите цветное позади него. Черно-белое изображение передвиньте в нужное место еще раз и кликните опять в меню «Path» кнопку «Object to path». На шестой картинке показано как удалить изображение.
Экспортируем как G-код: Наконец, идите в меню File, кликните «Save as» и выберите «.gcode». Кликните ок на следующем окне. Вот и все! Наш G-код готов на печати на нашем новеньком мини ЧПУ плоттере!
Вконтакте