ЧПУ станок из фанеры на Arduino

Публикация 20.02.2017

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
ЧПУ станок из фанеры на Arduino ЧПУ станок из фанеры на Arduino
ЧПУ станок из фанеры на Arduino ЧПУ станок из фанеры на Arduino
ЧПУ станок из фанеры на Arduino ЧПУ станок из фанеры на Arduino
ЧПУ станок из фанеры на Arduino ЧПУ станок из фанеры на Arduino
ЧПУ станок из фанеры на Arduino ЧПУ станок из фанеры на Arduino
ЧПУ станок из фанеры на Arduino

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.

ЧПУ станок из фанеры на Arduino ЧПУ станок из фанеры на Arduino
ЧПУ станок из фанеры на Arduino ЧПУ станок из фанеры на Arduino
ЧПУ станок из фанеры на Arduino ЧПУ станок из фанеры на Arduino
ЧПУ станок из фанеры на Arduino ЧПУ станок из фанеры на Arduino

Ось Y

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

ЧПУ станок из фанеры на Arduino ЧПУ станок из фанеры на Arduino
ЧПУ станок из фанеры на Arduino ЧПУ станок из фанеры на Arduino
ЧПУ станок из фанеры на Arduino ЧПУ станок из фанеры на Arduino

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

ЧПУ станок из фанеры на Arduino ЧПУ станок из фанеры на Arduino
ЧПУ станок из фанеры на Arduino ЧПУ станок из фанеры на Arduino
ЧПУ станок из фанеры на Arduino ЧПУ станок из фанеры на Arduino
ЧПУ станок из фанеры на Arduino ЧПУ станок из фанеры на Arduino
ЧПУ станок из фанеры на Arduino ЧПУ станок из фанеры на Arduino
ЧПУ станок из фанеры на Arduino ЧПУ станок из фанеры на Arduino
ЧПУ станок из фанеры на Arduino

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.

ЧПУ станок из фанеры на Arduino ЧПУ станок из фанеры на Arduino
ЧПУ станок из фанеры на Arduino ЧПУ станок из фанеры на Arduino
ЧПУ станок из фанеры на Arduino

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

ЧПУ станок из фанеры на Arduino ЧПУ станок из фанеры на Arduino
ЧПУ станок из фанеры на Arduino ЧПУ станок из фанеры на Arduino
ЧПУ станок из фанеры на Arduino ЧПУ станок из фанеры на Arduino
ЧПУ станок из фанеры на Arduino ЧПУ станок из фанеры на Arduino
ЧПУ станок из фанеры на Arduino ЧПУ станок из фанеры на Arduino
ЧПУ станок из фанеры на Arduino ЧПУ станок из фанеры на Arduino

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!

* комментарии публикуются после модерации
Нет комментариев