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!