Styring av en hjemmelaget CNC-maskin via Arduino. Hvordan lage en CNC-maskin hjemme ved hjelp av Arduino

Denne artikkelen vil snakke om hvordan du kan lage en CNC-maskin fra tre med egne hender. For elektronikk bestemte forfatteren seg for å bruke Arduino UNO R3, GCode Sender og GRBL. Det unike med ideen er at maskinen er laget av tre, noe som gjør monteringen enklere og rimeligere. Den mekaniske delen er den vanskeligste å montere; å koble til elektronikken vil ikke være vanskelig.


Materialer og verktøy for produksjon:
- gjengede aksler;
- kryssfiner;
- bolter og muttere;
- kulelager;
- trinnmotorer type Nema 23;
- for trinnmotorer trenger du TB6560-drivere;
- installasjonen drives av en spenning på 24 V 15 A;
- Arduino UNO R3;
- metallforinger, samt nylonforinger (kan være laget av kaprolon eller fluorplast);
- ledninger.

Produksjonsprosess:

Trinn én. Lage bunnen av maskinen (X-aksen)
For å lage basen trenger du flere stenger, der du må bore flere blinde og gjennomgående hull. Deretter er metallaksler installert, de tjener som en stasjon for X-aksen.

Den gjengede akselen er installert i midten, og to stålaksler er installert på sidene som føringer. Når gjengeakselen roterer, beveger vognen gjengebordet langs X-aksen.

Blokken bør være så tykk som mulig, siden jo tyngre basen er, desto sikrere vil maskinen stå under drift. Og dette forbedrer i sin tur kvaliteten på utførelse under arbeidet.

Trinn to. Lag Y-aksen
Portalstrukturen for Y-aksen er laget på samme måte som X-basen. Portalen er festet på et bevegelig bord, som beveger seg langs X-aksen.

Trinn tre. Lag Z-aksen
Z-aksen er opprettet akkurat som de to foregående. Takket være denne aksen oppstår den vertikale bevegelsen til arbeidslegemet, som mater verktøyet.

Trinn fire. Montering av strukturen
Videre, etter at alle elementene allerede er produsert, kan maskinen settes sammen og denne prosessen er ikke komplisert. Bolter og muttere brukes til å koble sammen elementene. Dimensjonene på maskinen kan varieres, alt avhenger av personlige behov. Hvis noen elementer går i stykker under monteringsprosessen, er det ikke nødvendig å bruke lim for å reparere dem, det er best å lage elementet på nytt. I dette tilfellet vil den nødvendige stivheten til elementene sikres.

Trinn fem. Elektronisk del av enheten
Når den mekaniske delen er satt sammen, kan du gå videre til prosessen med å koble til elektronikken. Du må koble Arduino med drivere og trinnmotorer. Hver sjåfør trenger en strømkilde for å fungere. Forfatteren brukte en 24 V 15 A-strømkilde. Når det gjelder sjåføren, er den allerede valgt individuelt avhengig av motoreffekten. Motorspoler og deres poler er betegnet med bokstavene A+, A-, B+, B-.

CLK+-utgangen må kobles til trinnpinnen på Arduinoen. CW+-kontakten må kobles til retningspinnen. Vel, CLK- og CW må kobles til GND-pinnen. Kontakter EN+ EN- brukes ikke.

Trinn seks. Programvaredel av enheten
Neste trinn er å laste ned programvare som skal styre maskinen. Prosessen er ikke komplisert, du må laste koden ved hjelp av XLoader-programmet på Arduino-kortet. Etter dette må du åpne GCodeSender for å koble Arduino-kortet til din personlige datamaskin. Etter dette vil brettet være klar til å styre CNC-maskinen.

CNC-maskiner er en integrert del av produksjonen av metallbearbeiding. De brukes til å produsere ulike deler fra bolter til elementer ulike slag maskiner og strukturer. Denne teknologien kan også brukes hjemme ved å utvikle en CNC-maskin på Arduino med egne hender.

Hva er CNC

Spesielt for de som ikke er i det, vil jeg fortelle deg i et nøtteskall hva denne trebokstavsforkortelsen betyr.

CNC- Dette er numerisk kontroll

CNC maskin er en maskin med en datamaskin som styrer stasjonene. Stasjonene roterer på sin side verktøyet (det som kutter arbeidsstykket) og flytter sengen (arbeidsstykket er plassert på det).

For for eksempel å produsere en kompleks del av stål, vil maskinen, som en kunstner som skjærer ut Lenins sjablong med en meisel fra en tømmerstokk, på samme måte flytte verktøyet langs arbeidsstykket til det oppfyller alle instruksjonene i dataprogramkoden.

Er det mulig å montere en CNC-maskin på Arduino med egne hender?

For å samle arduino maskin Det vil ta mye tid og tålmodighet å gjøre det på egen hånd. Elementgrunnlaget og kompleksiteten til designet avhenger bare av oppgavene som vil bli tildelt maskinen.

For å lage en miniplotter hjemme (også en CNC-maskin), trenger du for eksempel følgende deler:

• Arduino UNO – 1 stk.
• Motordriver L298 – 2 stk.
• Liten servo – 1 stk.
• DVD/CD-stasjon – 2 stk.

Mikrokontrolleren vil fungere som en datamaskin. L298 er nødvendig for å kontrollere kraftdelen av stasjonene. Drivene vil, når de er plassert vinkelrett, utføre to bevegelsesakser: X, Y. Servodrevet er designet for Z-aksen en markør som vil fungere som et utskriftsverktøy. Som dette enkel idé, kan implementeringen utføres av alle som har tilegnet seg grunnleggende ferdigheter i å jobbe med Arduino.

Eksempler på Arduino CNC-prosjekter

1. Graveringsmaskin med kraftig laser brenner mønstre på tre.
2. Et eksempel på å lage en Arduino CNC-fresemaskin. En drill brukes som utstyr.
3. En annen interessant implementering av en graveringsmaskin basert på en laser og arduino uno

I denne artikkelen vurderer jeg bare muligheten for å lage en CNC-maskin ved hjelp av Arduino. Prosessen med å lage en miniplotter på Arduino er et eget, stort tema.

I informasjonens og automatiseringens tidsalder. CNC maskin Det er veldig vanlig, og du kan ikke kvele noen med det. Og mange mennesker monterer disse maskinene selv hjemme. For ikke lenge siden foreslo en gammel venn av meg å sette sammen en maskin. Han jobber på en fresemaskin CNC maskin. Etter litt refleksjon bestemte vi oss for at vi skulle sette sammen en CNC-maskin med minimale kostnader.

Hensikten med å lage en CNC-maskin:

For det første for å teste din styrke og evner.

For det andre er første slag oftest klumpete. Men ikke i vårt tilfelle. På bare 2 helger satte vi sammen en maskin som ble blandet langs 2 akser.

Deretter gjorde vi mindre modifikasjoner. Her er hva vi fikk:

Valgt til ledelse. Et billig og pålitelig alternativ, siden det er et stort utvalg av fastvare og programmer for å kontrollere maskinen for Arduino. Strømforsyningen ble tatt fra datamaskinen. Motoren til spindelen ble tatt fra en ødelagt bilkompressor. En full oversikt over kretsen og programmet kommer i neste video.

Til montering brukte vi materialer som vi hadde liggende. Vi kjøpte kun møbelguider. Og en matriseskriver. Som et resultat økte utgiften vår til litt mer enn 2000 rubler. Skrev i tittelen CNC maskin for 3000 rubler. fordi hvis du kjøper alt, kan du passe inn i dette beløpet.

På grunn av det faktum at CNC maskin satt sammen i henhold til prinsippet om minimumskostnader, har det en rekke ulemper. For eksempel, når motorene går i mer enn en time, varmes opp og de må få tid til å kjøle seg ned. Det er ennå ikke mulig å installere kjølere for å kjøle hver motor, og mest sannsynlig er det ikke tilrådelig. Det er mulig at hvis maskinen brukes til lasergravering, vil ikke motorene varmes opp så raskt. Jeg vil vurdere andre mangler i følgende skjema

rulleskøyter

Maskinverktøy utstyrt med numerisk kontroll (CNC) programvare presenteres i form av moderne utstyr for skjæring, dreiing, boring eller sliping av metall, kryssfiner, tre, skum og andre materialer. Innebygd elektronikk basert trykte kretskort

Arduino gir maksimal automatisering av arbeidet.

1 Hva er en CNC-maskin? CNC-maskiner basert på Arduino trykte kretskort er i stand til automatisk kontinuerlig å endre spindelhastigheten, samt matehastigheten til støtter, bord og andre mekanismer. Hjelpeelementer CNC maskin tar automatisk ønsket posisjon,

og kan brukes til å kutte kryssfiner- eller aluminiumsprofiler. I enheter basert på Arduino trykte kretskort skjæreverktøy

(forhåndsinnstilt) endres også automatisk.

I CNC-enheter basert på Arduino trykte kretskort sendes alle kommandoer gjennom kontrolleren. Kontrolleren mottar signaler fra programvaren. For slikt skjæreutstyr for kryssfiner, metallprofiler

eller skum, programbærerne er kamre, stoppere eller kopimaskiner.

Signalet mottatt fra programbæreren sender en kommando gjennom kontrolleren til en automatisk maskin, halvautomatisk maskin eller kopimaskin. Hvis det er nødvendig å bytte et ark med kryssfiner eller skumplast for kutting, erstattes kammene eller kopimaskinene med andre elementer. Enheter med program kontrollert basert på Arduino-brett, hullbånd, hullkort eller magnetbånd brukes som programbærer, som inneholder alle nødvendig informasjon

. Med bruk av Arduino-plater er hele prosessen med å kutte kryssfiner, skumplast eller annet materiale helautomatisert, noe som minimerer arbeidskostnadene. Det er verdt å merke seg at man bygger en CNC-maskin for kutting av kryssfiner eller skumplast basert på Arduino-plater du kan gjøre det selv uten store problemer.

Kontroll i CNC-enheter basert på Arduino utføres av en kontroller som overfører både teknologisk og dimensjonal informasjon. Ved å bruke CNC plasmakuttere basert på Arduino-plater kan du frigjøre universalutstyr og samtidig øke arbeidsproduktiviteten. De viktigste fordelene med Arduino-baserte maskiner satt sammen av deg selv er uttrykt i:

• høy (sammenlignet med manuelle maskiner) produktivitet;
• fleksibilitet av universalutstyr kombinert med presisjon;
• redusere behovet for å tiltrekke seg kvalifiserte spesialister til arbeid;
• muligheten for å produsere utskiftbare deler i henhold til ett program;
• reduserte forberedelsestider for produksjon av nye deler;
• muligheten til å lage en maskin med egne hender.

1.1 Prosessen med drift av en CNC-fresemaskin (video)

1.2 Typer CNC-maskiner

De presenterte enhetene for å kutte kryssfiner eller skumplast ved bruk av Arduino-plater for drift, er delt inn i klasser i henhold til:

• teknologiske evner;
• prinsippet om verktøyskifte;
• metode for å endre arbeidsstykket.

Enhver klasse av slikt utstyr kan lages med egne hender, og Arduino-elektronikken vil gi maksimal automatisering av arbeidsprosessen. Sammen med klasser kan maskiner være:

• snu;
• boring og boring;
• fresing;
• sliping;
• elektrofysiske maskiner;
• flerbruk.

Arduino-baserte dreieenheter kan behandle eksterne og indre overflater alle slags detaljer.

Rotasjon av arbeidsstykker kan utføres i både rette og buede konturer. Enheten er også designet for å kutte utvendig og innvendig gjenge. Arduino-baserte freseenheter er designet for å frese enkle og komplekse deler av kroppstypen.

I tillegg kan de utføre boring og boring. Slipemaskiner, som også kan lages med egne hender, kan brukes til etterbehandling detaljer.

Avhengig av typen overflater som behandles, kan enhetene være:

• overflate sliping;
• intern sliping;
• spline sliping.

Flerbruksenheter kan brukes til skjæring kryssfiner eller skumplast, utføre boring, fresing, boring og dreiing av deler. Før du lager en CNC-maskin med egne hender, er det viktig å vurdere at utstyret er delt i henhold til metoden for å skifte verktøy. Utskifting kan gjøres:

• manuelt;
• automatisk i tårnet;
• automatisk i butikken.

Hvis elektronikken (kontrolleren) kan gi automatisk endring av arbeidsstykker ved hjelp av spesielle drev, så kan enheten lang tid arbeid uten operatørmedvirkning.

For å lage den presenterte enheten for å kutte kryssfiner eller skumplast med egne hender, må du forberede det første utstyret. En brukt kan være egnet til dette.

I den er arbeidselementet erstattet med en fres. I tillegg kan du lage en mekanisme med egne hender fra vognene til en gammel skriver.

Dette vil tillate arbeidskutteren å bevege seg i retning av to plan. Deretter er elektronikk koblet til strukturen, hvor nøkkelelementet er kontrolleren og Arduino-kort.

Monteringsskjemaet lar deg gjøre det selv hjemmelaget enhet CNC automatisk. Slikt utstyr kan være utformet for å kutte plast, skum, kryssfiner eller tynt metall. For at enheten skal yte mer komplekse arter fungerer, trenger du ikke bare en kontroller, men også en trinnmotor.

Den må ha høyeffektindikatorer - minst 40-50 watt. Det anbefales å bruke en konvensjonell elektrisk motor, siden bruken vil eliminere behovet for å lage en skrutrekker, og kontrolleren vil sikre rettidig levering av kommandoer.

Den nødvendige kraften på overføringsakselen i en hjemmelaget enhet må overføres med registerreim. Hvis en hjemmelaget CNC-maskin vil bruke vogner fra skrivere for å flytte arbeidskutteren, er det for dette formålet nødvendig å velge deler fra store skrivere.

Grunnlaget for den fremtidige enheten kan være en rektangulær bjelke, som må festes godt til føringene. Rammen skal ha høy grad av stivhet, men sveising anbefales ikke. Det er bedre å bruke en boltet forbindelse.

Sveisesømmer vil bli utsatt for deformasjon på grunn av konstante belastninger under maskindrift. I dette tilfellet blir festeelementene ødelagt, noe som vil føre til feil på innstillingene, og kontrolleren vil ikke fungere riktig.

2.1 Om trinnmotorer, støtter og føringer

En egenmontert CNC-enhet skal utstyres med trinnmotorer. Som nevnt ovenfor er det best å bruke motorer fra gamle matriseskrivere for å sette sammen enheten.

For effektiv drift av enheten du trenger tre separate motorer stepper type. Det anbefales å bruke motorer med fem separate kontrollledninger. Dette vil øke funksjonaliteten hjemmelagde apparater flere ganger.

Når du velger motorer for en fremtidig maskin, må du vite antall grader per trinn, driftsspenningen og viklingsmotstanden. Deretter vil dette bidra til å konfigurere hele programvaren riktig.

Kulemotorakselen er festet med en gummikabel dekket med en tykk vikling. I tillegg kan du ved å bruke en slik kabel koble motoren til løpepinnen. Rammen kan være laget av plast med en tykkelse på 10-12 mm.

Sammen med plast er det mulig å bruke aluminium eller organisk glass.

De ledende delene av rammen festes ved hjelp av selvskruende skruer, og ved bruk av tre kan elementene festes med PVA-lim. Styrene er stålstenger med et tverrsnitt på 12 mm og en lengde på 20 mm. Det er 2 stenger for hver akse.

Støtten er laget av tekstolitt, dens dimensjoner skal være 30x100x40 cm. Styredelene til tekstolitten er festet med M6-skruer, og støttene "X" og "Y" på toppen må ha 4 gjengede hull for å feste rammen. Trinnmotorer er installert ved hjelp av festemidler.

Fester kan lages med stål bladtype. Platetykkelsen skal være 2-3 mm. Deretter kobles skruen til trinnmotorens akse via en fleksibel aksel. Til dette formålet kan du bruke en vanlig gummislange.

Lag en CNC på Arduino – relativt enkelt. Men mange oppfatter dette som et alternativ for ikke-profesjonelle brukere, og tror at denne tilnærmingen bare vil passe "dummies".

Hva er Arduino

Først av alt er det verdt å forstå hva Arduino er.

Arduino er:

• navnet på utstyrsmerket, programmeringsverktøy ved hjelp av hvilke det er mulig å bygge modeller av maskinverktøy (inkludert tre-akse), enkle automatiserings- og robotsystemer;
• en produktlinje hvis åpne arkitektur lar deg kopiere eller komplementere eksisterende design;
• et lite brett med egen prosessor og minne;
• maskinvare dataplattform eller kontroller;
• et programmeringsspråk som lar deg demontere diverse programvare (shareware, siste nytt innen IT);
• såkalt elektronisk designer.

Ved å lage elektroniske enheter på Arduino som er i stand til å motta signaler fra ulike digitale og analoge sensorer koblet til den som en base. Derfor, i sammenheng med denne artikkelen, vil vi snakke om brett.

Elektronikkutvikling med Arduino

Et slikt brett kan monteres av brukeren selv eller kjøpes som en montering. Den er i stand til å motta dataprogramvare. Arduino, som forenkler arbeidet med mikrokontrollere, har fordeler i forhold til andre enheter:

• lave kostnader;
• kryssplattform (evne til å jobbe i flere operativsystemer);
• enkelt, intuitivt programmeringsmiljø (egnet for nybegynnere så vel som erfarne brukere);
• ATMEGA8 og ATMEGA168 mikrokontrollere brukes som grunnlag for Arduino.

En av håndverkerne skapte den første av de tilgjengelige materialer kostprisen er rundt $170. Dens formål er å kutte plast og kryssfiner, kutte deler for å lage et hvilket som helst hjemmelaget produkt. Den elektroniske delen er satt sammen på arduino med GRBL-firmware. For dette trengte vi hovednodene:

• Arduino R3-kort, cnc shield v3 Update eller ny versjon v4;
• SD (NEMA 17 type);
• strømforsyning (24 V, 15 A).

Klargjort mekanikere for hjemmelaget CNC med egne hender, inkludert en 10 mm tykk kryssfinerramme, 8 mm skruer og bolter. For å lage lineære guider tok jeg metall hjørne 25x25x3 mm og lagre 8x7x22 mm. Bevegelsen til Z-aksen er på en M8-tapp, og X- og Y-aksene er på T2.5 polyuretan tannremmer. Det ble brukt en hjemmelaget spindel.

Maskinens arbeidsplass er 45 cm i X, 33 cm i Y, 4 cm i Z. Når det gjelder freseren, ble flere kuttere (3 og 4 riller) kjøpt i Kina. De er ideelle for metall, men for kryssfiner (tannhjul måtte kuttes ut) var det nødvendig med andre.

CNC-maskin laget av tre

Det krever Arduino uno R3, G-code Sender og GRBL. Det er nødvendig å forberede materialer og komponenter på forhånd: kryssfiner, muttere og bolter, gjenget aksel og stålstenger, kulelager, Nema 23-motor og drivere for dem, strømforsyning 24 V, 15 A, foringer laget av caprolon, fluoroplast og metall , ledninger.

Mye av elektronikken ble sendt fra Kina.

Basen er laget av treklosser med rullegardin, gjennom hull. En stålgjenget aksel installert i midten av maskinen fungerer som drivkraft for X-aksen. I det øyeblikket den roterer, beveger vognen (arbeidsbordet) seg langs denne X-aksen.

OBS: jo tykkere kryssfiner eller trekloss, jo mindre vibrasjon det vil være, jo høyere er posisjoneringsnøyaktigheten.

Portalen (Y-aksen) er installert på et bevegelig bord, sikret med en mutter under bordet. Z-aksen tjener til å bevege arbeidselementet (den mater verktøyet i vertikal posisjon).

Du trenger bolter og muttere for montering. Du bør ikke lime ødelagte sammen; det er bedre å erstatte dem med nye. Når du kobler Arduino, SD og drivere til hver av dem, er det nødvendig å gi strømforsyninger til dem. Når du har lastet ned og konfigurert GRBL-koden, kan du åpne G-code Sender og koble din Arduino til din PC. Styret er klar til å delta i prosessen med å kontrollere CNC-maskinen.

For å angi prosesseringsbanen brukes tegninger av et hvilket som helst CAD-program. Deretter brukes et CAM-program til å generere .

Hvorfor trengs skjold?

Holdere hjemmelagde enheter Vi har hørt mye om utvidelseskort – Arduino cnc-skjold, hvis bruk utvider funksjonaliteten til freseutstyr.

Vanligvis er skjoldet laget for å passe formfaktoren til brettet. De bruker også flere skjold samtidig, og installerer dem på mikrokontrolleren (den ene oppå den andre). Bruksområde:

• ved å bruke den offisielle Arduino-enheten - Ethernet cnc-skjold, kan du oppnå uavhengighet av prosjektet fra PC-en, og den brukes også til å være vert for en webserver;
• 4 Relay Shield – muligheten til å koble til 4 perifere enheter;

VIKTIG: Du må være forsiktig med pinnene på denne enheten for ikke å skade Arduino.

• Protoshield er et veldig nyttig skjold i det øyeblikket kretsen monteres;
• LCD Shield lar informasjon fra Arduino sendes direkte til en perifer skjerm;
• Energy Shield - avanserte strømalternativer for Arduino. Lading av mobiltelefoner og dingser er mulig;
• motorskjold gir kontroll et stort antall motorer og deres beskyttelse;
• SD Card Shield brukes til å behandle og lagre store mengder informasjon;

• Wi-fi Shield koblet til den serielle porten vil gi fjernkontroll stasjoner for robotprosjekter;
• GPRS Shield er utstyrt med antenner for bruk av GSM/GPRS-nettverket;
• E-Ink shield er en måte å bruke elektronisk blekkteknologi på skjermen trenger et minimum av energi for å drive den;
• Music Shield er i stand til å spille musikk gjennom Arduino i utmerket kvalitet.

Det er mulig å lage en 3D-laserskriver eller CNC-maskin ved å bruke budsjett Arduino-brett. CNC Shield-utvidelseskortet kan brukes på CNC-maskiner, gravering eller fresemaskin. Og skjoldet for å kontrollere tre SD-er (treakset maskin) har tre kontakter, slik at det ikke er problemer med hver driver ved tilkobling.

For de som liker å brenne på ulike materialer

På Internett kan du se mange hjemmelagde modeller brennere som er i stand til å lage design på kryssfiner, plast, metall og til og med glass. Dessuten oppnås fotografisk likhet og en viss tredimensjonalitet av bildet. Overflaten rengjøres, avfettes, grunnes med hvit Kudo akryl og vha laser CNC En brenner, også kalt en pyroprinter, skaper unike bilder. Noen ganger varer prosessen 6 eller flere timer.

Brennerens driftshastighet er stabile 10 m/min, og programmerere har ideer om hvordan den kan heves uten å forstyrre driften av kontrollenheten. Du kan også styre brenneren fra en bærbar PC (Windows XP og 7) uten å bruke LPT-kabelen. Dette vil gjøre brenning til en spennende aktivitet for barn og tenåringer som bruker laserskjærernes evner.

Hva med samhandling?

Det er overraskende å høre på uttalelsene fra noen håndverkere om at Arduino ikke er egnet for CNC, spesielt siden mach3 arduino symbiose er umulig, visstnok ønsker de ikke å samhandle.

Andre er sikre på det motsatte: Arduino kan implementeres for CNC med hjelp av tre alternativer:

1. Helt autonom kontroller.
2. Tolkestyret er ansvarlig for bevegelsene, men de beregnes på datamaskinen.
3. Oversetterkort (adapter) - fungerer som en virtuell LPT-port.

Mange brukere på nettverket som har problematisk elektronikk spør om råd om et program slik at maskiner styrt av en kan jobbe jevnt og greit. er designet for å behandle arbeidsstykket jevnt, og utføre signalene til programblokken.

En laserruter, til og med en laget av deg selv, vil demonstrere samsvar med alle bevegelsesparametere.

I stedet for en konklusjon

Uansett hvilken enhet håndverkerne monterer Arduino basert: fresemaskin eller en laserenhet for brenning, de trenger tegninger og diagrammer, materialer og komponenter, noen praktiske ferdigheter for å takle denne oppgaven. Og også - tro på egen styrke, dyktig kombinert med ønsket om å lære noe av andre.