ЧПУ станок своими руками на базе arduino. Пошаговая инструкция видео

ЧПУ станок своими руками на базе arduino. Пошаговая инструкция + видео

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!

Проект №7. ЧПУ плоттер на Arduino своими руками.

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

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

Проект №4. 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

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:

CNC станок из дерева на Arduino

Создаем CNC (ЧПУ) станок с использованием Arduino UNO R3, GCode Sender и GRBL.

Станок сделан из дерева. Готовьтесь к тому, что больше всего времени займет изготовление механической составляющей. С электроникой все несколько проще, но не менее интересно.

Фотографий будет много, текстовых пояснений – необходимый минимум. Фотографии приведены в конце каждого раздела проекта.

Необходимы материалы и компоненты

Из собственного опыта рекомендую приобрести все необходимые материалы перед началом любого проекта.

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

Ссылки для заказа необходимого электронного оборудования, которое использовалось в проекте из Китая

Ось X

Для того, чтобы сделать основание, используется несколько деревянных брусков, в которых сделаны глухие и сквозные отверстия. После этого устанавливаются стальные резьбовой вал. Он выполняют роль привода для оси Х. Глухие отверстия служат упором для стальных валов, которые выполняют роль направляющих для оси Х. Резьбовой вал устанавливается по центру. При его вращении каретка (стол), перемещается вдоль оси Х. На толщине фанеры или деревянного бруска экономить не надо. Чем больше она весит, тем меньше наш станок будет вибрировать, соответственно, возрастает точность позиционирования.

Ось Y

Портальная конструкция оси Y очень схожа с конструкцией основания (ось Х). Портал (ось Y) устанавливается на подвижном столе, который перемещается по оси Х благодаря зафиксированной гайке под столом. Все это видно на рисунках, которые приведены ниже.

Ось Z

Ну и ось Z! Конструкция и сборка по принципу очень схожи с осями Х и Y. Эта ось обеспечивает вертикальное перемещение рабочего органа для подачи инструмента.

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.

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!

Станок ЧПУ на Ардуино своими руками

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

1. Гравировочный станок с мощным лазером выжигает узоры на дереве.
2. Пример создания фрезерного станка ЧПУ Ардуино. В качестве оснастки используется дрель.
3. 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.

Самодельный ЧПУ станок

Как построить 3-осевой станок с ЧПУ в домашних условиях из подручных материалов

Предлагаем посмотреть на пошаговое изготовление самодельного ЧПУ станка из подручных материалов. В основе рамы использованы старые ящики от бутылок, но вы, можете повторить изготовление, взяв за основу любой другой материал.

Итак, приступаем к постройке ЧПУ станка своими руками.

Инструменты и материалы:
-Деревянный ящик 350 x 400 x 80 x 8 мм. (Ш x Д x В x Т);
-Деревянный ящик 220 x 340 x 100 x 10 мм. (Ш x Д x В x Т);
— Arduino Uno R3 ;
— Arduino Mega 2560 ;
— Arduino CNC Shield V3 GRBL ;
— Драйвер шагового двигателя A4988 ;
— Arduino L293D Motor Shield ;
— Сервомотор постоянного тока NF5475E 2 -шт;
-Привод CD / DVD-ROM;
— Опора шагового двигателя 50 мм — 2 шт;
— GT2 6 мм ремень 200 мм — 2 шт;
— GT2 Шкив 60 зубьев — 2шт;
— Стержень 8 мм, длина 400 мм — 4 шт;
-2 ходовых винта T8, шаг 2 мм, шаг 8 мм, длина 400 мм ;
— Алюминиевая муфта с гибким валом, размер внутреннего отверстия: 10 мм x 10 мм ;
-Горизонтальный кронштейн для шарикоподшипника — 12 шт;
-Вертикальный кронштейн для шарикоподшипника — 4 шт;
— Подшипники F608ZZ 8 x 22 x 7 мм — 2 шт;
— Макетная плата ;
— Блок питания 12 В 10 А ;
— Блок питания 5В 5A ;
-Разъем постоянного тока;
-Ленточный кабель;
-Акрил 5 мм;
-Доска для рисования;
-Резьбовые вставки;
-Неодимовые магниты 16 шт;
-Кабельные стяжки;
-Крепеж;
-Сверлильный станок;
-Паяльные принадлежности;

Cхема проекта

Схему проекта можно скачать здесь. Для ЧПУ используется 2 сервомотора постоянного тока для осей X, Y и 1 шагового двигателя для оси Z.

На схеме есть 3 группы:
Группа 1 — красная: включает Arduino Uno с предустановленной прошивкой GRBL и CNC Shield. Arduino Uno отвечает за отправку управляющих сигналов: Шаг / Направление на драйвер серводвигателя постоянного тока X, Y и драйвер шагового двигателя Z.
Группа 2 — синяя: включает Arduino Mega 2560 и L293D Motor Shield, которые работают как драйвер серводвигателя постоянного тока. Они получают команды STEP / DIR от Arduino Uno и выполняет ПИД-регулирование для осей X и Y.
Группа 3 — коричневая: включает серводвигатель постоянного тока X, Y.

Cерводвигатель постоянного тока

Параметры основного серводвигателя постоянного тока NF5475E отмечены красным прямоугольником на фото.

Для питания используется источник питания 12 В постоянного тока, потому что это напряжение совместимо с L293D Motor Shield. Если использовать источник питания 24 В постоянного тока, модуль управления двигателем должен иметь более высокий уровень напряжения, например L298N.

Энкодер должен получать питание от 5 В постоянного тока, и он имеет два канала A, B. Разрешение энкодера 200 200 импульсов на оборот. Т.е. энкодер будет генерировать 200 импульсов, когда двигатель совершит один оборот.

Cборка станка

Построение оси Y

Сначала мастер измеряем двигатель, ремни и шкивы. На старом серводвигателе установлен шкив с 20 зубьями. Оптимален шкив с 60 зубьями + зубчатый ремень 200 мм для привода ходового винта.

В ящике сверлим отверстия. Установили опорные подшипники. Установили ходовой винт и стержни.

Монтаж рабочей поверхности по оси Y

В качестве рабочей поверхности использовуют ламинированную доску.

Чтобы зажать медную гайку ходового винта, использовали опору шагового двигателя L и 2 акриловые пластины, как на картинке ниже. Диаметр отверстия L-образной опоры и медной гайки совмещены.

Затем платформу нужно закрепить на опорных подшипниках + ходовой винт.

Построение оси X

Маленькая коробка использовалась для того, чтобы построить структуру оси X. Как и ось Y, использовали дополнительный шкив с 60 зубьями и зубчатый ремень 200 мм для привода ходового винта.

Серводвигатель оси X спрятан внутри коробки. Один акриловый лист размером 100 x 230 мм был установлен на оси X, а позже на нем будет установлен CD-привод для оси Z.

Медная гайка ходового винта зажимается между опорой двигателя L-образной формы и двумя небольшими акриловыми листами, как и ось Y. Дальше собирает две оси вместе.

Построение оси Z

Для оси Z использовался старый CD-привод. Ручка / карандаш зажимается алюминиевой муфтой.

Далее раму укрепили шпильками. Установил рабочий стол.

Монтаж платы управления

Arduino Mega Adapter Shield.
Дальше нужно вырезать плату 60 x 90 мм и смонтировать все детали. Adapter Shield используется для подключения Arduino Mega 2560 к L293D Motor Shield, энкодерам серводвигателей постоянного тока следующим образом:
Верхний разъем: подключение к L293D Motor Shield.
Нижний разъем: подключение к Arduino Mega 2560.
4 контакта — верхние штекерные разъемы: подключение к сервомотору X Encoders (5 В, GND, канал A, канал B).
4 контакта — верхние штекерные разъемы: подключение к сервомотору Y Encoders (5 В, GND, канал A, канал B).
2 контакта — верхний штекерный разъем: подключение к сигналам X.STEP и X.DIR.
2 контакта — верхний штекерный разъем: подключение к сигналам Y.STEP и Y.DIR.

Распиновка разъема энкодера на серводвигателе NF5475E, должна быть такой, как показано ниже.

Сборка платы управления

Затем собираем детали в следующем порядке:
Ардуино Мега 2560.
Плата
L293D
Arduino Uno
Плата расширения

Устанавливаем плату управления и блоки питания (5 и 12 В постоянного тока) внутри маленькой коробки.
Устанавливаем выключатель.

Программирование

Код Arduino Mega 2560 можно скачать тут.

Для этого проекта нужно установить следующие библиотеки:
PID Бретта Борегарда (PID_v1)
Библиотека Adafruit Motor Shield (AFMotor)
Библиотека кодировщика
Библиотека FlexiTimer2

Параметры GRBL

Параметры GRBL для ЧПУ в файле с кодом для Ардурины.

Настройка ПИД-регулятора

Оптимальные параметры PID, которые соответствуют значениям настройки GRBL на предыдущем шаге следующие:

// The PID parameters double KP_X = 10.0; // P for X servo motor double KI_X = 0.03; // I for X servo motor double KD_X = 0.02; // D for X servo motor double KP_Y = 10.0; // P for Y servo motor double KI_Y = 0.03; // I for Y servo motor double KD_Y = 0.02; // D for Y servo motor

В проекте также применина функция « d eadband » в ПИД-регуляторе. Серводвигатели постоянного тока работают без сбоев. Они не нагреваются и не перегреваются, даже если поддерживается их непрерывная работа в течение многих часов.

#define STEPSPERMM_X 300.0 // STEP/mm ($100) is used in the GRBL firmware for DC servo motor X axis. #define DEADBW_X 30.0 // Deadband width in pulses = 30.0 —> Acceptable error for positioning in mm: 0.10mm. #define STEPSPERMM_Y 300.0 // STEP/mm ($101) is used in the GRBL firmware for DC servo motor Y axis. #define DEADBW_Y 30.0 // Deadband width in pulses = 30.0 —> Acceptable error for positioning in mm: 0.10mm.

Тестирование

Теперь можно установить ручку в держатель, поместить лист на рабочем столе и протестировать устройство.
В этом проекте используются следующее ПО и расширения:
Прошивка GRBL
Универсальная платформа Gcode (UGS)
Inkscape 1.0
Расширения Gcodetools
AxiDraw Software 2.6.3 от Evil Mad Scientist Laboratories