Лазерный станок с ЧПУ на основе Arduino UNO

Чпу на ардуино: пошаговая инструкция, советы, компоненты

Лазерный станок с ЧПУ на основе Arduino UNO

Создать ЧПУ на Ардуиносравнительно несложно. Но многие воспринимают это как вариант для пользователей-непрофессионалов, считая, что такой подход устроит лишь «чайников».

Что такое Arduino

Прежде всего, стоит разобраться, что такое Arduino.

Ардуино это:

  • название торговой марки аппаратуры, средств программирования, при помощи которых реально построить модели станков (в том числе, трехосевого), несложные системы автоматики и робототехники;
  • линейка продукции, наличие открытой архитектуры у которой позволит скопировать или дополнить уже существующие конструкции;
  • небольшая плата с собственным процессором и памятью;
  • аппаратная вычислительная платформа или же контроллер;
  • язык программирования, позволяющий разбирать различный софт (условно бесплатное ПО, свежие новости в области IT);
  • так называемый электронный конструктор.

Создавая на Ардуино устройства электроники, способные принимать сигналы от разных цифровых и аналоговых датчиков, подключенных к нему, как к основе. Поэтому в контексте данной статьи, речь будет идти о платах.

Разработка электроники с Arduino

Такая плата может быть самостоятельно собрана пользователем или покупается в сборе. Она способна принимать программное обеспечение компьютера. Arduino, упрощая работу с микроконтроллерами, имеет преимущества перед другими устройствами:

  • низкую стоимость;
  • кросс-платформенность (способность работать в нескольких ОС);
  • простую, понятную среду программирования (подходит для новичка, а также опытного пользователя);
  • в качестве основы Arduino применяются микроконтроллеры ATMEGA8 и ATMEGA168.

Один из умельцев по схеме создал первый самодельный станок с ЧПУ из доступных материалов себестоимостью в пределах 170$. Его предназначение – резка пластика и фанеры, раскрой деталей для создания любой самоделки. Электронную часть собрано на arduino с прошивкой GRBL. Для этого понадобились главные узлы:

  • платы Ардуина R3, cnc shield v3 Update или новая версия v4;
  • ШД (тип NEMA 17);
  • блок питания (24 В, 15 А).

Заготовил механику для самодельного ЧПУ своими руками, включая станину из фанеры толщиной 10 мм,  шурупы и болты 8 мм. Чтобы сделать линейные направляющие, взял металлический уголок 25х25х3 мм и подшипники 8х7х22 мм. Движение оси Z на шпильке M8, а оси X и Y – зубчатые полиуретановые ремни T2.5. Использован самодельный шпиндель.

Рабочее пространство станка 45 см по X, 33 см по Y, 4 см по Z. Что касается фрезера, в Китае приобретено несколько фрез (3 и 4 канавки). Они идеальны для металла, а для фанеры (надо было вырезать шестерёнки) понадобились другие.

Чпу станок из дерева

Для него нужна Аrduino uno R3, G-сode Sender и GRBL. Необходимо заранее подготовить материалы и компоненты: фанеру, гайки с болтами, резьбовой вал и стержни из стали, шарикоподшипники, ШД Nema 23 и драйвера к ним, источник питания 24 В, 15 А, втулки из капролона, фторопласта и металла, провода.

Многое, входящее в электронику, прислали из Китая.

Основанием служат бруски из древесины с глухими, сквозными отверстиями. Стальной резьбовой вал, установленный по центру станка, служит приводом для оси Х. В момент его вращения – каретка (рабочий стол) выполняет перемещение вдоль этой оси Х.

ВНИМАНИЕ: чём толще фанера или деревянный брусок, тем меньшей будет вибрация, выше точность позиционирования.

Портал (ось Y) устанавливают на подвижном столе, фиксируя гайкой под столом. Ось Z служит для перемещения рабочего органа (он подает инструмент в вертикальном положении).

Для сборки понадобятся болты и гайки. Не стоит склеивать поломанные делали, лучше их заменить новыми. Подключая Arduino, ШД и драйверы к каждому из них, надо предусмотреть и блоки питания для них. Загрузив и настроив код GRBL, можно открыть G-сode Sender и подключить Arduino к ПК. Плата готова участвовать в процессе управления чпу станком.

Чтобы задать траекторию обработки, используются чертежи любой CAD программы. Затем используется CAM программа, формирующая G-код.

Зачем нужны шилды

Обладатели самодельных устройств наслышаны о платах расширения – Arduino cnc shield, применение которых расширяет функционал фрезерного оборудования.

Обычно шилду изготавливают под форм-фактор платы. Используют и несколько шилдов одновременно, устанавливая их на микроконтроллер (один на другой). Спектр их применения:

  • при помощи официального устройства Arduino – Ethernet cnc shield можно добиться независимости проекта от ПК, да и для хостинга веб-сервера его используют;
  • 4 Relay Shield – возможность для того, чтобы подключать 4-х периферийные устройства;

ВАЖНО: надо соблюдать осторожность с контактами этого устройства, чтобы не повредить Arduino.

  • Рrotoshield – весьма полезный шилд в момент, когда собирается схема;
  • LCD Shield позволяет информацию с Arduino выводить напрямую на периферийный экран;
  • еnergy Shield – расширенные возможности для питания на Arduino. Реальна подзарядка мобильников и гаджетов;
  • мotor shield обеспечивает управление большим числом моторов и их защиту;
  • SD Card Shield служит для обработки и хранения больших массивов информации;
  • Wi-fi Shield, подключенный к серийному порту, обеспечит дистанционное управление приводами роботизированных проектов;
  • GPRS Shield оснащается антеннами для использования сети GSM/GPRS;
  • E-Ink shield – путь для использования технологии электронных чернил, дисплею нужен для питания минимум энергии;
  • мusic Shield способен воспроизводить музыку через Arduino в отличном качестве.

Реально создать лазерный 3D принтер, ЧПУ станок, употребляя бюджетные платы Arduino. С платой расширения CNC Shield можно работать на станках с числовым программным управлением, в гравировальной или фрезерной машине. А шилд для управления тремя ШД (трехосевой станок) имеет три разъема, чтобы не было проблем с каждым драйвером при подключении.

Для любителей выжигать на различных материалах

В сети можно увидеть многочисленные самодельные модели выжигателей, которые способны создавать рисунок на фанере, пластике, металле и даже на стекле.

Причем достигается фотографическая схожесть и некоторая объемность изображения.

Поверхность очищают, обезжиривают, грунтуют белым акрилом марки Kudo и, применяя лазерный ЧПУ выжигатель, его ещё называют пиропринтер, создают уникальные изображения. Иногда процесс длится 6 и больше часов.

Скорость работы выжигателя – стабильная 10 м/мин, и у программистов есть идеи, как ее поднять, не вмешиваясь в работу блока управления. Управлять выжигателем можно и с ноутбука (ОС Windows XP и 7), отказавшись от LPT кабеля. Это превратит выжигание в увлекательное занятие для детей и подростков с применением возможностей лазерных фрезеров.

А как насчет взаимодействия

Удивительно слушать заявления некоторых умельцев, что для ЧПУ Ардуино не подходит, тем более, невозможен симбиоз mach3 arduino, якобы они не желают взаимодействовать.

Другие же уверены в противном: ардуину можно реализовать для ЧПУ при помощи трёх вариантов:

  1. Полностью автономный контроллер.
  2. Плата-интерпретатор отвечает за движения, но они рассчитываются на компьютере.
  3. Плата-транслятор (переходник) – выполняет роль виртуального ЛПТ-порта.

Многие пользователи в сети, у которых проблемная электроника, просят посоветовать им программу, чтобы станки под управлением таковой, могли работать чётко и бесперебойно. Фрезеры на станке призваны заготовку обрабатывать равномерно, выполняя сигналы программного блока.

Лазерный фрезер, даже сделанный своими руками, будет демонстрировать соблюдение всех параметров движения.

Вместо заключения

Какое бы устройство не собирали умельцы на базе Arduino: фрезерный станок или лазерный прибор для выжигания, им нужны чертежи и схемы, материалы и комплектующие, некоторые практические умения, чтобы справиться с этой задачей. А ещё – вера в свои силы, умело сочетающаяся с желанием чему-то научиться у других.

Источник: https://VseOChpu.ru/chpu-na-arduino/

Мини ЧПУ плоттер на Arduino – Инструкции

Лазерный станок с ЧПУ на основе Arduino UNO

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

Источник: https://instructables.info/mini-chpu-plotter-na-arduino/

CNC станок из дерева на Arduino

Лазерный станок с ЧПУ на основе Arduino UNO

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.

Подключение 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!

Источник: http://arduino-diy.com/arduino-cnc-stanok-iz-dereva

Можно ли сделать своими руками станок с ЧПУ?

Лазерный станок с ЧПУ на основе Arduino UNO

Сложная обработка различных материалов давно перестала быть уделом заводских цехов. Еще двадцать лет назад, максимум, что могли себе позволить домашние мастера – это фигурное выпиливание лобзиком.

Сегодня, ручные фрезеры и режущие лазеры можно запросто купить в магазине бытового инструмента. Для линейной обработки предусмотрены различные направляющие. А как быть с вырезанием сложных фигур?

Элементарные задачи можно выполнить с помощью шаблона. Однако такой способ имеет недостатки: во-первых, надо изготовить собственно шаблон, во-вторых, у механического лекала есть ограничения по размеру закруглений. И наконец, погрешность таких приспособлений слишком велика.

Выход давно найден: станок с ЧПУ позволяет вырезать из фанеры своими руками такие сложные фигуры, о которых «операторы лобзиков» могут лишь мечтать.

Устройство представляет собой систему координатного позиционирования режущего инструмента, управляемую компьютерной программой. То есть, обрабатывающая головка движется по заготовке, в соответствии с заданной траекторией.

Точность ограничена лишь размерами режущей насадки (фреза или лазерный луч).

Возможности таких станков безграничны. Существуют модели с двухмерным и трехмерным позиционированием. Однако стоимость их настолько высока, что приобретение может быть оправдано лишь коммерческим использованием. Остается своими руками собрать ЧПУ станок.

Принцип работы координатной системы

Основа станка – мощная рама. За основу берется идеально ровная поверхность. Она же служит рабочим столом. Второй базовый элемент – это каретка, на которой закрепляется инструмент. Это может быть дремель, ручной фрезер, лазерная пушка – в общем, любое устройство, способное обрабатывать заготовку. Каретка должна двигаться строго в плоскости рамы.

Для начала рассмотрим двухмерную установку

В качестве рамы (основы) для станка ЧПУ, сделанного своими руками, можно использовать поверхность стола. Главное, после юстировки всех элементов, конструкция больше не перемещается, оставаясь жестко прикрученной к основе.

Для перемещения в одном направлении (условно назовем его X), размещаются две направляющих. Они должны быть строго параллельны друг другу. Поперек устанавливается мостовая конструкция, также состоящая из параллельных направляющих. Вторая ось – Y.

Задавая вектора перемещения по осям X и Y, можно с высокой точностью установить каретку (а вместе с ней и режущий инструмент) в любую точку на плоскости рабочего стола.

Выбирая соотношение скоростей перемещения по осям, программа заставляет инструмент двигаться непрерывно по любой, самой сложной траектории.

Рама станка из ЧПУ сделана руками умельца, видео

Существует еще одна концепция: каретка с инструментом закреплена неподвижно, перемещается рабочий стол с заготовкой. Принципиальной разницы нет. Разве что размеры основания (а стало быть, и заготовки) ограничены. Зато упрощается схема подачи питания на рабочий инструмент, не надо беспокоиться о гибких кабелях питания.

Решение может быть комплексным: по одной оси движется стол, по второй оси – каретка с рабочей головкой.

С помощью такой системы можно обрабатывать изделия «непрерывной линией разреза».

Что это означает? Режущая головка, расположенная в плоскости заготовки, начинает работу от края, и проходит всю фигуру непрерывным распилом. Это ограничивает возможности, но двухмерный станок ЧПУ по дереву проще сделать своими руками.

Вертикальная позиция головки устанавливается вручную.

Трехкоординатный самодельный станок с ЧПУ

Следующая ступень сложности – трехкоординатный самодельный станок с ЧПУ. Сделать его своими руками несколько сложнее. Вопрос даже не в механике, а в более сложной схеме программирования.

Принцип третьей руки механической части заключается в том, что на каретку устанавливается еще один комплект направляющих. Теперь инструмент имеет три степени свободы: X, Y, Z.

Что это дает? Во-первых, можно вырезать замкнутые фигуры в середине заготовки.

Фреза установится над началом разреза, опустится на заданную глубину, пройдет по внутреннему контуру, и снова поднимется над плоскостью заготовки. По аналогичной схеме можно высверливать отверстия в заданных точках.

Но самое главное – с помощью такого станка можно вырезать трехмерные фигуры.
Каретка перемещается вдоль направляющих с помощью шаговых двигателей. Сборка станка ЧПУ своими руками дает возможность выбора привода.

Если приоритет в скорости – устанавливается ременный привод. Для высокой точности используется червячно-резьбовой.

Чтобы изготовить своими руками ЧПУ станок, требуются чертежи и трехмерная модель с расчетом всех трех координат (осей перемещения).
Лучше всего выполнить моделирование в профильной программе, например AutoCAD. Перед началом проектирования следует приобрести элементы, которые невозможно изготовить самостоятельно: узлы скольжения по направляющим, шаговые двигатели, приводные ремни.

Сердцем такого станка является программируемый блок управления. Условно он состоит из трех частей:

  1. Модуль ввода, в который помещается схема обработки заготовки. Его роль может исполнять персональный компьютер
  2. Процессорный блок, преобразующий электронную модель изделия в команды для исполнительных механизмов
  3. Модуль управления исполнительными механизмами (шаговыми двигателями, рабочей головкой). Этот же блок принимает сигналы от датчиков позиционирования (при наличии таковых).

Чпу на процессоре ардуино

Самая прогрессивная (и одновременно доступная) технология – это станок Чпу на процессоре ардуино. Его можно собрать своими руками и запрограммировать буквально за пару выходных.

Блок схема выглядит следующим образом:

Один модуль отслеживает положение инструмента относительно заготовки по всем трем координатам. Второй модуль дает команды блоку управления координатными моторами.

И третий модуль управляет работой режущей головки (включение, скорость вращения).

Общее управление осуществляется с персонального компьютера со специализированным программным управлением. Освоить его может пользователь, умеющий работать в графических редакторах.

Вы задаете не только трафарет и глубину обработки заготовки, но даже путь перемещения рабочей головки инструмента до каждой точки начала разреза или сверления.

Кроме того, программа подскажет вам оптимальные формы раскроя, для минимизации потерь материала.

Это можно сделать с помощью пишущего инструмента и бумаги, совершенно не обязательно переводить физический материал. Очень важно определить нулевые точки координат. Они устанавливаются с учетом погрешности на габаритные размеры режущей головки.

Как своими руками сделать ЧПУ станок, примеры

Если вы планируете работать с массивными заготовками, и трехмерная составляющая относится не только к сверлению отверстий, станок изготавливается из металла.

Соответственно сервоприводы располагают достаточной мощностью, чтобы преодолеть инерцию каретки и тяжелого двигателя рабочего фрезера.

С точки зрения управления – размер станка не имеет значения, равно как и материал станины.

Моменты инерции закладываются при настройке программы и калибровке сервоприводов. Однако если вы не планируете изготавливать малые архитектурные формы, санок можно сделать компактным и легким.

Популярное:  Как выбрать электрический наждак, зная его характеристики

Самодельный ЧПУ станок из фанеры

Этот материал достаточно жесткий, при правильной сборке конструкция не будет пружинить, что особенно важно при точном позиционировании. Но главное достоинство дерева – отсутствие инерции и малый вес. Поэтому можно устанавливать компактные сервоприводы с малым потреблением энергии. Самодельный станок из ЧПУ, видео.



При этом направляющие все-таки делаются из металла. Эти части подвержены износу, и на них лежит «ответственность» за точность позиционирования.

Простой лазерный станок ЧПУ

Еще одно направление – лазерный станок ЧПУ своими руками. Некоторые материалы можно именно резать (например, тонкую фанеру или пластик). Для этого потребуется достаточно дорогая лазерная пушка. Но основное применение – художественное выжигание.

Вывод:
Изготовить собственный станок с числовым управлением возможно. Совершенно бесплатно не получится, некоторые элементы невозможно сделать в домашних условиях.

Но экономия (в сравнении с фабричным экземпляром) настолько существенна, что вы не пожалеете о потраченном времени.

Источник: http://obinstrumente.ru/elektroinstrument/svoimi-rukami-stanok-s-chpu.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.