Направи си сам ардуино базирана машина за ЧПУ

Машините с ЦПУ са компютъризирани машини за цифрово управление, които се използват за изчертаване на каквото и да било или за проектиране на всяка механична част в съответствие с програмата за проектиране, подадена в техния контролер. Контролерът може да бъде компютър или микроконтролер. CNC машините имат стъпкови и серво мотори, за да начертаят дизайна според подаваната програма.

След проучване на CNC машини, реших да изградя своя собствена CNC машина, използвайки местни материали. В света има толкова много машини с ЦПУ, някои от които са много технически и сложни, за да ги направят или дори да ги експлоатират правилно. Поради тази причина реших да направя обикновена машина за плотери с ЦПУ, базирана на Arduino, която е най-простата за правене. Можете също да използвате това като машина за чертане Arduino с ЦПУ с малко модификации.

Този DIY Arduino CNC машина може да рисува повечето от основните форми, текстове и дори карикатури. Това е подобно на начина, по който пише човешка ръка. Това е по-бързо и по-точно в сравнение с начина, по който човек може да пише или рисува. Проверете демонстрационното видео в края на този урок.

Изграждане на Arduino CNC машина:

За да работи CNC машина за начертаване, са необходими 3 оси (оста x, оста y и ос z. Оста x и оста y работят в унисон, за да създадат 2D изображение върху обикновена хартия. Тези x и y оста са поставени на 90 градуса една спрямо друга, така че всяка точка на обикновената повърхност да се дефинира от зададена стойност на x и y. Използва се оста z, повдигнете и спуснете писалката върху обикновената хартия.

В зависимост от изображението, което ще бъде изчертано, компютърът ще генерира подходящите координати и ще ги изпрати на микроконтролера през USB порта. Микроконтролерът интерпретира тези координати и след това контролира позициите на двигателите, за да създаде изображението. Тук използвахме Arduino като микроконтролер за изграждането на тази CNC машина. Триосните движения се осигуряват от стъпкови двигатели, които ще бъдат контролирани от платката Arduino. Можете да проверите как да свържете стъпков двигател с Arduino, ако сте нов в това.

Така че нека започнем да изграждаме нашето Arduino CNC устройство стъпка по стъпка.

От какво имаш нужда:

Забележка: Дизайнът ми е доста различен в хардуера по отношение на размера и използваните материали. Не успях да намеря стари DVD устройства, затова избрах части за принтер. Която и да използвате, уверете се, че тя има стъпков двигател.

Хардуерно изискване:

1. Алуминиев лист (710mm x 710mm)
2. Стар принтер на HP / Epson. Можете да използвате стари компютърни DVD устройства
3. Болтове и гайки
4. Стъкло Perspex
5. Arduino UNO
6. L293D щит на моторния драйвер или Arduino CNC щит
7. Мини серво мотор
8. Химикалка

U

Инструменти:

1. Отвертка
2. Пробивна машина
3. Режещ инструмент (ножовка)
4. Лепило
5. Устройство за пейка

Софтуеъри:

За ефективната работа на тази машина се използват следните софтуери. Отидете на различните уебсайтове и ги изтеглете.

1. Arduino IDE версия 1.6.6 или по-нови версии от тук
2. Обработка на IDE версия 3.1.1 или по-нова версия от тук
3. Inkscape версия 0.48.5. Изтеглете го от тук.
4. Grbl контролер (по избор)

Основата за CNC плотери:

Основното тяло на това устройство е основата, която поддържа всички основни части на машината заедно, така че машината да е здрава и да е преносима. В този дизайн ще използваме алуминий за конструиране на основата, тъй като тя е лека, лесна за огъване и нарязване, а също така придава добър лъскав външен вид, тъй като не ръждясва.

В дизайна и размерите на моята база са показани по-долу:

Забележка: Всички размери са в милиметри.

След цялото огъване и рязане успях да създам много здрава основа, както е показано по-долу:

Сглобяване на осите X, Y и Z:

За направата на оси x и y се използват две люлки за принтер. Всяка от тези части съдържа стъпков двигател и ремъчен механизъм, който обикновено се използва за преместване на патрона напред-назад.

За оста z е прикрепен мини серво мотор към оста y с помощта на лепило. Този серво мотор се използва за придвижване на писалката нагоре и надолу. Трябва да се изгради добър механизъм за поддръжка, който ще позволи свободното движение нагоре и надолу на писалката.

Платформа за чертане на CNC машини:

Поради огромния размер на тази машина, устройството може да рисува върху хартия с размер A5. Следователно ще изрежем платформа с размер A5 (148mmx210mm) от стъклото Perspex и след това ще я залепим върху подвижната част на оста x с помощта на лепило.

Окабеляване и верига на CNC машина:

Поставете екрана на драйвера на двигателя L293D върху дъската на Arduino UNO. Този щит може да задвижва два стъпкови двигателя едновременно и два серво мотора. Свържете двата стъпкови двигателя, както е показано по-долу. Наземната връзка трябва да се остави несвързана, тъй като двигателите са от бипопларен тип. Това ще действа като нашия Arduino CNC контролер за нашата машина за плотери.

Също така прикрепете мини серво мотора към servo1. Свържете 7,5V - 9V захранване към порта за захранване на екрана на драйвера на двигателя. Машината вече е готова за тестване.

Машинен код и тестване на Arduino CNC:

Първо трябва да тестваме стъпковите двигатели и да видим дали те са свързани правилно.

Тъй като използваме екрана на драйвера на двигателя L293D, трябва да изтеглим библиотеката AFmotor от тук. След това го добавете във вашата папка за библиотека Arduino IDE. Уверете се, че сте го преименували на AFMotor . Ако Arduino IDE е отворен, затворете го и го отворете отново и кликнете върху файл -> примери -> Библиотека Adafruit Motor Shield -> степер . Уверете се, че сте избрали правилния порт и платка в инструменти и след това качете кода в дъската Arduino. Някои движения трябва да се наблюдават при стъпков двигател.

За да тествате двигател два, сменете порта на двигателя от 2 на 1 в следващия ред и след това качете кода отново.

#include // Свържете стъпков двигател с 48 стъпки на оборот (7,5 градуса) // към моторния порт # 2 (M3 и M4) AF_Stepper мотор (48, 2);

Код на Arduino за CNC машина:

След като стъпковите двигатели реагират по подходящ начин, копирайте кода на Arduino за CNC машина от раздела Код по-долу и го качете на дъската на Arduino. Можете да изтеглите кода от връзката по-долу.

Изтегляне на Arduino CNC код

G-код за CNC машина:

G - CODE е езикът, на който казваме на компютъризираните машини (CNC) да правят нещо. По принцип това е файл, който съдържа координати X, Y и Z.

Например:

G17 G20 G90 G94 G54 G0 Z0.25X-0.5 Y0. Z0.1 G01 Z0. F5. G02 X0. Y0,5 I0,5 J0. F2,5 X0,5 Y0. I0. J-0,5 X0. Y-0,5 I-0,5 J0. X-0,5 Y0. I0. J0,5 G01 Z0,1 F5. G00 X0. Y0. Z0.25

Писането на G-код само за обикновен квадрат може да бъде наистина предизвикателно, но за щастие имаме софтуер, който може да ни помогне да генерираме G-код. Този софтуер се нарича " Inkscape ", изтеглете го от тук.

Можете да генерирате свой собствен G-код с помощта на Inkscape, което сме обяснили в следващия раздел, но можете да използвате лесно достъпни G-кодове в интернет.

Преди да ви покажа как да генерирате G-кодове с помощта на Inkscape, нека обсъдим как да изпратите тези G-кодове в Arduino. Софтуерът, който ще ни позволи да изпращаме G-кодове в Arduino, се нарича Processing.

Обработка на IDE за качване на G-кода:

Тази платформа ще ни помогне да изпратим G-кодовете на дъската Arduino. За да направите това, ще трябва да изтеглите файла GCTRL.PDE.

Изтеглете файла GCTRL.pde от тук и го отворете с помощта на Processing IDE

След като го отворите в IDE за обработка, щракнете върху изпълнение. Появява се прозорец с всички инструкции. Натиснете p на клавиатурата. Системата ще поиска да изберете порт. Затова изберете порта, към който е свързана вашата платка Arduino. В моя случай това е порт 6.

Сега натиснете g и прегледайте папката, в която сте запазили вашия G-CODE. Изберете правилния G-CODE и натиснете enter. Ако всичко е било свързано правилно, трябва да видите как вашето устройство започва да очертава върху хартията.

Ако искате да прекратите процеса, просто натиснете x и устройството ще спре каквото прави.

Как да генерирате собствен G-код:

Споменахме, че Inkscape е софтуерът, който ще използваме за генериране на нашите G-КОДОВЕ. В този пример ще създадем прост текст (HELLO WORLD), както е показано по-долу.

Забележка : Inkscape няма вграден начин за запазване на файлове като G-CODE . Следователно трябва да инсталирате добавка, която позволява експортиране на изображения в G-CODE файлове. Изтеглете тази приставка MakerBot Unicorn от тук с бележки за инсталиране.

Ако инсталацията е била успешна, отворете Inkscape, отидете в менюто Файл и щракнете върху "Свойства на документа". Първо променете размерите от px на mm. Също така намалете ширината и височината до 90 мм. Сега затворете този прозорец. Като зона за рисуване се появява квадрат. Това е областта, която ще използваме за писане на нашия текст.

Сега в лявата странична лента кликнете върху раздела за създаване и редактиране на текстов обект. Въведете текста „ ЗДРАВЕТЕ СВЕТА “ и го позиционирайте в горния десен ъгъл на квадрата, както е показано по-долу.

Щракнете върху текста и изберете типа на шрифта, който предпочитате. Щракнете върху прилагане и затваряне.

Сега кликнете върху пътя и изберете " обект към път "

Вашият текст вече е готов за записване като G-CODE. Кликнете върху файл -> запазете като и след това въведете името на файла като "здравей, свят"

Променете типа на файла на "MakerBot Unicon G-Code", както е показано на снимката по-долу. Това ще се появи само ако инсталацията на добавката е била успешна. Накрая кликнете върху запазване и щракнете върху OK в изскачащия прозорец.

Генерирали сте G-код и той може да бъде начертан с помощта на предишните процедури.

Контролерът GRBL:

След като успеете да генерирате G-код с помощта на Inkscape, може да се наложи да прегледате G-кода, за да сте сигурни, че той е в границите на чертежа.

На границите рисуване, са определени в Arduino CNC КОДА в линиите, показани по-долу:

Изображението, показано по-горе в GRBL контролера, не трябва да надхвърля тези граници, както е показано в CNC Arduino кода по-горе. Ако надхвърли тази граница, например към отрицателната страна на оста x, тази част от отрицателната страна няма да бъде начертана.

В този пример стойностите x и y варират от 0 mm до 40 mm.

Тъй като използвам части за принтер, които могат да нанасят графика върху по-голяма площ, променя максималните стойности от 40 мм на 60 мм.

Всеки път, когато генерирате G-код с помощта на Inkscape, можете първо да отворите този G-код в програмата GRBL, за да видите дали той е в тези граници. Ако не е вътре, трябва да преоразмерите изображението си в Inkscape, докато не е в рамките на вашите ограничения.

Така че това е най- евтиният и най-простият метод за изграждане на машина с CNC плотери, използвайки arduino uno у дома. Изпробвайте и ни уведомете в коментари, също така проверете видеото по-долу.