Координатный станок ардуино

Как сделать ЧПУ станок на «Ардуино» в домашних условиях?

«Ардуино» позволяет управлять различными шаговыми двигателями и периферийными устройствами, которые предназначены для создания ЧПУ-аппаратов. К таким относятся лазерные граверы, фрезерные и токарные станки и т. д.

Что такое Arduino?

Arduino – это сочетание аппаратной и программной частей. Его используют для упрощения разработки электроники.

К аппаратной части относятся различные платы Arduino, в которых есть программируемые микроконтроллеры, и дополнительные модули. Программная часть включает в себя среду разработки на довольно простом языке программирования, а также большое количество уже готовых библиотек.

После создания «Ардуино» быстро получило успех. Открытая архитектура позволяет создавать микроконтроллеры и делать прошивки абсолютно всем заинтересованным людям. Схемы и код находятся в открытом доступе. После широкого распространения большое количество производителей электроники стали использовать Arduino и для своей продукции.

После попадания на китайский рынок платы стали намного дешевле и получили еще большее распространение. Сейчас в интернете Arduino продается по цене от 70 рублей.

Разработка электроники

Плату можно собрать самостоятельно или же приобрести готовый вариант, что намного практичнее и выгоднее. Программное обеспечение на нее устанавливается через компьютер.

Написание программ осуществляет упрощенной версии языка С++.

Но для создания ЧПУ необязательно его знать, так как есть уже готовые библиотеки в свободном доступе. Кроме того, для более простой работы существует множество функций, классов, операторов и методов.

К электронике ЧПУ относятся шаговые двигатели, драйверы для них, провода и непосредственно плата «Ардуино».

Что нужно для создания фрезерного станка на «Ардуино» своими руками?

Лучше всего приобрести готовый набор Arduino Uno и CNC Shield v3, предназначенный для ЧПУ. В него входит следующее:

  1. Плата Arduino Uno.
  2. USB-кабель для соединения с ПК.
  3. Плата расширения CNC Shield v3.
  4. Драйверы DRV8825 или A4988.
  5. Шаговые двигатели с 4 контактами.
  6. Компьютер. Он понадобится для загрузки прошивки.
  7. Блок питания, предназначенные для работы двигателей. Чаще всего используют 12В и 3А.

ЧПУ-станок своими руками на базе Arduino: пошаговая инструкция

Первым делом припаивается CNC Shield к «Ардуино», как показано на картинке ниже.

Теперь нужно продублировать ось. С помощью CNC Shield можно для любой оси распараллеливать шаговые двигатели. Благодаря этому появляется возможность реализации проектов с 2 моторами на ось без дополнительных проблем.

Напротив нужной оси необходимо установить 2 джампера.

Теперь можно переходить к настройке тока драйверов для моторов. Самые распространенные и дешевые драйверы для двигателей – А4988. Но у них есть 2 больших минуса:

  • максимальный микрошаг составляет 1/16;
  • шумят во время работы.

С драйверами DRV8825 можно создать более точную систему. При этом они намного меньше шумят.

Во время использования драйверов нужно помнить, что они имеют разную ориентацию. Чтобы не запутаться, необходимо смотреть на подстроечный резистор.

Чтобы настроить ток, необходимо:

  1. Установить драйверы на CNC Shield.
  2. С помощью кабеля подключиться к компьютеру.

Основные моменты, которые следует учитывать при настройке:

  1. Процедура важна для корректной работы шаговых двигателей, уменьшения вероятности пропуска шага, снижения нагрева.
  2. Выполняется настройка только при полном шаге, микрошаг не учитывается.
  3. Каждый драйвер настраивается отдельно и именно в том слоте, где он будет работать.

После окончания процедуры нужно убрать драйверы.

На следующем этапе производится настройка микрошага. Главные моменты, которые следует учитывать:

  1. Если повышать значение микрошага, будет снижаться крутящий момент на двигателе.
  2. Большие показатели микрошага не приводят к кратному повышению точности работы, так как на подвижных частях конструкции присутствует люфт.

После настройки микрошага нужно обратно установить драйверы.

Теперь необходимо подключить питание. Кроме соединения платы с компьютером, нужно подать напряжение в 12В.

На CNC Shield v3 это можно сделать одним из следующих способов:

  • использовать DC-разъем для подсоединения блока питания;
  • подключить блок питания непосредственно к колодке при помощи проводов.

Для небольших проектов лучше использовать первый вариант. Второй предназначен для более мощных станков.

Теперь переходят к подключению шаговых двигателей. Осуществляется это при помощи разъемов Dupont, которые имеют 4 контакта. Если у двигателей нет разъемов, придется их обжать самостоятельно.

Двигатель нужно подсоединять в слот, который расположен рядом с драйвером.

Далее необходимо загрузить прошивку GRBL для контроллера. Ее скачивают и загружают в «Ардуино».

После проверки вращения двигателей переходят к их установке на опорной раме. Лучше всего использовать раму с полной опорой. Такая конструкция применяется во многих профессиональных станках. Она достаточно жесткая, не прогибается под нагрузками.

Для чего нужны шилды?

Использование шилдов позволяет значительно расширить функционал фрезера. Чаще всего их делают под форм-фактор платы. Можно одновременно применять и несколько шилдов. Спектр применения весьма широк:

  1. Обеспечение независимой работы от компьютера.
  2. Подключение периферийных устройств.
  3. Вывод информации на периферийные устройства непосредственно с «Ардуино».
  4. Одновременное управление большим количеством двигателей.
  5. Хранение и обработка объемной информации.
  6. Подключение к Wi-Fi.
  7. Подключение антенн мобильной сети.
  8. Воспроизведение музыки на «Ардуино» и др.

ВАЖНО . Во время подключения шилдов необходимо быть осторожным, чтобы не повредить плату «Ардуино».

Как сделать ЧПУ-станок для выжигания на различных материалах?

Станок для выжигания работает при помощи лазера, который фокусирует луч на поверхности материала. Обычно фокусная не более 0,001 дюйма.

Принцип изготовления и прошивки такой же, как и при создании фрезера. Только вместо фрезера используют лазер мощностью от 5,5 ватт.

При правильной настройке скорость работы лазерного станка для выжигания составляет 10 метров в минуту. Ее можно увеличить, если управлять работой устройства с ноутбука, убрав LPT-кабель.

Преимущества использования Arduino при создании ЧПУ-станков своими руками?

  • небольшая стоимость платы;
  • среда программирования простая и удобная, подходит и для новичков;
  • кросс-платформенность.

Самостоятельно изготовить ЧПУ-станок можно. Это сэкономит довольно много средств, но полностью бесплатно сделать его не получится, так как некоторые части в домашних условиях изготовить невозможно. Но в сравнении с фабричными моделями экономия настолько большая, что это стоит потраченного времени.

Источник

Станок с ЧПУ на Ардуино

«Что такое Arduino», — вопрос, который рано или поздно задает себе каждый начинающий специалист по ЧПУ-станкам. В этой статье мы подробно объясняем сущность и предназначение «Ардуино», а также объясняем принцип сборки станка на базе этой платформы.

Читайте нашу статью и узнайте больше о том, как собрать станок с ЧПУ своими руками на основе Arduino.

Содержание

Что такое Arduino

Программная часть состоит из бесплатной программной оболочки (IDE) для написания программ, их компиляции и программирования аппаратуры.

Аппаратная часть представляет собой набор смонтированных печатных плат, продающихся как официальным производителем, так и сторонними производителями. Полностью открытая архитектура системы позволяет свободно копировать или дополнять линейку продукции Arduino.

Чаще всего термин «Ардуино» используют для обозначения контроллера с собственным процессором и памятью. Arduino пользуются большой популярностью среди начинающих инженеров и опытных энтузиастов, из-за низкой цены и простоты настройки.

Открытая архитектура плат Arduino позволяет проектировать микроконтроллеры людям с минимальным знанием электротехники. Существенным достоинством можно назвать и доступные в Интернете схемы и коды, созданные для различных типов станков.

К числу самых популярных у инженеров контроллеров Arduino принадлежат UNI, R3, Mega 2560 и Nano.

Подбор электроники

После приобретения Arduino, на неё необходимо установить программное обеспечение, написанное на языке C++. Именно на этом этапе проявляется важное достоинство платформы — доступность готовых решений в Интернете. Существуют готовые библиотеки, а функции, классы и операторы многократно описаны, поэтому учиться программировать для Arduino можно сразу на практике.

Что нужно для создания фрезерного станка на Ардуино своими руками

Для самостоятельного создания фрезерного станка с ЧПУ рекомендуется приобрести проверенный комплект электроники и оборудования:

  • Контроллер Arduino;
  • Плату расширения CNC Shield v3 / v4;
  • Драйверы DRV8825 / A4988;
  • 4-контактные шаговые двигатели (по 2 на каждую ось);
  • Блоки питания для двигателей;
  • Необходимый рабочий инструмент.

Для загрузки на плату прошивки потребуется компьютер и USB-кабель. Также для соединения всех электрических элементов станка необходим электрокабель.

Для сборки корпуса станка необходимы такие материалы:

  • Фанерные листы (размер зависит от габаритов проектируемого станка);
  • Резьбовые валы;
  • Стальные стержни;
  • Шариковые подшипники;
  • Болты и гайки;
  • Втулки из нейлона (капролона, фторопласта) и металлические втулки.

Станок с ЧПУ своими руками на базе Arduino: пошаговая инструкция

Сборка своими руками станка на платформе «Ардуино» — задача относительно простая, благодаря унификации всех элементов электрической схемы.

Этапы выполнения проекта:

  • Подключить к Arduino шилд;
  • Распараллелить с помощью CNC Shield шаговые двигатели — напротив соответствующей оси установить 2 джампера;
  • Настроить ток драйверов для моторов, для полного шага;
  • Настроить микрошаг моторов;
  • Подключить питание и соединить плату с компьютером;
  • Подключить к цепи шаговые двигатели через 4-контактных разъема Dupont;
  • Загрузить прошивку GRBL для Arduino;
  • После проверки работы системы, все элементы установить на опорную раму.

При самостоятельной сборке ЧПУ-станка следует помнить, что от качественной сборки механических компонентов зависит безотказность и точность его работы. Проектировать основание станка следует с учетом размеров рабочего стола и мощности инструмента. Чем мощнее установленное оборудование и крупнее станок, тем мощнее должен быть корпус.

Работа начинается со сборки основания и направляющих оси X. К цельному основанию крепятся деревянные балки. В крайних высверлены или фрезерованы пазы, в расположенных в центре — просверлены отверстия. Через отверстия с упором в пазы проходят стальные валы, которые служат направляющими оси Х. Через продольную ось станка проходит резьбовой вал, который обеспечивает перемещение стола вдоль оси Х.

Затем необходимо установить ось Y. Конструктивно ось Y напоминает ось Х. Разница заключается в том, что ось Y размещается на подвижном столе. Заключительная часть сборки механической составляющей — размещение элементов оси Z, которая отвечает за вертикальное перемещение рабочего инструмента. На данном этапе важно установить вал и направляющие строго вертикально и обеспечить прочность конструкции, чтобы ось Z с инструментом не расшаталась со временем от вибрации.

Второй этап сборки — подключение Arduino, драйверов и установка шаговых двигателей. Для каждого мотора предназначен один драйвер, к каждому драйверу надо подвести питание. Выбор драйверов обусловлен силой тока в амперах, необходимой для обеспечения работы шаговых двигателей. Соединение драйверов, моторов и Arduino происходит по такой схеме:

  • Полюса A+, A-, B+, B- соответствуют катушкам моторов;
  • CLK+ (Clock) — к Arduino, к пину step (шаг);
  • CW+ (Clock Wise) — к пину direction (направление);
  • CLK- и CW — к пину GND;
  • EN+ и EN- остаются неподключенными.

Чтобы загрузить GRBL на Arduino, достаточно отправить код GRBL на контроллер через приложение XLoader. Подключение Arduino к ПК осуществляется через приложение GCodeSender.

Для чего нужны шилды

Добавление в схему шилдов, таких как CNC Sheild v3 или v4, расширяет возможности ЧПУ-станка. К Arduino можно одновременно подключить несколько шилдов, для выполнения разных задач. Основные функции оборудования:

  • Обеспечение автономной от компьютера работы;
  • Подключение и вывод информации на периферийные устройства;
  • Параллельное управление несколькими моторами;
  • Подключение к Wi-Fi или мобильным сетям.

Как сделать станок для выжигания на различных материалах

Станок с ЧПУ для выжигания отличается от фрезера только рабочим инструментом. Вместо шпинделя с фрезой используется нихромовая нить, разогретая до высокой температуры. Собрать такой станок еще проще, чем фрезерный, поскольку вместо вращающейся фрезы используется неподвижный нагреваемый элемент.

Пиропринтер — выжигатель с ЧПУ, — подходит для решения задач в образовании, штучном и мелкосерийном производстве художественных и ремесленных изделий, декорировании элементов мебели и галантереи. Устройство аппарата обеспечивает более высокий уровень безопасности, чем фрезер. Если провести соответствующую настройку электроники, управлять пиропринтером можно с ноутбука, без LPT-соединения.

Преимущества использования Arduino при создании ЧПУ-станков своими руками

Построение станка с ЧПУ на базе Arduino обладает несколькими ценными преимуществами:

  • Низкая цена платы;
  • Минимальные требования к квалификации, поэтому подходит для начинающих специалистов;
  • Совместимость с различными операционными системами.

Проектирование и самостоятельная сборка станка с ЧПУ на базе Arduino позволяет сэкономить большое количество средств, если цель — создание аппарата для бытовых нужд или изучение на практике устройства подобных станков.

Для использования в профессиональных целях лучше подойдет станок заводского производства, с досконально известными характеристиками и предсказуемостью работы, на гарантии.

Купите станок с ЧПУ в Top 3D Shop, если вам необходим профессиональный точный станок с большой рабочей областью.

Источник

Adblock
detector