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

• КУПИТЬ Шаговые двигатели Nema 23;
• КУПИТЬ драйвер шагового двигателя TB6560;
• КУПИТЬ блок питания 24 В (БУДЬТЕ ВНИМАТЕЛЬНЫ - среди представленных товаров Вам надо найти 15 А!);
• КУПИТЬ Arduino Uno R3;

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!