Arduino для фрезерного станка

Содержание
  1. Как сделать ЧПУ станок на «Ардуино» в домашних условиях?
  2. Что такое Arduino?
  3. Разработка электроники
  4. Что нужно для создания фрезерного станка на «Ардуино» своими руками?
  5. ЧПУ-станок своими руками на базе Arduino: пошаговая инструкция
  6. Как сделать ЧПУ-станок для выжигания на различных материалах?
  7. Преимущества использования Arduino при создании ЧПУ-станков своими руками?
  8. ЧПУ станок своими руками на базе arduino. Пошаговая инструкция + видео
  9. Проект №11. Самодельный ЧПУ плоттер на Arduino: 4xiDraw.
  10. Проект №10.ЧПУ плоттер в виде принтера на Arduino
  11. Проект №9. ЧПУ станок для раскраски пасхальных яиц на Arduino.
  12. Проект №8. ESP32 GRBL плоттер.
  13. Проект №7. ЧПУ плоттер на Arduino своими руками.
  14. Проект №6. Лазерный гравер на ESP32. Прошивка GRBL_ESP32.
  15. Проект №5. Самодельный Лазерный гравёр с ЧПУ, в домашних условиях
  16. Проект №4. Самодельный ЧПУ фрезерный станок на Arduino с дисплеем
  17. Проект №3. Самодельный CNC станок из мебельных направляющих на базе Arduino UNO
  18. Проект №2. Лазерный гравировальный станок с ЧПУ (шаговые двигателя от матричного принтера)
  19. Проект №1. Мой первый ЧПУ станок из матричных принтеров (Не удачная версия)
  20. Лучшие платы с ЧПУ для Arduino
  21. Как выбрать плату с ЧПУ для Arduino
  22. Драйверы шагового двигателя
  23. Номинальное напряжение и ток
  24. Порты ввода / вывода
  25. Лучшие платы с ЧПУ для Arduino — совместимые с GRBL
  26. Открытый исходный код. CNC плата V3/V4
  27. Keyestudio V4.0
  28. Synthetos gShield Arduino CNC shield
  29. Набор для станка с ЧПУ V3/V4
  30. Аналог CNC Shield
  31. Зачем нужна плата с ЧПУ для Arduino ?

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.

Читайте также:  Станки для слесарного цеха

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.

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

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 №11. Самодельный ЧПУ плоттер на Arduino: 4xiDraw.

Проект №10.ЧПУ плоттер в виде принтера на Arduino

Проект №9. ЧПУ станок для раскраски пасхальных яиц на Arduino.

Проект №8. ESP32 GRBL плоттер.

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 .

Заготовке вырезанные на данном ЧПУ станке можно посмотреть тут.

Готовые проекты сотрите тут.

Комплектующие ЧПУ :

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

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.

Для сборки ЧПУ станка из деталей от принтера были использовано:

  1. 3 Матричных принтера формата А3.
  2. Мебельные направляющие: 2 пары 500 мм. И одна пара на 300 мм.
  3. Доска 25х100, брусок 25х25, фанера толщиной 8 мм.
  4. Блок питания от компьютера.
  5. Arduino NANO
  6. Драйвера L298 4 шт.
  7. Строительные и мебельные уголки.
  8. Саморезы, винты, гайки и шпилька М10.
  9. Телефонные провода, провода из компьютера.
  10. Переменный резистор из автомобиля.
  11. Двигатель от автомобильного компрессора.
  12. Шаговый двигатель от сканера .
  13. Латунная цанга.

Понравилась статья? Поделитесь ею с друзьями:

Источник

Лучшие платы с ЧПУ для Arduino

Если вы собираете недорогой фрезерный станок с ЧПУ, платы с ЧПУ для Arduino — отличный вариант для его контроллера.

Прошивка для управления ЧПУ при использовании Arduino — GRBL. GRBL бесплатен для использования и имеет большую базу пользователей. Однако для использования GRBL на Arduino вам понадобится CNC Shield.

В этой статье я рассмотрю лучшие и самые надежные щиты с ЧПУ Arduino для станков с ЧПУ.

Также, я также расскажу о том, почему использование платы с ЧПУ для Arduino лучше, чем подключение шагового драйвера непосредственно к вашему Arduino.

Как выбрать плату с ЧПУ для Arduino

Я перечислю все важные факторы, которые вы должны учитывать, прежде чем переходить к лучшим платам с ЧПУ в следующем разделе.

Драйверы шагового двигателя

Вы найдете платы с ЧПУ со встроенными драйверами и без них. Первые имеют шаговые драйвера, припаянные к плате, и ее трудно отремонтировать, если что-то случиться.

Кроме того, вы можете получитесь ненужные проблемы с вариантом драйвера OEM, но если он соответствует вашим требованиям, вы можете пойти на это.

Он имеет порты, к которым вы можете подключить драйверы шагового двигателя по вашему выбору, такие драйверы называются драйверами шагового контроллера. Это дает вам большую гибкость при выборе правильного драйвера в зависимости от требований к току и напряжению.

Если вы используете платы с ЧПУ с отдельными драйверами, вы можете легко заменить драйвер на новый, если вы его сожжете.

Номинальное напряжение и ток

Вы всегда должны сначала выбирать шаговые двигатели, а затем шаговый драйвер. Плата ЧПУ должна обеспечивать напряжение и ток, необходимые для шаговых двигателей, которые вы собираетесь использовать.

Проверьте, поддерживает ли плата ЧПУ требуемый драйвер.

Если у вам позволяет бюджет, вы можете выбрать решение с более высоким номинальным напряжением и током, так как это будет полезно, когда вы захотите обновить свою сборку в будущем.

Порты ввода / вывода

Чем больше тем лучше. Эти порты позволяют подключать переключатели ограничения, аварийного останова, возобновления и удержания, а также повышают удобство и безопасность использования вашего станка с ЧПУ.

Кроме того, вам также следует искать поддержку ШИМ (широтно-импульсной модуляции). Arduino поддерживает ШИМ, и если ваша плата этого не делает, это пустая трата возможностей Arduino.

Вы можете подключать маломощные шпиндели для гравировки непосредственно к ШИМ и управлять шпинделем.

Некоторые платы с ЧПУ для Arduino также имеют цифровые выходы, которые можно использовать для включения и выключения внешних устройств.

Например, вы можете использовать один для включения насоса охлаждающей жидкости в начале резки или подключить его к реле для автоматического включения шпинделя.

Эти контакты улучшают функциональность вашей сборки, и вы должны учитывать функции, которые вам нужны, при выборе.

Лучшие платы с ЧПУ для Arduino — совместимые с GRBL

Я составил этот список после тщательного рассмотрения каждого щита с точки зрения качества сборки, надежности, поддержки драйверов, имеющихся у него функций и поддержки клиентов.

Щит с ЧПУ
CNC плата V3/V4
Keyestudio V4.0
Synthetos gShield V5
Набор для станка с ЧПУ V3/V4

Лучший Grbl Arduino CNC Shield

Открытый исходный код. CNC плата V3/V4

Это наиболее распространенная конструкция Arduino CNC Shield и универсальный инструмент.

Это печатная плата, предназначенная для установки непосредственно поверх платы Arduino Uno или других плат Arduino с аналогичными выводами.

На плате нет встроенного шагового драйвера, и вам придется прикрепить платы драйверов шагового двигателя, которые называются шаговыми драйверами.

Они доступны для большинства популярных шаговых драйверов, таких как A4988 и DRV8825. Это также означает, что вы можете выбрать драйвер в соответствии с требованиями вашего проекта.

Драйверы не припаиваются к плате, вместо этого они подключаются с помощью выводов заголовка, и, следовательно, драйверы можно легко поменять местами в случае выхода из строя.

Вы можете подключить до четырех приводов двигателей для управления четырьмя осями. Он разработан для поддержки драйверов шаговых двигателей A4988, DRV8825 или аналогичных типов.

Кроме того, он имеет контакты для подключения до шести концевых выключателей (по два для каждой оси) и два контакта для использования любого другого устройства, такого как шпиндель (управление шпинделем), Z-зонд, E-stop или насос охлаждающей жидкости.

Он может обрабатывать до 2,6 А токов для каждого из шаговых двигателей и управлять шаговыми двигателями с номинальным напряжением между 1 и 3.

Вы даже можете выбрать различные уровни микрошага, меняя перемычки на определенных контактах, плата поддерживает до 1/32 микрошага.

Для связи она оснащена портами I2C и UART, которые можно напрямую подключать к другим печатным платам, таким как Arduino.

Совместима с прошивкой GRBL версии 0.9 и довольно прост в установке и настройке.

Keyestudio V4.0

Keyestudio V4.0 CNC использует аналогичную конструкцию, что и платы V3.0, но предназначен для работы с Arduino Nano с использованием прошивки GRBL.

Он может управлять до трех двигателей и подходит для фрезерных и гравировальных станков с ЧПУ с небольшой рабочей зоной.

Для фрезерных станков с ЧПУ с большой площадью резки лучше использовать четыре мотора. Это связано с тем, что вы должны использовать двойной привод для оси Y, чтобы контролировать перекатывание широкого портала.

Вы можете использовать A4988 или аналогичные драйверы шагового двигателя с этой платой с ЧПУ, и она поддерживает до 1/16 микрошага.

Однако вы должны сочетать его только с 42-шаговым шаговым двигателем.

Для работы требуется источник постоянного тока 12 В, он предназначен для питания Arduino Nano и шаговых двигателей.

Это также означает, что вы не можете использовать шаговые двигатели 24 В или 36 В с этим щитом ЧПУ.

Есть шесть выводов для подключения до шести концевых выключателей по 3 осям.

Keyestudio — это китайский бренд, и вы можете получить эту плату менее чем за 10 долларов.

Однако драйверы Arduino или шагового двигателя не входят в комплект поставки.

Synthetos gShield Arduino CNC shield

Если вам нужно простое решение для взаимодействия вашего Arduino с шаговыми двигателями, хорошим вариантом будет gShield от adafruit.

Вы можете использовать любую плату Arduino с этой платой, и она может управлять до 3-х четырехпроводных шаговых двигателей.

Однако, если вы делаете фрезерный станок с ЧПУ с широким порталом, вам нужно будет использовать два двигателя для оси Y и вам понадобится дополнительный четвертый драйвер шагового двигателя.

Для подключения двигателей и источника питания он поставляется с завинчивающимися клеммами, которые гарантируют, что провода никогда не отсоединятся случайно.

В Synthetos gShield Arduino CNC shield три интегрированные в плату шаговые драйвера TI DRV8818. Это означает, что вам не нужно беспокоиться о подключении шаговых драйверов.

Однако это также означает, что если вы сожжете один из драйверов, вы не сможете поменять их местами, и вы получите двухосный щит.

Вы можете управлять шаговыми двигателями, требующими максимум 2,5 А на фазу. Кроме того, он также поддерживает до ⅛ микрошага.

Плата может поддерживать двигатели с номинальным напряжением от 12 до 30 В, а экран может работать от источника питания 3,3 В или 5 В от платы контроллера (Arduino).

Если вы знаете, что делаете, gShield — очень хороший вариант, который быстро настраивается и достаточно надежен.

Набор для станка с ЧПУ V3/V4

Набор плат и драйверов на базе V3/V4. Это полная копия первой платы, но уже в комплекте со всем необходимом для сборки контроллера для ЧПУ станка.

Как правило, покупка такого набора выгоднее, нежели покупка плат по отдельности. Несомненным плюсом является то, что все компоненты идеально подходят друг другу.

Аналог CNC Shield

Более эффективная, но дорогая альтернатива платы с ЧПУ для Arduino — это контроллер ЧПУ .

Контроллеры ЧПУ, как правило, намного мощнее и требуют гораздо меньше усилий, чтобы заставить их работать.

Некоторые из наиболее дорогих — это решения plug-and-play.

Зачем нужна плата с ЧПУ для Arduino ?

Вам действительно нужен ЧПУ? Разве вы не можете управлять шаговым двигателем напрямую с помощью Arduino? В конце концов, Arduino может делать практически все.

Первая проблема, которая возникает, когда вы пытаетесь связать шаговый двигатель напрямую с Arduino, — это номинальное напряжение и ток шаговых двигателей.

Шаговый двигатель, используемый для любительского ЧПУ, потребует напряжения питания не менее 12 В для каждой фазы.

Arduino предназначены для подачи сигналов с напряжением и током, намного меньшими, чем требуемые шаговым двигателем.

Более того, шаговый двигатель будет иметь как минимум четыре контакта, требующие индивидуальных сигналов. Поэтому, если вы делаете 3-осевой станок с ЧПУ, вам понадобится как минимум 12 аналоговых выходных контактов на Arduino.

Здесь на помощь приходит драйвер шагового двигателя. ИС драйвера получает низковольтные сигналы низкого тока от контроллера и преобразует их в сигналы с правильным уровнем напряжения и тока для двигателей.

Это упрощает работу с Arduino, поскольку вам нужны только два выходных контакта Arduino для управления шаговым двигателем, будь то 4, 6 или 8-проводный шаговый двигатель.

Один контакт для установки направления вращения, другой для подачи импульсов. Двигатель перемещается на один шаг за импульс.

Что ж, вы могли бы подумать, что вы можете связать шаговый двигатель с Arduino, используя драйвер шагового двигателя. Это можно сделать, но не все так просто.

Типичный шаговый двигатель для любительского ЧПУ требует питания 12 В, 24 В или 36 В. Вы можете подключить источник питания к выводам на микросхеме драйвера, но вам придется подключить конденсатор фильтра между выводами.

Кроме того, микросхемы драйверов шагового двигателя будут иметь функцию микрошага, которую необходимо выбирать, подавая правильный сигнал на определенные контакты.

Все эти задачи включают в себя пайку компонентов в нужном месте и проверку правильности соединений и их правильного расположения.

Кроме того, вам придется использовать выходные контакты на Ардуино, чтобы обеспечить правильный сигнал для микрошага для каждого двигателя.

Выполнение этого для трех или четырех двигателей может быть обременительным и трудоемким без реальной пользы.

Вот где появляются платы с ЧПУ для Arduino , типичный плата может быть установлен поверх Arduino Uno или клона и имеет порты для подключения драйверов шаговых двигателей и шаговых двигателей.

Обычно пайка не требуется, и вы можете подключить четыре шаговых двигателя к Arduino менее чем за 30 минут.

Источник

Оцените статью