Можно ли сделать своими руками станок с ЧПУ? Автономка или USB управление на Arduino под бюджетные станки.

Надо определиться, какие двигатели и какую управляющую электронику для ЧПУ будем использовать. Основным параметром, определяющим размер станка, является размер двигателя, который перемещает нижнюю платформу.

Рама самого дешевого станка с ЧПУ

Зная размеры двигателей можно сделать раму. описано, как сделать раму для станка с ЧПУ, которая подойдёт для большинства двигателей. Раму можно изготовить с использованием алюминиевого профиля и листа. Это облегчит подвижные платформы станка. Однако увеличит стоимость платформы станка с ЧПУ на Arduino. Кроме того надо учесть, для станка из алюминиевого профиля потребуется сделать утяжелённое основание, чтобы он не "прыгал" при быстрых перемещениях платформ, если вы в будущем захотите установить более "быстрые" шаговые двигатели.

Тип передачи дешевого станка с ЧПУ

Данная рама универсальна, ибо к ней можно приладить, как винтовую передачу, так и ременную. Винтовая передача дешевле и её имеет сделать смысл с самого начала. Если вас не устроит скорость, то можно легко установить ременную передачу. Как установить ременную передачу на станок с ЧПУ на Ардуино описано . Для изготовления винтовой передачи достаточно 2-х подшипников, штыря с резьбой, длина которого равна длине платформы. Я использовал шпильку М6. Кроме того потребуется 6 гаек и 4 шайбы соответствующих размеров. После того, как мы определились и сделали раму, можно определиться, какую передачу будем использовать. Для винтовой передачи всё более или менее очевидно. Для ременной читаем .

Электроника настольного станка с ЧПУ

Электроника простого станка с ЧПУ включает в себя шаговые двгатели, драйверы шаговых двигателей, плата Ардуино, провода.

Станки с ЧПУ являются неотъемлемой частью металлообрабатывающего производства. Их используют для производства разных деталей от болтов, до элементов разного рода машин и конструкций. Эту технологию можно применить и в домашних условиях разработав станок ЧПУ на Ардуино своими руками.

Что такое ЧПУ

Специально для тех, кто не в теме, в двух словах расскажу, что означает эта аббревиатура из трех букв.

ЧПУ – это числовое программное управление

Станок ЧПУ – это станок с компьютером, который управляет его приводами. Привода в свою очередь вращают оснастку (штука, которая режет заготовку), и двигают станину (на ней расположена заготовка).

Например, для изготовления сложной детали из стали, станок, словно художник, вырезая стамеской из бревна, трафарет Ленина, аналогично будет двигать оснастку по заготовке до тех пор, пока не выполнит всех инструкции кода компьютерной программы.

Возможно, ли собрать станок ЧПУ на Ардуино своими руками

Для того, чтобы собрать arduino станок своими силами понадобится много времени и терпения. Элементная база и сложность конструкции зависит только от тех задач, которые будут поставлены перед станком.

Например, для создания в домашних условиях мини плоттера (тоже является ЧПУ станком) потребуются следующие детали:

• Arduino UNO – 1 шт.
• Драйвер мотора L298 – 2 шт.
• Маленький сервопривод – 1 шт.
• DVD/CD привод – 2 шт.

Микроконтроллер будет выполнять роль компьютера. L298 нужны для управления силовой частью приводов. Привода при перпендикулярном расположении будут выполнить две оси перемещения: Х, У. Сервопривод предназначен для оси Z, на ней будет крепиться маркер, который будет выступать в роли печатающего инструмента. Вот такая простая идея, ее реализацией может заняться каждый, кто получил основные навыки работы с Ардуино.

Примеры проектов ЧПУ Ардуино

1. Гравировочный станок с мощным лазером выжигает узоры на дереве.
2. Пример создания фрезерного станка ЧПУ Ардуино. В качестве оснастки используется дрель.
3. Еще одна интересная реализация гравировочного станка на основе лазера и arduino uno

В этой статье я только рассматриваю вопрос возможности создания станка чпу на ардуино. Процесс создания мини плоттера на Ардуино – вопрос отдельной, большой темы.

С чего начать изготовление дешевого станка с ЧПУ

Надо определиться, какие двигатели и какую управляющую электронику для ЧПУ будем использовать. Основным параметром, определяющим размер станка, является размер двигателя, который перемещает нижнюю платформу.

Рама самого дешевого станка с ЧПУ

Зная размеры двигателей можно сделать раму. Здесь описано, как сделать раму для станка с ЧПУ, которая подойдёт для большинства двигателей. Раму можно изготовить с использованием алюминиевого профиля и листа. Это облегчит подвижные платформы станка. Однако увеличит стоимость платформы станка с ЧПУ на Arduino. Кроме того надо учесть, для станка из алюминиевого профиля потребуется сделать утяжелённое основание, чтобы он не «прыгал» при быстрых перемещениях платформ, если вы в будущем захотите установить более «быстрые» шаговые двигатели.

Тип передачи дешевого станка с ЧПУ

Данная рама универсальна, ибо к ней можно приладить, как винтовую передачу, так и ременную. Винтовая передача дешевле и её имеет сделать смысл с самого начала. Если вас не устроит скорость, то можно легко установить ременную передачу. Как установить ременную передачу на станок с ЧПУ на Ардуино описано здесь. Для изготовления винтовой передачи достаточно 2-х подшипников, штыря с резьбой, длина которого равна длине платформы. Я использовал шпильку М6. Кроме того потребуется 6 гаек и 4 шайбы соответствующих размеров. После того, как мы определились и сделали раму, можно определиться, какую передачу будем использовать. Для винтовой передачи всё более или менее очевидно. Для ременной читаем здесь.

Электроника настольного станка с ЧПУ

Электроника простого станка с ЧПУ включает в себя шаговые двгатели, драйверы шаговых двигателей, плата Ардуино, провода.

Двигатели домашнего станка с ЧПУ

Самый бюджетный вариант: 28BYJ-48-5V . Исходя из размеров двигателей и их будущего расположения можно решать, каким будет бюджетный станок с ЧПУ. Рекомедую сразу поставить нижнюю платформу повыше. Это необходимо, чтобы иметь возможность поставить любой двигатель. Потом можно переставить, но лучше подумать об этом заранее.

Драйверы шаговых двигателей для простого ЧПУ

Для двигателей 28BYJ-48-5V подойдут драйверы на ULN2003 . Такой комплект шаговый двигатель — драйвер ШД стоит около 5$ в китайских интернет-магазинах. Драйверы для шаговых двигателей 28BYJ-48-5V подойдут на схеме ULN2003 . Я покупал 3 комплекта двигатель-драйвер.

Контроллер самого дешёвого станка с ЧПУ

В качестве контроллера для домашнего станка с ЧПУ используется плата Arduino UNO. Подойдёт любая модификация Ардуино. Проверялась работа на Arduino Nano, Arduino Mega и их китайских репликах.

Прошивка Ардуино для станка с ЧПУ

Скачать исходный код прошивки для Ардуино

Ниже представлен список прошивок Ардуино для различных конфигураций станка с ЧПУ.
В зависимости от конфигурации станка с ЧПУ, а также назначения (рисование, фрезерование, выжигание, гравирование, 3D-сканирование, 3D-печать), необходимо выбрать конкретную прошивку Ардуино и её установить.

CNC станок из дерева на Arduino

Прошивки для драйверов ШД, управляемых 4-мя каналами, например на базе схемы ULN2003, для УНИПОЛЯРНЫХ ШД

• Ардуино, ULN2003, 28BYJ-48-5V, рисование, фрезерование (2D, 3D)
• Ардуино, ULN2003, 28BYJ-48-5V, лазерная гравировка / выжигание, силуэты, орнаменты

Прошивки для драйверов ШД, управляемых 4-мя каналами, например на базе схемы L298N, для БИПОЛЯРНЫХ ШД

• Ардуино, L298N, биполярный ШД, рисование, фрезерование (2D, 3D)
• Ардуино, L298N, биполярный ШД, лазерная гравировка / выжигание, силуэты, орнаменты
• Ардуино, L298N, биполярные ШД, лазерная гравировка / выжигание, фотографии, картины

Прошивки для драйверов ШД, управляемых 2-мя каналами (DIR/PUL или CW/CLK), например DM420A или на базе схемы TB6560A

• Ардуино, DM420A, 17HS3404N, рисование, фрезерование (2D, 3D)
• Ардуино, DM420A, 17HS3404N, 3D-сканирование
• Ардуино, DM420A, 17HS3404N, лазерная гравировка / выжигание, силуэты, орнаменты
• Ардуино, DM420A, 17HS3404N, лазерная гравировка / выжигание, фотографии, картины
• Ардуино, DM420A, 17HS3404N, гравировка / выжигание, фотографии, картины (выжигатель)

Прошивки не совместимые с ПО, примеры работы с Ардуино

Описание и установка прошивки Ардуино для ЧПУ на плату

Прошивка для платы Arduino написана на языке Processing в среде разработки Arduino 1.0.2 в операционной системе Windows.

Исходный код прошивки Arduino для управления 3 шаговыми двигателями через COM-порт

Для начала работы с Arduino требуется установить необходимое программное обеспечение. Для этого заходим на официальный сайт Ардуино и скачиваем дистрибутив с этой страницы. На официальном сайте Arduino можно найти множество примеров прошивок для платы, а также освоить основные принципы работы с платой. Теперь запускаем файл установщика, выбираем папку, соглашаемся с лицензионным соглашением и прочее. После установки на рабочем столе появится иконка Arduino. Теперь можно подключить нашу плату Ардуино к компьютеру, для этого используется кабель USB 2.0 соединительный USB A — USB B . Дожидаемся, когда Windows найдёт и установит новое оборудование. Далее, запускаем программу Arduino и выбираем нужный COM-порт, выбрав в главном меню Сервис->Последовательный порт. В новый скетч копируем исходный код прошивки для управления станком с ЧПУ.

Теперь нажимаем кнопку Загрузить . Дожидаемся, пока программа Ардуино проверит, откомпилирует и установит прошивку на плату Ардуино. Попробуем проверить, работает ли прошивка. Для этого необходимо подключить двигатели и запустить Монитор порта в программе Ардуино. Монитор порта находится в пункте Сервис основного меню. На форме Монитора порта вводим команду:
1000,2000,3000;
И нажимаем кнопку Послать . Смотрим, как двигатели вращаются с разной скоростью. Когда двигатели перестанут вращаться, прошивка Ардуино передаст ОК по USB компьютеру, это отобразится в Мониторе порта.

КАК НАСТРОИТЬ МАСШТАБ НА СТАНКЕ

Как добиться того чтобы рисунок на мониторе и его размеры соответствовали размерам которые сделает станок ЧПУ?

Проекты / Модификации

Почему рисунок "вылазит" за край стола или получается слишком мелким?

Довольно часто приходиться видеть как начинающие и не очень ЧПУшники пытаются высчитать масштабы изделия на стадии разработки станка. Пересчитывают градусы поворота мотора, шаг ШВП, длину пробега и еще массу параметров. Между тем существует простой метод добиться истинного масштаба на станке без таких трудоемких процедур. Этой статьей попытаюсь помочь всем энтузиастам ЧПУ станков.

Исходим из того,что Вы уже определились какая мощность моторов устраивает Вас.

Итак устанавливаете имеющиеся моторы на ось станка

Устанавливаете любое ШВП которое Вы смогли купить или достать.

Если нет ШВП то устанавливаете любой винте "трапеция"

Шаг резьбы винта и угол поворота мотора не имеют значения!

Итак Ваш станок готов, подключен к компьютеру, программа ЧПУ запущена (в нашем случае это МАСН-3)

Рис1 окно настройки двигателей оси

Откройте программу "Блокнот" путь-(Пуск-все программы-стандартные-блокнот)

Наберите в нем программу

Сохраните программу под любым именем с расширением "txt"

Сохраняйте на "Рабочий стол" для быстрого поиска

Загрузите программу в МАСН-3 (Файл-Открыть Gкоды).

Поставьте фрезу

Коснитесь ей заготовки с небольшим заглублением

Обнулите все координаты

Запустите написанную вами программу.

Станок начертит отрезок длинной 50мм

Замерьте полученный размер отрезка и поделите полученное число на число в окне программы МАСН-3 по пути ->«Шаг\единицы» в окне по адресу «Конфигурации» далее «Настройка двигателей»

(Первое слева снизу окно подписано "")

число шагов на 1мм перемещения станка

Разделите это число на 50 (длинна вашего отрезка) и полученное число внесите

Отфрезеруйте отрезок еще раз отрезок и проверьте результат, при необходимости повторить настройки.

Пример

Выполнили файл «отрезок» длинна которого задана 50 мм.

Загрузили в МАСН-3

Запустили станок.

Получили на станке размер отрезка равным 55 мм.

Нужно привести его к 50 см (так как мы его задали изначально)

Где 2000-имеющееся число в графе «Шаг\единицы» .

55 — полученный результат на станке (в мм).

36,36 = 1 шагу станка (1мм)

1818 = 50 шагам станка (50мм)

1818 — Это число вписываем в место 2000 в таблицу

Точная подгонка

Начертили на станке файл «отрезок» после корректировок проведенных выше.

Получили:

1818 \ 50,5 = 39,60

39,60 х 50 = 1980-Вписываем это число в таблицу

Вот и все Успехов!

Добро пожаловать на сайт открытого проекта по разработке станка с ЧПУ на базе Arduino своими руками

Проект Простой станок с ЧПУ на Ардуино задумывался для разработки, отладки и тестирования программного обеспечения, необходимого для работы станков с числовым программным управлением (ЧПУ).

Соответственно, хотелось потратить минимум денег на изготовление механической и электронной составляющих станка.

В качестве контроллера была выбрана плата Ардуино , ввиду её огромных возможностей по взаимодействию с различными устройствами. Функционал Arduino легко расширяется благодаря возможности подключения огромного количества устройств, поддерживающих стандартные протоколы передачи данных и управления. На официальном сайте arduino.cc опубликована исчерпывающая информация о подключении устройств к Ардуино, а также о программировании Arduino.

Фрезерные станки с ЧПУ, а точнее программы для станков с ЧПУ, работают с векторными изображениями, которые сами по себе довольно дорого стоят. Это изначально сместило направление исследований на разработку фрезерного станка с ЧПУ, который работает с бесплатными растровыми изображениями (обычными файлами в формате bmp, jpg, gif и т.д.).

Станок ЧПУ (3Д принтер), Arduino Uno и мощные движки или CNC Shield VS плата опторазвязки 5 осей

Собрав всё воедино получаем совершенно потрясающие характеристики:

• низкая стоимость станка с ЧПУ (менее 100$ или 3000 руб без учёта стоимости компьютера);
• лёгкая доступность всех деталей станка;
• работа с растровыми изображениями, которые легко может создать любой человек в простом графическом редакторе (например Paint);
• расширяемая платформа для разработки множества смежный систем;
• в идеале программное обеспечение должно иметь возможность обработки фотографий и/или изображений, полученных с обычного сканера.

Изначально планировалось использовать станок с ЧПУ на ардуино для фрезерования плоских фигур, орнаментов и объёмных тел. Однако, впоследствии к станку был подключен контактный датчик для 3D-сканирования . Затем, на станок был установлен лазерный модуль для гравирования / выжигания. И, наконец, станок с ЧПУ был превращён в 3D-принтер: для этого потребовалось установить дополнительный блок, который называется экструдер .

Таким образом, получаем не просто 3-хкоординатный станок для фрезерования с ЧПУ на Ардуино, а целую платформу, на базе которой легко собирается:

• станок для фрезерования 2D-фигур и 3D-тел;
• контактный 3D-сканер;
• лазерный гравер / выжигатель с ЧПУ;
• 3D-принтер.

На сайте выложены подробные схемы сборки станка с ЧПУ , включая его модификации, чертежи станка с ЧПУ , исходные коды программного обеспечения, а также исходные коды прошивок для Arduino.

Станок с ЧПУ на Ардуино и его модификации собирались своими руками. Для промышленных целей такой станок с CNC конечно не подойдёт, однако для штучного изготовления и освоения принципов работы механики и программного обеспечения подходит.

Кроме того, на сайте имеется отдельный раздел, посвящённый приобретению компонентов самодельного станка с ЧПУ и необходимых расходных материалов, где описано, где, как и по какой цене можно приобрести требуемые составляющие простого станка CNC.

В статье речь пойдет о том, как своими руками можно сделать ЧПУ станок из дерева. В качестве электроники автор решил использовать Arduino UNO R3, GCode Sender и GRBL. Уникальность идеи в том, что станок сделан из дерева, что делает его сборку проще и доступнее. Сложнее всего собирается механическая часть, подключить электронику не составит большого труда.


Материалы и инструменты для изготовления:
- резьбовые валы;
- фанера;
- болты и гайки;
- шариковые подшипники;
- шаговые двигатели типа Nema 23;
- для шаговых двигателей нужны драйвера TB6560;
- питается установка от напряжения 24 В 15 А;
- Arduino UNO R3;
- металлические втулки, а также втулки из нейлона (можно из капролона или фторопласта);
- провода.

Шаг первый. Делаем основание станка (ось Х)
Для изготовления основы понадобится несколько брусков, в которых нужно будет просверлить несколько глухих и сквозных отверстий. Затем устанавливают металлические валы, они служат в качестве привода для оси Х.

Резьбовой вал устанавливается по центру, а по бокам устанавливаются два стальных вала в качестве направляющих. Когда резьбовой вал вращается, каретка перемещает резьбовой стол по оси Х.

Брусок должен быть как можно толще, так как чем тяжелее будет основа, тем надежнее будет стоять станок во время работы. А это, в свою очередь, повышает качество изготовления во время работ.

Шаг шестой. Программная часть устройства
На следующем этапе нужно загрузить программное обеспечение, которое будет управлять станком. Процесс это не сложный, нужно загрузить код с помощью программы XLoader на плату Arduino. После этого нужно открыть GCodeSender, чтобы соединить плату Arduino с персональным компьютером. После этого плата будет готова для управления станком CNC.