Можно ли сделать своими руками станок с ЧПУ? Изготовление станка CNC из дерева на базе Arduino.

Сложная обработка различных материалов давно перестала быть уделом заводских цехов. Еще двадцать лет назад, максимум, что могли себе позволить домашние мастера – это фигурное выпиливание лобзиком.

Сегодня, ручные фрезеры и режущие лазеры можно запросто купить в магазине бытового инструмента. Для линейной обработки предусмотрены различные направляющие. А как быть с вырезанием сложных фигур?

Элементарные задачи можно выполнить с помощью шаблона. Однако такой способ имеет недостатки : во-первых, надо изготовить собственно шаблон, во-вторых, у механического лекала есть ограничения по размеру закруглений. И наконец, погрешность таких приспособлений слишком велика.

Выход давно найден: станок с ЧПУ позволяет вырезать из фанеры своими руками такие сложные фигуры, о которых «операторы лобзиков» могут лишь мечтать.

Устройство представляет собой систему координатного позиционирования режущего инструмента, управляемую компьютерной программой. То есть, обрабатывающая головка движется по заготовке, в соответствии с заданной траекторией. Точность ограничена лишь размерами режущей насадки (фреза или лазерный луч).


Возможности таких станков безграничны. Существуют модели с двухмерным и трехмерным позиционированием. Однако стоимость их настолько высока, что приобретение может быть оправдано лишь коммерческим использованием. Остается своими руками собрать ЧПУ станок.

Принцип работы координатной системы

Основа станка – мощная рама. За основу берется идеально ровная поверхность. Она же служит рабочим столом. Второй базовый элемент – это каретка, на которой закрепляется инструмент. Это может быть дремель, ручной фрезер, лазерная пушка – в общем, любое устройство, способное обрабатывать заготовку. Каретка должна двигаться строго в плоскости рамы.

Для начала рассмотрим двухмерную установку

В качестве рамы (основы) для станка ЧПУ, сделанного своими руками, можно использовать поверхность стола. Главное, после юстировки всех элементов, конструкция больше не перемещается, оставаясь жестко прикрученной к основе.

Для перемещения в одном направлении (условно назовем его X), размещаются две направляющих. Они должны быть строго параллельны друг другу. Поперек устанавливается мостовая конструкция, также состоящая из параллельных направляющих. Вторая ось – Y.


Задавая вектора перемещения по осям X и Y, можно с высокой точностью установить каретку (а вместе с ней и режущий инструмент) в любую точку на плоскости рабочего стола. Выбирая соотношение скоростей перемещения по осям, программа заставляет инструмент двигаться непрерывно по любой, самой сложной траектории.

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.

Решил прикрыть предыдущую тему и выложить что там накопано более конкретного, в этой.

Что нужно? Получить бюджетное компактное управление, как в автономе, так и под управлением компа через USB и возможно другие порты.

Также иметь возможность перепрошивать быстро под свои команды, для специфического управления оси, осей. То есть не только в области ЧПУ станков.

Что, есть для этого бюджетного, общедоступного и с программным сопровождением бесплатного проекта.

Uno uno uno un momento , Uno uno uno sentimento, Uno uno uno complimento

То есть самая запрашиваемая и доступная Arduino Uno

"Uno" переводится как один с итальянского и разработчики тем самым намекают на грядущий выход Arduino 1.0. Новая плата стала флагманом линейки плат Ардуино. Для сравнения с предыдущими версиями можно обратиться к полному списку плат Arduino .

Характеристики

Микроконтроллер - ATmega328

Рабочее напряжение - 5 В

Входное напряжение (предельное) - 6-20 В

Цифровые Входы/Выходы - 14 (6 из которых могут использоваться как выходы ШИМ)

Аналоговые входы - 6

Постоянный ток через вход/выход - 40 мА

Постоянный ток для вывода 3.3 В - 50 мА

Флеш-память - 32 Кб (ATmega328) из которых 0.5 Кб используются для загрузчика

ОЗУ - 2 Кб (ATmega328)

EEPROM - 1 Кб (ATmega328)

Тактовая частота - 16 МГц

Под неё есть готовый Grbl интерепритатор. Уже версия 0.9 как я знаю. Он поддерживается и улучшается.

Который можно прошить в эту плату и использовать, как автономно, так и через Grbl controller с исходниками под 3 платформы Windows, Linux и Mac. Внутри её интерпритатора нет. Он как вы поняли, вынесен в плату.

Grbl контроллер, написанные с использованием Qt кросс-платформенных библиотек. Он также получает некоторую помощь от QextSerialPort библиотека упростить выбор правильного USB serial port.

Это очень круто, потому что вы можете создать красивый GUI приложений для Windows, Mac и Linux. Qt изначально была разработана компанией Nokia (ок, Trolltech, чтобы быть точным, купил Nokia). Развивать в Qt вы должны быть специалистом в C++.

В век информатизации и автоматизации. Станок с ЧПУ очень распространенный и им ни кого не удавишь. И многие самостоятельно собирают данные станки в домашних условиях. Не так давно мой старый знакомый предложил собрать станок. Он работает на фрезерном станке с ЧПУ . После небольшого размышления, мы приняли решения что будем собирать станок ЧПУ с минимальной затратой средств.

Цель создания станка ЧПУ:

Во-первых, чтобы проверить свои силы и возможности.

Во-вторых, первый бил чаше всего бывает комом. Но не в нашем случае. Буквально за 2 выходных мы собрали станок который перемешался по 2 осям.

После чего мы провели небольшие доработки. Вот что у нас получилось:

Для управления выбрали . Дешевый и надежный вариант, так как для ардуины большой выбор прошивок и программ для управления станком. Блок питания взяли от компьютера. Мотор для шпинделя взят от сломленного автомобильного компрессора. Полный обзор схемы и программы будет в следующем видео.

Для сборки были использованы материалы который у нас лежали без дела. Купили только мебельные направляющие. И один матричный принтер. В итоге наш расход привесил чуть больше 2000 руб. Написал в заголовке станок ЧПУ за 3000 руб. потому что если все покупать то в данную сумму можно уложиться.

В связи с тем что станок ЧПУ собран по принципу минимум затрат, он обладает радом недостатков. Например при работе больше часа двигателя нагреваются и им приходиться дать время для того чтобы они остыли. Поставить кулеры для охлаждения каждого двигателя пока нет возможности и скорее всего это не целесообразно. Возможно если станок использовать для лазерной гравировки двигателя не будут так быстро нагреваться. Остальные недостатки буду рассматривать в следующих виде роликах.