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.

Источник: vseochpu.ru

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

Содержание

• Что такое Arduino
• Подбор электроники
• Что нужно для создания фрезерного станка на Ардуино своими руками
• Станок с ЧПУ своими руками на базе Arduino: пошаговая инструкция
• Для чего нужны шилды
• Как сделать станок для выжигания на различных материалах
• Преимущества использования Arduino при создании ЧПУ-станков своими руками

Что такое Arduino

Arduino — это бренд аппаратных и программных средств для построения и прототипирования простых систем, моделей и экспериментов в области электроники, автоматики, автоматизации процессов и робототехники.

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

Источник: viltech.ru

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. 

Источник: arduino-diy.com

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

Источник: viltech.ru

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. 

Источник: arduino-diy.com

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. 

Источник: arduino-diy.com

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. 

Источник: arduino-diy.com

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.

Источник: arduino-diy.com

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.

Источник: arduino-diy.com

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

Источник: viltech.ru

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.

Источник: viltech.ru

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.