DIY arduino-baseret cnc-plottermaskine

CNC-maskiner er computerstyrede numeriske kontrolmaskiner, der bruges til at tegne noget eller designe en mekanisk del i henhold til designprogrammet, der føres ind i deres styreenhed. Controller-enhed kan enten være computer eller mikrocontroller. CNC-maskiner har trin- og servomotorer til at tegne designet i henhold til det tilførte program.

Efter at have undersøgt CNC-maskiner besluttede jeg at bygge min egen CNC-maskine ved hjælp af lokalt tilgængelige materialer. Der er så mange CNC-maskiner i verden, hvoraf nogle er meget tekniske og komplekse at fremstille eller endda betjene dem ordentligt. Af denne grund besluttede jeg at lave en simpel CNC-plottermaskine baseret på Arduino, som er langt den enkleste at lave. Du kan også bruge dette som en Arduino CNC-tegningsmaskine med små ændringer.

Denne DIY Arduino CNC-maskine kan tegne de fleste af de grundlæggende former, tekster og endda tegnefilm. Dets funktion svarer til den måde en menneskelig hånd skriver på. Det er hurtigere og mere præcist sammenlignet med den måde et menneske kan skrive eller tegne. Tjek demonstrationsvideoen i slutningen af denne vejledning.

Opbygning af en Arduino CNC-maskine:

For at en CNC-plottemaskine kan fungere, kræves der 3 akser (x-akse, y-akse og z-akse. X-akse og y-akse arbejder i fællesskab for at skabe et 2D-billede på almindeligt papir. Disse x og y akse er placeret 90 grader i forhold til hinanden, således at ethvert punkt på den glatte overflade defineres af en given værdi på x og y. Z-aksen bruges til at løfte og sænke pennen ned på almindeligt papir.

Afhængigt af det billede, der skal tegnes, genererer computeren de relevante koordinater og sender dem til mikrocontrolleren via USB-porten. Mikrocontrolleren fortolker disse koordinater og styrer derefter motorernes positioner for at skabe billedet. Her har vi brugt Arduino som mikrokontroller til at bygge denne CNC-maskine. De tre-aksede bevægelser leveres af trinmotorer, der vil blive ocntroldet af Arduino-kortet. Du kan se, hvordan du interagerer trinmotor med Arduino, hvis du er ny på dette.

Så lad os begynde at bygge vores Arduino CNC- enhed trin for trin.

Hvad du har brug for:

Bemærk: Mit design er ret forskelligt i hardware med hensyn til størrelse og de anvendte materialer. Jeg kunne ikke finde gamle DVD-drev, så jeg valgte printerdele. Uanset hvad du bruger, skal du sikre dig, at den har en trinmotor.

Hardwarekrav:

Aluminiumsplade (710 mm x 710 mm)
Gammel HP / Epson-printer. Du kan bruge gamle computerdvd-drev
Bolte og møtrikker
Perspex glas
Arduino UNO
L293D motordriverskjold eller et Arduino CNC-skjold
Mini servomotor
En kuglepen

</s> </s> </s> </s> </s> </s> </s> </s> </s> </s> </s> </s>

Værktøjer:

Skruetrækker
Bore
Skæreværktøj (stiksav)
Lim
Bænk enhed

Software:

Til effektiv drift af denne maskine anvendes følgende software. Gå til de forskellige websteder og download dem.

Arduino IDE version 1.6.6 eller nyere versioner herfra
Behandler IDE version 3.1.1 eller en nyere version herfra
Inkscape version 0.48.5. Download det herfra.
Grbl-controller (valgfri)

Basen til CNC-plottermaskine:

Hoveddelen af denne enhed er basen, som understøtter alle hoveddele af maskinen sammen, så maskinen er fast og også bærbar. I dette design bruger vi aluminium til at konstruere bunden, da den er let, let at bøje og skære, og også giver den et godt skinnende udseende, da den ikke ruster.

Den udformning og dimensioner af min base er vist nedenfor:

Bemærk: Alle mål er i millimeter.

Efter al bøjning og skæring var jeg i stand til at producere en meget fast base som vist nedenfor:

Montering af X-, Y- og Z-akserne:

For at fremstille x- og y-akser bruges to printerholdere. Hver af disse dele indeholder en trinmotor og en remmekanisme, der normalt bruges til at flytte patronen frem og tilbage.

Til z-aksen er der monteret en miniservomotor på y-aksen ved hjælp af lim. Denne servomotor bruges til at flytte pennen op og ned. Der skal konstrueres en god støttemekanisme, der muliggør fri op- og nedbevægelse af pennen.

Tegningsplatform til CNC-maskine:

På grund af maskinens enorme størrelse er enheden i stand til at tegne på et A5-papir. Derfor skærer vi en A5-platform (148 mm x 210 mm) ud fra Perspex-glasset og klæber den derefter fast på x-aksens bevægelige del ved hjælp af lim.

Ledningsføring og kredsløb af CNC-maskine:

Indsæt motorskærmskærm L293D på Arduino UNO-kortet. Dette skjold kan drive to trinmotorer på samme tid og to servomotorer. Tilslut de to trinmotorer som vist nedenfor. Jordforbindelsen skal efterlades uforbundet, da motorerne er af bipoplar-type. Dette fungerer som vores Arduino CNC-controller til vores Plotter-maskine.

Fastgør også miniservomotoren til servo1. Tilslut en 7,5V - 9V strømforsyning til motorportens skærm. Maskinen er nu klar til test.

Arduino CNC maskinkode og test:

Først skal vi teste trinmotorer og se, om de er tilsluttet korrekt.

Da vi bruger L293D-motordriverskjoldet, skal vi downloade AFmotor-biblioteket herfra. Tilføj det derefter i din Arduino IDE-biblioteksmappe. Sørg for at omdøbe det til AFMotor . Hvis Arduino IDE var åben, skal du lukke den og åbne den igen og klikke på fil -> eksempler -> Adafruit Motor Shield Library -> stepper . Sørg for, at du vælger den korrekte port og kort i værktøjer og derefter uploader koden til Arduino-kortet. Nogle bevægelser skal overholdes på trinmotor en.

For at teste motor to skal du skifte motorport fra 2 til 1 i den følgende linje og derefter uploade koden igen.

# inkluderer // Tilslut en trinmotor med 48 trin pr. omdrejning (7,5 grader) // til motorport nr. 2 (M3 og M4) AF_Stepper motor (48, 2);

Arduino-kode til CNC-maskine:

Når trinmotorer reagerer korrekt, skal du kopiere Arduino-koden til CNC-maskine fra kodesektionen nedenfor og uploade den til Arduino-kortet. Du kan downloade koden fra nedenstående link.

Arduino CNC-kode download

G-kode til CNC-maskine:

G - CODE er det sprog, som vi beder computermaskiner (CNC) om at gøre noget. Det er dybest set en fil, der indeholder X-, Y- og Z-koordinater.

For eksempel:

G17 G20 G90 G94 G54 G0 Z0.25X-0.5 Y0. Z0.1 G01 Z0. F5. G02 X0. Y0,5 I0,5 J0. F2.5 X0.5 Y0. I0. J-0,5 X0. Y-0,5 I-0,5 J0. X-0,5 Y0. I0. J0.5 G01 Z0.1 F5. G00 X0. Y0. Z0.25

At skrive en G-kode til bare en simpel firkant kan være virkelig udfordrende, men heldigvis har vi en software, der kan hjælpe os med at generere en G-kode. Denne software kaldes " Inkscape ", download den herfra.

Du kan generere din egen G-kode ved hjælp af Inkscape, som vi har forklaret i næste afsnit, eller du kan bruge let tilgængelige G-koder på internettet.

Før jeg viser dig, hvordan du genererer G-koder ved hjælp af Inkscape, kan vi diskutere, hvordan du sender disse G-koder til Arduino. Den software, der gør det muligt for os at sende G-koder til Arduino kaldes Processing.

Behandling af IDE for at uploade G-koden:

Denne platform hjælper os med at sende G-koder til Arduino-kortet. For at gøre dette skal du downloade GCTRL.PDE-filen.

Download GCTRL.pde-fil herfra og åbn den ved hjælp af Processing IDE

Når du har åbnet det i Processing IDE, skal du klikke på kør. Et vindue vises med alle instruktionerne. Tryk på p på tastaturet. Systemet beder dig om at vælge en port. Så vælg den port, som dit Arduino-kort er tilsluttet. Jeg min sag er port 6.

Tryk nu på g og gennemse den mappe, hvor du gemte din G-CODE. Vælg den rigtige G-KODE, og tryk på enter. Hvis alt var tilsluttet korrekt, skulle du se din enhed begynde at plotte på papiret.

Hvis du vil afslutte processen, skal du bare trykke på x og enheden stopper, uanset hvad den gjorde.

Sådan oprettes din egen G-kode:

Vi nævnte, at Inkscape er den software, vi vil bruge til at generere vores G-KODER. I dette eksempel opretter vi en simpel tekst (HELLO WORLD) som vist nedenfor.

Bemærk : Inkscape har ingen indbygget måde at gemme filer på som G-CODE . Derfor er du nødt til at installere et tilføjelsesprogram, der gør det muligt at eksportere billeder til G-CODE-filer. Download dette MakerBot Unicorn-plugin herfra med installationsbemærkninger.

Hvis installationen var vellykket, skal du åbne Inkscape, gå til menuen Filer og klikke på "Dokumentegenskaber". Første ændringsmål fra px til mm. Reducer også bredden og højden til 90 mm. Luk nu dette vindue. En firkant vises som tegningsområdet. Dette er det område, som vi vil bruge til at skrive vores tekst.

Klik nu på venstre sidelinje på fanen Opret og rediger tekstobjekt. Skriv teksten " HELLO WORLD " og placer den i øverste højre hjørne af firkanten som vist nedenfor.

Klik på tekst, og vælg den type skrifttype, du foretrækker. Klik på Anvend og luk.

Klik nu på stien og vælg " objekt til sti "

Din tekst er nu klar til at blive gemt som G-CODE. Klik på fil -> gem som, og skriv derefter filnavnet som "hej verden"

Skift filtype til "MakerBot Unicon G-Code" som vist på billedet nedenfor. Dette vises kun, hvis installationen af tilføjelsesprogrammet var vellykket. Klik til sidst på gem, og klik på ok i pop op-vinduet.

Du har genereret en G-kode, og den kan plottes ved hjælp af de tidligere procedurer.

GRBL-controlleren:

Når det er lykkedes dig at generere en G-kode ved hjælp af Inkscape, kan det være nødvendigt at se G-koden for at sikre, at den er inden for tegningsgrænserne.

De tegning grænser er indstillet i Arduino CNC CODE i ledningerne vist nedenfor:

Billedet som vist ovenfor i GRBL-controlleren bør ikke gå ud over disse grænser som vist i CNC Arduino-koden ovenfor. Hvis det for eksempel går ud over disse grænser mod den negative side af x-aksen, vil den del på den negative side ikke blive plottet.

I dette eksempel varierer x- og y-værdier fra 0 mm til 40 mm.

Da jeg bruger printerdele, der kan tegne et større område, ændrer jeg de maksimale værdier fra 40 mm til 60 mm.

Når du genererer en G-kode ved hjælp af Inkscape, kan du først åbne den G-kode i GRBL-programmet for at se, om den er inden for disse grænser. Hvis ikke indeni, skal du ændre størrelsen på dit billede i Inkscape, indtil det er inden for dine grænser.

Så dette er den billigste og enkleste metode til at bygge en CNC Plotter-maskine ved hjælp af arduino uno derhjemme. Prøv det og lad os vide i kommentarer, se også videoen nedenfor.