Diy Arduino -pohjainen cnc-piirturi

CNC-koneet ovat tietokoneavusteisia numeerisia ohjauslaitteita, joita käytetään piirtämään mitä tahansa tai suunnittelemaan mekaanisia osia ohjausyksikköön syötetyn suunnitteluohjelman mukaisesti. Ohjainyksikkö voi olla joko tietokone tai mikro-ohjain. CNC-koneissa on askelmoottorit ja servomoottorit, jotka vetävät mallia syötetyn ohjelman mukaisesti.

Tutkittuani CNC-koneita päätin rakentaa oman CNC-koneeni käyttämällä paikallisesti saatavilla olevia materiaaleja. Maailmassa on niin paljon CNC-koneita, joista osa on paljon teknistä ja monimutkaista valmistaa tai jopa käyttää oikein. Tästä syystä päätin tehdä yksinkertaisen Arduinoon perustuvan CNC-piirturin, joka on ylivoimaisesti yksinkertaisin tehdä. Voit käyttää tätä myös Arduino CNC -piirtokoneena pienillä muutoksilla.

Tämä DIY Arduino CNC-kone pystyy piirtämään suurimman osan perusmuodoista, teksteistä ja jopa sarjakuvista. Sen toiminta on samanlainen kuin ihmisen käsi kirjoittaa. Se on nopeampi ja tarkempi verrattuna tapaan, jolla ihminen voi kirjoittaa tai piirtää. Tarkista esittelyvideo tämän opetusohjelman lopussa.

Arduino-CNC-koneen rakentaminen:

Jotta CNC piirtämistä kone toimimaan, 3 akselit ovat tarpeen (x-akselin, y-akselin ja z-akselin. X-akseli ja y-akseli toimivat yhdessä luoda 2D-kuvan tavalliselle paperille. Nämä x ja y akselit sijoitetaan 90 astetta toisiinsa nähden siten, että mikä tahansa pinta tasaisella pinnalla on määritelty annetuilla arvoilla x ja y.

Piirretystä kuvasta riippuen tietokone luo sopivat koordinaatit ja lähettää ne mikro-ohjaimeen USB-portin kautta. Mikrokontrolleri tulkitsee nämä koordinaatit ja ohjaa sitten moottoreiden asemia kuvan luomiseksi. Tässä olemme käyttäneet Arduinoa mikrokontrollerina tämän CNC-koneen rakentamiseen. Kolmen akselin liikkeet tarjoavat askelmoottorit, joita Arduino-levy ohjaa. Voit tarkistaa askelmoottorin liittämisen Arduinoon, jos olet uusi tässä.

Aloitetaan siis Arduino CNC -laitteemme rakentaminen vaihe vaiheelta.

Mitä tarvitset:

Huomaa: Suunnitteluni on laitteistoltaan melko erilainen koon ja käytettyjen materiaalien suhteen. En löytänyt vanhoja DVD-asemia, joten valitsin tulostimen osat. Käytä mitä tahansa, varmista, että siinä on askelmoottori.

Laitteistovaatimus:

1. Alumiinilevy (710mm x 710mm)
2. Vanha HP / Epson-tulostin. Voit käyttää vanhoja tietokoneen DVD-asemia
3. Pultit ja mutterit
4. Perspex-lasi
5. Arduino UNO
6. L293D-moottorin kuljettajan suojus tai Arduino CNC-suojus
7. Mini servomoottori
8. Kynä

A

Työkalut:

1. Ruuvimeisseli
2. Porata
3. Leikkaustyökalu (rautasaha)
4. Liima
5. Penkkilaite

Ohjelmistot:

Tämän koneen tehokkaaseen käyttöön käytetään seuraavia ohjelmistoja. Siirry eri verkkosivustoille ja lataa ne.

1. Arduino IDE -versio 1.6.6 tai uudemmat versiot täältä
2. Käsitellään IDE-versiota 3.1.1 tai uudempaa versiota täältä
3. Inkscape-versio 0.48.5. Lataa se täältä.
4. Grbl-ohjain (valinnainen)

CNC-piirturikoneen pohja:

Tämän laitteen runko on pohja, joka tukee kaikkia koneen pääosia yhdessä niin, että kone on tukeva ja myös kannettava. Tässä mallissa käytämme alumiinia pohjan rakentamiseen, koska se on kevyt, helppo taivuttaa ja leikata ja antaa myös hyvän kiiltävän ulkonäön, koska se ei ruostu.

Rakenteen ja mittojen minun pohja on esitetty alla:

Huomaa: Kaikki mitat ovat millimetreinä.

Kaikkien taivutusten ja leikkausten jälkeen pystyin tuottamaan erittäin tukevan pohjan, kuten alla on esitetty:

X-, Y- ja Z-akselien kokoonpano:

X- ja y-akselien valmistamiseen käytetään kahta tulostimen pidikettä. Jokainen näistä osista sisältää askelmoottorin ja hihnakäyttömekanismin, jota tavallisesti käytetään patruunan siirtämiseen edestakaisin.

Z-akselille mini-servomoottori kiinnitetään y-akselille liimalla. Tätä servomoottoria käytetään kynän liikuttamiseen ylös ja alas. Olisi rakennettava hyvä tukimekanismi, joka mahdollistaa kynän vapaan liikkumisen ylös ja alas.

CNC-koneen piirustusalusta:

Tämän koneen valtavan koon vuoksi laite pystyy piirtämään A5-kokoiselle paperille. Siksi leikkaamme A5 (148mmx210mm) kokoisen alustan Perspex-lasista ja kiinnitämme sen sitten x-akselin liikkuvaan osaan liimalla.

CNC-koneen johdotus ja piiri:

Aseta L293D-moottorin kuljettajan suojus Arduino UNO -levylle. Tämä kilpi voi käyttää kahta askelmoottoria samanaikaisesti ja kahta servomoottoria. Kytke kaksi askelmoottoria alla olevan kuvan mukaisesti. Maadoitusliitäntä tulee jättää kytkemättä, koska moottorit ovat kaksisuuntaisia. Tämä toimii Plotter-koneemme Arduino-CNC-ohjaimena.

Kiinnitä myös mini-servomoottori servoon1. Liitä 7,5 - 9 V: n virtalähde moottorin kuljettajan suojuksen virtaporttiin. Kone on nyt valmis testaukseen.

Arduino CNC-konekoodi ja testaus:

Ensin on testattava askelmoottorit ja tarkastettava, ovatko ne kytketty oikein.

Koska käytämme L293D-moottorin ohjainsuojaa, meidän on ladattava AFmotor-kirjasto täältä. Lisää se sitten Arduino IDE -kirjastokansioon. Nimeä se uudelleen AFMotoriksi . Jos Arduino IDE oli auki, sulje se ja avaa se uudelleen ja napsauta tiedostoa -> esimerkkejä -> Adafruit Motor Shield Library -> stepper . Varmista, että valitset oikean portin ja kortin työkaluissa, ja lataa sitten koodi Arduino-kortille. Joitakin liikkeitä tulisi havaita askelmoottorilla.

Testataksesi moottoria kaksi, vaihda moottoriportti 2: sta 1: een seuraavalla rivillä ja lataa sitten koodi uudelleen.

#include // Yhdistä askelmoottori, jossa on 48 askelta kierrosta kohden (7,5 astetta) // moottoriporttiin # 2 (M3 ja M4) AF_Stepper moottori (48, 2);

Arduino-koodi CNC-koneelle:

Kun askelmoottorit reagoivat asianmukaisesti, kopioi CNC-koneiden Arduino-koodi alla olevasta Koodi-osiosta ja lataa se Arduino-kortille. Voit ladata koodin alla olevasta linkistä.

Arduino CNC-koodin lataus

CN-koneen G-koodi:

G - CODE on kieli, jolla käskemme tietokoneistettuja koneita (CNC) tekemään jotain. Se on pohjimmiltaan tiedosto, joka sisältää X-, Y- ja Z-koordinaatit.

Esimerkiksi:

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

G-koodin kirjoittaminen vain yksinkertaiselle neliölle voi olla todella haastavaa, mutta onneksi meillä on ohjelmisto, joka voi auttaa meitä luomaan G-koodin. Tämän ohjelmiston nimi on " Inkscape ", lataa se täältä.

Voit luoda oman G-koodisi käyttämällä Inkscape-ohjelmaa, jonka olemme selittäneet seuraavassa osassa, mutta voit käyttää helposti saatavilla olevia G-koodeja Internetissä.

Ennen kuin näytän sinulle, kuinka G-koodit luodaan Inkscape-sovelluksella, voidaan keskustella siitä, kuinka nämä G-koodit lähetetään Arduinoon. Ohjelmistoa, jonka avulla voimme lähettää G-koodit Arduinoon, kutsutaan prosessoinniksi.

Käsitellään IDE: tä G-koodin lataamiseksi:

Tämä foorumi auttaa meitä lähettämään G-koodit Arduino-taululle. Tätä varten sinun on ladattava GCTRL.PDE-tiedosto.

Lataa GCTRL.pde-tiedosto täältä ja avaa se Processing IDE: n avulla

Kun olet avannut sen Processing IDE: ssä, valitse Suorita. Näyttöön tulee ikkuna, jossa on kaikki ohjeet. Paina näppäimistön p- painiketta. Järjestelmä pyytää sinua valitsemaan portin. Joten valitse portti, johon Arduino-kortti on kytketty. Minun tapauksessani se on portti 6.

Paina nyt g ja selaa kansioon, johon tallensit G-koodisi. Valitse oikea G-KOODI ja paina Enter. Jos kaikki oli kytketty oikein, sinun pitäisi nähdä laitteen alkavan piirtää paperille.

Jos haluat lopettaa prosessin, paina vain x ja laite lopettaa kaiken tekemänsä.

Kuinka luoda oma G-koodi:

Mainitsimme, että Inkscape on ohjelmisto, jota käytämme G-KOODIEN luomiseen. Tässä esimerkissä luomme yksinkertaisen tekstin (HELLO WORLD) alla olevan kuvan mukaisesti.

Huomaa : Inkscape ei sisällä sisäänrakennettua tapaa tallentaa tiedostoja G-CODE-koodina . Siksi sinun on asennettava lisäosa, joka mahdollistaa kuvien viennin G-CODE-tiedostoihin. Lataa tämä MakerBot Unicorn -laajennus täältä ja asennusohjeet.

Jos asennus onnistui, avaa Inkscape, siirry Tiedosto-valikkoon ja napsauta "Asiakirjan ominaisuudet". Vaihda ensin mitat px: stä millimetreihin. Pienennä myös leveys ja korkeus 90 mm: iin. Sulje nyt tämä ikkuna. Neliö näkyy piirustusalueena. Tätä aluetta käytämme tekstin kirjoittamiseen.

Napsauta nyt vasemmalla sivupalkissa Luo ja muokkaa tekstiobjekti -välilehteä. Kirjoita teksti " HELLO WORLD " ja aseta se neliön oikeaan yläkulmaan alla olevan kuvan mukaisesti.

Napsauta tekstiä ja valitse haluamasi kirjasintyyppi. Napsauta Käytä ja sulje.

Napsauta nyt polkua ja valitse " objekti polulle "

Tekstisi on nyt valmis tallennettavaksi G-koodina. Napsauta tiedostoa -> tallenna nimellä ja kirjoita sitten tiedoston nimi "hei maailma"

Vaihda tiedostotyypiksi "MakerBot Unicon G-Code" alla olevan kuvan mukaisesti. Tämä näkyy vain, jos lisäosan asennus onnistui. Napsauta lopuksi Tallenna ja napsauta OK ponnahdusikkunassa.

Olet luonut G-koodin ja se voidaan piirtää käyttämällä edellisiä menettelyjä.

GRBL-ohjain:

Kun olet onnistunut luomaan G-koodin Inkscape-sovelluksen avulla, voi olla tarpeen tarkastella G-koodia varmistaaksesi, että se on piirustusrajojen sisällä.

Piirustus rajat on asetettu Arduino CNC CODE linjat on esitetty alla:

Edellä esitetyn kuvan GRBL-ohjaimessa ei tulisi ylittää ylärajaa, kuten yllä olevassa CNC Arduino -koodissa on esitetty. Jos se ylittää nämä rajat, esimerkiksi kohti x-akselin negatiivista puolta, sitä osaa negatiivisella puolella ei piirretä.

Tässä esimerkissä x- ja y-arvot vaihtelevat välillä 0 mm - 40 mm.

Koska käytän tulostimen osia, jotka pystyvät piirtämään suuremmalle alueelle, vaihdan maksimiarvot 40mm: stä 60mm: iin.

Aina kun luot G-koodin Inkscape-sovelluksella, voit ensin avata kyseisen G-koodin GRBL-ohjelmassa nähdäksesi, onko se näiden rajojen sisällä. Jos et ole sisällä, sinun on muutettava kuvan kokoa Inkscape-tilassa, kunnes se on rajojesi rajoissa.

Joten tämä on halpa ja yksinkertaisin tapa rakentaa CNC-piirturi kone käyttäen arduino unoa kotona. Kokeile sitä ja ilmoita meille kommenteissa, tarkista myös alla oleva video.