Mașină de plotter cnc pe bază de arduino

Mașinile CNC sunt mașini de control numeric computerizate care sunt utilizate pentru a desena orice sau pentru a proiecta orice piesă mecanică conform programului de proiectare introdus în unitatea lor de control. Unitatea de control poate fi fie computer, fie microcontroler. Mașinile CNC au motoare pas cu pas și servo pentru a desena designul conform programului alimentat.

După ce am cercetat mașini CNC, am decis să -mi construiesc propria mașină CNC folosind materiale disponibile la nivel local. Există atât de multe mașini CNC în lume, dintre care unele sunt mult mai tehnice și complexe pentru a le fabrica sau chiar pentru a le opera corect. Din acest motiv, am decis să fac o mașină simplă CNC Plotter bazată pe Arduino, care este de departe cea mai simplă de realizat. Puteți utiliza acest lucru și ca mașină de desen CNC Arduino cu mici modificări.

Această mașină CNC Arduino DIY poate desena cele mai multe forme de bază, texte și chiar desene animate. Funcționarea sa este similară cu felul în care scrie o mână umană. Este mai rapid și mai precis în comparație cu modul în care o ființă umană poate scrie sau desena. Verificați videoclipul demonstrativ la sfârșitul acestui tutorial.

Construirea unui aparat CNC Arduino:

Pentru ca o mașină de trasat CNC să funcționeze, sunt necesare 3 axe (axa x, axa y și axa z. Axa x și axa y funcționează la unison pentru a crea o imagine 2D pe o hârtie simplă. Aceste x și y axa este plasată la 90 de grade una de cealaltă, astfel încât orice punct de pe suprafața simplă să fie definit de o valoare dată de x și y. Axa z este utilizată ridicați și coborâți stiloul pe hârtia simplă.

În funcție de imaginea de desenat, computerul va genera coordonatele corespunzătoare și le va trimite la microcontroler prin portul USB. Microcontrolerul interpretează aceste coordonate și apoi controlează pozițiile motoarelor pentru a crea imaginea. Aici am folosit Arduino ca microcontroler pentru a construi această mașină CNC. Mișcările pe trei axe sunt asigurate de motoare pas cu pas, care vor fi controlate de placa Arduino. Puteți afla cum să interfațați motorul pas cu pas cu Arduino dacă sunteți nou în acest sens.

Deci, să începem să construim dispozitivul nostru CNC Arduino pas cu pas.

De ce ai nevoie:

Notă: Designul meu este destul de diferit în ceea ce privește hardware-ul în ceea ce privește dimensiunea și materialele utilizate. Nu am putut găsi unități DVD vechi, așa că am optat pentru piese de imprimantă. Indiferent pe care îl utilizați, asigurați-vă că are un motor pas cu pas.

Cerințe hardware:

1. Foaie de aluminiu (710mm x 710mm)
2. Imprimantă HP / Epson veche. Puteți utiliza unități DVD de computer vechi
3. Suruburi si piulite
4. Sticlă din perspex
5. Arduino UNO
6. Ecranul driverului de motor L293D sau un ecran CNC Arduino
7. Mini servomotor
8. Un stilou

(…)

Instrumente:

1. Şurubelniţă
2. Burghiu
3. Instrument de tăiere (ferăstrău cu ferăstrău)
4. Lipici
5. Dispozitiv de bancă

Software-uri:

Pentru funcționarea eficientă a acestei mașini, sunt utilizate următoarele software. Accesați diversele site-uri web și descărcați-le.

1. Arduino IDE versiunea 1.6.6 sau versiuni ulterioare de aici
2. Se procesează versiunea IDE 3.1.1 sau o versiune ulterioară de aici
3. Versiunea Inkscape 0.48.5. Descarcă-l de aici.
4. Controler Grbl (opțional)

Baza pentru mașina CNC Plotter:

Corpul principal al acestui dispozitiv este baza care susține toate părțile majore ale mașinii împreună, astfel încât mașina să fie fermă și să fie, de asemenea, portabilă. În acest design vom folosi aluminiu pentru a construi baza, deoarece este ușoară, ușor de îndoit și tăiat și, de asemenea, oferă un aspect strălucitor bun, deoarece nu ruginește.

Designul și dimensiunile de baza mea este prezentată mai jos:

Notă: Toate dimensiunile sunt exprimate în milimetri.

După toată îndoirea și tăierea, am reușit să produc o bază foarte fermă, așa cum se arată mai jos:

Asamblarea axelor X, Y și Z:

Pentru realizarea axelor x și y, se utilizează două suporturi pentru imprimantă. Fiecare dintre aceste părți conține un motor pas cu pas și un mecanism de transmisie cu curea utilizat de obicei pentru a deplasa cartușul înainte și înapoi.

Pentru axa Z, un mini servomotor este atașat pe axa Y folosind clei. Acest servomotor este folosit pentru a muta stiloul în sus și în jos. Ar trebui construit un bun mecanism de susținere care să permită mișcarea liberă în sus și în jos a stiloului.

Platforma de desen pentru mașina CNC:

Datorită dimensiunii imense a acestui aparat, dispozitivul este capabil să deseneze pe o hârtie de dimensiunea A5. Prin urmare, vom tăia o platformă de dimensiunea A5 (148mmx210mm) de pe sticla Perspex și apoi o vom lipi de partea mobilă pe axa X folosind clei.

Cablarea și circuitul mașinii CNC:

Introduceți scutul driverului motorului L293D pe placa Arduino UNO. Acest scut poate acționa în același timp două motoare pas cu pas și două servomotoare. Conectați cele două motoare pas cu pas așa cum se arată mai jos. Conexiunea la pământ trebuie lăsată neconectată, deoarece motoarele sunt de tip bipoplar. Acesta va acționa ca controlerul nostru CNC Arduino pentru mașina noastră Plotter.

Atașați și mini servomotorul la servo1. Conectați o sursă de alimentare de 7,5 V - 9 V la portul de alimentare al ecranului șoferului motorului. Mașina este acum gata pentru testare.

Codul și testarea mașinii CNC Arduino:

Mai întâi trebuie să testăm motoarele pas cu pas și să vedem dacă acestea sunt conectate corect.

Deoarece folosim scutul driverului motorului L293D, trebuie să descărcăm Biblioteca AFmotor de aici. Apoi adăugați-l în dosarul bibliotecii Arduino IDE. Asigurați-vă că îl redenumiți în AFMotor . Dacă ID-ul Arduino a fost deschis, închideți-l și deschideți-l din nou și faceți clic pe fișier -> exemple -> Biblioteca Adafruit Motor Shield -> stepper . Asigurați-vă că alegeți portul și placa corecte în instrumente și apoi încărcați codul pe placa Arduino. Unele mișcări trebuie observate pe motorul pas cu pas.

Pentru a testa motorul doi, schimbați portul motorului de la 2 la 1 în următoarea linie și apoi încărcați din nou codul.

#include // Conectați un motor pas cu pas cu 48 de pași pe rotație (7,5 grade) // la portul motorului # 2 (M3 și M4) Motor AF_Stepper (48, 2);

Cod Arduino pentru mașina CNC:

Odată ce motoarele pas cu pas răspund corespunzător, copiați codul Arduino pentru mașina CNC din secțiunea Cod de mai jos și încărcați-l pe placa Arduino. Puteți descărca codul de pe linkul de mai jos.

Descărcare cod Arduino CNC

Codul G pentru mașina CNC:

G - CODE este limbajul în care le spunem mașinilor computerizate (CNC) să facă ceva. Este practic un fișier care conține coordonatele X, Y și Z.

De exemplu:

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

Scrierea unui cod G doar pentru un pătrat simplu poate fi cu adevărat o provocare, dar din fericire avem un software care ne poate ajuta să generăm un cod G. Acest software se numește „ Inkscape ”, descărcați-l de aici.

Puteți genera propriul dvs. cod G utilizând Inkscape, pe care l-am explicat în secțiunea următoare sau puteți utiliza codurile G disponibile pe internet.

Înainte de a vă arăta cum să generați coduri G folosind Inkscape, vă putem discuta despre cum să trimiteți aceste coduri G în Arduino. Software-ul care ne va permite să trimitem coduri G în Arduino se numește Procesare.

Se procesează IDE pentru a încărca codul G:

Această platformă ne va ajuta să trimitem codurile G către placa Arduino. Pentru a face acest lucru, va trebui să descărcați fișierul GCTRL.PDE.

Descărcați fișierul GCTRL.pde de aici și deschideți-l folosind Processing IDE

După ce l-ați deschis în IDE de procesare, faceți clic pe Executare. Apare o fereastră cu toate instrucțiunile. Apăsați p pe tastatură. Sistemul vă va cere să alegeți un port. Așadar, selectați portul la care este conectată placa Arduino. În cazul meu este portul 6.

Acum apăsați g și navigați la folderul în care ați salvat G-CODE. Selectați codul G corect și apăsați Enter. Dacă totul a fost conectat corect, ar trebui să vă vedeți dispozitivul începând să trageți pe hârtie.

Dacă doriți să încheiați procesul, apăsați doar x și dispozitivul va opri orice a făcut.

Cum să vă generați propriul cod G:

Am menționat că Inkscape este software-ul pe care îl vom folosi pentru a genera codurile noastre G. În acest exemplu vom crea un text simplu (BUNA LUME) așa cum se arată mai jos.

Notă : Inkscape nu are un mod încorporat de salvare a fișierelor ca G-CODE . Prin urmare, trebuie să instalați un supliment care să permită exportul imaginilor în fișiere G-CODE. Descărcați acest plugin MakerBot Unicorn de aici cu note de instalare.

Dacă instalarea a reușit, deschideți Inkscape, accesați meniul Fișier și faceți clic pe „Proprietăți document”. Mai întâi schimbați dimensiunile de la px la mm. De asemenea, reduceți lățimea și înălțimea la 90 mm. Acum închideți această fereastră. Un pătrat apare ca zonă de desen. Aceasta este zona pe care o vom folosi pentru a ne scrie textul.

Acum, în bara din stânga, faceți clic pe fila Creați și editați obiectul text. Tastați textul „ BUNĂ LUME ” și poziționați-l în colțul din dreapta sus al pătratului așa cum se arată mai jos.

Faceți clic pe text și alegeți tipul de stil de font pe care îl preferați. Faceți clic pe aplicați și pe închidere.

Acum faceți clic pe cale și selectați „ obiect către cale ”

Textul dvs. este acum gata să fie salvat ca G-CODE. Faceți clic pe fișier -> salvați ca și apoi tastați numele fișierului ca „hello world”

Schimbați tipul de fișier la „MakerBot Unicon G-Code” așa cum se arată în imaginea de mai jos. Acest lucru va apărea numai dacă instalarea suplimentului a avut succes. În cele din urmă, faceți clic pe Salvați și faceți clic pe ok pe fereastra pop-up.

Ați generat un cod G și acesta poate fi trasat folosind procedurile anterioare.

Controlerul GRBL:

Odată ce ați reușit să generați un cod G folosind Inkscape, poate fi necesar să vizualizați codul G pentru a vă asigura că se încadrează în limitele de desen.

În limitele desen sunt stabilite în Arduino CNC COD în liniile prezentate mai jos:

Imaginea prezentată mai sus în controlerul GRBL nu trebuie să depășească limitele așa cum se arată în codul CNC Arduino de mai sus. Dacă depășește limita respectivă spre partea negativă a axei x, acea parte din partea negativă nu va fi trasată.

În acest exemplu valorile x și y variază de la 0mm la 40mm.

Întrucât folosesc piese de imprimantă care se pot parcela pe o suprafață mai mare, schimb valorile maxime de la 40mm la 60mm.

Ori de câte ori generați un cod G folosind Inkscape, puteți deschide mai întâi codul G respectiv în programul GRBL pentru a vedea dacă se află în limitele respective. Dacă nu se află în interior, trebuie să vă redimensionați imaginea în Inkscape până când se află în limitele voastre.

Deci, aceasta este cea mai ieftină și simplă metodă de a construi o mașină CNC Plotter folosind arduino uno acasă. Încercați și anunțați-ne în comentarii și verificați și videoclipul de mai jos.