Каретка чпу своими руками
Добавил пользователь Алексей Ф. Обновлено: 04.10.2024
Продолжаем обзор деятельности нашего Хакспейс-клуба.
Мы давно мечтали купить в наш клуб ЧПУ станок. Но решили его сделать сами. С нуля, начиная от железа и кончая программного обеспечение (прошивка контроллера и управляющая программа). И у нас это получилось.
Детали для станка старались выбирать из доступных в свободной продаже, многие из которых даже не требуют дополнительной слесарной обработки.
Контроллер мы выбрали Arduino Mega 2560 и что бы много не думать, драйвер шаговых двигателей использовали RAMPS 1.4 (как у RepRap 3D принтера).
Программу контроллера писали по алгоритму метода конечных автоматов. Последний раз я о нем слышал лет 20 назад в институте, не помню по какому предмету изучали. Это была очень удачная идея. Код получился маленький и легко расширяемый без потери читабельности (если в дальнейшем понадобится не только оси XYZ, или использовать другой G-код). Программа контроллера принимает с USB порта G-код и, собственно, дает команду двигателям осей XYZ двигаться в заданном направлении. Кто не знает, G-код — это последовательность конструкций типа G1X10Y20Z10, которая говорит станку переместится по оси X на 10 мм, Y на 20 мм и Z на 10 мм. На самом деле, в G-коде много различных конструкций (например, G90 — используется абсолютная система координат, G91 — относительная) и много модификаций самого кода. В интернете много о нем описано.
Подробнее остановлюсь на описание скетча (прошивка контроллера).
Вначале в описании переменных прописываем, к какому выходу контроллера будет подключены двигатели и концевые выключатели.
В этом коде метода конечных автоматов переменная принимает значение ждать с USB порта первый байт, во второй конструкции case производится проверка наличия данных и переменная _s принимает значение get_cmd. Т.е считать данные с порта.
Далее считываем все, что есть в порту, переменная _s устанавливается в get_tag; т.е. переходим на прием буквенного значение G – кода.
Теперь немного о железе.
Двигатели использовали 17HS8401, самые мощные из NEMA17, которые смогли на ebay найти. Там же купили подшипники и оптические концевики.
Все остальное отечественное, родное. Оригинальная идея с направляющими, сделали их из длинных хромированных ручек для мебели, они как раз диаметром 12 мм под подшипники, длиной они продаются до метра, и прочности вполне хватает. В торцах ручек просверлили отверстия и метчиком нарезали резьбу. Это позволило просто болтом надежно соединить направляющие с несущим конструктивом. Для оси Z так вообще ручку прикрепили к пластине конструктива целиком, Вал продается в любом строительном магазине как шпилька с резьбой любого диаметра. Мы использовали на 8 мм. Соответственно и гайки 8 мм. Гайку с подшипником и несущим конструктивом оси Y соединили с помощью соединительной скобы. Скобы купили в специализированном магазине для витрин. Видели наверно такие хромированные конструкции в магазинах стоят на которых галстуки или рубашки висят, вот там используются такие скобы для соединения хромированных трубок. Двигатель соединили с валом муфтой, которую сделали из куска стального прута диаметром 14мм, просверлив по центру отверстие и пару отверстий сбоку, для зажимания винтами. Можно не заморачиваться и купить готовые на ebay по запросу cnc coupling их куча выпадает. Несущий конструктив нам вырубили на гильотине за 1000 р. Сборка всего этого заняло не много времени и получили на выходе вот такой станок, на фото еще не установлены концевики, контроллер и не установлен двигатель фрезы.
Точность получилась просто изумительная, во-первых шаговый двигатель шагает 1/16 шага, во-вторых вал с мелкой резьбой. Когда в станок вставили ручку вместо фрезы, он нарисовал сложную фигуру, потом еще несколько раз обвел эту фигуру, а на рисунке видно как будто он один раз рисовал, под лупой рассматривали пытались другую линию найти. Жесткость станка тоже хорошая. Шатается только в пошипниках в допустимых пределах их собственого допуска и посадки. Немного шатается еще по оси Y, ну здесь я думаю конструктив оси Z надо доработать.
Фото получилось не качественное, на заднем плане стекло отражает. Не знаю какой я конструктор станка, но фотограф я просто никакой. Вот чуть получше.
Теперь об управляющей программе. Не помню почему, но мы решили сделать свою программу, которая готовый G-код с компьютера передает в контроллер. Может просто не нашли подходящий.
Программа написана на Microsoft Visual C++, использовалась библиотеки:
Module: SERIALPORT.H
Purpose: Declaration for an MFC wrapper class for serial ports
Copyright 1999 by PJ Naughter. All rights reserved.
Программа еще сырая, ну в двух словах используем
Использовался еще стандартный компонент msflexgrid таблица, в которую в реальном времени заносится выполняемый в настоящий момент G-код. Т.е. эта программа просто открывает готовый G-код и маленькими порциями запихивает его в контроллер.
В планах у нас сделать более мощный станок на двигателях NEMA 23, но для этого нужно придумать, из чего делать более мощные направляющие. В прошивке контроллера добавить возможность изменять скорость вращения шпинделя. Особенно интересно нам установить камеру и сделать что-то подобное системе технического зрения, что бы станок сам определял размеры заготовки, вычислял начальную координату заготовки по всем осям в программе минимум. В программе максимум, чтобы с помощью камеры станок контролировал все этапы своей работы, возможно даже принимал решения изменить программу. Ну, например, увидел он, что шероховатость больше допустимого, взял и послал фрезу по второму кругу все отшлифовать с более высокой скоростью.
Чпу станок своими руками. Инструкция по сборке каретки Z станка Моделист
Последовательность сборки каретки Z гравировально-фрезерного станка Моделист.
1 Смазать линейные подшипники системы линейного перемещения фрезерного станка специальной смазкой (можно использовать Литол-24(продается в магазинах авто запчастей)).
2 Запрессовать линейные подшипники, рисунок 1 и 2.
Рисунок 1 Запрессовка подшипников в держатели.
Рисунок 2. Запрессовка подшипников в держатели.
3 Вставить держатели линейных подшипников во фрезерованные пазы, рисунок 3.
Рисунок 3. Сборка оси Z.
4 Вставить направляющие в подшипники линейного перемещения, рисунок 4.
Рисунок 4. Сборка оси Z.
5 Закрепить пластину держателя шпинделя, рисунок 5 и 6.
Рисунок 5. Сборка каретки Z.
Рисунок 6. Сборка каретки Z.
6 Закрепить опорный подшипник ходового винта оси Z, рисунок 7.
Рисунок 7. Опорный подшипник ходового винта оси Z.
7 Вставить ходовой винт оси Z, рисунок 8.
Рисунок 8. Установка ходового винта оси Z.
8 Вставить направляющие в пазы деталей каркаса, рисунок 9.
Рисунок 9. Сборка каретки оси Z.
9 Закрепить шаговый двигатель оси Z, рисунок 10.
Рисунок 10 Крепление шагового двигателя оси Z.
10 Закрепить боковину каретки, рисунок 11, для крепления используйте шурупу 3х25 из комплекта
Это мой первый станок с ЧПУ собранный своими руками из доступных материалов. Себестоимость станка около 170$.
Собрать станок с ЧПУ мечтал уже давно. В основном он мне нужен для резки фанеры и пластика, раскрой каких-то деталей для моделизма, самоделок и других станков. Собрать станок руки чесались почти два года, за это время собирал детали, электронику и знания.
Станок бюджетный, стоимость его минимальна. Далее я буду употреблять слова, которые обычному человеку могут показаться очень страшными и это может отпугнуть от самостоятельной постройки станка, но на самом деле это всё очень просто и легко осваивается за несколько дней.
Электроника собрана на Arduino + прошивка GRBL
Плата CNC shield v3 Update: есть новая версия платы v4
Механика самая простая, станина из фанеры 10мм + шурупы и болты 8мм, линейные направляющие из металического уголка 25*25*3 мм + подшипники 8*7*22 мм. Ось Z движется на шпильке M8, а оси X и Y на ремнях T2.5.
Шпиндель для ЧПУ самодельный, собран из бесколлекторного мотора и цангового зажима + зубчатая ременная передача. Надо отметить, что мотор шпинделя питается от основного блока питания 24 вольта. В технических характеристиках указано, что мотор на 80 ампер, но реально он потребляет 4 ампера под серьёзной нагрузкой. Почему так происходит я объяснить не могу, но мотор работает отлично и справляется со своей задачей.
Изначально ось Z была на самодельных линейных направляющих из уголков и подшипников, позже я переделал её, фотки и описание ниже.
Рабочее пространство примерно 45 см по X и 33 см по Y, по Z 4 см. Учитывая первый опыт, следующий станок я буду делать с большими габаритами и на ось X буду ставить два мотора, по одному с каждой строны. Это связано с большим плечом и нагрузкой на него, когда работа ведётся на максимальном удалении по оси Y. Сейчас стоит один мотор и это приводит к искажению деталей, круг получается немного элипсом из-за возникающего прогибания каретки по X.
Родные подшипники у мотора быстро разболтались, потому что не рассчитаны на боковую нагрузку, а она тут серьёзная. Поэтому сверху и снизу на оси установил два больших подшипника диаметром 8 мм, это надо было бы делать сразу, сейчас из-за этого есть вибрация.
Здесь на фото видно, что ось Z уже на других линейных направляющих, описание будет ниже.
Сами направляющие имеют очень простую конструкцию, её я как-то случайно нашел на Youtube. Тогда мне эта конструкция показалась идеальной со всех сторон, минимум усилий, минимум деталей, простая сборка. Но как показала практика эти направляющие работают не долго. На фото видно какая канавка образовалась на оси Z после недели моих тестовых запусков ЧПУ станка.
Самодельные направляющие на оси Z я заменил на мебельные, стоили меньше доллара за две штуки. Я их укоротил, оставил ход 8 см. На осях X и Y ещё остались направляющие старые, менять пока не буду, планирую на этом станке вырезать детали для нового станка, потом этот просто разберу.
Пару слов о фрезах. Я никогда не работал с ЧПУ и опыт фрезерования у меня тоже очень маленький. Купил я в Китае несколько фрез, у всех 3 и 4 канавки, позже я понял, что эти фрезы хороши для металла, для фрезерования фанеры нужны другие фрезы. Пока новые фрезы преодолевают расстояние от Китая до Беларуси я пытаюсь работать с тем, что есть.
На фото видно как фреза 4 мм горела на берёзовой фанере 10 мм, я так и не понял почему, фанера чистая, а на фрезе нагар похожий на смолу от сосны.
Далее на фото фреза 2 мм четырёхзаходная после попытки фрезерования пластика. Этот кусок расплавленного пластика потом очень плохо снимался, откусывал по чуть-чуть кусачками. Даже на малых оборотах фреза все равно вязнет, 4 канавки явно для металла :)
На днях у дяди был день рождения, по этому случаю решил сделать подарок на своей игрушке :)
В качестве подарка сделал аншлаг на дом из фанеры. Первым делом попробовал фрезеровать на пенопласте, чтобы проверить программу и не портить фанеру.
Из-за люфтов и прогибаний подкову получилось вырезать только с седьмого раза.
В общей сложности этот аншлаг (в чистом виде) фрезеровался около 5 часов + куча времени на то, что было испорчено.
Как-то я публиковал статью про ключницу, ниже на фото эта же ключница, но уже вырезанная на станке с ЧПУ. Минимум усилий, максимум точность. Из-за люфтов точность конечно не максимум, но второй станок я сделаю более жестким.
А ещё на станке с ЧПУ я вырезал шестерёнки из фанеры, это намного удобнее и быстрее, чем резать своими руками лобзиком.
Позже вырезал и квадратные шестерёнки из фанеры, они на самом деле крутятся :)
Итоги положительные. Сейчас займусь разработкой нового станка, буду вырезать детали уже на этом станке, ручной труд практически сводится к сборке.
Нужно освоить резку пластика, потому как встала работа над самодельным роботом-пылесосом. Собственно робот тоже подтолкнул меня на создание своего ЧПУ. Для робота буду резать из пластика шестерни и другие детали.
Update: Теперь покупаю фрезы прямые с двумя кромками (3.175*2.0*12 mm), режут без сильных задиров с обоих сторон фанеры.
КОММЕНТАРИИ
Добрый вечер, Дмитрий. Заметил, что вы работаете через Grbl controller. Загоревшись повторением чпу решил тоже воплотить проект на этот контроллере. Скажите, вы у вас не было проблем с заливкой прошивки в ардуино? Есть ли у Вас туториал подробный?
Дело в том, что я уже пытался это сделать - выдает ошибку при компиляции скетча перед загрузкой. Пробовал через убунту и через вин7, но каждый раз выдавал ошибки. Надо будет опробовать хр.
Библиотеку нужно импортировать без вложенной папки, из-за этого у меня тоже была ошибка. Других проблем не было. Какая у вас ошибка?
Импорт библиотеки доставил сначала неудобств. Она отображалась в списке библиотек, но при добавлении ее в скетч итогом была просто пустая строка. Ошибка говорила о том, что нет того или иного файла библиотеки. Причем на разных ОС выдавал ошибку о том, что не может найти разные файлы
Здравствуйте, Дмитрий! Очень заинтересовал проект! Не подскажите, как реализовано питание самих двигателей и каких характеристик эти самые двигатели Nema 17? А то в поисках столкнулся с тем, что они бывают различными
Вообще главные характеристики :
Ток 1,7 ампера
Шаг мотора 1.8 градуса
Длина мотора 40 мм и больше
Усилие 4 кг/см
Интересный проект. Спасибо. А платы и блок питания где заказывали (ссылки)? Еще вопрос - где взять схему подключения всего этого?
Сергей, ищите комплект из Ардуино, шилда и четырёх драйверов с радиаторами на сайте aliexpress.com по запросу "GRBL" или "arduino cnc".
На плате шилда есть адрес сайта, там инструкции как подключать провода, и на самой плате в принципе всё подписано.
Блок питания любой на 12 или 24 вольта. Моторы кушают максимум 1.7 ампера, умножайте на количество моторов (обычно 4 штуки) и такой мощности берите БП. Если блоком будете питать шпиндель, то нужно учитывать ещё и его энергопотребление.
В принципе вся схема как конструктор, собирается легко, даже паять особо ничего не надо :)
Здравствуйте!
Прошу помощи. У меня электроника как у Вас, плата, движки.
Помогите с подсоединением мотора к плате. Я не могу понять в каком порядке втыкать 4 провода от мотора к каким пинам на плате.
Типа у мотора есть a , a-, b , b-. Как понять где какой провод? И на плате пины не подписаны. Весь интернет перерыл, не могу найти. Спасибо!
Дмитрий, спасибо большое! У меня как раз особый случай, с другими цветами. Подключил, крутится :)
Здравстуйте Дмитрий. А с помощье какой программы упрвляете станко?
Здравствуйте. У меня такой вопрос G-коды чем делаете или какой формат ,можно ли грузить из Artcam
Олег, станком управляет Ардуино с прошивкой GRBL. На компьютере стоит программа Grbl Controller, через неё g-коды отправляются на Ардуину.
Михаил, чертежи рисую в AutoCAD, мне так привычнее. Потом эти чертежи закидываю в ArtCAM, где настраиваю способы резки, сохраняю как "CamtechRMS MM (*.cnc)". После сохранения заголовки меняю на такие:
G21 (Units in millimeters)
G90 (Absolute programming)
G17 (XY plane)
G40 (Cancel radius comp.)
G49 (Cancel length comp.)
GRBL понимает не все команды, поэтому приходится менять заголовки на эти, конец файла тоже подтираю от лишних команд.
Вместо Арткама можно пользоваться программой DXF2GCODE, она очень примитивная и не всегда удобна, но в некоторых моментах просто незаменима.
Гена, нашел фрезу двухзаходную, если на малом заглублении, то фрезерует хорошо, без наматывания стружки. Есть ещё однозаходные фрезы с большим шагом, но их пока не пробовал.
Собрал по вашему, Дмитрий, примеру, все работает. С подключением моторов только долго возился, пока не разобрал один и понял где катушки:)) спасибо большое за статью.
Я себе собирал по такому образцу карманный станок.
Александр, фото или видео есть?
Что получается выжигать?
Дмитрий, можем совместно поработать? Есть предложение. Напишите мне на почту пожалуйста [email protected]
А скажите пожалуйста сколько служит ремень с мотора на ось фрезы? тоже хочу нечто подобное вместо шпинделя соорудить,но есть сомнения .. ремешки эти китайские что то не похоже что долго смогут выносить такие обороты.
Дмитрий, я эту конструкцию больше месяца мучал, износа на ремне не заметил. Но эта конструкция только для моделистов, когда нужно иногда что-то вырезать, если будете резать много и часто, то лучше фрезер брать.
Здравствуйте Дмитрий! Я читал эту статью когда она только появилась на этом сайте. Порадовался за Вас, что всё же собрали станок. А вот теперь прошло много времени и хочу спросить, сделали ли Вы всё таки робот пылесос, который хотели изготовить, как раз после сборки данного станка.
Алексей, приятно что следите за сайтом :)
После этого станка я собрал большой станок с ЧПУ, резать шестерёнки пробовал, но не очень успешно, очень маленькими их не сделаешь. Про робот-пылесос есть статья на сайте, примерно такого же рода как эта, всё было сделано на коленке. Тогда я понял что мне нужен 3Д-принтер)))) Сейчас делаю уже вторую версию принтера и в планах построить новый, третью версию. Скоро продолжу разработку робота-пылесоса, идей накопилось много :)
чертежи получить можно
Сергей, чертежей станка нет. Всё делалось так, на коленке. И я не советую повторять эту конструкцию, направляющие быстро выходят из строя.
Совсем недавно получил письмо от нашей читательницы, не знаю точно как её зовут, но в письме было написано Аргирова. Она художник и пишет, что у неё много разных увлечений, кроме того она руководитель арт-школы "Палитра".
Цветомузыка, она была очень популярна раньше и остаётся актуальной сегодня.
Бумажные самолетики - это забавные поделки, которые легко можно сделать дома или в детском саду, используя обычный лист бумаги формата А4.
Возможности ЧПУ станков в плане обработки материалов практически безграничны. Главное ограничение в его использовании это цена. Именно поэтому возникла идея сделать ЧПУ своими руками.
Смотрите, поддерживайте, советуйте, спорьте. А я в свою очередь буду делиться своими мыслями и разработками. А так же описывать каждый свой шаг.
Сергей Рыбкин запись закреплена
Всем привет, хотел бы приобрести платный видео курс по Fusion 360 за разумную цену. С гарантией без дальнейшего распространения. Есть огромное желание освоить программу для реализации своей идеи. Кто располагает каким либо материалом, жду ваших предложений!
Дмитрий Копёнкин запись закреплена
Серж Абасов запись закреплена
Андрей Егоров запись закреплена
Серж Абасов запись закреплена
Долго искал решение для ходовых блоков для ЧПУ. Мое решение выглядит так- рассчитал, нарисовал и распечатал на 3д блоки пока на одну ось, но все спереди. Подшипники качения 4-12-4. Получилось просто пестня. Направляющая из профильной трубы 15*15. Ход просто сказка. Желающих повелеваться прошу не сильно и в сторону , хотя. каждому свое, есть надпись такая, кто не знает, гугл в помощь. Если нужен stl пишите в личку, а то вдруг незяяя.
ЧПУ своими руками. Пошагово от идеи до реализаци запись закреплена
Дмитрий Копёнкин
1.на фото-имитация оборудования
2. заработать- заработать можно на чем угодно, для этого корявые фотки не нужны, нужен МОЗГ, на фото его нет
3. проблемы/особенности Астрахани знаешь? наверняка нет.
удачи в жестких пирамидах
Олег,
1. Эта имитация вполне справляется со своими задачами.
2. Забавно слышать о мозге от челавека без аватарки с придуманным именем.
3. Ограничиваться пределами нашей малой Родины никто не собирается. В особенностях местного рынка вращаюсь с 2002 года. И вполне успешно.
Спасибо за пожелание. Удача всегда пригодится.
Читайте также: