3020 CNC + Arduino + GRBL + CNC Shield V3

Mari kita konversi mesin CNC Cina murah dari Parallel Port ke Arduino dan GRBL.

Baiklah teman-teman, ini adalah puncak dari minggu membaca, meneliti dan tekad. Ini adalah instruksi pertama saya, jadi harap ini membantu Anda mencapai tujuan Anda.

Sedikit latar belakang, sebelum kita mulai:

Mesin penggilingan router 3020, 3040 dan 6040 (dan yang lebih jelas 2015, 2016 dan 2020) yang keluar dari Cina sangat populer di kalangan penggemar dan kalangan profesional. Jika Anda tipe DIY, mesin ini menawarkan cara yang bagus untuk mengulangi proses dan pada dasarnya melakukan beberapa hal yang tidak memungkinkan alat tangan Anda lakukan. Bagi para profesional, mesin-mesin ini dengan rakitan leadscrew / ballscrew yang relatif akurat memungkinkan mesin lain memompa pembuatan komponen jika mesin mesin sibuk dengan pekerjaan. Semua dalam semua, mesin murah ini (mulai dari $ 600-2500 dikirim DHL) adalah cara terbaik untuk masuk ke CNC. Mereka dapat ditemukan di seluruh eBay dan Aliexpress, dalam pengalaman saya, Anda dapat menemukan opsi yang sedikit lebih murah di Aliexpress dan perlindungan pembeli mereka jauh lebih baik daripada eBay.

Nomor model menunjukkan ukuran area yang bisa diterapkan, yaitu. 3040 adalah 30cm x 40cm, 6040 adalah 60cm x 40cm dll. Berbagai model ini membuat memilih yang tepat untuk toko Anda cukup mudah, yang lebih mahal dan lebih besar (biasanya 3040 dan 6040) akan memiliki lebih akurat jenis gerakan bola sekrup linear bukan sekrup memimpin biasanya trapesium. mesin tahun 2015, 2016 dan 3020 (sekitar 3020 akan memiliki ballscrews) akan memiliki mur jenis nilon atau Delrin untuk perjalanan linier.

Anda dapat mengetahui model mana yang memiliki leadscrew atau ballscrew dengan huruf setelah model. 3040T akan memiliki "leadcrew trapesium" dan 3040Z akan memiliki ballscrews (ballscrewz?): D

Saya memiliki pengalaman dengan kedua sekrup bola dan gerakan jenis sekrup timah, untuk uang yang Anda bayar, lebih baik untuk mendapatkan mesin dengan sekrup bola karena mereka memakai lebih baik dan sangat sedikit, jika tidak ada serangan balik (sisi ke sisi bermain) hadir. Mesin-mesin ini akan dilengkapi dengan motor stepper dan biasanya memiliki jalur kabel yang sudah terpasang, juga akan dilengkapi dengan kotak pengontrol.

Kotak pengontrol pada hampir semua mesin ini akan hadir dengan antarmuka Port Paralel Mach 3 style yang sangat tua. Sinyal pulsa akan dikirim dari perangkat lunak Mach 3 ke port dan yang menggerakkan motor dan membuat mesin CNC menjadi hidup. Jenis sistem ini sudah tua, bertanggal dan hanya Windows. Saya telah menjadi orang Mac sejak tahun 2003 jadi saya tidak akan beralih kembali ke PC dalam waktu dekat, jadi ketika saya mendengar Anda dapat mengonversikan ini ke Arduino, saya beralih dari "bahwa CNC adalah alat yang rapi" menjadi "bahwa CNC akan menjadi milikku ".

Langkah 1: Kumpulkan Bit dan Bobs Anda

Jadi, setelah pengenalan panjang lebar itu, inilah cara saya mengubah lebih dari mesin 3020 dengan bit dan bob berikut:

1) 3020 mesin CNC //www.aliexpress.com/wholesale?catId=0&initi ...

2) Arduino Uno (klon juga akan berfungsi)

3) Protoneer CNC Shield V3.XXX (papan baru dijadwalkan kapan saja sekarang, klon juga tersedia)

//www.ebay.com/itm/Arduino-CNC-Shield-V3-10-G ...

4) 3 x A4899 Stepper Driver Motor (ini melampirkan ke CNC Shield, pastikan mereka melampirkan ke arah yang benar!)

5) Konektor Dupont Female 3 x 4 Pin (satu untuk setiap sumbu, papan akan menunjukkan tempat untuk melampirkannya)

6) Kabel USB terlindung (untuk Arduino, ini harus cukup panjang untuk pergi dari kotak pengontrol ke laptop / PC Anda)

7) firmware GRBL //www.ebay.com/itm/Arduino-CNC-Shield-V3-10-G ...

8) G-code generator pilihan (plugin inkscape, makercam, JSCUT)

9) Pengirim kode G pilihan (Pengirim Kode G Universal, Pengendali GRBL, Chilipeppr, dll.)

Langkah 2: Retak Buka Kotak Pengontrol.

Anda akan melihat dalam video bahwa konversi selesai, tetapi ketika Anda membuka kotak, pada dasarnya Anda akan melihat tiga komponen utama.

1. Sumber daya, ini bisa berupa koil atau dalam kasus saya, kotak logam berlubang. Itu akan memiliki lead kekuatan utama yang datang dari dalam. Satu set kabel DC akan dihubungkan ke papan driver ...

2. Papan driver, Anda akan mengenali ini karena lead dari kabel koneksi ke port XYZ akan terpasang pada ini. Jika Anda memiliki papan seperti 3020 saya, mereka akan sangat mudah dibatalkan karena mereka adalah terminal sekrup. Batalkan saja dan Anda dapat menariknya keluar. Kabel listrik dari sumber listrik juga harus ada, ini juga harus dibatalkan)

3. Spindle VFD (Variable Frequency Driver), ini mungkin kotak tertutup atau papan sirkuit terbuka. Anda akan mengenali ini karena akan memiliki papan kontrol dan tombol untuk mengontrol kecepatan spindle.

-

Jika Anda lupa label kabel XYZ, jangan khawatir, cukup ikuti mereka ke port di bagian belakang dan Anda dapat melihat mana yang.

Langkah 3: Siapkan Arduino dan Perisai CNC.

Arduino perlu di-flash dengan versi GRBL terbaru. Apa kepanjangan dari GRBL? Tidak tahu, juri masih keluar.

GRBL adalah interpreter G-Code open source, itu untuk mesin CNC seperti firmware Marlin adalah untuk printer 3D. Anda dapat menemukannya di sini: //github.com/grbl/grbl

Setelah Anda memiliki GRBL di Arduino Anda, Anda dapat memasangnya di kasing. TETAPI sebelum Anda melakukannya, Anda harus menghapus papan driver port paralel lama. Jangan membuangnya, ada kemungkinan beberapa komponen elektronik luar biasa yang dapat Anda selamatkan darinya. Anda sudah membuka kancing kabel sehingga ini seharusnya tidak terlalu sulit.

Saya harus memasang papan Arduino saya terlebih dahulu dengan beberapa sekrup (ke bos sekrup dari papan lama) sebelum memasang Perisai CNC.

Langkah 4: Pengaturan Fisik CNC Shield

Perisai CNC memiliki tempat untuk 4 chip driver. Ia menerima A4988 atau DRV8825, yang belakangan lebih kuat dan mampu menerima hingga 36 volt dan 1/32 microstepping.

Saya hanya punya A4988 yang tersedia, jadi saya pergi dengan itu.

Sebelum memasang chip driver, Anda harus memutuskan berapa banyak langkah mikro yang Anda inginkan untuk menjalankan mesin Anda. Aturan praktisnya adalah, semakin banyak langkah mikro, semakin halus gerakannya, tetapi turunkan torsi. Begitu pula sebaliknya, semakin sedikit langkah mikro, semakin banyak torsi yang dimiliki motor stepper.

Anda harus menggunakan jumper untuk mengatur berapa langkah mikro, saya ingin 1/8 langkah mikro, yang saya percaya adalah kompromi yang baik antara gerakan halus dan torsi.

Untuk mengetahui cara mengatur ini:

//blog.protoneer.co.nz/arduino-cnc-shield-v3 -...

CNC Shield CATATAN: Saya memiliki tiruan dari CNC Shield V3, jadi pengaturan jumper saya berbeda dari yang diiklankan di blog Protoneer. Ini bisa menjadi anomali, atau bisa jadi kesalahan papan lebar.

CATATAN: saat memasang chip driver, pastikan mereka diinstal dalam orientasi yang benar. Anda dapat melihat di papan di mana pin untuk motor stepper dan pada chip driver Anda akan melihat set pin yang harus menuju pin. Alternatifnya, Anda bisa melihat banyak gambar dari CNC Shield online.

Langkah 5: Solder Stepper Motor Leads

Ok ... jadi Anda sudah melepas kabel XYZ dari papan driver lama, Arduino dan yang lainnya sudah terpasang ... sekarang Anda harus menghubungkan yang lama dengan yang baru.

Kabel XYZ akan membutuhkan konektor perempuan Dupont untuk terhubung ke Perisai CNC. Anda dapat melakukan ini beberapa cara, cara termudah adalah dengan membuat konektor wanita dengan lead yang Anda bisa solder kabel lama. Kabel sudah akan diberi kode warna menjadi berpasangan jadi cobalah dan simpan dalam orientasi yang sama. Itu akan MERAH / MERAH dan HITAM / HITAM, bukan Hitam / Merah, Hitam / Merah. Kebijakan elektronik konvensional mengatakan demikian, tetapi kali ini tidak.

Motor stepper bekerja 2 pasang lead, ini menentukan arah yang mereka dorong ketika arus dilewatkan, jika Anda menemukan bahwa arahnya terbalik ketika Anda menyalakan mesin dan berlari-lari, itu adalah hal yang mudah untuk mengambil sumbu yang mengarah pada papan dan putar 180 derajat.

Langkah 6: Hubungkan Daya, USB, Arduino dan PC

Untuk konversi saya, saya memiliki kabel USB khusus yang saya masukkan ke dalam Arduino dan itu hanya keluar dari kotak kontrol, saya tidak repot-repot memposisikan papan sehingga saya bisa mencabutnya. Colokan USB ini tidak hanya menghubungkan komputer Anda ke Arduino, tetapi juga mendukungnya.

Perisai CNC juga membutuhkan daya, ini untuk memberi daya pada motor stepper. Daya tidak masuk ke Arduino, jadi jangan khawatir tentang menggorengnya. Harus ada terminal sekrup untuk memasang ujung dari catu daya ke Perisai CNC, lakukan ini.

Setelah terpasang, Anda dapat menjalankan perangkat lunak pengontrol GRBL favorit Anda.

Langkah 7: CUT! MENGUKIR! LAKUKAN STUFF!

Itu saja ... ini mungkin tampak seperti proses yang panjang tetapi jujur, jika Anda sudah membaca semua ini, akan butuh waktu lebih lama untuk membaca ini daripada mengubahnya. Seluruh proses ini memakan waktu sekitar 45 menit.

Jadi ... jika Anda tidak menonton video. Ini dia lagi.

Selamat bersenang-senang!

Langkah 8: BONUS! Matematika!

Berikut ini adalah mini tutorial singkat tentang mengetahui nilai untuk dimasukkan ke dalam pengaturan GRBL Anda untuk langkah-langkah jumlah yang benar untuk menerjemahkan desain ke dunia nyata secara akurat.

Sebuah motor stepper tipikal memiliki 200 langkah revolusi PER. Ini dikenal sebagai langkah LENGKAP atau 1, 8 ° per langkah. Pengaturan ini memiliki torsi paling besar dan tercepat, namun tidak mulus.

Sebagian besar mesin ini akan mencantumkan jenis dan ukuran timah / bola yang dimilikinya. Pada 3020 saya, sekrup utama adalah 1404.

14: 14mm diameter ulir sekrup (OD)

04: 4mm pitch (atau jarak antara utas)

Kami sebagian besar peduli dengan angka 04 karena ini menggambarkan jumlah perjalanan linier sesuatu yang terhubung ke sekrup lead akan bepergian dengan SATU revolusi. Jadi benang 1205 berdiameter 12mm dan ukuran 5mm, begitu seterusnya. Ini juga berlaku untuk sekrup bola, 1603 berdiameter 16mm dan ukuran ulir 3mm.

-

Sekarang kita dapat menghubungkan kedua angka tersebut bersama-sama.

Stepper: 200 / rev

Leadscrew: 4mm / rev

Pengaturan dalam panggilan GRBL untuk nomor PER mm jadi ini matematika sederhana.

200/4 = 50 langkah untuk membuat sesuatu berjalan 1mm

(jika kita memiliki utas 3mm, itu akan menjadi 200/3 dll)

50 adalah angka yang saya masukkan ke GRBL

-

Di sinilah kita mendapatkan langkah mikro yang mewah.

Saya memiliki mesin CNC saya diatur menjadi 1/8 langkah mikro, yang berarti setiap langkah dibagi menjadi 8 langkah mikro.

200 langkah x 8 langkah mikro = 1600 total langkah / putaran

Matematika yang sama berlaku

1600/4 = 400 langkah untuk membuat sesuatu bergerak 1mm (sekali lagi, jika utas Anda berbeda, maka jumlah pembagi akan berbeda)

400 adalah angka yang saya masukkan ke dalam GRBL

-

Semakin banyak langkah semakin halus gerakannya, tetapi akan semakin lambat dan semakin kecil tenaga pada torsi.

TERIMA KASIH, mesin-mesin CNC Cina semuanya metrik, yang membuat matematika ini sangat sederhana. Jika ini adalah utas ACME, akan ada beberapa konversi metrik / imperial yang akan menghasilkan angka yang sangat aneh.

-

Ok sekarang potong sendiri sesuatu yang menyenangkan!

Artikel Terkait