Станок ЧПУ на Arduino для резки пенопласта


В этой статье мы рассмотрим создание станка ЧПУ (с числовым программным управлением) для резки пенопласта на основе платы Arduino. Это типичный самодельный станок с ЧПУ, поскольку он сделан из простых и дешевых материалов, некоторых деталей, напечатанных на 3D-принтере, а в качестве контроллера он использует плату Arduino.

Станок ЧПУ на Arduino для резки пенопласта

Также ранее на нашем сайте мы рассматривали создание плоттера с ЧПУ на основе Arduino Uno.

Обзор проекта

Вместо лазера главным инструментом этой машины является горячая проволока или специальный тип резистивной проволоки, которая становится очень горячей, когда через нее проходит ток. Горячая проволока плавит или испаряет пену, проходя через нее, и поэтому мы можем точно и легко получить любую форму, которую мы хотим.

Внешний вид станка ЧПУ на Arduino для резки пенопласта

Я сказал легко, потому что построить станок с ЧПУ на самом деле не так уж и сложно. Если вы новичок и думаете о том, чтобы построить свой первый станок с ЧПУ своими руками, просто оставайтесь с нами, потому что я объясню, как все работает. Я покажу вам весь процесс его создания, начиная с проектирования станка, подключения электронных компонентов, программирования Arduino, а также объясню, как подготовить ваши формы, создать G-коды и управлять станком с помощью бесплатных программ с открытым исходным кодом. Итак, давайте погрузимся в это.

3D модель станка ЧПУ на Arduino для резки пенопласта

Для начала вот 3D модель этой машины. Скачать 3D модель можно ниже.

3D модель станка ЧПУ на Arduino для резки пенопласта

Базовая конструкция сделана из алюминиевых профилей с Т-образным пазом 20x20 мм. Я выбрал эти профили, потому что они просты в использовании, нам не нужно сверлить отверстия или что-то еще при сборке, и, кроме того, они многоразовые, мы можем легко разобрать их и использовать для других проектов. Движение каждой оси достигается с помощью линейных подшипников, скользящих по гладким стержням 10 мм. Я использовал два стержня для каждой оси.

Скользящие блоки могут выглядеть немного странно, но они спроектированы таким образом, что их можно легко напечатать на 3D-принтере как единую деталь, при этом выполняющую несколько функций. Так, например, скользящий блок X вмещает два линейных подшипника, он удерживает шток оси Y, он удерживает шкив для ремня оси Y, а также имеет ручки для крепления ремня оси X.

3D модель блока, скользящего по оси X

Для привода скользящих блоков мы используем шаговые двигатели NEMA 17. Используя соединительную муфту вала, простой резьбовой стержень, два шкива и два ремня, мы можем равномерно приводить в движение два скользящих блока на каждом рельсе одновременно.

Здесь мы также можем заметить, что у нас есть третий шаговый двигатель, который позволяет машине создавать 2,5D-фигуры, и мы объясним, как это работает, немного позже в видео.

В целом, с точки зрения жесткости конструкция, возможно, не так уж хороша, но я хотел создать функциональную машину с минимальным количеством деталей, которая при этом могла бы выполнять свою работу.

STL файлы для 3D-печати 

Эту 3D-модель, а также файлы STL для 3D-печати можно получить на сайте Cults3D.

3D модель станка ЧПУ на Arduino для резки пенопласта на сайте Cults3D

3D-печать

Для 3D-печати деталей я использовал свой 3D-принтер Creality CR-10.

3D печать блока, скользящего по оси X

Обратите внимание, что некоторые детали, напечатанные на 3D-принтере, требуют некоторой постобработки, или перед использованием необходимо удалить вспомогательный материал.

Пример детали, напечатанной на 3D-принтере, требующей постобработки

В некоторых случаях мне также приходилось использовать рашпиль, чтобы удалить излишки материала, полагаю, из-за плохих настроек поддержки в программном обеспечении для нарезки.

Сборка ЧПУ

Так или иначе, теперь у меня готовы все материалы, и я могу приступить к сборке машины.

Вот список всех основных компонентов, используемых в этом станке с ЧПУ. Список электронных компонентов можно найти ниже в разделе со схемой.

  • 6x 20x20 мм 500 мм Т-образный алюминиевый профиль
  • 4x 10 мм линейных направляющих стержня
  • 6x угловых кронштейнов с Т-образным пазом
  • 50x гаек M5 для профилей с Т-образным пазом
  • 6x Линейные подшипники 10 мм 
  • Ремень GT2 + зубчатый шкив + натяжной шкив
  • 2x Подшипник 5x16x5 мм.  Примечание: в видео я использую подшипник 6 мм, а также резьбовой стержень и шкивы GT2. Здесь я предлагаю использовать 5 мм, потому что эти размеры более распространены и их легко найти. Поэтому в загружаемых файлах STL я также включил две версии муфт вала и монтажных кронштейнов для соответствия этим размерам. Поэтому обязательно учитывайте это при 3D-печати этих деталей.
  • Распорные гайки
  • Весенний набор
  • Горячий провод
  • 2 стержня с резьбой длиной 50 см или любой стержень диаметром 6 или 5 мм в зависимости от внутреннего диаметра шкивов
  • Болты и гайки из местного хозяйственного магазина: M3x30 x8, M4x25 x4, M4x30 x4, M5x10/12 x40, M5x15 x8, M5x25 x4, M5x30 x4

Компоненты, необходимые для сборки станка с ЧПУ

Алюминиевые профили с Т-образными пазами, которые у меня были, были длиной 60 см, поэтому, согласно 3D-модели, я отрезал каждый из них по размеру с помощью ручной пилы по металлу. Затем, используя угловые кронштейны, я собрал базовую раму. Далее я устанавливаю хомуты вала для оси X. Видите ли, работать с профилями с Т-образными пазами так просто, нам просто нужны несколько болтов М5 и гаек с Т-образными пазами для крепления к ним всяких штук.

Закрепление зажима на алюминиевом профиле

Далее я вставляю стержень вала через зажимы. Пока он вставлен наполовину, нам также нужно добавить скользящий блок оси X. Мы просто вставляем в него два подшипника, а затем вставляем их на вал. Теперь мы можем вставить вал на другую сторону и с помощью болта М4 и гайки закрепить вал на месте. Я повторил этот процесс и для другой стороны.

Установка скользящего блока оси X

Далее нам нужно установить оси Y. Для этого сначала нам нужно вставить стержни в скользящие блоки оси X, разместить их заподлицо с нижней частью детали и закрепить их с помощью гаек и болтов M4. Затем мы можем вставить скользящие блоки оси Y. Эти скользящие блоки используют только один линейный подшипник.

Установка стержня оси Y

Сверху стержней оси Y нам нужно прикрепить монтажные кронштейны, которые соединят два стержня оси Y с профилем T-slot наверху. Опять же, мы используем тот же метод для их крепления к стержням. Для крепления профиля T-slot к монтажным кронштейнам я сначала добавил 3 болта M5 и гайки T-slot на них. Затем я просто вставил профиль и закрепил болты.

Закрепление монтажного кронштейна сверху стержня оси Y

Итак, у нас есть основная конструкция, и мы можем свободно перемещаться по осям X и Y.

Остов станка ЧПУ в собранном виде

Далее я прикрепляю ножки к базовой раме. Опять же, это очень просто сделать с помощью профилей T-slot. После того, как ножки закреплены, я собираюсь вставить первый шаговый двигатель для оси X. В этом случае я использую 20-миллиметровые распорные гайки, чтобы отдалить вал двигателя, чтобы позже я мог разместить ременной шкив рядом с ножкой.

Установка шагового двигателя для оси X

Хорошо, теперь у меня есть простой 6-миллиметровый резьбовой стержень, который будет одновременно приводить в движение два ремня. Поэтому сначала я отрезал его по размеру, поместил подшипник с внутренним диаметром 6 мм на противоположную ножку шагового двигателя и пропустил через него резьбовой стержень. Затем я вставил гайку для крепления стержня к подшипнику и два зубчатых шкива для ремней.

Установка 6-миллиметрового резьбового стержня

Для соединения резьбового стержня с шаговыми двигателями я напечатал на 3D-принтере соединительную муфту вала с отверстием 5 мм со стороны шагового двигателя и отверстием 6 мм со стороны стержня. Соединительная муфта вала имеет пазы для вставки гаек М3, а затем с помощью болтов М3 или винтов с резьбой мы можем легко закрепить ее на валу двигателя и резьбовом стержне. Далее нам нужно расположить шкивы на одной линии с ручками скользящих блоков и также закрепить их винтами с резьбой.

На противоположной стороне машины мы можем вставить два натяжных ролика. Для этой цели я использовал болты и гайки М5.

Установка натяжного ролика для ремня

Итак, теперь мы готовы установить ремни GT2 для оси X. Сначала я вставил и закрепил ремень на скользящем блоке с помощью стяжки. Затем я пропустил ремень вокруг зубчатого шкива, с другой стороны вокруг натяжного шкива, обрезал его до нужного размера и снова закрепил его на другой стороне скользящего блока с помощью стяжки.

Установка ремня GT2 для оси X

Я повторил этот процесс и для другой стороны. При закреплении другой стороны мы должны убедиться, что два скользящих блока находятся в одном и том же положении на оси X. Для этого мы можем просто переместить их в конец рельсов, и, таким образом, мы можем затянуть ремень и закрепить его стяжкой. На этом механизм скольжения оси X готов.

Далее тем же методом мы соберем механизм оси Y. Для крепления ремня к скользящему блоку мы снова используем стяжки. Здесь скользящий блок имеет только одну ручку, и для того, чтобы закрепить ремень, я сначала застегнул один конец ремня, затем растянул ремень до достаточной плотности и еще одним хомутом зацепил оба конца ремня. Теперь я могу просто снять предыдущий хомут и отрезать излишек ремня. Как упоминалось ранее, при креплении ремня с другой стороны мы должны убедиться, что два скользящих блока находятся в одном и том же положении на оси Y. На этом механизм оси Y также готов.

Установка ремня GT2 для оси Y

Далее я прикреплю еще один профиль с Т-образным пазом по оси X. Этот профиль будет служить для крепления к нему 3-го шагового двигателя, а также для размещения на нем пенопластовых деталей. С помощью 3-го шагового двигателя мы можем делать 2,5D или фактически трехмерные формы с помощью этого станка, например, шахматную фигуру.

Установка 3-го шагового двигателя

Хорошо, теперь нам нужно установить провод сопротивления. Этот провод должен выдерживать высокие температуры, сохраняя при этом равномерную температуру по всей длине. Обычно это нихромовая проволока или рыболовная проволока из нержавеющей стали, которые на самом деле недороги и их легко достать. Для правильной работы провод должен быть натянут между двумя башнями или скользящими блоками, и вот как я это сделал. Я прикрепил болты M5 к обоим скользящим блокам и добавил к ним небольшие пружины растяжения.

Установка пружины растяжения

Затем я просто прикрепил провод к пружинам. Я натянул провод настолько, насколько позволяли пружины. Провод нужно натягивать таким образом с помощью пружин, потому что когда он нагреется, он также увеличит свою длину, и пружины смогут это компенсировать.

Установка провода сопротивления

Хорошо, теперь мы можем соединить провод сопротивления с электрическими проводами. Мы будем использовать постоянный ток, поэтому полярность не имеет значения, важно только, чтобы ток протекал по проводу, чтобы он нагрелся. Здесь убедитесь, что ваш электрический провод достаточно надежен, чтобы поддерживать ток потребления около 3-5 ампер. В моем случае я использую провод 22-го калибра, но я бы рекомендовал провод 20-го или 18-го калибра, просто для уверенности.

Соединение провода сопротивления с электрическими проводами

Сначала я прикрепил электрический провод между двумя гайками, и, таким образом, ток мог проходить через катушку к резистивному проводу. На самом деле это не очень хорошо работало, и я покажу вам почему через минуту. Я провел провод через ручки скользящего блока, чтобы оставаться аккуратным и подальше от горячего провода.

Далее нам нужно установить концевые выключатели станка с ЧПУ. Эти микроконцевые выключатели имеют 3 соединения: заземление, нормально разомкнутое и нормально замкнутое соединение. Изначально я подключил их к нормально разомкнутым соединениям, но потом, проведя некоторые тесты, я перешел на нормально замкнутое соединение, так как в этом случае машина работает более стабильно.

Установка концевых выключателей

Проблема заключается в электрическом шуме, который возникает во время работы станка с ЧПУ и который ложно срабатывает, как будто они нажаты, и приводит к остановке работы станка.

Схема проекта

Далее мы можем подключить кабели шаговых двигателей, а затем посмотреть, как подключить все электронные компоненты. Вот принципиальная схема того, как все должно быть подключено.

Принципиальная схема станка ЧПУ на Arduino для резки пенопласта

Конечно, мозг этого станка с ЧПУ — плата Arduino. Вместе с ней нам также понадобится Arduino CNC Shield, три шаговых драйвера A4988 и DC-DC преобразователь для управления температурой горячей проволоки.

Необходимые компоненты

  1. Плата Arduino Uno (купить на AliExpress).
  2. Шаговый двигатель NEMA 17 (купить на AliExpress).
  3. A4988 Stepper Driver Module (модуль драйвера шагового двигателя) (купить на AliExpress).
  4. Arduino CNC Shield (купить на AliExpress).
  5. DC-DC преобразователь.
  6. Концевой выключатель.
  7. Источник питания постоянного тока.

Реклама: ООО "АЛИБАБА.КОМ (РУ)" ИНН: 7703380158

Сборка электронной части проекта

Я напечатал на 3D-принтере подставку для электронных компонентов, которую я закрепил на одной стороне профиля T-slot. Сначала я закрепил плату Arduino на подставке болтами M3, а затем вставил на нее шилд Arduino CNC.

Далее нам нужно выбрать разрешение, с которым шаговые драйверы будут управлять двигателями, используя некоторые перемычки. В моем случае я выбрал разрешение 16-го шага, добавив по три перемычки к каждому драйверу, и поэтому шаговые двигатели будут иметь более плавные движения.

Установка драйверов шаговых двигателей на Arduino CNC Shield

При размещении драйверов убедитесь, что они ориентированы правильно; небольшой потенциометр может служить индикатором того, что их следует ориентировать на нижнюю сторону шилда.

Затем я закрепил преобразователь постоянного тока. После этого я подключил три шаговых двигателя к шилду Arduino CNC, а также два концевых выключателя к конечным контактам X+ и Y+. Для питания станка я буду использовать источник питания постоянного тока 12 В 6 А. Щит Arduino CNC на самом деле может работать от 12 до 36 вольт, а конкретный преобразователь постоянного тока, который я использую, может работать с теми же напряжениями. На входе преобразователя постоянного тока я добавил переключатель, чтобы я мог включать и выключать горячий провод отдельно. На выходе преобразователя постоянного тока я просто подключил два провода с двух концов провода сопротивления. Наконец, мы можем подключить и запитать Arduino через порт USB и запитать шилд Arduino CNC и шаговые двигатели через разъем питания постоянного тока.

Электронная часть проекта в сборе

Хорошо, теперь пришло время проверить, работает ли станок правильно, и я начну с горячего провода. Вы можете видеть, что у меня 0 вольт на входе преобразователя постоянного тока, и как только я включаю переключатель, я получаю 12 В на входе. Затем на выходе преобразователя постоянного тока снова у нас ноль вольт, но когда мы начинаем поворачивать потенциометр, мы можем регулировать выходное напряжение от 0 до 12 В, и, таким образом, ток течет через горячий провод и мы можем проверить его температуру.

Проверка температуры горячего провода

Лучший способ проверить, какое напряжение следует установить на выходе DC-преобразователя, — попытаться разрезать кусок пены. Горячая проволока должна прорезать пену без особого сопротивления и изгиба.

Проверка прорезания пены

Однако после первоначального тестирования вы можете увидеть, что случилось с моим горячим проводом. Он растянулся из-за тепла, а пружины, которые должны были это компенсировать, не справились со своей задачей.

Провисание провода сопротивления вследствие его нагрева

На самом деле пружины утратили свою функциональность из-за перегрева, поскольку при такой конфигурации ток протекал и через них.

Итак, я заменил старые пружины на новые, и теперь я обошел пружины, подключив электрические провода напрямую к резистивному проводу с помощью зажимов типа «крокодил».

Подключение электрических проводов напрямую к резистивному проводу с помощью зажимов типа «крокодил»

Программное обеспечение для станка с ЧПУ на основе Arduino

Итак, теперь пришло время дать этому станку жизнь и превратить его в настоящий станок с ЧПУ.

Структурная схема программного обеспечения для станка с ЧПУ на основе Arduino

Для этого сначала нам нужно загрузить прошивку в Arduino, которая управляет движением станка. Самый популярный выбор для самодельных станков с ЧПУ — это прошивка GRBL.

Страница для скачивания прошивки GRBL

Она имеет открытый исходный код и мы можем загрузить ее с GitHub.com. После загрузки в виде zip-файла мы можем извлечь его, скопировать папку «grbl» и вставить ее в каталог библиотеки Arduino. Затем мы можем открыть Arduino IDE и из File > Examples > grbl выбрать пример grblUpload. Теперь нам нужно выбрать плату Arduino, которую мы используем, Arduino UNO, и выбрать COM-порт, к которому подключена наша Arduino, и, наконец, загрузить этот скетч в Arduino. После загрузки Arduino теперь знает, как читать G-коды и как управлять станком в соответствии с ними.

Далее нам нужен какой-то интерфейс или контроллер, который будет общаться и сообщать Arduino, что делать. Опять же, я выбираю программу с открытым исходным кодом для этой цели, и это Universal G-Code Sender.

Интерфейс Universal G-Code Sender

Я скачал версию 2.0 Platform. Чтобы запустить программу, нам нужно извлечь zip-файл, перейти в папку «bin» и открыть любой исполняемый файл ugsplatfrom. На самом деле это программа JAVA, поэтому для того, чтобы запустить эту программу, нам нужно сначала установить JAVA Runtime Environment. Мы также можем бесплатно скачать ее с официального сайта.

Итак, как только мы откроем программу Universal G-Code Sender, нам сначала нужно запустить мастер настройки, чтобы настроить станок.

Начало настройки Universal G-Code Sender

Здесь нам нужно просто выбрать нужный порт и подключить программу к Arduino. После того, как соединение установлено, мы можем проверить направление движения двигателей, нажимая кнопки. При необходимости мы можем изменить направление. Я выбрал положительные движения, чтобы перейти от исходного положения, где расположены концевые выключатели, в другие стороны.

Далее нам нужно откалибровать шаги двигателей, чтобы добиться правильных и точных движений. Поскольку мы выбрали 16-шаговое разрешение на драйверах, а двигатели имеют 200 физических шагов, это означает, что для того, чтобы двигатель совершил полное движение на 360 градусов, потребуется 3200 шагов. Теперь в зависимости от типа трансмиссии или, в данном случае, размера шкивов, нам нужно рассчитать количество шагов, необходимых двигателю, чтобы машина переместилась на 1 мм. Значение по умолчанию здесь установлено на 250 шагов на мм. Таким образом, как только мы нажмем одну из этих кнопок перемещения, двигатель сделает 250 шагов.

Калибровка нашего станка с помощью Universal G-Code Sender

Теперь в реальности, используя линейку, мы измеряем фактическое движение, которое совершила машина, и вводим это число здесь, в программе. Согласно этому, программа рассчитает и скажет нам, на какое значение мы должны изменить и обновить параметр шагов/мм. В моем случае это 83 шага/мм. Что касается оси Z, я установил ее на 400 шагов/мм, или это означает, что значение 1 мм для оси Z сделает поворот на 45 градусов.

Далее нам нужно проверить, правильно ли работают концевые выключатели. В зависимости от того, подключили ли мы их NO или NC, мы также можем инвертировать их здесь. Как я уже говорил, у меня лучше сработало NC-подключение. В любом случае, здесь нам нужно отметить, что нам нужно отключить концевой выключатель оси Z, поскольку в нашей машине его нет. Если мы его не отключим, мы не сможем вернуть машину в исходное положение. Для этого нам нужно перейти в папку grbl в библиотеке Arduino и отредактировать файл config.h.

Редактирование файла config.h

Здесь нам нужно найти строки цикла возврата в исходное положение и закомментировать набор по умолчанию для 3-осевого станка с ЧПУ и раскомментировать настройку для 2-осевых станков. Теперь нам нужно сохранить файл и повторно загрузить пример grblUpload на Arduino. Обратите внимание, что вам, вероятно, следует перезапустить программы снова, чтобы все работало правильно.

Хорошо, теперь мы можем попробовать вернуть машину в исходное положение с помощью кнопки Try homing. При нажатии машина должна начать движение к концевому выключателю X, а после нажатия она начнет движение по оси Y. При необходимости мы можем изменить направления концевых выключателей. В конце мастера настройки мы можем установить Soft Limits, которые фактически ограничивают максимальное расстояние, на которое машина может перемещаться в каждом направлении. В моем случае это 45x45 см.

Задание Soft Limits для нашего станка с ЧПУ

Итак, теперь программа готова к работе. Перед каждым использованием вы всегда должны возвращать машину в исходное положение, а затем можете делать все, что захотите. Сначала я бы посоветовал поиграться и протестировать контроллер Jog или вручную переместить машину. Также на этом этапе вы должны попробовать вырезать несколько кусков пенопласта, чтобы выяснить, какая скорость подачи или движения будет для вас наиболее подходящей.

Тестирование работы настроек станка

Поэтому вам следует поэкспериментировать как с температурой горячей проволоки, так и со скоростью подачи, чтобы выяснить, что обеспечит наиболее чистые и точные разрезы на ваших деталях из пенопласта.

Генерация G-кода для станка с ЧПУ

Наконец, в этом видео осталось посмотреть, как подготовить чертежи, чтобы станок с ЧПУ мог создавать из них формы. Для этого нам понадобится программное обеспечение для векторной графики, и снова я выбрал программное обеспечение с открытым исходным кодом, и это Inkscape. Вы можете скачать его с официального сайта бесплатно.

Главная страница сервиса Inkscape

Я покажу вам два примера, как подготовить G-код для станка Arduino CNC с помощью Inkscape. Итак, сначала нам следует установить размер страницы равным размеру нашей рабочей области, а это 45x45 см. Для первого примера я скачал изображение логотипа Arduino и импортировал его в программу. Используя функцию Trace Bitmap, нам нужно преобразовать изображение в векторный формат.

Преобразование логотипа Arduino с помощью Inkscape

Теперь, чтобы иметь возможность вырезать эту форму горячей проволокой, нам нужно сделать форму непрерывной траекторией. Это потому, что горячая проволока всегда присутствует в рабочей области, ее нельзя поднять, например, немного или выключить в случае лазера, перемещаясь от одной буквы или формы к другой. Поэтому, используя простые квадраты, я соединил все отдельные части вместе. Мы делаем это, выбирая части, а затем используя функцию Union. С другой стороны, внутренние замкнутые контуры должны быть открыты, и мы делаем это, используя функцию Difference.

Подготовка логотипа Arduino

Итак, как только наш чертеж готов, мы можем использовать расширение Gcodetools для генерации G-кода. Сначала нам нужно сгенерировать точки ориентации.

Использование расширения Gcodetools для генерации G-кода

Затем мы можем масштабировать нашу модель до нужного размера. Далее нам нужно перейти в библиотеку инструментов и с ее помощью определить инструмент, который мы используем для станка Arduino CNC. Мы можем выбрать цилиндр, так как проволока, очевидно, имеет цилиндрическую форму. Здесь мы можем изменить такие параметры, как диаметр инструмента, я установил его на 1 мм, а также скорость подачи. Другие параметры на данный момент не важны. Наконец, теперь мы можем сгенерировать G-код для этой формы с помощью функции Path to Gcode.

Генерация G-кода

G-код — это просто набор инструкций, которые GRBL или Arduino могут понять и, согласно им, управлять шаговыми двигателями. Итак, теперь мы можем открыть G-код в программе Universal G-code sender и через окно Visualizer увидеть тот путь, по которому должна пройти машина.

Визуализация G-кода для логотипа Arduino

Однако мы можем заметить здесь желтые линии, которые представляют собой пустой ход или ход по воздуху в случае использования биты или лазера. Как я уже упоминал ранее, в этом случае горячая проволока не может двигаться по этим ходам, потому что проволока прорежет материал и испортит форму. Здесь мы можем заметить, что у нас нет единого пути для всей формы, потому что мы забыли открыть закрытые области внутри логотипа. Поэтому мы можем просто вернуться к чертежу, сделать эти закрытые области открытыми и затем снова сгенерировать G-код.

Создание сплошного хода для G-кода

Еще одна вещь, которую стоит упомянуть, это хорошая идея выбрать собственную начальную точку, дважды щелкнув по форме, выбрать узел и выбрать Break path at selected node. Теперь, если мы откроем новый G-код, мы увидим, что путь начинается с последней буквы A, проходит через всю форму и заканчивается на букве A.

Для крепления деталей из пенопласта к станку с ЧПУ я сделал простые держатели с болтами М3, которые проникают в пенопласт и удерживают его на месте.

Держатели для закрепления пенопласта

Результат для нашего логотипа Arduino показан на следующем рисунке.

Результат для нашего логотипа Arduino

Хорошо, теперь я покажу вам еще один пример того, как сделать трехмерную форму. Мы сделаем квадратную форму столба, которую нужно разрезать с четырех сторон под углом 90 градусов друг к другу.

Пример изготовления трехмерной формы с помощью нашего станка с ЧПУ

Я получил форму столба с помощью метода Trace Bitmap, показанного ранее. Теперь мы можем нарисовать простой прямоугольник такого же размера, как столб, и вычтем столб из прямоугольника. Мы удалим одну из сторон, так как нам нужен только один контур профиля столба. Итак, это фактический контур, который должен создать станок с ЧПУ, и после каждого прохода нам нужно повернуть 3-й шаговый двигатель на 90 градусов.

Подготовка G-кода для трехмерной формы

Чтобы сделать это при создании точек ориентации, нам нужно установить глубину Z на -8 мм. Затем в параметрах инструмента нам нужно установить шаг глубины на значение 2 мм. Теперь после генерации G-кода мы можем открыть его в отправителе G-кода и увидеть, что машина выполнит 4 прохода по одному и тому же пути с разницей в глубине 2 мм. В случае фрезерного станка с ЧПУ это означало бы, что каждый раз фреза будет становиться на 2 мм глубже, чтобы разрезать материал, но здесь, как было показано ранее, мы устанавливаем ось Z для поворота на 45 градусов с каждым миллиметром или на 90 градусов для перемещения шагового двигателя Z на 2 мм.

Подготовка G-кода для трехмерной формы (часть 2)

В любом случае, здесь нам также нужно немного изменить G-код. По умолчанию сгенерированный G-код после каждого прохода перемещает ось Z на значение 1 мм, что в случае ЧПУ-фрезерного станка означает, что он поднимает фрезу, когда требуется пустой ход.

3D форма для нашего проекта

На самом деле, мы могли бы оставить G-код неизмененным, но он будет совершать ненужные движения по оси Z или вращать пенопласт без причины. Поэтому после каждой итерации кода нам просто нужно изменять значения оси Z, чтобы они оставались на том же месте, не возвращаясь к значению 1 мм.

Внесение необходимых изменений в G-код

Для монтажа пенопластовой детали для создания 3D-формы мы используем эту платформу, которая содержит несколько болтов М3, которые вставляются в пенопластовую деталь и удерживают ее во время придания ей формы.

Монтаж пенопластовой детали для создания 3D-формы

Перед запуском G-кода нам нужно вручную поднести горячую проволоку к куску пенопласта. Расстояние от центра до горячей проволоки должно быть таким, каким мы хотим видеть нашу форму. Или, если нам нужен точный размер, как на чертеже, нам нужно измерить расстояние от начала координат до центра формы на чертеже.

Измерение расстояния от начала координат до центра формы

Затем нам нужно нажать кнопку Reset Zero в контроллере, чтобы сообщить программе, что она должна начать отсюда, а не с исходного положения. И все, теперь нам нужно просто нажать кнопку Play, и станок Arduino CNC создаст 3D-форму.

Вы можете загрузить файлы G-кода и файлы Inkscape для всех примеров по следующим ссылкам:

Вот и все по этому уроку. Надеюсь, объяснение было достаточно понятным, и вы сможете сделать свой собственный станок с ЧПУ.

Видео, демонстрирующее процесс сборки и работу проекта

Источник статьи

(Проголосуй первым!)
Загрузка...
16 просмотров

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *