Фрезерные станки с ЧПУ на Arduino очень интересны в сборке и дают отличные результаты. Взгляните на некоторые из лучших проектов ЧПУ на Arduino, доступных сегодня!
Если вы хотите сделать свой собственный фрезерный станок с ЧПУ, вы пришли по адресу. Создание собственного станка дает более глубокие знания о самой системе и облегчает поиск и устранение неисправностей, которые могут потребоваться в будущем. Кроме того, проектировать и создавать свои собственные творения может быть очень занимательно и интересно, не говоря уже о том, что они будут соответствовать вашим потребностям.
Фрезеры с ЧПУ работают так же, как и ручные, но движения по осям X, Y и Z осуществляются с помощью электроники, что обеспечивает высокую точность и скорость по сравнению с ручной работой. Используйте Arduino, известный микроконтроллер с открытым исходным кодом, который обладает достаточной вычислительной мощностью для управления движением станка.
В этой статье мы покажем вам несколько проектов самодельных фрезерных станков с ЧПУ на Arduino, которые вы можете построить сами или вдохновиться ими при проектировании и создании более индивидуального станка. Но сначала немного справочной информации…
Термины
ЧПУ
Числовое программное управление (ЧПУ) — это автоматизированная форма управления системами, используемая в основном в обрабатывающем оборудовании, а также в 3D-принтерах. При этом термин «ЧПУ» сегодня часто используется для обозначения самих станков, как правило, автоматизированных токарных, фрезерных или роутеров. В этой статье мы сосредоточимся на последних.
Как и их ручные аналоги, фрезерные станки с ЧПУ часто используются для резки мягких материалов, таких как дерево, пластик, пенопласт и алюминий. Роутеры обычно работают на гораздо более высоких скоростях, чем фрезерные станки с ЧПУ и как правило, имеют большие стационарные столы.
Arduino
Arduino — это компания, производящая широкий спектр недорогой электроники. Пожалуй, самым известным устройством является Arduino Uno (который породил множество клонов на рынке).
И хотя она обладает приличной вычислительной мощностью, ей требуется дополнительная внешняя плата, чтобы обеспечить достаточный ток для моторов и фактически привести все в движение. Это дополнительное оборудование известно как Arduino shield.
Что касается программного обеспечения, то существует множество прошивок с открытым исходным кодом, таких как GBRL, Klipper и даже наш популярный компаньон для 3D-печати, Marlin. Поскольку это другая тема, мы не будем подробно останавливаться на ней, но для получения подробного списка лучшего программного обеспечения для работы роутера с ЧПУ вы можете ознакомиться с нашей статьей.
Инструменты и материалы
Хотя для каждого проекта требуются немного разные наборы инструментов и деталей, в этом разделе мы расскажем о некоторых основных вещах, которые обычно требуются для создания такого станка, как фрезерный станок с ЧПУ, независимо от его конструкции. Тем не менее, не забудьте внимательно изучить выбранный вами проект, чтобы убедиться, что у вас есть все необходимое, прежде чем приступать к его созданию.
Помимо стандартного набора инструментов, включая отвертки, шестигранные ключи, плоскогубцы и кусачки, вам, скорее всего, понадобится следующее:
- Шпиндель: Это, пожалуй, сердце любого роутера с ЧПУ, поскольку именно эта часть выполняет тяжелую работу по резке материалов. Выбор правильного шпинделя для вашего проекта определит, какие материалы вы сможете использовать и какая скорость резки будет возможна после завершения работы станка. Стоимость также имеет значение, так как это может быть самый дорогой компонент всего станка.
- 3D-принтер: Во многих проектах используются 3D-печатные детали, либо в качестве соединительных элементов, либо в качестве структурных деталей, либо и то, и другое. В зависимости от типа сборки, наличие хорошо откалиброванного 3D-принтера, способного изготавливать детали из ABS или PETG, будет очень кстати и значительно сократит ваши усилия по сборке.
- Дрель: Этот инструмент определенно необходим. Но не обязательно использовать тяжелый сверлильный станок — обычно достаточно ручной дрели. Правильный набор сверл также важен, в зависимости от материала, с которым вы будете работать для рамы станка. Сверла из быстрорежущей стали — хорошие универсалы, но в зависимости от материала вы можете захотеть использовать более специализированные сверла.
- Шаговые двигатели: Все фрезерные станки с ЧПУ на базе Arduino используют шаговые двигатели для перемещения каждой оси. Важно правильно выбрать двигатели, исходя из крутящего момента и скорости, которые потребуются маршрутизатору с ЧПУ. Приведенные ниже проекты помогут вам выбрать подходящие двигатели и платы драйверов для вашего собственного проекта.
Самодельный роутер
Так называемый домашний самодельный роутер с ЧПУ (Homebuilt DIY CNC Router) — это проект Azielaan015 на Instructables. Рама станка изготовлена из 18-миллиметровой фанеры твердых пород, а линейное перемещение обеспечивается стальными стержнями и винтами. В качестве шпинделя дизайнер использовал ручной вращающийся инструмент Dremel.
На странице Instructables описаны все этапы подготовки деталей (например, распиловки дерева) и сборки машины, включая электронику. Также показано, как протестировать его с помощью чертежной ручки и программы Universal G-Code Sender. Этот проект подойдет тем, у кого нет доступа к 3D-принтеру, хотя его наличие облегчит некоторые этапы.
- Рама: Фанера
- Испытанные материалы: Жесткий пенопласт, дерево
- Прошивка: GRBL
- Источник: Instructables
- Общая сложность: Средняя
Сверхмощный роутер
Самодельный фрезерный станок с ЧПУ был построен из 10-миллиметровой низкоуглеродистой стали и алюминиевых профилей, что позволило создать очень устойчивую раму. В основе станка лежит 500-ваттный шпиндель, который с легкостью вырезает алюминий. На странице проекта очень хорошо описаны материалы, включая алюминиевые усиленные профили для рамы, линейные направляющие для осей X и Y и три 76-мм шаговика NEMA 23.
Стальные детали, вырезанные лазером, повышают общую устойчивость рамы, но эти детали необходимо отполировать, загрунтовать и покрасить, чтобы предотвратить коррозию. В видеоролике показан этот процесс и подробно описан каждый этап сборки, включая утомительный процесс пайки всех компонентов на специальном шилде Arduino GRBL CNC, который может управлять драйверами двигателей напрямую.
Вся электроника и блок питания находятся в отдельном корпусе, который господин Инноватор решил прикрутить к боковой стенке стола, на котором стоит станок. Есть несколько замечаний по поводу добавления дополнительных алюминиевых профилей 2040 для дополнительной устойчивости по осям X и Y, но этот станок с ЧПУ и так довольно точен.
У Mr Innovative есть и другие разработки с ЧПУ, включая впечатляющий Homework Writing Machine, который является частично ЧПУ, частично плоттером, частично мечтой детства.
- Рама: Алюминий, низкоуглеродистая сталь
- Испытанные материалы: Алюминий, акрил
- Прошивка: GRBL
- Источник: YouTube
- Общая сложность: Средняя
Широкоформатный роутер
Следующий автор вдохновился на создание станка с ЧПУ с нуля по трем причинам: Это звучало забавно, бюджет был ограничен, а площадь резки должна была быть большой. Появился Arduino CNC Router. В первом видео есть несколько полезных советов по сборке, например использование блокировки при резке торцовочной пилой для получения повторяющихся резов или подвешивание металлических пластин портала к одному из отверстий для винтов с помощью куска проволоки, чтобы покрасить его со всех сторон сразу.
Одна особенность этой конструкции, которую мы не часто видим — скрытые угловые кронштейны, которые помещаются внутри алюминиевых профилей. Они не только эстетически привлекательны, но и функциональны, поскольку в некоторых случаях позволяют сборке иметь полный диапазон движения, без внешних угловых кронштейнов на пути.
Второе видео посвящено программной части. Инструкции проводят нас через три шага. Первый — это обычная прошивка Arduino, как вы уже догадались, GRBL. Затем, как и в большинстве станков с ЧПУ Arduino, устанавливается универсальная утилита для управления G-кодом (UGS). Если у вас возникнут трудности, в видео подробно объясняется каждый шаг.
Автор собрал этот очень способный станок примерно за 60000 рублей, а в комментариях есть мастера, которые собирают все детали за еще меньшую сумму. Эта конструкция, безусловно, предлагает довольно выгодное соотношение цены и качества!
- Рама: Алюминий, дерево
- Проверенные материалы: Дерево, алюминий, акрил
- Прошивка: GRBL
- Источник: YouTube
- Общая сложность: Средняя
Простой самодельный ЧПУ
Самодельный ЧПУ — это личная идея автора по созданию домашнего ЧПУ с использованием только простых инструментов. Для автора коммерческие варианты были либо слишком малы, либо слишком дороги.
Используя только старую торцовочную пилу, дешевый настольный сверлильный станок, ручную дрель, ленточную шлифовальную машину, набор метрических сверл и метчиков, несколько напильников, цифровые штангенциркули, рулетку, стальной пробойник, несколько отверток и шестигранных ключей, он построил мощный станок размером 800 x 600 мм. Как видно из первых секунд видео, он способен обрабатывать алюминий с помощью фрезера Makita мощностью 1,25 лошадиных сил. Создатель упоминает, что, возможно, стоит заплатить за обработку некоторых металлических деталей, так как ему было сложно сделать их вручную.
Фрезер был спроектирован в Fusion, а некоторые предварительно разработанные детали, например алюминиевые профили, были найдены в GrabCAD. После этого он начал подгонять детали друг к другу на экране, а затем и в реальной жизни. Пожалуй, самым повторяющимся шагом было сверление отверстий, а затем нарезание резьбы для установки метрических винтов.
Что касается проводки, то автор упоминает, что дешевая, неэкранированная проводка, которую он выбрал вначале, быстро поддалась электромагнитным помехам, что привело к остановке станка. Решение? Экранированные микрофонные кабели. После установки GRBL на Arduino и Universal G-code Sender станок был готов к работе. В качестве последнего шага рекомендуется установить корпус, чтобы предотвратить потери электроники и сделать станок более тихим.
В описании к видео приводится спецификация деталей, а в продолжении видео даны ответы на некоторые вопросы, которые часто задавались в комментариях, например о стоимости отдельных деталей, проводки и файлов дизайна.
- Рама: Алюминий, дерево
- Проверенные материалы: Алюминий
- Прошивка: GRBL
- Источник: YouTube
- Общая сложность: Высокая
Роутер с ЧПУ за 5000 рублей
Какое отличное название для проекта! Все уже в названии, а первая часть, 5000 рублей — вот она, звезда шоу. Видеоролик на YouTube позволяет нам проникнуть в суть волшебства еще до того, как мы достигнем минутной отметки. DAZ удалось разработать и напечатать функционирующие линейные рельсы, которые вы можете найти на Thingiverse. Линейный блок заполнен шариками airsoft BB для подшипников.
Вместо того чтобы использовать проверенные и верные шаговые двигатели Nema 23, как в большинстве случаев, DAZ показывает нам, как взломать некоторые шаговые двигатели 28BYJ-48, чтобы они работали как биполярные. Все гениально просто, немного странно и невероятно функционально. В качестве шпинделя используется двигатель 775, который можно купить менее чем за 1000 рублей.
Что касается электроники, мы уверены, что Arduino либо потеряла свой логотип, либо это клон. Автор не упоминает тип шилда, который он устанавливает на Arduino, но, судя по всему, это шилд V3 CNC, который можно приобрести в обычных местах.
После присоединения всех деталей пришло время загрузить GRBL и приступить к настройке значений двигателей. Автор использовал Fusion для генерации G-кода и предлагает использовать Easel для отправки его на ЧПУ, но вы можете использовать UGS или любой другой отправитель G-кода.
Автор сразу же приступил к вырезанию и изготовлению индивидуальной лампы из дерева и акрила для тестирования станка. Это премиум-дизайн, но иногда мы просто обязаны раскошелиться.
- Рама: Дерево, 3D-печатные детали
- Проверенные материалы: Дерево, акрил
- Прошивка: GRBL
- Источник: Hackster, YouTube
- Общая сложность: Средняя
CNC Dremel
Это очень популярный проект пользователя Thingiverse. У Dremel CNC есть своя группа мастеров на Facebook с различными версиями и модернизациями, что обеспечивает большую поддержку пользователей и альтернативные варианты дизайна. Полный список деталей и материалов находится в свободном доступе, включая ссылки на различные магазины для покупки.
Проект Dremel CNC в значительной степени опирается на 3D-печать, поэтому, если у вас есть хорошо откалиброванный принтер, процесс сборки будет простым делом. Все этапы проектирования и сборки, включая первые шаги после сборки станка, задокументированы в нескольких видеороликах. Как следует из названия, в качестве шпинделя в этом роутере изначально использовался инструмент Dremel, но позже автор обновил детали, чтобы при необходимости можно было подключить стандартный 500-ваттный шпиндель.
- Рама: Алюминиевые профили, 3D-печатные детали
- Проверенные материалы: Дерево, акрил, пенопласт, алюминий
- Прошивка: GRBL
- Источник: Thingiverse
- Общая сложность: Легко
ЧПУ с возможностью 3D-печати (MPCNC)
Mostly Printed CNC (MPCNC) — это более сложный проект с уникальным дизайном. В качестве основных конструктивных элементов в нем используются стальные трубы, которые легко расширяются в размерах. MPCNC — это не замкнутая система, а платформа для управления движением, которую можно приспособить к любому типу станков, включая 3D-принтеры и виниловые каттеры.
Хотя проект предоставляет полный список материалов и ссылки на покупку, многие варианты дизайна остаются на усмотрение пользователя. При этом рекомендуемый размер MPCNC составляет 600 x 600 мм (2 x 2 фута). Для тех, у кого ограниченный доступ к 3D-принтерам, или для тех, кто просто хочет приобрести все необходимые детали в одном месте, V1Engineering предлагает комплекты в своем онлайн-магазине. Однако все файлы проекта доступны на Thingiverse.
Хотя рекомендуемая плата управления для этого проекта — UltiMachine, создатели дают понять, что другие платы, включая решения на базе Arduino, вполне подойдут, и даже предоставляют некоторую поддержку для этих систем. Для получения дополнительной информации обязательно ознакомьтесь с нашей подробной статьей об этом проекте.
- Рама: 3D-отпечатанные детали, направляющие для кабелей (или стальные трубки)
- Проверенные материалы: Дерево, акрил, пенопласт, металлы
- Прошивка: GRBL, Marlin, другие
- Источник: V1Engineering
- Общая сложность: Высокая
Triple CNC Machine
Triple CNC Machine от Arduino Project Hub пользователя TheTNR — это решение 3-в-1. Вместо того чтобы только резать и гравировать, как другие фрезерные станки с ЧПУ, это устройство с самого начала обладает дополнительной функциональностью, поскольку позволяет подключать дополнительные инструменты, такие как лазер для резки и гравировки или старая добрая ручка для плоттера.
Это еще один проект, требующий обширной 3D-печати. Главное отличие, однако, заключается в предлагаемом шпинделе: бесщеточный двигатель, или, как его называют создатели, «двигатель дрона». Инструкция по сборке состоит из серии трех видеороликов, а 3D-печатные детали доступны на Thingiverse.
- Рама: напечатанные на 3D-принтере детали, стальные винты
- Проверенные материалы: Дерево
- Прошивка: GRBL
- Источник: Arduino Project Hub
- Общая сложность: Средняя
The Overpass
The Overpass — это проект широкоформатного (1 500 x 3 000 мм) роутера от пользователя Instructables. По его словам, эта страница Instructables — не столько учебник по сборке, сколько подробный документ, описывающий, как был спроектирован и построен этот прочный станок с ЧПУ.
В этом станке не используется 3D-печать, а все детали крепятся друг к другу болтами, что облегчает его масштабирование в случае нехватки места. Автор говорит, что их станок обошелся в 350 000 рублей, включая стоимость доставки и занял около четырех месяцев. Неплохое предприятие!
- Рама: Алюминиевые профили, фанера
- Проверенные материалы: Дерево
- Прошивка: GRBL, Marlin, другие
- Источник: Instructables
- Общая сложность: Высокая
Дополнительные инструменты
После завершения сборки необходимо выполнить несколько последних шагов, прежде чем вы сможете запустить свой фрезерный станок с ЧПУ в работу.
Если вы планируете управлять станком с помощью компьютера, вам нужно будет загрузить несколько дополнительных программ. Хотя программы CAM преобразуют цифровые проекты в инструкции G-кода, обычно требуется еще одна программа для отправки этих инструкций на Arduino. Для более подробного ознакомления с этими программами ознакомьтесь с нашей статьей о программном обеспечении для фрезерных станков с ЧПУ, в которой приведены несколько бесплатных вариантов.
И последнее, но не менее важное: выбор правильных фрез, безусловно, повлияет на работу вашего фрезера. Угадайте, что? У нас есть статья и об этом!
Когда все работает как надо, вы можете перейти к просмотру некоторых популярных сайтов для поиска STL-файлов для фрезерного станка с ЧПУ.
