3020 CNC + Arduino + GRBL + CNCシールドV3

安価な中国のCNCマシンをパラレルポートからArduinoとGRBLに変換しましょう。

さて、これは数週間の読書、研究、決意の集大成です。 これは私の最初の指導可能なものですので、これがあなたが行く必要がある場所にあなたを導くのに役立つことを願っています。

始める前に、少し背景を説明します。

3020、3040、および6040(およびより曖昧な2015、2016、および2020)CNCルーターフライス盤は、中国から出ており、愛好家やプロのサークルで非常に人気があります。 あなたがDIYタイプの場合、これらのマシンはプロセスを繰り返す優れた方法を提供し、基本的には手工具ではできないことをいくつか行います。 専門家にとって、比較的正確な親ねじ/ボールねじアセンブリを備えたこれらの機械は、機械が仕事で占められている場合、別の機械がポンプで部品を作ることを可能にします。 全体として、これらの安価なマシン(出荷されるDHLは600ドルから2500ドルの範囲)は、CNCに入るのに最適な方法です。 私の経験では、彼らはeBayとAliexpressの至る所で見つけることができ、Aliexpressでわずかに安いオプションを見つけることができ、その買い手保護はeBayのものよりもはるかに優れています。

モデル番号は、作業可能領域のサイズを示します。 3040は30cm x 40cm、6040は60cm x 40cmなどです。これらのモデルの範囲により、お店に適したものを簡単に選択できます。より高価で大きなもの(通常3040および6040)はより正確になります。典型的な台形の親ねじの代わりにボールねじタイプの直線運動。 2015、2016、および3020マシン(一部の3020にはボールねじがあります)には、直線移動用のナイロンまたはデルリンタイプのナットが付いています。

どのモデルに親ねじまたはボールねじがあるかは、モデルの後にある文字で確認できます。 3040Tには「台形ねじ」、3040Zにはボールねじ(ballscrewz?)があります:D

私はボールねじと親ねじの両方のタイプの動きの経験があります。あなたが払っているお金のために、バックラッシュがなければ、摩耗が少なく、非常に少ないボールねじを備えた機械を手に入れる方が良いです(左右の遊び)。 これらのマシンには、ステッピングモーターがセットアップされ、通常はケーブルトラックが既に組み込まれています。また、コントローラーボックスも付属しています。

これらのほとんどすべてのマシンのコントローラーボックスには、非常に古いMach 3スタイルのパラレルポートインターフェイスが付属しています。 信号パルスは、Mach 3ソフトウェアからポートに送信され、モーターを駆動してCNCマシンを稼働させます。 このタイプのシステムは古く、時代遅れで、Windows専用です。 私は2003年からMacに携わっているので、すぐにPCに戻らないので、これをArduinoに変換できると聞いたとき、「CNCはきちんとしたツール」から「CNCは私のものになる」と言いました。 「。

ステップ1:ビットとボブを集める

だから、長い間巻き込まれた導入の後、次のビットとボブで3020マシンを変更した方法は次のとおりです。

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

2)Arduino Uno(クローンも動作します)

3)Protoneer CNC Shield V3.XXX(新しいボードはいつでも入手可能です。クローンも入手可能です)

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

4)3 x A4899ステッピングモータードライバー(これらはCNCシールドに取り付けます。正しい方向に取り付けてください!)

5)3 x 4ピンデュポンメスコネクタ(各軸に1つ、ボードはそれらを接続する場所を示します)

6)シールドされたUSBケーブル(Arduinoの場合、これはコントローラーボックスからラップトップ/ PCに接続するのに十分な長さでなければなりません)

7)GRBLファームウェア//www.ebay.com/itm/Arduino-CNC-Shield-V3-10-G ...

8)選択したGコードジェネレーター(inkscapeプラグイン、makercam、JSCUT)

9)選択したGコード送信者(ユニバーサルGコード送信者、GRBLコントローラー、Chilipepprなど)

手順2:コントローラーボックスを開けます。

ビデオでは、変換が完了したことがわかりますが、ボックスをクラックすると、基本的に3つの主要なコンポーネントが表示されます。

1.電源。これはコイルか、私の場合は穴のあいた金属製の箱です。 内部からの主要な電源リードがあります。 1組のDCワイヤがドライバボードに接続されます...

2.ドライバーボード。接続ケーブルからXYZポートへのリード線がこれに接続されるため、これを認識できます。 あなたが私の3020のようなボードを持っていた場合、それらはネジ端子であるため、元に戻すのは非常に簡単です。 それらを元に戻すだけで、それらを引き出すことができます。 電源からの電力線も存在する必要があり、これも元に戻す必要があります)

3.スピンドルVFD(可変周波数ドライバー)。これは、閉じたボックスまたは開いた回路基板の場合があります。 これは、スピンドル速度を制御するための制御ボードとダイヤルを備えているため、これを認識するでしょう。

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XYZケーブルのラベルを忘れてしまった場合でも、心配しないでください。背面のポートに沿って進むと、どれがどれであるかがわかります。

ステップ3:ArduinoとCNCシールドを準備します。

Arduinoは、GRBLの最新バージョンでフラッシュする必要があります。 GRBLは何の略ですか? idea審員はまだ出ていません。

GRBLはオープンソースのGコードインタープリターです。Marlinファームウェアは3Dプリンター向けであるため、CNCマシン向けです。 ここで見つけることができます://github.com/grbl/grbl

ArduinoにGRBLを配置したら、ケースにマウントできます。 ただし、その前に、古いパラレルポートドライバーボードを取り外す必要があります。 それを捨てないでください、あなたはそれから救うことができるいくつかの素晴らしい電子部品がありそうです。 あなたはすでにワイヤを元に戻しているので、これはそれほど難しくないはずです。

CNCシールドを取り付ける前に、最初にArduinoボードを2本のネジで(古いボードのネジボスに)取り付けなければなりませんでした。

ステップ4:CNCシールドの物理設定

CNCシールドには4つのドライバーチップ用のスポットがあります。 A4988またはDRV8825を受け入れます。後者はより強力で、最大36ボルトおよび1/32マイクロステップを受け入れることができます。

A4988しか使用できなかったので、それらを使用しました。

ドライバチップをインストールする前に、マシンを実行するマイクロステップの数を決定する必要があります。 経験則では、マイクロステップが多いほど動きは滑らかになりますが、トルクは低くなります。 逆に、マイクロステップが少ないほど、ステッピングモーターのトルクは大きくなります。

ジャンパーを使用してマイクロステップの数を設定する必要があります。1/ 8マイクロステップが必要でしたが、これはスムーズな動きとトルクの妥協点だと思います。

これを設定する方法を見つけるには:

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

CNCシールド注:私はCNCシールドV3のクローンを持っているため、私のジャンパー設定はProtoneerブログで宣伝されているものとは異なりました。 これは異常である可能性があります。または、広範なスプレッドボードの間違いである可能性があります。

注:ドライバチップをインストールするときは、正しい方向にインストールされていることを確認してください。 ボード上でステッピングモーターのピンがどこにあるか、ドライバーチップでどのピンのセットがピンに向かっている必要があるかがわかります。 あるいは、オンラインでCNCシールドの多くの多くの写真を見ることができます。

ステップ5:ステッピングモーターのリード線をはんだ付けする

OK ...古いドライバボードからXYZケーブルを取り外し、Arduinoなどを取り付けました...今、古いものと新しいものを接続する必要があります。

CNCシールドに接続するには、XYZケーブルにDupontメスコネクタが必要です。 これにはいくつかの方法がありますが、最も簡単な方法は、古いケーブルをはんだ付けできるリード線を備えたメスコネクタを作成することでした。 ケーブルは既にペアに色分けされているため、同じ向きに保ちます。 黒/赤、黒/赤ではなく、赤/赤と黒/黒になります。 従来のエレクトロニクスの知恵はそう言っていますが、今回はそうではありません。

ステッピングモーターは2組のリード線で動作します。これは、電流が流れるときに押す方向を決定します。マシンを起動してジョギングするときに方向が逆になっていることがわかった場合、その軸のリード線をとるのは簡単ですボードと180度回します。

ステップ6:電源、USB、Arduino、PCを接続する

変換のために、Arduinoに接続する専用のUSBケーブルがあり、コントロールボックスから簡単に出てきます。ボードを配置する必要がないので、プラグを抜きます。 このUSBプラグは、コンピューターをArduinoに接続するだけでなく、電力も供給します。

CNCシールドにも電力が必要です。これは、ステッピングモーターに電力を供給するためです。 電源はArduinoに供給されないので、揚げる心配はありません。 電源からのリード線をCNCシールドに取り付けるためのネジ留め式端子が必要です。これを行います。

接続したら、お気に入りのGRBLコントローラーソフトウェアを起動できます。

ステップ7:カット! エングレーブ! スタッフをしてください!

それだけです...これは長いプロセスのように思えるかもしれませんが、正直に言って、このすべてを読んだ場合、変換するよりも読むのに時間がかかります。 このプロセス全体で約45分かかりました。

それで...もしあなたがビデオを見なかったなら。 ここに再びあります。

楽しんで!

ステップ8:ボーナス! 数学!

デザインを現実の世界に正確に変換するための正しい量の手順について、GRBL設定に入れる値を見つけるための簡単なミニチュートリアルを次に示します。

典型的なステッピングモーターは、1回転につき200ステップです。 これらはフルステップまたはステップごとに1.8°として知られています。 この設定は最大のトルクを持ち、最速ですが、スムーズではありません。

これらのマシンのほとんどは、持っている鉛/ボールねじの種類とサイズをリストします。 3020では、親ねじは1404です。

14:ねじ山の直径14mm(OD)

04:4mmピッチ(またはスレッド間の距離)

04の数値は、親ねじに接続された何かが1回転で移動する直線移動量を表すため、主に懸念されます。 したがって、1205ねじは直径12mm、ねじサイズ5mmなどです。 これはボールねじにも適用され、1603は直径16mm、ねじサイズ3mmです。

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これで、2つの数値を接続できます。

ステッパー:200 / rev

親ねじ:4mm / rev

GRBLの設定はPER mm数を必要とするため、本当に簡単な数学です。

200/4 =何かを1mm移動させるための50ステップ

(3mmのスレッドがある場合、200/3などになります)

50はGRBLに入れた数字です

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私たちが空想、マイクロステップを得る場所。

CNCマシンを1/8マイクロステップに設定しています。つまり、各ステップは8つのマイクロステップに分割されています。

200ステップx 8マイクロステップ=合計1600ステップ/回転

同じ数学が適用されます

1600/4 =何かを1mm動かすための400ステップ(ここでも、もしあなたのスレッドが異なっていれば、ディバイダーの数は異なります)

400は私がGRBLに入れた数字です

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ステップが多いほど動きは滑らかになりますが、速度が遅くなり、トルクの力が小さくなります。

ありがたいことに、中国のCNCマシンはすべてメトリックであるため、この計算は非常に簡単です。 これらがACMEスレッドである場合、いくつかの非常に奇数になるメトリック/インペリアル変換があります。

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さあ、楽しいことをカットしましょう!

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