自作(DIY)CNCルーター-Arduinoベース(GRBL)

すでに数か月間、あるいは数年前から、私は自分のCNCフライス盤を建設することを計画していました。 今、私はそれをする時間だと決めました! 私は他のDIYプロジェクトについて多くのことを読み、最終的に私はここで見つけたArduino CNC intstructableのデザインが好きでした。 寸法は不明瞭で、プログラミングとキャリブレーションはすべてスペイン語でしたが、私はそれをすべて自分で考えました。 結局、私は参考のためにデザインのみを使用しました。

このインストラクタブルでは、設計の最初から最初のgcodeの最後まで、手順を説明しようと思います。

注:3Dプリンターを使用して一部の部品を作成しましたが、正確に作業している場合は、これらの部品も木から作成することができます!

読んでください:

最初の配線後、デザインに何らかの動きがあることに気付きました。 解決策は、私が使用した12mmよりも太い棒を使用することです。 ただし、この設計は機能します!! 現在、私はまだデザインを改善していますが、近い将来このインストラクションを更新するかもしれません! ご不明な点がありましたら、お問い合わせください。回答させていただきます。

この説明が好きな方は、Arduinoコンテストに投票してください。 :)

更新-12月29日:あなたがこのプロジェクトに示しているすべての関心に本当に感動しました! 週末に結果とビデオを追加してみます。 現在、テストが簡単なので、硬質フォームをルーティングしています。 より硬い素材の場合は、速度を下げる必要があります。そうしないと、ハングスルーが少なすぎます。 私はこれを修正する方法を探しています(おそらくより厚いレール)、できるだけ早くこのインストラクションを更新します。 これを解決するいくつかの実証済みの方法があることは知っていますが、できるだけ安くすることが私の目標です。 :)

更新-1月3日:手順11でいくつかの結果とビデオを追加しました。Fusion360のCAM機能を理解しているため、過去の時間はあまりなかったため、最終的な「C」は泡。 ;)ただし、マシンが動作し、かなり良い品質に到達できることは明らかです!

更新-1月30日:過去数週間で、12mmロッドの代わりに18mmスチールチューブを使用するためのこのインストラクションを更新しました。 また、3Dプリントされたパーツをより多く/より簡単に配置できるように設計しました。 ただし、休暇やその他のプロジェクトのため、テストを行う時間はあまりないので、これらはすぐに続きます。 デザインはすでに以前よりもはるかに硬くなっているため、木材上でも送り速度を上げることができると思います。

更新-2月3日:Waahjoo! このページはあまり更新していませんが(マシンで作業しています)、Arduinoのすべてのコンテストで最優秀賞を獲得したというニュースを受け取りました! 投票したすべての人に感謝します! 私はこれにとても満足しています!!

楽しい構築を!

ステップ1:材料

このCNCルーターを作成するために、次の部品を使用しました。

  • 硬材合板1枚、厚さ18mm、2.44mx0.61m(32ユーロ)(地元の金物店)
  • 2本のスチールロッド、直径12mm 2本のスチールチューブ、直径18x1.5mm、長さ900mm(5.50ユーロ)(地元の金物屋)
  • 2本のスチールロッド、直径12mm 2本のスチールチューブ、直径18x1.5mm、長さ528mm(3.75ユーロ)(ローカルハードウェアストア)
  • スチールロッド2本、直径12mm、長さ188mm(1.35ユーロ)(金物店)
  • 12x 4xナイロンリニアベアリング12mm(1.50ユーロ)(地元の金物店)
  • 8xナイロンリニアベアリング18mm(3.50ユーロ)(ローカルハードウェアストア)
  • 2xネジ付きロッド、M8、長さ1m(4.70ユーロ)(ローカルハードウェアストア)
  • 1xねじ付きロッド、M5、長さ1m(2.25ユーロ)(ローカルハードウェアストア)
  • 2xカプラーナット5mm-M8(€2)(地元の3Dプリントショップ、123-3d.nl)
  • 1xカプラーナット5mm-M5(€1)(ローカル3Dプリントショップ、123-3d.nl)
  • 2x NEMA17(Wantai 42BYGHW811)1.8度/ステップステッピングモーター(30ユーロ)(ローカル3Dプリントショップ、123-3d.nl)
  • 1x NEMA17(Wantai 42BYGHW208)1.8度/ステップステッピングモーター(€12)(地元の3Dプリントショップ、123-3d.nl)
  • 3x TB6560ステッパードライバー(16.50ユーロ)Ebay
  • 1x 120W(12v、10A)電源(10ユーロ)Ebay
  • 1メートルの4xワイヤ3本(6ユーロ)(ローカル3Dプリントショップ、123-3d.nl)
  • 608個のボールベアリング(€4)AliExpress
  • 1x Chinese Arduino UNO(€2.50)AliExpress
  • 1x古いラップトップ/ラズベリーパイ/自分のラップトップ(€??)
  • 一部のM8ナット、一部のM5ナット、および一部のネジ

合計:約140ユーロ、

これにはまだミリング装置が含まれていないことに注意してください。 Dremel 8200シリーズを使用して起動しましたが、通常のルーターを追加するか、DCスピンドルのようなものをその上に作成するように変更します。

ステップ2:設計

はじめに説明したように、私のハードウェア設計は、ここで見つけたArduino CNCインストラクション可能に基づいています。 このインストラクションには正確な寸法などが指定されていないため、オートデスクのFusion 360ですべて自分でデザインを作成しました。

y方向に±70cm、x方向に±40cm、z方向に±10cmの範囲を持つように設計しました。

ステップ3:Yアセンブリ

Yアセンブリは、作成が最も簡単な(そして最大の)部品の1つです。 建物の図面を添付しました。すべての寸法はmm単位です。

ノート:

  • 22-7が記載されている場合、これは、直径22mm、深さ7mmの穴を開ける必要があることを意味します。 これはベアリング用です。
  • パネルAAとCCは同一です。
  • パネルBBとDDはほぼ同じです。パネルBBでは、ステッピングモーターとネジ付きロッドの間にカプラーナット用に22 mmの穴を1つ開ける必要があります。 パネルDDでは、この穴を開けません。
  • パネルBBおよびDDの12mmの穴は、深さわずか9mmです。

更新12mmのロッドがあまりにも突き抜けているように見えました。 そのため、18mmチューブの使用に合わせて設計が変更されました。 寸法の図面は同じままで、12mmの穴を開ける場合のみ、18mmの穴を開ける必要があります!

80mmと70mmの部品をネジ止めする前に、最初のNEMA17 42BYGHW811ステッピングモーターをパネルBBに取り付けます。 次に、カップリングナットとネジ付きロッド(750mmにカット)をステッピングモーターに取り付けます。 これで、70mmと80mmの部品をネジで留めることができますが、まだ大きなボードを取り付けないでください。 そうしないと、Xアセンブリを接続できません。 最終的に図3のようなものになります。

ステップ4:Xアセンブリ

Xアセンブリには、3D印刷パーツが含まれています。 これらはすべてThingiverseにあります。 Xアセンブリには、次のものが必要です。

  • 4x XYジョイント
  • 2x Yナットホルダー

木からこれらの部品を作ることもできますが、それから自分でもう少し創造的になる必要があります。 :)

図面に示されているように木材を見ましたが、Zブロックが終了する前にすべての部品をねじ止めしないでください(次のステップ)。

注:左側のパネルでは、22mmの穴の深さはわずか7mm(ベアリング)で、10mmの穴は貫通しています。 右側のパネルでは、22mmの穴が貫通しています(カプラーナットのため)。

更新: Yアセンブリと同様に、12mmロッドが18mmチューブに置き換えられました。 また、これらのチューブの位置合わせを支援するために、3Dプリントされたパーツが使用されています。 それらは、thingiverseにもアップロードされます。 繰り返しますが、十分に正確に作業する場合は、これらの3D印刷パーツを使用して木材で作成する必要はないかもしれません。

ステップ5:Zブロックアセンブリ

最も難しい部分の1つはZブロックです。 穴の穴あけは非常に正確でなければなりません。さもないと、スチールロッドがxアセンブリのサイドパネルの穴と完全に揃わないため、摩擦が大きすぎます。 私のヒントは、マイターソーを使用して木材を切断し、ドリルプレスを使用して穴を開けることです! 大きな穴については、最初にドリルプレスを使用して開始し、次にルーターを使用して十分なスペースを作成しました。

デザインの黒い部分はすべて3Dプリントされています。これは、高精度を得るのが簡単だからです。 これらの部分は、前のステップからのthingiverseリンクで見つけることができます。 白いものはナイロンベアリングです。

図2に示すように、木材を切断して穴を開ける必要があります。

ステップ6:すべてのハードウェアを組み立てる

すべての部品の組み立てを開始します。 Zパーツから始めて、それらをXフレームに接続します。 次に、xアセンブリの下部を取り付け、すべてをY軸に取り付けます。 3DプリントされたYナット、Xナット、Zブロックの部品には、ねじ山付きロッドを通過するナット用のスペースがあります。 これらを使用してください!

組み立て後、ネジ付きロッドを手で回して各軸を移動できることを確認してください。 これが非常に難しい場合は、おそらく位置合わせが間違っており、多くの摩擦が生じます。 これがすべてうまくいくまで、組み立て直してください!

最終的に、2番目の画像に示すように、完全なアセンブリになります。

ステップ7:モータードライバーと配線

使用したモータードライバーでは、配線は図1のようになります。画像の左側のアースは、arduinoからのアースです(12v電源からではありません)。

フェーズAとフェーズBは、シンプルなマルチメーターを使用して見つけることができます。フェーズ全体の抵抗(たとえば、A +とA-)はゼロです。 配線については、両方のAワイヤ間の抵抗がゼロであれば、どちらがA +とA-のどちらでもかまいません。 B相についても同じです。

モータードライバーのスイッチはまだ明確ではありませんが、この方法でS3とS4を切り替えると、ステップサイズは通常のステップサイズの1/8になり、より穏やかで正確なステップになります。

Arduinoの配線は、Githubのgrbl wikiで説明されています。 最低限の基本事項として、デジタルピン2〜7とGNDをステッパードライバーボードに配線するだけです。

ステップ8:Arduinoをフラッシュする

GithubからGRBLをダウンロードして抽出し、Arduino IDEを開きます。 スケッチ経由->ライブラリを含める-> zipライブラリを追加展開したばかりのフォルダから「grbl」ディレクトリを選択します。 arduino IDEを再起動し、ファイル->例の下に、grblUploadという名前のgrblの例があります。 開いてArduinoにアップロードします。

(ツールの下の)シリアルモニターを開き、ボーレートを115200に設定します。

メッセージ「Grbl 0.9j ['$' for help]」が表示されます。

したがって、$を入力してReturnキーを押します。 次に、$$を入力してReturnキーを押します。 ここで、grblの現在の設定がすべて表示されます。これはデフォルトです。 これで、必要なものをすべて変更できます。 詳細は、grbl Githubで説明されています。 私の設定はアタッチされていますが、軸が間違った方向に移動する場合(たとえば、B-とB +が異なる場合があるため)、これらを切り替える必要があります。

ステップ9:最初のサークル

建物と点滅が完了したら、次は何かをする時です! ここからUniversal G-Code Senderをダウンロードし(Githubの情報、こちら)、115200のボーレートでArduinoに再度接続します。

次に、電源装置の電源を入れ、「マシン制御」に進みます。 これで、このディスプレイのコントロールを使用してマシンを移動できるはずです!!

ペンをZ軸に接続し、このテキストを(メモ帳を使用して)circle.gcodeとして保存します。

G17 G20 G90 G94 G54
G0 Z0.25X-0.5 Y0。
Z0.1
G01 Z0。 F5。
G02 X0。 Y0.5 I0.5 J0。 F2.5
X0.5 Y0。 I0。 J-0.5
X0。 Y-0.5 I-0.5 J0。
X-0.5 Y0。 I0。 J0.5
G01 Z0.1 F5。
G00 X0。 Y0。 Z0.25

Universal G Code Senderの[ファイルモード]タブに移動すると、circle.gcodeが開き、[送信]をクリックするとすぐに、正確な直径2インチの円の描画が開始されます。

ステップ10:仕上げ

マシンが動作していることがわかったらすぐに、dremelのルーターを接続してフライス加工を開始します! すべてのルーターは他のルーターとは異なるため、自分で少し工夫する必要があります。 しかし、ここまで来たら、ルーターを確実に接続できるはずです!

幸運を!

この説明が気に入ったら、Arduinoコンテストで投票してください。 :)

ステップ11:更新:動作を確認する

この1週間は時間が足りませんでしたが、結果をお見せすることを約束したので、最善を尽くしました。 Fusion 360のCAM機能を理解しているので、添付の画像をご覧ください。サンプルの開始点が正しくないため、最終的な「C」が収まりませんでした。 これはマシンとは何の関係もありませんでしたが、Fusion 360の能力とは関係ありませんでした。

ご覧のとおり:硬質フォームの仕上げはかなり良いです!

注:木の部分は、フォームを押し下げるためにあります。 あまりうまく修正しなかったので、少し上に移動しました。

これまでの結果にとても満足しています!!

ステップ12:数週間後

さて、数週間後になりました。 私はさらにいくつかをテストし、更新されたデザインに非常に満足しています。

いくつかの事実:

  • 6mmの4枚刃ルータービットとパスあたり2mmの深さで、400mm / minのフェデレートで広葉樹合板をルーティングできます。
  • また、パスあたり4mmの深さで同じ送り速度と同じルーターを試しましたが、摩擦が大きすぎるために木材が焼けてしまいました。 ただし、精度は許容範囲内でしたが、この設定はお勧めしません。
  • 親ねじの代わりにねじ棒を使用したため、y軸に若干のバックラッシュがあります。 これにより、円が平らになります。 Xガントリーの下にあるナットを微調整することで、おそらくこれを少し調整できますが、将来的には親ねじに切り替えることになるでしょう。

私が言ったように:私はそれにとても満足しています! 今、私はそれを使用するためにより多くのプロジェクトが必要です。 ;-)

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