3020 CNC + Arduino + GRBL + CNC Shield V3

Convertissons une machine CNC chinoise bon marché du port parallèle en Arduino et GRBL.

Très bien, c'est le point culminant de semaines de lecture, de recherche et de détermination. C'est ma première instruction, alors j'espère que cela vous aidera à aller où vous devez aller.

Un peu de contexte, avant de commencer:

Les fraiseuses à fraiseuse CNC 3020, 3040 et 6040 (et les plus obscures 2015, 2016 et 2020) qui viennent de Chine sont très populaires dans les milieux amateurs et professionnels. Si vous êtes de type bricolage, ces machines offrent un excellent moyen de répéter les processus et de faire essentiellement des choses qu'aucun outil à main ne vous permettra de faire. Pour les professionnels, ces machines avec leurs ensembles vis / vis à billes relativement précis permettent à une autre machine de pomper les pièces de fabrication si la machine de la machine est occupée par un travail. Dans l'ensemble, ces machines peu coûteuses (allant de 600 à 2500 $ DHL expédiés) sont un excellent moyen d'entrer dans la CNC. Ils peuvent être trouvés partout sur eBay et Aliexpress, d'après mon expérience, vous pouvez trouver des options légèrement moins chères sur Aliexpress et leur protection des acheteurs est bien meilleure que celle d'eBay.

Les numéros de modèle indiquent la taille de la zone réalisable, c'est-à-dire. le 3040 est de 30 cm x 40 cm, le 6040 est de 60 cm x 40 cm, etc. La gamme de ces modèles permet de choisir le bon pour votre magasin assez facilement, les plus chers et les plus grands (généralement 3040 et 6040) auront le plus précis mouvements linéaires de type vis à billes au lieu d'une vis mère typiquement trapézoïdale. les machines 2015, 2016 et 3020 (certaines 3020 auront des vis à billes) auront un écrou de type nylon ou Delrin pour un déplacement linéaire.

Vous pouvez dire quel modèle a la vis ou les vis à billes par la lettre après le modèle. Le 3040T aura des "vis trapézoïdales" et un 3040Z aura des vis à billes (vis à billes?): D

J'ai de l'expérience avec les mouvements à vis à billes et à vis sans fin, pour l'argent que vous payez, il est préférable d'obtenir une machine avec des vis à billes car elles s'usent mieux et très peu, si aucun jeu (jeu latéral) n'est présent. Ces machines seront équipées de moteurs pas à pas et ont généralement des chemins de câbles déjà intégrés, elles seront également livrées avec un boîtier de commande.

Le boîtier du contrôleur sur presque toutes ces machines sera livré avec une interface de port parallèle de style Mach 3 très ancienne. Des impulsions de signal seront envoyées depuis le logiciel Mach 3 vers le port et cela entraîne les moteurs et donne vie à la machine CNC. Ce type de système est ancien, daté et ne concerne que Windows. Je suis un Mac depuis 2003, donc je ne reviendrai pas de sitôt sur PC, donc quand j'ai entendu que vous pouviez le convertir en Arduino, je suis passé de "que la CNC est un outil soigné" à "que la CNC sera à moi ".

Étape 1: rassemblez vos bits et bobs

Donc, après cette longue introduction, voici comment j'ai changé une machine 3020 avec les bits et bobs suivants:

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

2) Arduino Uno (un clone fonctionnera également)

3) Protoneer CNC Shield V3.XXX (de nouvelles cartes sont attendues à tout moment, des clones sont également disponibles)

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

4) 3 x pilotes de moteur pas à pas A4899 (ceux-ci se fixent au bouclier CNC, assurez-vous qu'ils se fixent dans la bonne direction!)

5) Connecteurs femelles Dupont 3 x 4 broches (un pour chaque axe, la carte vous indiquera où les fixer)

6) Câble USB blindé (pour Arduino, cela devrait être assez long pour passer de la boîte du contrôleur à votre ordinateur portable / PC)

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

8) Générateur de code G de choix (plugin inkscape, makercam, JSCUT)

9) Expéditeur de code G de choix (émetteur universel de code G, contrôleur GRBL, Chilipeppr, etc.)

Étape 2: Ouvrez la boîte du contrôleur.

Vous verrez dans la vidéo que la conversion est terminée, mais lorsque vous ouvrez la boîte, vous verrez essentiellement trois composants principaux.

1. La source d'alimentation, ce sera soit une bobine ou dans mon cas, une boîte métallique perforée. Il aura les principaux fils d'alimentation venant de l'intérieur. Un jeu de fils CC sera connecté à la carte du pilote ...

2. La carte du pilote, vous le reconnaîtrez car les fils des câbles de connexion aux ports XYZ y seront attachés. Si vous aviez une carte comme ma 3020, elles seront super faciles à défaire car ce sont des bornes à vis. Il suffit de les annuler et vous pouvez les retirer. Les fils d'alimentation de la source d'alimentation doivent également être présents, cela doit également être annulé)

3. La broche VFD (Variable Frequency Driver), ce peut être une boîte fermée ou une carte de circuit ouvert. Vous le reconnaîtrez car il aura une carte de commande et un cadran pour contrôler la vitesse de la broche.

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Si vous oubliez l'étiquette des câbles XYZ, ne vous inquiétez pas, suivez-les simplement jusqu'aux ports à l'arrière et vous pourrez voir lequel est lequel.

Étape 3: Préparez l'Arduino et le bouclier CNC.

L'Arduino doit être flashé avec la version la plus récente de GRBL. Que signifie GRBL? Aucune idée, le jury est toujours absent.

GRBL est un interpréteur de code G open source, il est destiné aux machines CNC comme le firmware Marlin aux imprimantes 3D. Vous pouvez le trouver ici: //github.com/grbl/grbl

Une fois que vous avez GRBL sur votre Arduino, vous pouvez le monter dans le boîtier. MAIS avant de faire cela, vous devez retirer l'ancienne carte de pilote de port parallèle. Ne le jetez pas, il y a probablement de superbes composants électroniques que vous pouvez en récupérer. Vous avez déjà défait les fils, cela ne devrait donc pas être trop dur.

J'ai dû monter ma carte Arduino d'abord avec quelques vis (dans les bossages de vis de l'ancienne carte) avant de fixer le blindage CNC.

Étape 4: Paramètres physiques du bouclier CNC

Le CNC Shield a des emplacements pour 4 puces de pilote. Il accepte l'A4988 ou le DRV8825, le dernier étant plus puissant et capable d'accepter jusqu'à 36 volts et 1/32 micropas.

Je n'avais que du A4988, alors je suis allé avec ceux-ci.

Avant d'installer les puces du pilote, vous devez décider du nombre de micro-étapes sur lesquelles votre machine doit fonctionner. En règle générale, plus il y a de micro-pas, plus les mouvements sont fluides, mais réduisent le couple. Inversement, moins il y a de micro-pas, plus les moteurs pas à pas ont de couple.

Vous devez utiliser des cavaliers pour définir le nombre de micro-étapes, je voulais 1/8 micropas, ce qui, je crois, est un bon compromis entre le mouvement fluide et le couple.

Pour savoir comment configurer cela:

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

CNC Shield REMARQUE: J'ai un clone de CNC Shield V3, donc mes paramètres de cavalier diffèrent de ceux annoncés sur le blog Protoneer. Cela pourrait être une anomalie, ou ce pourrait être une erreur généralisée.

REMARQUE: lors de l'installation des puces de pilote, assurez-vous qu'elles sont installées dans le bon sens. Vous pouvez voir sur la carte où les broches des moteurs pas à pas et sur les puces des pilotes, vous verrez quel ensemble de broches doit aller vers les broches. Alternativement, vous pouvez simplement regarder les nombreuses photos du bouclier CNC en ligne.

Étape 5: Fils de moteur pas à pas de soudure

Ok ... donc vous avez retiré les câbles XYZ de l'ancienne carte de pilote, l'Arduino et tout ça est monté ... maintenant vous devez interfacer l'ancien avec le nouveau.

Les câbles XYZ auront besoin de connecteurs femelles Dupont pour se connecter au blindage CNC. Vous pouvez le faire de plusieurs manières, la manière la plus simple étant de créer un connecteur femelle avec des fils sur lesquels vous pouvez souder les anciens câbles. Les câbles seront déjà codés en couleur par paires, alors essayez de les garder dans la même orientation. Ce sera ROUGE / ROUGE et NOIR / NOIR, pas Noir / Rouge, Noir / Rouge. La sagesse de l'électronique conventionnelle le dit, mais cette fois ce n'est pas le cas.

Les moteurs pas à pas fonctionnent avec 2 paires de fils, cela dicte la direction dans laquelle ils poussent lorsqu'un courant est traversé.Si vous constatez que la direction est inversée lorsque vous allumez la machine et faites du jogging, c'est une simple question de prendre cet axe sur le bord et tournez-le à 180 degrés.

Étape 6: Connectez l'alimentation, USB, Arduino et PC

Pour ma conversion, j'ai un câble USB dédié que je mets dans l'Arduino et il sort simplement du boîtier de commande, je n'ai pas pris la peine de positionner la carte pour pouvoir le débrancher. Cette prise USB connecte non seulement votre ordinateur à l'Arduino, mais elle l'alimente également.

Le bouclier CNC a également besoin d'énergie, c'est pour alimenter les moteurs pas à pas. L'alimentation n'est pas alimentée par l'Arduino, alors ne vous inquiétez pas de le faire frire. Il devrait y avoir une borne à vis pour fixer le fil de l'alimentation au blindage CNC, faites-le.

Une fois que vous l'avez attaché, vous pouvez lancer votre logiciel de contrôleur GRBL préféré.

Étape 7: COUPEZ! GRAVER! FAIRE DES CHOSES!

C'est ça ... cela peut sembler un long processus mais honnêtement, si vous avez lu tout cela, il aura fallu plus de temps pour le lire que pour le convertir. Ce processus m'a pris environ 45 minutes.

Donc ... si vous n'avez pas regardé la vidéo. Le voici de nouveau.

S'amuser!

Étape 8: BONUS! Math!

Voici un mini-didacticiel rapide sur la découverte de la valeur à mettre dans vos paramètres GRBL pour les étapes de montant correct pour traduire les conceptions dans le monde réel avec précision.

Un moteur pas à pas typique a 200 étapes par révolution. Celles-ci sont appelées étapes COMPLÈTES ou 1, 8 ° par étape. Ce réglage a le plus de couple et est le plus rapide, mais pas le plus fluide.

La plupart de ces machines énumèrent le type et la taille des vis / billes à billes dont elles disposent. Sur mon 3020, la vis mère est 1404.

14: diamètre de 14 mm du filetage (OD)

04: pas de 4 mm (ou la distance entre les filetages)

Nous sommes principalement concernés par le nombre 04 car il décrit la quantité de déplacement linéaire que quelque chose connecté à la vis mère parcourra avec UNE révolution. Ainsi, un fil 1205 a un diamètre de 12 mm et une taille de fil de 5 mm, etc. Cela s'applique également aux vis à billes, 1603 a un diamètre de 16 mm et un filetage de 3 mm.

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Maintenant, nous pouvons connecter les deux nombres ensemble.

Pas à pas: 200 / rev

Vis sans fin: 4 mm / tour

Les paramètres dans GRBL appellent un nombre PER mm, donc c'est vraiment un calcul simple.

200/4 = 50 étapes pour faire voyager quelque chose de 1 mm

(si nous avons un filetage de 3 mm, ce serait 200/3 etc etc)

50 est le nombre que j'ai mis dans GRBL

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Heres où nous obtenons fantaisie, micro-pas.

J'ai ma machine CNC configurée pour être à 1/8 micro-pas, ce qui signifie que chaque étape est divisée en 8 micro-étapes.

200 étapes x 8 micro étapes = 1600 étapes totales / rev

Le même calcul s'applique

1600/4 = 400 étapes pour faire bouger quelque chose de 1 mm (encore une fois, si votre fil est différent, le nombre de diviseur sera différent)

400 est le nombre que j'ai mis dans GRBL

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Plus il y a d'étapes, plus les mouvements sont fluides, mais plus ils seront lents et moins de puissance sur le couple.

MERCI, les machines CNC chinoises sont toutes métriques, ce qui rend ce calcul très simple. S'il s'agissait de threads ACME, il y aurait des conversions métriques / impériales qui entraîneraient des nombres très impairs.

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Ok maintenant va te couper quelque chose d'amusant!

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