3020 CNC + Arduino + GRBL + CNC Shield V3
Convirtamos una máquina CNC china barata de Puerto Paralelo a Arduino y GRBL.
Muy bien chicos, esta es la culminación de semanas de lectura, investigación y determinación. Es mi primer instructable, así que espero que esto te ayude a llegar a donde necesitas ir.
Un poco de historia, antes de comenzar:
Las fresadoras fresadoras CNC 3020, 3040 y 6040 (y las más oscuras 2015, 2016 y 2020) que salen de China son muy populares en los círculos de aficionados y profesionales. Si usted es un tipo de bricolaje, estas máquinas ofrecen una excelente manera de repetir procesos y básicamente hacen algunas cosas que ninguna herramienta manual le permitirá hacer. Para los profesionales, estas máquinas con sus conjuntos de husillo de husillo / husillo relativamente precisos permiten que otra máquina bombee piezas, si la máquina está ocupada con un trabajo. En general, estas máquinas económicas (que van desde $ 600-2500 enviados por DHL) son una excelente manera de ingresar al CNC. Se pueden encontrar en todo eBay y Aliexpress, en mi experiencia, puede encontrar opciones marginalmente más baratas en Aliexpress y su protección del comprador es mucho mejor que la de eBay.
Los números de modelo denotan el tamaño del área factible, es decir. el 3040 mide 30 cm x 40 cm, el 6040 mide 60 cm x 40 cm, etc. La gama de estos modelos hace que elegir el adecuado para su tienda sea bastante fácil, los más caros y más grandes (generalmente 3040 y 6040) tendrán más precisión movimientos lineales de tipo husillo de bolas en lugar de un tornillo de avance típicamente trapezoidal. Las máquinas 2015, 2016 y 3020 (algunas 3020 tendrán husillos de bolas) tendrán una tuerca de nylon o Delrin para viajes lineales.
Puede saber qué modelo tiene el tornillo guía o los tornillos de bola por la letra después del modelo. 3040T tendrá "tornillos de cabeza trapezoidales" y un 3040Z tendrá tornillos de bola (¿bolas de tornillo?): D
Tengo experiencia con los movimientos del tipo de tornillo de bola y de tornillo de avance, por el dinero que está pagando, es mejor obtener una máquina con tornillos de bola, ya que se desgastan mejor y muy poco, si no hay reacción (juego de lado a lado). Estas máquinas vendrán configuradas con motores paso a paso y generalmente tienen pistas de cable ya integradas, también vendrán con una caja controladora.
La caja del controlador en casi todas estas máquinas vendrá con una interfaz de puerto paralelo de estilo Mach 3 muy antigua. Los pulsos de señal serán enviados desde el software Mach 3 al puerto y eso impulsa los motores y hace que la máquina CNC cobre vida. Este tipo de sistema es antiguo, está fechado y es solo para Windows. He sido una persona Mac desde 2003, así que no volveré a cambiar a PC en el corto plazo, así que cuando escuché que podías convertir esto a Arduino, pasé de "ese CNC es una herramienta ordenada" a "ese CNC será mío ".
Paso 1: Reúne tus bits y bobs
Entonces, después de esa introducción larga y sin aliento, así es como cambié en una máquina 3020 con los siguientes bits y bobs:
1) Máquina CNC 3020 //www.aliexpress.com/wholesale?catId=0&initi ...
2) Arduino Uno (un clon también funcionará)
3) Protoneer CNC Shield V3.XXX (las nuevas placas deben presentarse en cualquier momento, los clones también están disponibles)
//www.ebay.com/itm/Arduino-CNC-Shield-V3-10-G ...
4) 3 x controladores de motor paso a paso A4899 (estos se conectan al escudo del CNC, ¡asegúrese de que se colocan en la dirección correcta!)
5) Conectores hembra Dupont de 3 x 4 pines (uno para cada eje, la placa le mostrará dónde colocarlos)
6) Cable USB blindado (para Arduino, esto debería ser lo suficientemente largo para ir desde la caja del controlador a su computadora portátil / PC)
7) firmware GRBL //www.ebay.com/itm/Arduino-CNC-Shield-V3-10-G ...
8) Generador de código G de elección (complemento inkscape, makercam, JSCUT)
9) Remitente de código G de elección (remitente universal de código G, controlador GRBL, Chilipeppr, etc., etc.)
Paso 2: Abra la caja del controlador.
Verá en el video que la conversión se ha completado, pero cuando abre la caja, básicamente verá tres componentes principales.
1. La fuente de alimentación, será una bobina o, en mi caso, una caja de metal perforada. Tendrá los principales cables de alimentación provenientes del interior. Se conectará un conjunto de cables de CC a la placa del controlador ...
2. La placa del controlador, lo reconocerá porque los cables de los cables de conexión a los puertos XYZ se conectarán a esto. Si tuviera una placa como mi 3020, será muy fácil de deshacer ya que son terminales de tornillo. Solo deshazlos y podrás sacarlos. Los cables de alimentación de la fuente de alimentación también deben estar presentes, esto también debe deshacerse)
3. El husillo VFD (controlador de frecuencia variable), esto puede ser una caja cerrada o una placa de circuito abierto. Reconocerá esto, ya que tendrá una placa de control y un dial para controlar la velocidad del eje.
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Si olvida la etiqueta de los cables XYZ, no se preocupe, simplemente sígalos hasta los puertos en la parte posterior y podrá ver cuál es cuál.
Paso 3: Prepare el Arduino y el Escudo CNC.
El Arduino necesita ser actualizado con la versión más actual de GRBL. ¿Qué significa GRBL? No tengo idea, el jurado aún está fuera.
GRBL es un intérprete de código G de código abierto, es para máquinas CNC como el firmware Marlin es para impresoras 3D. Puedes encontrarlo aquí: //github.com/grbl/grbl
Una vez que tenga GRBL en su Arduino, puede montarlo en el estuche. PERO antes de hacerlo, debe quitar la placa del controlador de puerto paralelo anterior. No lo tire, es probable que haya algunos componentes electrónicos increíbles que puede salvar de él. Ya has deshecho los cables, así que esto no debería ser demasiado difícil.
Primero tuve que montar mi placa Arduino con un par de tornillos (en los tornillos de la placa anterior) antes de colocar el CNC Shield.
Paso 4: Configuración física del escudo CNC
El CNC Shield tiene puntos para 4 chips de controlador. Acepta el A4988 o el DRV8825, siendo este último más potente y capaz de aceptar hasta 36 voltios y 1/32 de micropaso.
Solo tenía A4988 disponible, así que fui con esos.
Antes de instalar los chips del controlador, debe decidir en cuántos micro pasos desea que su máquina funcione. La regla general es que, cuanto más micro pasos, más suaves son los movimientos, pero menor es el par. Viceversa, cuanto menos micro pasos, más torque tienen los motores paso a paso.
Tiene que usar puentes para establecer cuántos micro pasos, quería 1/8 microsteps, lo que creo que es un buen compromiso entre el movimiento suave y el torque.
Para saber cómo configurar esto:
//blog.protoneer.co.nz/arduino-cnc-shield-v3 -...
NOTA de CNC Shield: tengo un clon del CNC Shield V3, por lo que la configuración de mi puente difiere de la anunciada en el blog de Protoneer. Esto podría ser una anomalía, o podría ser un error generalizado.
NOTA: cuando instale los chips del controlador, asegúrese de que estén instalados en la orientación correcta. Puede ver en la placa dónde están los pines para los motores paso a paso y en los chips de los controladores, verá qué conjunto de pines debe ir hacia los pines. Alternativamente, puede mirar las muchas imágenes del CNC Shield en línea.
Paso 5: cables de motor paso a paso de soldadura
Ok ... así que ha quitado los cables XYZ de la placa del controlador anterior, el Arduino y todo está montado ... ahora necesita conectar lo viejo con lo nuevo.
Los cables XYZ necesitarán conectores hembra Dupont para conectarse al CNC Shield. Puede hacerlo de varias maneras, la forma más fácil fue hacer un conector hembra con cables a los que pueda soldar los cables viejos. Los cables ya estarán codificados por colores en pares, así que intente mantenerlos en la misma orientación. Será ROJO / ROJO y NEGRO / NEGRO, no Negro / Rojo, Negro / Rojo. La sabiduría electrónica convencional lo dice, pero esta vez no.
Los motores paso a paso funcionan con 2 pares de cables, esto dicta la dirección en la que empujan cuando se pasa una corriente, si encuentra que la dirección se invierte cuando enciende la máquina y trota, es una simple cuestión de tomar ese cable del eje en el subir y girar 180 grados.
Paso 6: conecte la alimentación, USB, Arduino y PC
Para mi conversión, tengo un cable USB dedicado que puse en el Arduino y simplemente sale de la caja de control, no me molesté en colocar el tablero para poder desconectarlo. Este enchufe USB no solo conecta su computadora al Arduino, sino que también la alimenta.
El CNC Shield también necesita energía, esto es para alimentar los motores paso a paso. El poder no alimenta al Arduino, así que no te preocupes por freírlo. Debe haber un terminal de tornillo para unir el cable de la fuente de alimentación al CNC Shield, haga esto.
Una vez que lo haya conectado, puede encender su software controlador GRBL favorito.
Paso 7: ¡CORTAR! ¡GRABAR! ¡HACER COSAS!
Eso es todo ... esto puede parecer un proceso largo pero, sinceramente, si has leído todo esto, te habrá llevado más tiempo leerlo que convertirlo. Todo este proceso me llevó unos 45 minutos.
Entonces ... si no miraste el video. Aquí está de nuevo.
¡Que te diviertas!
Paso 8: ¡BONIFICACIÓN! ¡Matemáticas!
Aquí hay un mini tutorial rápido sobre cómo encontrar el valor para poner en su configuración GRBL para los pasos de la cantidad correcta para traducir diseños al mundo real con precisión.
Un motor paso a paso típico tiene 200 pasos POR revolución. Estos se conocen como pasos COMPLETOS o 1.8 ° por paso. Este ajuste tiene el mayor par y es el más rápido, sin embargo, no el más suave.
La mayoría de estas máquinas enumerarán el tipo y tamaño de plomo / husillo de bolas que tiene. En mi 3020, el tornillo de avance es 1404.
14: diámetro de 14 mm de la rosca (OD)
04: paso de 4 mm (o la distancia entre hilos)
Principalmente nos preocupa el número 04, ya que describe la cantidad de recorrido lineal que algo conectado al tornillo guía viajará con UNA revolución. Entonces, un hilo 1205 tiene un diámetro de 12 mm y un tamaño de hilo de 5 mm, y así sucesivamente. Esto también se aplica a los husillos de bolas, 1603 tiene un diámetro de 16 mm y un tamaño de rosca de 3 mm.
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Ahora podemos conectar los dos números juntos.
Paso a paso: 200 / rev
Tornillo de cabeza: 4 mm / rev.
La configuración en GRBL requiere un número PER mm, por lo que en realidad es una matemática simple.
200/4 = 50 pasos para hacer que algo viaje 1 mm
(si tenemos un hilo de 3 mm, sería 200/3, etc., etc.)
50 es el número que puse en GRBL
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Aquí es donde nos ponemos elegantes, micro pasos.
Tengo mi máquina CNC configurada para ser micro pasos de 1/8, lo que significa que cada paso se divide en 8 microsteps.
200 pasos x 8 micro pasos = 1600 pasos totales / rev
Se aplica la misma matemática
1600/4 = 400 pasos para hacer que algo se mueva 1 mm (nuevamente, si su hilo es diferente, el número del divisor será diferente)
400 es el número que puse en GRBL
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Cuantos más pasos, más suaves serán los movimientos, pero más lento será y menos potencia en el par.
GRACIAS, las máquinas CNC chinas son todas métricas, lo que hace que esta matemática sea muy simple. Si se tratara de hilos ACME, habría algunas conversiones métricas / imperiales que darían como resultado números muy impares.
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Ok, ahora ve a cortarte algo divertido!
