1. Материалы, трубы, инструменты

Если у вас есть проект блока программного управления, загляните на сайт JLCPCB, чтобы получить скидки и купоны:

• Прототип блока программного управления JLCPCB всего за 2 доллара.

• Получите купон на 24 доллара при регистрации здесь.

2. Как это работает

Плоттер работает на CoreXY, — встроенном ПО плоттера для другого измерения CoreXZ. В GRBL плоттера используется встроенная кинематика CoreXY с рабочей зоной около X — 380, Y — 380 и Z — 6 мм.

Вот её структура:

Оси X и Z приводятся в движение двумя шаговыми двигателями и общим ремнём привода (система CoreXY). К оси Z крепится труба из ПВХ, внутри которой располагается перо для рисования:

Ось Y работает, как в других традиционных ЧПУ, — с помощью ремня привода. Рама плоттера с ЧПУ делается из фитингов ПВХ. Ниже вы видите обратную сторону плоттера:

3. Сборка XZ

Вырезаем два листа плексигласа (180 x 120 x 5 мм), затем для крепления шаговых двигателей просверливаются отверстия:

Две опоры XZ собираются с помощью тройников, Т-образных трубок и патрубков с боковым отводом ПВХ в форму, показанную на рисунке ниже. Затем к этим опорам крепятся шаговые двигатели с листом плексигласа. Также в два отверстия вставляются два стопорных подшипника:

Собирается ещё одна опора, чтобы оси XZ были достаточно устойчивыми:

Ползунки X и Z делаются из двух тройников ПВХ с шарикоподшипниками на 4 концах этих ползунков:

Просверливается лист плексигласа размером 120 x 120 x 5 мм, а в его центре устанавливаются четыре беззубых натяжных шкива:

Сборка ползунка XZ:

Все части соединяются, ползунки X, Z и опоры регулируются так, чтобы плавно перемещаться по линейным направляющим:

4. Сборка Y

Собираются две опоры Y:

• в 1-й — два стопорных подшипника для линейной направляющей Y:

• во 2-й — один натяжной шкив и два стопорных подшипника:

Собирается рама, которая используется для соединения опор XZ и Y:

Первым делом этот каркас соединяется с опорами Y:

5. Двигатель Y и рабочая поверхность

Шаговый двигатель Y закрепляется на листе плексигласа размером 180 x 120 x 5 мм:

Для рабочей платформы собирается опора оси Y:

На раму Y устанавливаются шаговый двигатель Y и рабочая опора. Внизу опора укрепляется пластиной из плексигласа, чтобы рабочая поверхность не смещалась при работе плоттера:

В качестве рабочей поверхности оси Y повторно используется задняя сторона календаря (размер 430 х 330 мм):

Она устанавливается на опору с помощью болтов и пружин. Благодаря пружинам можно легко откалибровать рабочую поверхность плоттера, которую часто используют на 3D-принтерах:

На опору с пластиной из плексигласа на оси Y устанавливаются Arduino Uno и плата расширения CNC shield:

6. Окончательная сборка и держатель пера

Рамы XZ и Y соединяются:

Для трёх шаговых двигателей устанавливаются два ремня привода:

Отрезается труба ПВХ, и в неё помещается перо так, чтобы высовывался только его кончик. В эту же трубу помещается пружина, чтобы кончик пера мог немного двигаться:

Этот держатель пера крепится на оси Z:

Готово!

7. Подключение

Все провода от трёх шаговых двигателей подсоединяются к плате GRBL:

Получаются такие соединения:

Готово!

8. Прошивка GRBL

Первое. В прошивке GRBL включаем кинематику CoreXY:

1. Загружаем файлы прошивки GRBL.

2. Копируем GRBL в C:\Users\Administrator\Documents\Arduino\libraries\.

3. Переходим в C:\Users\Administrator\Documents\Arduino\libraries\config.h. Чтобы включить кинематику CoreXY, раскомментируем строку с #define COREXY.

4. Конфигурация возвращается в исходное положение (подробнее).

2. Загрузка прошивки GRBL в Arduino Uno

Внимание: перед загрузеой прошивки GRBL в Arduino, следует изменить файл config.h, как указано выше.

1. Открываем Arduino IDE ‣ File menu («Меню «Файл») ‣ Examples («Примеры») ‣ GRBL ‣ grblUpload.

2. Выбираем корректный Port («Порт») и Board («Панель управления») в Arduino Uno) ‣ Compile and Upload («Скомпилировать и загрузить») код в Arduino Uno.

3. Устанавливаем шаг (миллиметры):

Разрешение при перемещении по осям X и Y ($100 и $101):

Шагов шаговых двигателей на оборот по осям X и Y: 200.
Микрошаг: 8.
Количество зубьев шкивов: 20.
Шаг ремня привода: 2 мм.
$100 и $101 = (200 шагов * 8 микрошагов) / (шаг 2 мм * шкив с 20 зубьями) = 40 шагов/мм.

Разрешение при перемещении по оси Z ($102):

Шагов шаговых двигателей на оборот по оси Z: 200.
Микрошаг: 8.
Количество зубьев шкивов: 20.
Шаг ремня привода: 2 мм.
$102 = (200 шагов х 8 микрошагов) / (шаг 2 мм * шкив с 20 зубьями) = 40 шагов/мм.

9. Программное обеспечение

Вот с чем я работал:

• Engraver Master или Inkscape с расширением Gcodetools: файлы G-кода создаются из текстов или изображений.

• tkCNC Editor — текстовый редактор для станков с ЧПУ. Он используется операторами и программистами ЧПУ, чтобы редактировать и проверять G-код.

• Universal Gcode Platform (UGS).

Чтобы плоттер работал с этим набором ПО, нужно изменить файл G-кода таким образом:

• Открыть Engraver Master или Inkscape, написать текст или загрузить изображение, затем преобразовать его в G-код и сохранить на компьютере:

• Открыть файл G-кода в редакторе tkCNC Editor. Выбрать всю строку G-кода ‣ Перейти в Modify («Изменить») ‣ Swap command… («Поменять команду...») ‣ Нажать Y↔Z в выпадающем списке.

В Engraver Master нужно поменять команды лазера ON/OFF на команды подъёма пера UP/DOWN:

• Лазер ON: M3 или M4 заменяется, к примеру, на G1 Y-1 F500.

• Лазер OFF: M5 заменяется, к примеру, на G1 Y2 F500:

• После замены команды Y↔Z файл G-кода с другим именем сохраняется и открывается в UGS. Теперь плоттер может работать как система CoreXZ:

10. Тестирование

Вот результат рисования текста «JLCPCB»:

Тестировались изображения и другие тексты. Результаты довольно хорошие. Особенно впечатляет движение осей X и Z:

11. Заключение

Спасибо за внимание к нашей работе. Благодарим JLCPCB за поддержку проекта.

Выполнять самые разные проекты и решать проблемы бизнеса вы сможете научиться на наших курсах:

• Профессия Data Scientist

• Профессия C++ разработчик

Узнайте подробности акции.