Здравствуйте, в этой статье я постараюсь показать подробно сборку этого станка, а также работу в программе по созданию текста и картинки для гравировки.
Кому лень читать, внизу статьи размещены видео от сборки станка до создания проекта для гравировки.


На почте получил вот такой не легенький ящичек)))


Все детали запакованы в пакетики, алюминиевые профиля обмотаны упаковочной стрейч пленкой.


Рассмотрел все детали, посмотрел видеоинструкцию по сборке, так как абсолютно никакого листика по сборке станка в коробке я не обнаружил.

Технические характеристики:
Ход по осям:
Y — 120 vv/
X — 100 мм.
Z — 45 мм.
Точность обработки: 0.1мм
Максимальная скорость перемещения: 600мм/мин
Мощность двигателя шпинделя: 80Wat (24V)
Подходящие фрезы в патрон с хвостовиком: 3.175 мм
Рама: Алюминиевый профиль 2020
Рабочий стол: Алюминиевый профиль 2080 шириной 150мм
ПО: grblcontrol и ARTCAM

Начинаем сборку с основы станка — рамы.






Снизу рамы прикрутим резиновые ножки.

В этой конструкции станка движется не портал, а рабочий стол, который сейчас начну собирать.

В качестве столика отрезок алюминиевого профиля 180ж80х20 мм.






Креплю основу для установки направляющих оси «Y»

На переднюю пластину ставим фланец с подшипником (внутренний диаметр подшипника 8мм.)
На второй пластине с большим отверстием будет позже установлен шаговый мотор.

В комплектации получаем латунные гайки ( 6 шт. по 2 шт. на одну ось)
По идее, необходимо на одну ось ставить две гайки которые не крутятся относительно друг друга, между гайками пружина в давленом состоянии, такая конструкция позволит уменьшить люфт гайки на резьбе.



Латунная гайка на своем месте (пружину не ставил).



Пора установить рабочий стол на направляющие.
В качестве направляющих использованы металлические отшлифованные трубки на торцах которых нарезана внутри резьба.
Длина направляющей трубки 200 мм. в комплекте их 4 шт. одинакового размера. две штуки на ось «Y», и две «X», а на ось «Z» идут такого же диаметра ну короче по длине.



При установке стола смотрим чтобы большое отверстие на пластине стола было на той стороне где пластина с таким же отверстием на раме. (фото выше).

Собираем ось «X»

Крепим пластины под самый верх уголков рамы.
Алюминиевую пластину с большим отверстием ставим на леву сторону рамы.

На правую пластину крепим фланец с подшипником.

Собираем ось «Z»
Для сборки пластин берем четыре металлических уголка и восемь болтиков 4х10 и к ним простые гайки под ключ на 6-ть.


При сборке каркаса оси «X» смотрим чтобы большое отверстие было с левой стороны, а на правую ставим латунную гайку.


Каркас оси «X» будет ездить по направляющим.
Направляющие такие же, как и на ось «Y».

Сверху на фото показано где должны быть большие отверстия на пластинах каркаса.

Снизу каркаса прикручиваем фланец с подшипником, конечно его легче установить было когда каркас был у меня в руках.

Собираю каркас в котором будет закреплен мотор.
Для сборки каркаса необходимые:
— две пластины (они последние что остались)
— латунные стойки 3 шт. длиной 20 мм.
— болты 6 шт. М3.
— латунная гайка.


В качестве шпинделя получаем коллекторный мотор который будет запитан от блока питания 24V.6А
Мощность двигателя: 80Вт (24V)
Характеристики мотора:
Высота мотора: 66,3 мм
Диаметр мотора: 42,3 мм
Диаметр выходного вала: 5 мм
Длина выходного вала: 10 мм
Напряжение: 24 В
Ток: 2,5 A
Скорость: 21000 об / мин

Установил рамку с мотором на направляющие.

Практически металл уже собран, будем переходить к электронике.

Каждую ось в движение будет приводить шаговый мотор.

Характеристики шагового мотора:
— модель: 42H47HM-0504A-18
— шаг 0.9 градуса.
— размер: 42 мм * 42 мм * 47 мм (без длины вала)
— вес: 367 г
— осевая длина: 12 мм
— диаметр вала: 5 мм.

В комплекте получаем три алюминиевые сервомуфты для соединения мотора с резьбовым валом.



Как видно большое отверстие в пластине необходимое для прохождения муфты для увеличения хода по оси.
Чтобы установить мотор на ось «Z» предварительно на мотор накручиваем резьбовые столбики.
Длина резьбового столбика 20 мм.

Электроника
Переходим к установке контроллера и соединению проводов.
— шилд Arduino UNO (синяя плата)
— плата расширения CNC Shield v3.0 с установленными тремя драйверами A4988. (красная плата)
— реле модуль Arduino
— белые пластиковые пластины служат основой для монтажа плат и гнезд.
— в пакете провода для соединения моторов с платой «Arduino»

Плата Arduino UNO которую соединим с второй платой на которой драйвера «CNC Shield».
Иными словами это сердце гравировального станка.

На торце платы гнезда:
— USB гнездо (гнездо как у принтера) для соединения станка с ПК. (кабель для соединения получаем в комплект).
— гнездо для питания платы.

Плата «CNC Shield» с установленными драйверами A4988

Замечу что данный станок не имеет кнопки аварийной остановки (E-STOP) и концевиков, хотя на плате имеются контакты для их подключения.
Так что работы для модернизации есть
Вот хорошо описано схемы подключения плат
Конечно, в этой статье я покажу куда подключать шаговые моторы и где взять сигнал на реле для включения шпинделя, то есть все по-штатному.

Получаем вот такой пирог.

Модуль реле Arduino
Плата с реле имеет 3 вывода (стандарта 2.54мм): которые подключим к плате «CNC Shield»
— DC +: "+" питания
— DC -: "-" питания
— IN: вывод входного сигнала
Ну и естественно контакты реле в разрыв которых будет идти плюсовой провод к шпинделю.
Как понятно модуль реле необходим для управления вкл/выкл. шпинделя.

Монтаж плат на пластиковую основу (полу корпус).
Плату разместил таким образом, чтобы сбоку выходил USB кабель.

Провода шаговых двигателей удлиняем при помощи цветных проводов с разъемом на конце, идущих в комплекте

Гнездо подключения мотора оси «Y»

Гнездо подключения мотора оси «X»

Гнездо подключения мотора оси «Z»

Если при в работе станка мотор вращается не в правильную сторону, для этого перевертываем штекер подключения мотора на 90 градусов.
На фото в моем случае все моторы осей правильно вращаются.

На плате «CNC Shield» есть колодка для подключения питания 12-24V. подсоединяем к ней провод и припаиваем к гнезду закрепленному на пластине.
В таком случаи весь мозг станка будет запитан одним блоком питания 12V.

Шпиндель будет подключен вот этим проводом идущим в комплекте, контакты для соединения с мотором обжимаем или припаиваем.

Подключаем питание на шпиндель.


На эту сторону подключаем питание модуля 5V и подаем сигнал управления с платы Arduino


— черный провод минус (-)
— коричневый плюс (+)

Питания для работы модуля реле 5V. берем с платы CNC Shield.

На контакт «IN» модуля реле подсоединяем провод, второй конец провода подключаем на плату CNC Shield к контакту SpnEn/

Аккуратно прячем провода и прикручиваем пластину.


Для крепежа обрабатываемой заготовки в комплекте получаем болты и гайка-барашек под М5.


В комплекте шли три одинаковых гравера.

Характеристики:
Диаметр режущей части: 0.1 мм
Диаметр хвостовика: 3.175 мм
Длина фрезы: 30 мм
Угол: 20°
Держатель фрезы, обычный бронзовый переходник с 5мм на 3.175мм с торцевыми шпильками под шестигранник.

Кабель для соединения ПК с гравером (такой же кабель для соединения ПК с принтером).
Разъем 1: USB Тип A (вилка)
Разъем 2: USB Тип B (вилка)

Большой блок питания с надписью «EPSON» предназначен для шпинделя 24В 6А.
Блок питания 12V 4A для работы шаговых моторов

Переходим к программному обеспечению для работы с гравером.
— CorelDRAW http://coreldraw.ruprograms.com/
— Stepcam 1.78 http://a01.116-mebel.ru/stepcam-178-skachat/
— Grbl Controller http://grbl-controller.software.informer.com/download/?lang=ru

Запускаем CorelDRAW и создаем и задаем размер рабочего поля, в моем случае 100 х 100 мм.

Изначально попробуем выгравировать текст (делаю эмблему).

Добавляю эллипс.
Для начала достаточно.

1 — нажимаем файл.
2 — сохранить как.

Из списка выбираем тип файла: PLT — файл для плоттера HPGL

Сохраненный файл.

Запускаем программу для конвертации: Stepcam



После создания G-кода запускаем управляющую программу станком Grbl Controller


Файл с G-кодом помещен в программу, пора подготовить станок к работе.

Подготовил дощечку которую закреплю двух сторонним скотчем к рабочему столику (двух сторонний скотч хорошо справляется с этой задачей).

Предварительно на заготовке был обозначен центр, куда необходимо свести в ручную оси станка.

Ось «Z» аккуратно опускаем вниз чтобы фреза еле-еле касалась плоскости заготовки, это и будет нулевая точка от которой во время работы фреза зайдет на глубину 1 мм. (это значение мы установили в Stepcam.

После всех операций нажимаем в программе «Begin» после чего гравер начинает работать

В программе Grbl Controller наблюдаем процесс перемещения шпинделя по заготовке.
Место нахождения шпинделя показывает красная точка.
В программе место где прошел шпиндель стает зеленым.


Итог, хотелось бы чтобы такой станок был в каждой школе на уроке труда, благодаря станку мои ребята поняли и увидели что это ЧПУ так же, в рамках работы со станком научились создавать проект для гравировки в CorelDRAW и переводить проект в G-код.
При наличии необходимой фрезы можно наносить гравировку на алюминий.
Если возникнет заменить какую-то деталь на станке, не дефицит.




Вырезал рамки под сервомашинки:
Работа по алюминию:

Попробую сделать гравировку на пластине алюминия, вся процедура та самая как и для дерева только ставлю скорость прохода 100мм/мин. и углубление 0.5мм.
Правда фрезы у меня специальной нет, воткнул какая больше понравилась, все ради теста.


Видео по сборке рамы и механики станка:


Подключение узлов электроники (довольно подробно показано).


Видео в котором создаем текст и картинку для обработки данным гравером.


Гравировка алюминия:



На данный момент станок можно купить за 159$ (Цена возврастет)

Спасибо за внимание.
С наступающими праздниками.