DIY低成本3轴雕刻机-电路方案

这是基于GRBL软件和2020铝合金挤压件的3轴CNC绘图仪/雕刻机。低成本雕刻和PCB制造双面。 硬件组件: Arduino Nano R3× 1 Raspberry Pi 3型号B.× 1 SparkFun步进电机驱动板A4988× 1 Adafruit Arduino Nano 4-stepper 1-DC RepRap shield× 1 OpenBuilds铝垫片× 1 电源12v / 5a× 1 OpenBuilds L Bracket× 1 OpenBuilds M5 Tee Nuts（10个装）× 1 OpenBuilds薄型螺丝M5（10个装）× 1 OpenBuilds M3帽头螺钉× 1 OpenBuilds固定螺丝× 1 OpenBuilds Slot Washer - 15x5x2mm× 1 OpenBuilds防反冲螺母块用于8mm公制Acme导螺杆× 1 OpenBuilds螺纹杆板 - NEMA 17步进电机× 1 OpenBuilds 8mm公制Acme导螺杆× 1 OpenBuilds防反冲螺母块用于8mm公制Acme导螺杆× 1 OpenBuilds球轴承 - 625 2RS 5x16x5× 1 bldc冷却风扇× 1 直流电机（通用）× 1 舵机（Tower Pro MG996R）× 1 双H桥电机驱动器L293D 德州仪器双H桥电机驱动器L293D 我们的原型模型基于物联网，因此可以提供可扩展的架构，几乎可以在任何地方使用互联网连接。这是一台350mm x 350mm CNC，工作区域为250mm x 240mm，采用开源运动控制软件（GRBL）。即使我们的硬件也大多是开源的，因此主要成本削减。该机器完全由当地购买的产品制成，可以在木材，塑料，硬橡胶，硬树脂等上加工。我们的主要目标是低成本的PCB制造。 我们计划在未来的项目中加入激光加工支持。 由于系统可以通过无线方式从本地Internet进行控制，我们希望进一步扩展它以进一步制作分布式模型Web应用程序以建立和连接多种这类设备的生态系统。 我们的原型的底座由2020 T型槽铝挤压件和L型接头制成。该机器的2000转直流控制主轴可提供大约80-85瓦的功率。它具有导螺杆和螺杆运动方案，带有导向光滑杆，带有径向槽卡扣配合滚珠轴承，可沿所有3个轴平稳运行。 最小引线间距为0.8mm /转，2000步/转，所有轴的分辨率为1600。我们的粗机尺寸约为430x430x330mm，工作区域约为270x170x65mm，位置精度为0.04mm。我们的Z轴龙门架采用双导杆从头开始进行3D打印。 Z轴行程4.8厘米，主轴钻头安装。我们使用45°V位切割工具进行PCB雕刻，它还支持0.2mm到1.8mm的立铣刀钻头。我们为每个轴主驱动器使用NEMA 23步进电机，最大电流为3A。这些电机由2.5A A4988驱动器驱动，具有1/16的最大微步进分辨率，以非常经济的成本为我们提供了最佳的加工精度。 对于物联网部分，我们可以通过Internet connection从任何地方的显示器（如移动/平板电脑屏幕（在此处充当我们的HMI））控制CNC路由器。我们正在使用连接到互联网的Raspberry Pi和路由器（安全）配置，并运行Web服务器以提供用于无线控制CNC的接口。我们还计划掌握有价值的机器零件见解，如实时电机扭矩，电流消耗，振动，噪音等，并在网络平台中获取实时洞察，以实现更好的协作。这可能在制造业中称为工业物联网（工业4.0）。