基于GRBL软件和2020铝合金挤压件的3轴CNC绘图仪/雕刻机

这是一款基于 GRBL 软件和 2020 铝合金挤压件的 3 轴 CNC 绘图仪/雕刻机。 低成本双面雕刻和 PCB 制造。 硬件组件： Arduino Nano R3 × 1 Raspberry Pi 3 型号 B。 OpenBuilds L 支架 × 1 OpenBuilds M5 T 形螺母（每包 10 个）× 1 OpenBuilds 薄型螺丝 M5（每包 10 个）× 1 OpenBuilds M3 帽头螺丝 × 1 OpenBuilds紧定螺钉 × 1 OpenBuilds 槽垫圈 - 15x5x2mm × 1 用于 8mm 公制 Acme 丝杠的 OpenBuilds 防间隙螺母块 × 1 OpenBuilds 螺纹杆板 - NEMA 17 步进电机 × 1 OpenBuilds 8mm 公制 Acme 丝杠 × 1 OpenBuilds 防反冲螺母块用于 8mm 公制 Acme 丝杠 × 1 OpenBuilds 滚珠轴承 - 625 2RS 5x16x5× 1 BLDC 冷却风扇 × 1 直流电机（通用）× 1 伺服系统 (Tower Pro MG996R)× 1 双 H 桥电机驱动器 L293D Texas Instruments 双 H 桥电机驱动器 L293D 我们的原型模型基于物联网，因此它可以提供可扩展的架构，几乎可以在任何有互联网连接的地方使用。

这是一个 350mm x 350mm CNC，工作区域为 250mm x 240mm，使用开源运动控制软件 (GRBL)。 甚至我们的硬件也大多是开源的，因此可以大幅削减成本。 该机器完全由当地购买的产品制成，可以加工木材、塑料、硬橡胶、硬树脂等。 我们的主要目标是低成本 PCB 制造。 我们计划为未来的项目添加激光加工支持。 由于该系统可以通过本地互联网进行无线控制，因此我们希望进一步扩展这一点，进一步制作分布式模型 Web 应用程序来构建和连接多个此类设备的生态系统。 我们原型的底座由 2020 年 T 形槽铝型材和 L 形接头制成。 该机器的 2000 rpm 直流控制主轴可提供大约 80-85 瓦的功率。 它采用丝杠和丝杠运动方案，带有引导光滑杆和径向凹槽卡扣滚珠轴承，可沿所有 3 个轴平稳运行。 最小引线间距为0.8mm/转，2000步/转，所有轴分辨率为1600。 我们的毛坯机尺寸约为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 3D 打印。 Z轴行程4.8厘米，安装主轴钻头。 我们使用 45° V 形刀具进行 PCB 雕刻，该刀具还支持 0.2mm 至 1.8mm 的立铣刀钻头。

各轴主驱动均采用NEMA 23步进电机，最大电流3A。 这些电机由 2.5A A4988 驱动器驱动，最大微步分辨率为 1/16，以非常经济的成本为我们提供最佳的加工精度。 对于物联网部分，我们可以通过互联网连接从任何地方的显示器（例如手机/平板电脑屏幕（此处充当我们的 HMI））控制 CNC 路由器。 我们使用配置（安全）连接到互联网的 Raspberry Pi 和路由器并运行 Web 服务器来提供用于无线控制 CNC 的接口。 我们还计划掌握有价值的机器零件洞察，例如实时电机扭矩、电流消耗、振动、噪声等，并在网络平台中获得实时洞察，以便更好地协作。 这在制造业中可能被称为工业物联网（工业 4.0）。