3D打印迷你CNC繪圖機(jī)設(shè)計(jì)

這次的主題是由DiY Projects Lab創(chuàng)作的3D打印迷你CNC繪圖機(jī)，并用DVD中的步進(jìn)馬達(dá)來(lái)控制CNC的三個(gè)軸。雖然這只是一款簡(jiǎn)單的小機(jī)器，但只要了解其中設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和原理，就可以再做出更大、精度更高的CNC機(jī)器了！

什么是CNC和步進(jìn)馬達(dá)？

Computer numerical control(CNC)使用計(jì)算機(jī)數(shù)字控制三個(gè)軸向的移動(dòng)，分別是X軸(左、右)、Y軸(前、后)和Z軸(上、下)，而這里只會(huì)使用到X和Y軸。

步進(jìn)馬達(dá)是利用脈沖作為訊號(hào)并轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，因此可以達(dá)到高精度的控制。這次的項(xiàng)目就是透過(guò)CNC控制步進(jìn)馬達(dá)來(lái)完成這套系統(tǒng)中核心的部分。

DVD的拆解和3D打印的零件組裝

首先，將兩個(gè)DVD小心地拆開(kāi)避免破壞到需要的部件，如下圖所示拆開(kāi)四個(gè)角落的螺絲后，取出我們需要的步進(jìn)馬達(dá)和支撐桿，兩個(gè)DVD的零件分別做為X和Y軸。將兩臺(tái)馬達(dá)用熱溶膠連接在一起之后，在上方加了一塊木板做為他的工作臺(tái)。

接著，利用3D打印機(jī)打印出筆架的部分，筆架的構(gòu)造非常簡(jiǎn)單，主要是固定筆的卡槽、控制筆上下的馬達(dá)和回彈用的彈簧。最后再將工作臺(tái)和筆架固定在一塊大木板上，主要的結(jié)構(gòu)就完成了。

電路板及控制軟件

在介紹完CNC繪圖機(jī)的主要結(jié)構(gòu)后，來(lái)看看要怎么控制這些零件完成目標(biāo)。這里用到的是「CNC Shield v4」這塊開(kāi)發(fā)板，它搭配的是Arduino Nano并且可以驅(qū)動(dòng)3路的步進(jìn)馬達(dá)，想做出簡(jiǎn)單的3軸移動(dòng)機(jī)器例如：3D打印機(jī)或CNC，是非常好的選擇。

CNC Shield v4還支持?jǐn)?shù)字輸入的接口，可以額外連接其他的模塊，像是End Stop限位開(kāi)關(guān)。它還可以連接I2C的模塊，讓機(jī)器擁有簡(jiǎn)單的LCD屏幕，可以說(shuō)是「麻雀雖小，五臟俱全」的一塊開(kāi)發(fā)板。

有了開(kāi)發(fā)版后，再來(lái)就是連接馬達(dá)的部分。這里用到的是A4988馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器，將兩臺(tái)A4988插上開(kāi)發(fā)板后再將電線接上工作臺(tái)上的馬達(dá)就完成硬件的設(shè)計(jì)了。

最后，下載「Benbox」這個(gè)免費(fèi)的軟件并且準(zhǔn)備好一張想要畫出來(lái)的圖片就可以欣賞自己創(chuàng)作的CNC繪圖機(jī)運(yùn)作的樣子啰！

小結(jié)

從用不到的DVD拆出零件并做出一個(gè)十分簡(jiǎn)單有趣的CNC繪圖機(jī)各種零件和電路板也都可以簡(jiǎn)單的取得，讓大家在家也可以動(dòng)手做一臺(tái)來(lái)玩玩看！

審核編輯：劉清