【Maker Project】3D列印迷你CNC繪圖機

作者:謝品安

這次的主題是由DiY Projects Lab創作的3D列印迷你CNC繪圖機,並用DVD中的步進馬達來控制CNC的三個軸。雖然這只是一款簡單的小機器,但只要了解其中設計的結構和原理,就可以再做出更大、精度更高的CNC機器了!

什麼是CNC和步進馬達?

Computer numerical control(CNC)使用電腦數位控制三個軸向的移動,分別是X軸(左、右)、Y軸(前、後)和Z軸(上、下),而這裡只會使用到X和Y軸。步進馬達是利用脈衝作為訊號並轉換為轉動的角度,因此可以達到高精度的控制。這次的專案就是透過CNC控制步進馬達來完成這套系統中核心的部分。

DVD的拆解和3D列印的零件組裝

首先,將兩個DVD小心地拆開避免破壞到需要的部件,如下圖所示拆開四個角落的螺絲後,取出我們需要的步進馬達和支撐桿,兩個DVD的零件分別做為X和Y軸。將兩台馬達用熱溶膠連接在一起之後,在上方加了一塊木板做為他的工作檯。

接著,利用3D印表機打印出筆架的部分,筆架的構造非常簡單,主要是固定筆的卡槽、控制筆上下的馬達和回彈用的彈簧。最後再將工作檯和筆架固定在一塊大木板上,主要的結構就完成了。

電路板及控制軟體

在介紹完CNC繪圖機的主要結構後,來看看要怎麼控制這些零件完成目標。這裡用到的是「CNC Shield v4」這塊開發板,它搭配的是Arduino Nano並且可以驅動3路的步進馬達,想做出簡單的3軸移動機器例如:3D列印機或CNC,是非常好的選擇。

CNC Shield v4還支援數位輸入的接口,可以額外連接其他的模組,像是End Stop限位開關。它還可以連接I2C的模組,讓機器擁有簡單的LCD螢幕,可以說是「麻雀雖小,五臟俱全」的一塊開發板。有了開發版後,再來就是連接馬達的部分。這裡用到的是A4988馬達驅動器,將兩台A4988插上開發板後再將電線接上工作檯上的馬達就完成硬體的設計了。

最後,下載「Benbox」這個免費的軟體並且準備好一張想要畫出來的圖片就可以欣賞自己創作的CNC繪圖機運作的樣子囉!

小結

從用不到的DVD拆出零件並做出一個十分簡單有趣的CNC繪圖機各種零件和電路板也都可以簡單的取得,讓大家在家也可以動手做一檯來玩玩看!

來源:DiYProjectsLab

謝品安

Author: 謝品安

剛接觸Maker的貓奴,沒事就泡在網上好幾小時,喜歡搜尋有趣新奇的東西!

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