Der Arduino ist, im Gegensatz zum Einplatinen Computer "Raspberry Pi", der ein kompletter Computer mit Grafik, Audio, Netzwerk und so weiter auf einer einzigen Platine mit einem normalen Betriebssystem ist, lediglich ein Microcontroller mit vielen elektronische Komponenten, unter anderem ein Prozessor, aber auch kleine Speicher, Timer-Bausteine oder Digital-Analog-Wandler. Der Mikrocontroller stellt also einen großer Werkzeugkasten für allerlei digitalen Aufgaben dar. Hierfür ist er mit digitalen wie analogen Aus- und Eingängen versehen.
Der große Vorteil sind die Open-Source-Lizenzen, darauf bauen eine ganze Palette von Software als auch Hardware auf und können frei genutzt und angepasst werden. Bei der Hardware handelt es sich dann um spezialisierte Platinen und Schaltungen um Sensoren, Motoren oder Anzeigen anzusteuern oder auszuwerten. Also Eingabesignale lesen und daraus Ausgabesignale ableiten.
Open source hat auch den Effekt das es neben den Arduino Board viele Nachbauten gibt, die zum Teil erheblich günstiger am Markt angeboten werden und oft auch Bestandteil so mancher Teile Sets sind. In meinem CNC Baukasten fand sich auch so ein Arduino-Clone der Marke "KeeYees". Bestückung, PIN-Prosition, Beschriftung und sogar die Farbe der Leiterplatte sind zum Arduino identisch. Auch bei der Funktion habe ich bislang keinen Unterschied feststellen können.
Für die CNC Anwendung ist auch bereits ein fertiges Arduino CNC Board, das sogenannte CNC Shield, zu bekommen, das sich perfekt eigent um eine kleine CNC Maschine damit zu steuern. Darauf befinden sich Steckplätze für bis zu vier A4988 Schrittmotor Treiber, die max drei Schrittmotoren getrennt voneinander ansteuern können, es können allerdings auch zwei Treiber (= Schrittmotoren) für eine Achse verwendet werden (clone). Beim Einstecken der A4988 Treiber ist unbedingt die Pinbelegung zu beachten, werden die Treiber verkehrt montiert können diese, umd im schlimmsten Fall der Arduino, irreparabelen Schaden nehmen. Der Enable Pin ist auf dem Treiber und dem Board (Shield) mit EN gekennzeichnet. Das Board und der Arduino UNO und werden mit der GRBL Open Source (G-Code Steuerung) Software betrieben.
Die Schrittmotoren können mit Microsteps betrieben werden. Hier sind Vollschritte, Halbschritte, 1/4, 1/8 und 1/16 Schritte möglich. Die Schritte werden mit max. 3 Jumpern für jede Achse getrennt eingestellt.
Die benötigten Bauteile bekommt man bereits in praktischen Set's fertig zusammengestellt bei Amazon . Hier sind verschiedene Sets zur Auswahl, nur Arduino mit CNC-Shield, mit zusätzlichen Motortreibern, mit zusätzlichen Motoren oder Endschaltern, je nach dem was bereits vorhanden ist.
Dem CNC Shield und den Treibern darauf ist eine eigene Seite gewidmet.
Ja, so von ganz allein weiß der Arduino UNO mit CNC Shield nicht was er machen soll, hierfür wird für jeden
Fräsauftrag ein individuelelr G-Code benötigt, aber keine Angst, den schreiben wir natürlich nicht selber, das
erledigt ein Programm, das ebenfalls als freeware zu Verfügung steht:
Estlcam widme ich auch eine eigene Seite, so das wir uns rund um den Arduino erstmal nur mit der Hardware beschäftigen müssen. Natürlich kann der Arduino mehr, und wer das genauer wissen will wird hier fündig.
Die Steppermotor-Treiber auf dem CNC Shield werden im Betreib spürbar warm. Hier bietet es sich an eine konstante Kühlung in Form eines kleinen Lüfters vorzusehen. Dieser sollte mittig über den Teiberstufen und ihren Kühlkörpern platziert werden. Der Arduino Uno mit dem CNC Shield sollte auch später einfach per USB Kabel mit dem PC verbunden werden können. Da liegt es nahe ein kleines Gehäuse zu konstruieren das dies Funktionen übernimmmt, die Baugruppe schützt und den Einbau in ein geschirmtes Gehäuse erleichtert.
Der "Aruino-CNC-Halter" ist dreiteilig, der Boden (rot) stammt vom einem anderen Projekt, einer Gebäudebeluchtung. Der Deckel (grün) hat oben einen Aufnahme für einen 40mm Lüfter, der sich noch in der Bastelkiste fand. Die Front (gelb) wird später an der Außenseite des geschirmtes Gehäuses montiert und ist mit einer Beschriftung versehen.
Für die Montage des "Aruino-CNC-Halter" im geschirmten Gehäuse werden nur runde Löcher benötigt, die sich mit einem Schälbohrer leicht in das Blech des Gehäuses einbringen lassen.
Den Werdegang der Konstruktion, vermessen der Platine und umsetzten in einen Konstruktion will ich mir an dieser Stelle ersparen, wohl aber die STL Dateien zum nachdrucken zu Verffügung stellen.