Utvikling av maskinkontroller til CNC-fres

Abstract

Motivasjonen for oppgaven var å lage en maskinkontroller til en CNC-maskin for å kunne frese ut deler ved bruk av datamaskinstøttet design. Arbeidet i bacheloroppgaven har gått ut på å lage en maskinkontroller til en CNC-maskin. Rapporten innebærer fremgangsmåte på hvordan en maskinkontroller lages. Det innebærer design, kobling av ledninger og komponenter, endebrytere, stegmotorer og brukergrensesnitt. Vi sammenligner maskin- kontrolleren og brukergrensesnitt med en åpen kilde-programvare GRBL. Den benyttes som maskinkontroller med UGS som brukergrensesnitt.

CNC-maskinen er satt sammen av blant annet 3D-printede deler, stegmotorer med drivere og elektronisk utstyr som nødstopp, aluminiumsprofiler, gjengestenger og plattform. De elektriske forbindelsene er organisert i et elektrisk panel for å holde det ryddig og oversiktlig. Maskinen styres med vår egen maskinkontroller og eget brukergrensesnitt. Ved å kjøre brukergrensesnittet fra Raspberry Pi med Arduino Uno via seriekommunikasjon, kan vi oversette G-kode til motorkommandoer. G-koden produseres i Fusion 360.

Resultatet er en forenklet maskinkontroller inspirert av GRBL. Maskinkontrolleren kan bevege et verktøy fritt innenfor et arbeidsområde. Resultatet er at vi kan bruke maskinkontrolleren til å tegne alle typer 2D-figurer som sirkler, diagonaler og firkanter på papir.

The objective of this project was to develop a custom machine controller for a CNC machine, specifically designed for woodworking, in order to manufacture unique parts using computer-aided design.

The work in this bachelor's thesis has consisted of creating a machine controller for a CNC machine. The report includes steps on how a machine controller is made. It involves design, connection of components in an electrical panel, setup of limit switches, stepper motors and user interface. We compare our machine controller and user interface with open software GRBL for Arduino as machine controller and UGS as user interface.

The CNC machine is assembled from, among other things, 3D printed parts, stepper motors with necessary drivers and other electronic equipment, emergency stop, aluminum profiles, threaded rods and a platform. The connections are placed in an electrical panel with a wiring diagram to keep it tidy and clear. The machine is controlled by our own machine controller, which we call "Maskinkontrolleren" and the user interface "Brukergrensesnittet". By running the user interface from Raspberry Pi or a laptop connected with Arduino via USB, we can translate G-code into motor commands and moving tools in the work area. G-code is produced in computer-aided design using Fusion 360.

The result was a simplified machine controller inspired by GRBL. The machine controller can move freely within the work area and can draw all types of 2D figures such as circles, diagonals and squares on paper.