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Suzie Model One:高精度 DIY PCB 数控雕刻机

元器件与物料

元器件数量备注
Arduino UNO1运行 GRBL 固件
Pololu A4988 步进驱动3X/Y/Z 三轴,支持细分

所需工具与设备

软件与在线服务

项目简介

背景与目标

Suzie Model One 专为 PCB 隔离铣削设计,追求刚性足、精度高、自动化程度高。目前仅需手动换刀与放置 Z 探针。项目经历多次迭代,核心难点在于刚性不足导致切削偏移,以及转角抖动。最终采用同步带传动消除 X/Y 轴回程间隙,Z 轴保留梯形丝杠防止掉电坠刀。

关键尺寸

Suzie Model One:高精度 DIY PCB 数控雕刻机

X/Y 轴:同步带零回程间隙设计

采用开口同步带、固定两端、步进电机随动(X 轴)或固定电机移动皮带(Y 轴)的“齿条式”结构,彻底消除丝杠螺母磨损带来的非均匀回程间隙。皮带张紧后弹性极小,足以应对铣削铝/黄铜的侧向力。

Suzie Model One:高精度 DIY PCB 数控雕刻机
Suzie Model One:高精度 DIY PCB 数控雕刻机

Y 轴托架:可无限延展的模块化设计

Y 轴导轨安装在移动托架上,滑块固定在机身底部,所有切削力经压缩传递至底座。托架长度仅受软件、皮带长度、加工尺寸限制,理论上可按需扩展至 1 米以上。

Suzie Model One:高精度 DIY PCB 数控雕刻机

Z 轴:定制梯形丝杠 + 3D 打印螺母

为防止掉电坠刀,Z 轴必须用丝杠。丝杠在旧式英制车床上按公制加工,螺母 3D 打印且零间隙(需涂抹润滑脂)。整体 XZ 滑座刚性有限,通过降低下刀速度利用主轴自重补偿微小挠度,软材料可全速,切黄铜时需减速。

Suzie Model One:高精度 DIY PCB 数控雕刻机

3D 打印结构件

所有复杂支架、电机座、联轴器均为 3D 打印(PETG),经多版迭代优化。虽牺牲部分刚性,但大幅降低加工难度,使个人制造成为可能。

控制电路:Arduino + GRBL + 自制驱动板

首版用 L298N/L297 发热大、噪音大;二版改用 A4988,散热好、支持细分、运行平稳。电路焊接在万用板上,引出 GRBL 全部接口。主轴升级为无刷电机 (dmw57314),由 Arduino PWM 控制转速,较直磨机安静得多。Z 探针为常闭微动开关,接触触发 GRBL 探测,重复定位精度极高。

Suzie Model One:高精度 DIY PCB 数控雕刻机
Suzie Model One:高精度 DIY PCB 数控雕刻机
Suzie Model One:高精度 DIY PCB 数控雕刻机

总结与展望

Suzie Model One 已完成既定目标,现有结构难以再大幅优化。下一代将采用全金属结构,保留同步带零回程优势,大幅提升刚性与行程。

代码与资源

原理图

详见 GRBL 官方接线文档。

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