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自制通用 CNC 机器完整指南 — 可切换激光/铣削/绘图多功能头

元件与材料

NEMA 17 步进电机 (DFRobot)×3
微动开关 (回零用, DFRobot)×3
5-8mm 联轴器 (DFRobot)×1
同步带轮 & 同步带×1套
轴承 8-16mm×10
V 槽滑轮×3
2020 铝型材 500mm×1
Arduino UNO×1
GRBL CNC 扩展板×1
DRV8825 步进驱动模块×3

所需工具

软件工具

项目背景

作为资深 Maker,已有 3D 打印机和 CNC 雕刻机,但想要激光雕刻、PCB 铣削等功能。决定自制一台低成本、模块化、通过 G-code 统一控制的通用 CNC 平台。

设计演进

最初设想自由滑轮无限 Y 轴,但精度不足。最终采用 V 槽导轨 + V 槽轮方案。Fusion 360 设计了完整 X/Z 轴结构件。

Y 轴 (工作台)

两根 500mm (或 800mm) V 槽导轨平行铺设。4 个 3D 打印件各装 2 个 V 槽轮承载工作台。同步带绕过工作台底部,Y 轴步进电机驱动。

自制通用 CNC 机器完整指南 — 可切换激光/铣削/绘图多功能头

X 轴

单根导轨承载一个 3D 打印滑块 (4 个轮子),同步带卡在滑块两侧实现左右移动。

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Z 轴

滑轮系统:步进电机转动带动滑块上下,适配不同加工头 (激光/主轴/笔)。

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电子电路

Arduino UNO + GRBL 扩展板 + 3×DRV8825 + 3 个限位开关。DRV8825 电流调节匹配 12V 6A 电源。限位开关 COM 接 GND,NO 接对应引脚。注意 Z 轴限位引脚为 D12 (非默认 D11)。

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软件流程

  1. Arduino IDE 烧录 GRBL 固件 (例程中自带)
  2. 使用 Universal G-Code Sender (UGS) 连接控制
  3. 校准步进距离:默认 200 steps/mm,实测移动 5mm,按公式 新步进 = 旧步进 × 5 / 实测距离 修改 $100/$101/$102
  4. Fusion 360 或 Inkscape 设计生成 G-code

自制通用 CNC 机器完整指南 — 可切换激光/铣削/绘图多功能头

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代码/固件

GRBL 固件:GitHub

3D 打印模型

Thingiverse 仓库 (见项目页面)

原理图

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制造工艺

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