使用 Arduino UNO 构建紧凑型 CNC 绘图机

项目概述

利用 3 个废弃 DVD/CD-ROM 驱动器拆解的步进电机，配合 Arduino UNO + 3 路 EasyDriver（或 Big Easy Driver）驱动器，搭建一台低成本、桌面级的微型 CNC 绘图机（绘图面积约 40×40mm）。固件采用开源 GRBL，上位机使用 Universal Gcode Sender (UGS) 或 Inkscape 生成 G-code。

使用 Arduino UNO 构建紧凑型 CNC 绘图机 — 成品微型 CNC 绘图机

所需材料

3 × 废旧 DVD/CD-ROM 驱动器（拆取步进电机及滑轨）
1 × ATX 电脑电源（供 12V）
3 × EasyDriver / Big Easy Driver 步进驱动板
1 × Arduino UNO
木板/铝型材搭建框架
焊接工具、跳线、螺丝、胶水等

步骤 1：拆解光驱取电机

拆解 3 个光驱，保留带滑轨的步进电机组件（含丝杆、导轨、滑块），分别作为 X、Y、Z 三轴。注意保护柔性排线与光学拾取头（可废弃）。

步骤 2：机械结构组装

底座：木板固定 Y 轴电机组件
立柱：铝型材或木块竖立，跨接 X 轴滑轨
Z 轴：安装在 X 轴滑块上，垂直上下移动（笔升降）
所有轴必须严格垂直，使用角尺校正，必要时用热熔胶或螺丝加固

步骤 3：焊接与接线

步进电机 4 根线焊接延长线（注意相序，建议用万用表测量线圈阻抗确认 A+/A-、B+/B-）
驱动板接线：VMOT 接 12V，GND 共地，STEP/DIR 分别接 Arduino D2-D7（X: D2/D5, Y: D3/D6, Z: D4/D7）
Arduino 通过 USB 供电，驱动板逻辑电压取 5V

步骤 4：软件配置

安装 Arduino IDE，导入 GRBL 库（GitHub）
在 IDE 中 草图 → 包含库 → 添加 .ZIP 库 导入 GRBL
打开 grblUpload 例程上传至 Arduino UNO
安装 Universal Gcode Sender (UGS) 或 Inkscape + G-code 插件
UGS 连接串口，发送 $$ 查看参数，按机械行程修改 $130 (X max), $131 (Y max), $132 (Z max) 等；电机反向可在 UGS Tools → Options → Axis 勾选反转

步骤 5：生成 G-code 与测试

推荐使用 Inkscape 导入 SVG/DXF/JPG，通过 扩展 → G-code Tools → Path to G-code 生成。早期使用 DeskEngrave 生成的 G-code 兼容性较差，Inkscape 输出更标准。

进阶建议

增加限位开关实现自动回零
升级为 Arduino CNC Shield + DRV8825/TMC2208 静音驱动
使用 3D 打印件替代木板提升精度
加装激光模块实现雕刻功能（需护目镜与防护罩）

资源链接

GRBL 固件：github.com/grbl/grbl
Inkscape：inkscape.org
UGS：github.com/winder/Universal-G-Code-Sender

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制造工艺

3D打印

自动化控制系统

工业技术