Stepcraft CNC – GRBL-Controller

29. Jul. 2016

Seit neustem besitzen wir in der Schule eine Stepcraft CNC-Fräse. Die Maschine ist hochwertig verarbeitet und funktioniert tadellos, falls man es denn endlich geschafft hat eine Fräsdatei zu erstellen. Wie dies schneller geht möchte ich euch nun zeigen.

Eine Möglichkeit wäre natürlich, die von Stepcraft empfohlene Software zu kaufen, doch dies ist teuer und bringt uns vermutlich auch nicht weiter.

Auf Github gibt es allerdings ein Projekt mit dem Namen GRBL. Dieses nutzt einen Arduino zur Kommunikation zwischen PC & CNC-Fräse und dieser Arduino empfängt und verarbeitet das G-Code Datenformat, welches sehr weit verbreitet ist bei Fräsdateien und somit ideal unterstützt wird.

Shield

Zunächst einmal benötigen wir eine Platine, mit der wir den Arduino an unsere Steppcraft-CNC-Maschine anschließen können. Diese Platine ersetzt später die originale Steuereinheit der Maschine.

Der Schaltplan für das Shield ist folgender, wobei als Anschluss ein gewinkelter Stecker verwendet werden sollte (wie im originalen Controller).

Fertig sieht das ganze dann so (oder ähnlich aus):

topview

bottomview

Bei meinem Shield kommt es leider zu dem Problem, dass der micro-USB-Anschluss des Arduinos in eingestecktem Zustand von einer Metallstrebe an der Fräse verdeckt wird. Daher sollte der Arduino entweder direkt auf die Platine gelötet werden, oder ihr müsst euch etwas anderes einfallen lassen. Ich habe letztendlich den Teil der Platine mit dem Arduino ausgeschnitten und flexibel platziert, sodass nun alles passt.

Konfiguration

Nun müsst ihr den Arduino noch programmieren und richtig einstellen. Dafür ladet ihr euch die Arduino IDE von arduino.com runter, installiert diese und fügt im library-Verzeichnis den Ordner GRBL ein, welchen ihr euch von der Github-Seite geladen habt.

Anschließend schließt ihr euren Arduino an den PC an, öffnet die Arduino IDE, wählt euren Arduino aus und öffnet das Beispiel zu GRBL. Dieses ladet ihr einfach direkt auf den Arduino, ohne etwas zu verändern.

Nun müsst ihr den Arduino nurnoch auf eure Stepcraft-Maschine einstellen. Dazu müsst ihr in der Arduino IDE den virtuellen Monitor öffnen, die Baudrate auf 115200 stellen und die folgenden Kommandos ausführen:

("//" beschreibt Kommentare. Diese gehören NICHT zu den Kommandos und müssen weggelassen werden!)
$3=0      // move direction invert
$5=1      // invert Limit Pin
$22=1     // Homing enable
$20=1     // Soft Limit enable
$21=1     // Hard Limit enable
$23=1     // Homing invertmask
$24=250   // v Frei fahren
$25=500   // v Referenzfahrt
$27=20    // mm away from switch
$100=200  // X Steps per mm
$101=200  // Y Steps per mm
$102=200  // Z Steps per mm
$110=1500 // X max mm/min
$111=1500 // Y max mm/min
$112=1500 // Z max mm/min
$130=212  // X max mm
$131=299  // Y max mm
$132=82   // Z max mm

Die exakten Parameter für eure Stepcraft-CNC-Fräse findet ihr auf der Stepcraft Homepage.

Software

Anzusteuern geht eure Fräse nun ganz einfach über easel.com. Ihr müsst nun einfach nur noch euer Shield in die Stepcraft Maschine stecken, den Arduino mit dem PC verbinden und den Anweisungen auf easel.com folgen. Diese sind sehr anschaulich erklärt und für jeden Laien verständlich illustriert.