راهنمای عملی و مرحله‌به‌مرحله برای راه‌اندازی CNC با GRBL روی Arduino (Uno / Nano) — خلاصهٔ اجرایی

پایین‌تر همه‌چیز را به صورت گام‌به‌گام و قابل اجرا آورده‌ام — از نصب و فلش تا پیکربندی محور دو موتوره و عیب‌یابی. هر جا لازم بود مرجع رسمی هم گذاشتم تا اگر خواستی مستقیماً سند را ببینی. (مراجع اصلی: مخزن GRBL و صفحات تنظیمات / شیلد و UGS). (GitHub)

خلاصهٔ راه‌اندازی سریع CNC با GRBL  (اگر عجله داری — انجام بده)

1. سخت‌افزار را آماده کن: Arduino Uno/Nano، درایورهای استپر، موتورها، منبع تغذیه مناسب، limit switchها، کابل‌ها و (در صورت استفاده) Protoneer/CNC Shield.
2. GRBL را دانلود کن و با Arduino IDE یا PlatformIO در پوشه libraries/ قرار بده و مثال grblUpload را آپلود کن. (GitHub)
3. اگر محور دو موتوره لازم داری، در config.h گزینه ENABLE_DUAL_AXIS را uncomment کن و DUAL_AXIS_SELECT را به محور مورد نظر (مثلاً Y_AXIS) تنظیم کن؛ سپس compile & upload. (پین‌های پیش‌فرض شیلد: A3/A4 یا D12/D13 بسته به کانفیگ). (GitHub)
4. مقدار تئوری Steps/mm را محاسبه کن (فرمول پایین). مقدارها را در GRBL با $100, $101, $102 وارد کن. سپس با فرمان‌های حرکت و کولیس کالیبر کن و مقدار را اصلاح کن. (wiki.neje99.com)
5. Homing ($22=1) و self-square: دو limit switch برای هر سمت قرار بده، تست کم‌سرعت انجام بده، در صورت نیاز $1=255 تا استپرها همواره فعال بمانند.
6. کانال کنترل (مثلاً UGS) را وصل کن، مقدار $ها را چک کن و یک تست ساده (مثلاً مربع 10×10 mm) اجرا کن. (winder.github.io)

راهنمای کامل مرحله‌به‌مرحله راه‌اندازی CNC با GRBL

گام 0 — پیش‌نیازها (چه چیز باید داشته باشی)

• Arduino Uno یا Nano (ATmega328P)، کابل USB
• درایورهای استپر (A4988/DRV8825 یا مشابه)، موتورهای استپر، منبع تغذیه جدا برای درایورها
• (اختیاری اما معمول) Arduino CNC Shield / Protoneer v3.51 یا شیلد مشابه برای آسان‌تر شدن سیم‌کشی. (blog.protoneer.co.nz)
• کامپیوتر با Arduino IDE یا VSCode+PlatformIO، و نرم‌افزار ارسال G-code مثل UGS.

گام 1 — دانلود و آماده‌سازی GRBL

1. از مخزن رسمی GRBL آخرین نسخه را دانلود کن (gnea/grbl یا grbl/grbl). پوشه grbl را در Documents/Arduino/libraries/ کپی کن تا مثال‌ها در Arduino IDE ظاهر شوند. (GitHub)
2. یا اگر از PlatformIO استفاده می‌کنی، پروژه را باز کن و board = uno را در platformio.ini تنظیم کن.
3. باز کردن Arduino IDE → File → Examples → grbl → grblUpload و Upload. اگر برای Nano خطا دیدی، امتحان کن با انتخاب بوت‌لودر قدیمی (Old Bootloader). (Arduino Forum)

گام 2 — فعال‌سازی محور دوبل (Dual-Axis) در سورس (در صورت نیاز)

وقتی نیاز داری یک محور (مثلاً Y) دو موتور داشته باشد و هر طرف امکان homing مستقل داشته باشد.

1. در سورس GRBL فایل config.h را باز کن.
2. خط مربوط به Dual Axis را از حالت کامنت خارج کن:

#define ENABLE_DUAL_AXIS
#define DUAL_AXIS_SELECT Y_AXIS   // یا X_AXIS اگر محور X دوتایی است

3. یک کانفیگ سخت‌افزاری را انتخاب کن (برای CNC Shield/Protoneer معمولاً گزینه‌ای پیش‌فرض هست مثل DUAL_AXIS_CONFIG_PROTONEER_V3_51 یا DUAL_AXIS_CONFIG_CNC_SHIELD_V3_0). پین‌های پیش‌فرض در شیلدها معمولاً A.STP/A.DIR روی A4/A3 یا D12/D13 هستند؛ اگر شیلد نداری، می‌توانی پین‌ها را در cpu_map.h تغییر دهی. (GitHub)
4. سورس را کامپایل و آپلود کن. سپس سیم‌بندی موتور دوم را مطابق نقشهٔ شیلد/پین‌ها انجام بده.

نکته: برخی کاربران گزارش داده‌اند که Dual-Axis گاهی نیاز به تنظیمات/اشکال‌زدایی دارد (مطالعهٔ issues مربوطه در GitHub مفید است). (GitHub)

گام 3 — سیم‌کشی و نکات سخت‌افزاری راه‌اندازی CNC با GRBL

1. موتورها به درایورها، درایورها به شیلد/آردوینو وصل شوند (STEP, DIR, ENABLE). برای محور دو موتوره، یک درایور دوم برای همان محور اضافه کن و پین‌های STEP/DIR آن را به پین‌های A.STP/A.DIR یا پین‌های تعیین‌شده در سورس وصل کن. (blog.protoneer.co.nz)
2. Limit switchها: برای self-squaring هر سمت گانتری یک limit switch داشته باش — آن‌ها را به پین‌های مربوط وصل کن (GRBL معمولاً از Z_LIMIT به‌عنوان مشترک برای A limit استفاده می‌کند؛ بررسی سورس و docs شیلد لازم است).
3. تنظیم جریان در درایورها (Vref) را انجام بده؛ قبل از تست، ولتاژ و جریان را مطابق موتور تنظیم کن و از خنک‌کنندگی مناسب استفاده کن.

گام 4 — تنظیمات اولیه GRBL ($-commands)

بعد از آپلود، با UGS یا Serial Monitor به GRBL متصل شو و دستور $$ را بزن تا تنظیمات فعلی را ببینی. سپس مقادیر اولیه پیشنهادی زیر را وارد کن (مثال برای ماشین سبک تا متوسط — بسته به دستگاه خودت تغییر بده):

$0=10       (step pulse μs)
$1=255      (step idle delay — 255 => استپرها همیشه enabled)
$22=1       (enable homing)
$100=85.333 (X steps/mm)   ; مثال برای پولی 15 دندانه و میکرواستپ 1/32
$101=85.333 (Y steps/mm)
$102=800    (Z steps/mm)   ; مثال برای لیداسکرو 8mm
$110=3000   (X max rate mm/min)  ≈ 50 mm/s
$111=3000   (Y max rate mm/min)
$112=500    (Z max rate mm/min)
$120=200    (X accel mm/s^2)
$121=200    (Y accel mm/s^2)
$122=50     (Z accel mm/s^2)

منابع و لیست کامل پارامترها را در مستندات GRBL ببین. (wiki.neje99.com)

گام 5 — محاسبهٔ Steps/mm (تئوری) و کالیبراسیون عملی

فرمول پایه

Steps_per_mm = (Motor_steps_per_rev × Microstepping) / Travel_per_rev

• برای موتور 1.8° → Motor_steps_per_rev = 200
• برای تسمه پولی: Travel_per_rev = pulley_teeth × belt_pitch
• برای لیداسکرو: Travel_per_rev = screw_lead (می‌تواند برابر pitch یا lead بسته به نوع اسکرو باشد)

مثال‌ها (تطابق با متن شما)

• X/Y با تسمه T5، پولی 15 دندانه، میکرواستپ 1/32:
  • Travel_per_rev = 15 × 5 = 75 mm
  • Steps/mm = (200 × 32) / 75 = 6400 / 75 ≈ 85.333 steps/mm
• Z با لیداسکرو 8 mm lead:
  • Steps/mm = 6400 / 8 = 800 steps/mm

کالیبراسیون عملی (پیشنهادشده)

1. مقدار تئوری را در $100/$101/$102 قرار بده.
2. دستور حرکت بزرگ (مثلاً G0 X100) بده.
3. با کولیس/خط‌کش اندازه‌گیری کن Actual_Distance.
4. فرمول اصلاح:

New_Steps = Old_Steps × (Commanded_Distance / Actual_Distance)

مثال: اگر Old_Steps=85.333 و دستور 100 mm داده‌ای، ولی ابزار 99.6 mm حرکت کرده:

New_Steps ≈ 85.333 × (100 / 99.6) ≈ 85.676

مقدار جدید را با $100=85.676 وارد و دوباره تست کن تا خطا به حداقل برسد. (سعی کن با ابزار دقیق اندازه‌گیری کنی). (wiki.neje99.com)

گام 6 — راه‌اندازی و اتصال با UGS (مثال)

1. UGS Platform را دانلود و اجرا کن (نسخه مناسب سیستم‌عاملت). (winder.github.io)
2. Arduino را وصل کن، پورت COM را انتخاب کن و Baud را روی 115200 بگذار و Connect بزن.
3. در Console: $$ را بزن تا تنظیمات را ببینی.
4. Jog چند میلی‌متر با Jog Controller؛ بررسی کن جهت‌ها درست باشند.
5. اگر limit switch نصب است، $H را برای Homing اجرا کن (ابتدا سرعت‌های Homing در $24/$25 را پایین قرار بده).
6. یک G-code کوچک (مثلاً مربع 10×10) را اجرا و مسیر را در Visualize چک کن.

راهنمای نصب و نکات بیشتر UGS را در سایت رسمی UGS ببین. (winder.github.io)

گام 7 — Homing و Self-Squaring محور دو موتوره

1. مطمئن شو $22=1 و limit switchها صحیح وصل شده‌اند.
2. Homing را با سرعت پایین اجرا کن و مشاهده کن که هر سمت به نوبت تریگر می‌شود.
3. اگر می‌خواهی بعد از Homing گانتری قفل بماند، $1=255 بگذار تا استپر همیشه فعال بمانند (برای جلوگیری از تغییر هندسی).
4. اگر سمت‌ها متفاوت عمل کردند: چک کن polarity و invert mask ($3 و $23) و سیم‌بندی limit switchها.
5. قبل از گذاشتن بار واقعی، چند بار با سرعت پایین تست کن تا مطمئن شوی خودِ-اسکوار کردن (self-square) پایدار است. (برای جزئیات پیاده‌سازی سخت‌افزار/سیم‌بندی شیلد‌ها، مرجع شیلد و issues گیت‌هاب را ببین). (blog.protoneer.co.nz)

گام 8 — چک‌لیست نهایی قبل از کار راه‌اندازی CNC با GRBL

• Vref درایورها تنظیم شده و خنک‌کننده مناسب هست.
• تمامی کابل‌ها ایمن و کانکتورها فشرده‌اند.
• $های اصلی ($100..$112, $120..$122, $0, $1, $22) ست و ذخیره شده‌اند.
• Limit switchها کار می‌کنند و جهت موتورها صحیح است.
• E-Stop سخت‌افزاری وصل و تست شده است.
• روی هوا (بدون ابزار یا بار) اجرای یک G-code ساده برای اطمینان.

عیب‌یابی سریع (مشکلات رایج و راه‌حل)

• هیچ حرکتی ندارم: بررسی پورت COM/baud، پیغام شروع GRBL در سِریال، Vref درایورها، enable pin.
• از دست رفتن استپ در سرعت بالا: کاهش $110/$111 یا شتاب $120/$121، افزایش $0 (pulse) از 10µs به 20–100µs، بررسی جریان موتور و خنک‌کننده.
• Homing مشکل دارد / گانتری اسکوار نمی‌شود: چک کن limit switchها به پین درست وصل شده‌اند و $23/$27 تنظیم شده؛ $1=255 را امتحان کن.
• حرکات دایره‌ای (G2/G3) کیفیت ندارد: مقدار junction deviation ($11) یا arc tolerance ($12) را تنظیم کن.
  (برای لیست کامل تنظیمات و توضیحات، docs GRBL را ببین). (wiki.neje99.com)

منابع برای مطالعهٔ عمیق‌تر (لینک‌های کلیدی)

• مخزن رسمی GRBL (دانلود و Releases و راهنمای نصب). (GitHub)
• مستندات و لیست تنظیمات GRBL (لیست $ها و معانی‌شان). (wiki.neje99.com)
• Protoneer / CNC Shield V3 docs (پین‌اوت و راهنمای نصب شیلد). (blog.protoneer.co.nz)
• مباحث GitHub درباره Dual-Axis (مسائل و راهنمایی‌های عملی کاربران). (GitHub)
• Universal G-code Sender (UGS) — دانلود و راهنمای نصب. (winder.github.io)

اگر بخواهی، همین الآن می‌تونم:

• یک چک‌لیست قابل چاپ (PDF) از مراحل تولید کنم؛
• یا یک فایل step-by-step برای چک‌لیست در قالب markdown / تک‌صفحه آماده کنم؛
• یا بر اساس مشخصات دقیق سخت‌افزار تو (نوع موتور، میکرواستپ، پولی، pitch یا lead screw، مدل شیلد) مقدارهای اولیه‌ی $100/$101/$102 و $110..$122 پیشنهادی دقیق‌تری تولید کنم.

کدوم یکی دوست داری بعدی انجام بدم؟