GRBL meistern: Schritt-für-Schritt Anleitung für Arduino-CNC

Einführung

Wer eine eigene CNC-Maschine baut, stößt unweigerlich auf GRBL. Dieses Tutorial erklärt: Was ist GRBL? Installation, Konfiguration, Steuerung mit Universal G-code Sender (UGS).

Was ist GRBL?

GRBL ist Open-Source-Firmware für Bewegungssteuerung von CNC-Maschinen. Auf einen Arduino (ATmega328: Uno/Nano) geflasht → leistungsfähiger, kostengünstiger CNC-Controller. Input: G-Code, Output: Schrittmotor-Steuersignale.

GRBL übersetzt G-Code in Schrittmotor-Bewegungen. Läuft auf Arduino, treibt Stepper-Treiber an.

Benötigte Hardware

• Arduino – ATmega328 basiert (Uno oder Nano)
• Schrittmotoren – z. B. NEMA 17
• Treiber – A4988 oder DRV8825 (für NEMA 14/17)
• Arduino CNC Shield – Einfache Verbindung: Motoren, Spindel/Laser, Endschalter, Lüfter

Beispiel: Mein DIY CNC Drahtschneider (Hotwire für Styropor).

Bauteile: NEMA 17, A4988, CNC Shield, Arduino Uno. Details im Projekt-Tutorial.

GRBL installieren

1. Arduino IDE installieren
2. GRBL von GitHub als ZIP herunterladen
3. ZIP entpacken
4. Arduino IDE: Sketch → Bibliothek einbinden → .ZIP Bibliothek hinzufügen → Ordner "grbl" im entpackten "grbl-master" wählen
5. Datei → Beispiele → grbl → grblUpload öffnen
6. Board & Port wählen → Hochladen (Code ist nur 1 Zeile, Library arbeitet im Hintergrund)

GRBL Konfiguration

Über Serial Monitor (Baud: 115200). Eingabe $$ listet Einstellungen:

$100=250.000 (x, step/mm)
$101=250.000 (y, step/mm)
$102=3200.000 (z, step/mm)
$110=500.000 (x max rate, mm/min)
$111=500.000 (y max rate, mm/min)
$112=500.000 (z max rate, mm/min)
$120=10.000 (x accel, mm/sec^2)
$121=10.000 (y accel, mm/sec^2)
$122=10.000 (z accel, mm/sec^2)

Wichtigste Einstellung: $100 (Steps/mm für X). Anpassung an Mechanik (Schrittwinkel, Microstepping, Spindelsteigung/Gurt). Einfacher: UGS Setup Wizard (nächstes Kapitel).

GRBL Controller: Universal G-code Sender (UGS)

Open-Source Java-Programm (benötigt JRE). Version 2.0 Platform empfohlen.

UGS Setup Wizard – Maschine konfigurieren

1. Verbindung: Baud 115200, richtigen COM-Port wählen → Verbinden.
2. Motordrehrichtung testen: Buttons X+, X-, Y+, … prüfen. Falls falsch: Im Wizard umkehren oder Motorkabel am Shield vertauschen.



3. Steps/mm kalibrieren: Default 250. Button "X+" → Motor macht 250 Schritte. Lineal: tatsächliche Bewegung messen (z. B. 3 mm). In "Actual movement" eintragen → Wizard berechnet neuen Wert (hier: 83 steps/mm).







4. Bestätigen → Maschine bewegt sich nun maßstabsgetreu (1 mm Soft = 1 mm Real).



5. In UGS-Konsole sichtbar: $100=83 gesendet.
6. Endschalter (Limit Switches): Aktivieren, testen. NO/NC invertierbar.



7. Z-Achse Endschalter deaktivieren (falls nicht benötigt): Bearbeite config.h im Arduino Library Ordner (Documents\Arduino\libraries\grbl). Homing-Zyklus: 3-Achsen auskommentieren, 2-Achsen einkommentieren. GRBL neu flashen (grblUpload).



8. Homing aktivieren: "Try homing" → Maschine fährt zu Endschaltern. Richtung notfalls invertieren.



9. Soft Limits: Verhindern Bewegung außerhalb Arbeitsbereichs.

Fazit

Mit GRBL + Arduino ist eine DIY-CNC schnell einsatzbereit. Basics abgedeckt: Flashen, Kalibrierung (Steps/mm, Endschalter, Homing, Soft Limits) via UGS Wizard. GRBL bietet viele weitere Einstellungen – Details im GRBL Wiki.

Alternative GRBL-Controller: GRBLweb (Browser), GrblPanel (Windows), grblControl (Win/Linux), Easel (Browser). Ausprobieren!