JennyPrinter从零开始搭建连载1——RAMPS1.4电路，Makerbot外形尺寸，Ultimaker结构

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1.概述
   本文所提的从零开始搭建3D打印机，并非直接购买现有型号的3D打印机散件进行拼装。在作者开始从零搭建的时候并没有JennyPrinter这种3D打印机，甚至机械图纸还有些许错误，后来经过作者反复安装试验后完成了JennyPrinter的机械图纸。正如作者的项目主页中提到的：正当作者想入手一台开源3D打印机时陷入了尴尬境地，大家都说是开源的，可是拿点资料却拿不出手，也有些开源文件是存在问题的。而有些所谓的DIY套件是可配置程度实在是太低，因此我开始了DIY 自己的3D打印机。

   在DIY的过程中我一边思考着一个问题，DIY 3D打印机老外早已经放出来很久了，而我们很多人还是在从头开始造轮子，造出来还不愿意分享出来。作者认为这种状况是导致目前国内3D打印机行业的低端劣质的产品肆虐，后续服务脱节跟不上的重要原因之一。3D打印的应用前景很广泛，大家大可集中优势，在3D打印的前中后期发挥各自的优势，比如机器智能化，软件本土和简单化，模型服务，材料多元化等等。

  JennyPrinter推出从零开始打印3D打印机就像Linux Form Scratch一样，它并不特指某种特定的3D打印机型号，JennPrinter是一种提供搭建3D打印机的方法，其项目主页将不断进行硬件和软件更新，定期发布稳定版本，公开机械设计图纸，并指导您获得机械物理部件，电路板以及软件源代码，安装机械部件，调试电路部分，编译源代码烧写固件，一直到后期的机器调试和应用。当前发布稳定版本为V1.1。

  作者试图在指导搭建3D打印机的同时先对相关知识进行介绍，并对JennyPrinter采用的方案进行论证。需要深入了解的读者可以顺着知识点继续学习。


2.准备工作

    “巧妇难为无米之炊。”开始搭建3D打印机当然需要先准备3D打印机的各部分部件以及组装时候需要使用的工具。

    3D打印机物理部件按功能可划分机械运动，机械外壳部分，电路部分。但是某些部分比例送料部分（送料机+挤出机）往往都是机电一体的，因此作者有将3D打印机的物理部件细分为：

电路部分，
送料部分
XYZ轴运动部分，
外壳部分，
以及紧固件和其他。

具体部分的材料清单请参照JennyPrinter项目主页，作者对每个零件进行了编号，标注了零件的具体参数以及照片链接。

3.电路部分
   在安装外壳和机械运动部件之前应当调试电路部分，确保电路运行正常，以免安装好后拆卸麻烦。

   当前发布的JennyPrinter V1.1版本电路部分由如下部件：

控制电路Arduino2560          1块            JP-11-E-001-A     
驱动电路RAMPS1.4              1块            JP-11-E-002-A                             
驱动模块 A4988                    4块           JP-11-E-003-A     
NTC热敏电阻                         2只          JP-11-E-007-A
加热管                                   1根         JP-11-E-008-B   
42步进电机                           4只         JP-11-E-009-B                            
电源模块                                1块         JP-11-E-013-A        
电源开关                                1个        JP-11-E-014-B      
机械限位开关                         6只       JP-11-E-015-B           
液晶控制模块                         1套       JP-11-E-021-A           
SD 卡                                     1片       JP-11-E-022-B           
接线线缆
交流电源插座口                      1只       JP-11-E-025-A
方口转USB座的线                   1根      JP-11-E-026-A         
公对公USB线                          1根      JP-11-E-027-A         
交流电源线                              1根      


下面对电路进行连接和调试：

步骤1 Mega2560单板运行
1.安装驱动
用方口USB线连接Mega2560和电脑，操作系统将会自动安装驱动。
2.获取马林固件：[Marlin]
解压后得到的就是固件的源代码。
3.下载并安装Arduino IDE
请参考：[Arduino IDE]
4.使用Arduino IDE 下载马林固件到Mega2560板
打开Arduino IDE软件界面，选择File->Open,打开刚才下载的马林固件源码所在文件目录，选择Marlin_for_JennyPrinter_V1_1.ino文件。这时会出现整个工程环境，可以切换源码窗口查看源代码。Marlin_for_JennyPrinter_V1_1版本的固件已经测试可以使用，Configuration.h已经默认配置可以直接使用。
点击打钩的按钮（verify）编译源代码：

此时右下角会出现编译状态条：

编译完成将提示生成的二进制文件大小：


再点击右箭头按钮(upload)，把二进制文件上传到板子上。
此时同样有进度条显示上传进度，上传过程中Mega2560板红灯闪烁。
上传完成后红灯停止闪烁，IDE提示“Done uploading”。

步骤2 RAMPS1.4电路板小修改假如采用Ultimaker1.5.7方案忽略此步骤。
假如您从JennyPrinter团队获得RAMPS电路板，我们已经帮你做好次步骤，请忽略此步骤。
D1二极管
二极管D1为RAMPS板为Mega2560供电的元件，一般厂家为防止RAMPS给Mega2560供电超过12V带来危害，都不焊接这个二极管。JennyPrinter采用12V供电，因此，为方便接线，将D1二极管焊接上。
步进电机接插件
为方便接插，采用带方向的4芯接插件。
热敏电阻接插件
和上面一样，采用带方向的4芯接插件。
修改后的样子：

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步骤3 电路板联合调试 1.将RAMPS板插在Mega2560上。

2.将4个A4988驱动模块插在RAMPS上，请注意方向。

3.将液晶控制电路的J型电路板接在RAMPS右边针脚上，再按下图所示连接液晶控制器和刚安装上在RAMPS右边的座子。

4.将2个热敏电阻的接插头接在下图所示位置。

注意：不接热敏电阻JennyPrinter将不工作，上电将提示mintemp,这是为了避免温度读取不到真实值，而加热管一直往上加温，烧毁相关部件。
5.连接电源线，下图所示从上到下分别为：12V+ 12V- 12V+ 12V-，请勿接错。


6.上电运行。

  步骤4 电路功能测试 JennyPrinter电路板接线图

1.XYZ步进电机运动测试
将步进电机分别接在上XYZ轴接线端，图中从左到右为XYZ电机接线端。

液晶屏幕操作：

在info页面按下旋钮键，之后进入Prepare菜单，再选择move Axis,进入后选择move 1mm，再进入选择X、Y、Z轴，旋动旋钮电机就会转动。

2.加热功能测试
如下图所示，将红色加热管线接在最上面两个接线端（无正负）。

在info页面按下旋钮键，

进入菜单页，选择Control，

进入Control菜单后，选择Temperature，

进入Temperature菜单后，选择Nozzle,

在此左旋选择按钮，将温度调至180度，再按键确认

回到Info页面后可以看到温度在上升，并且，板子的加热灯亮起。
注意：加热喷头请勿接触任何物体，更不可用手拿着加热喷头以免烫伤。

3.SD卡脱机打印测试
在电脑中拷贝测试模型gcode到SD卡中，
在SD卡槽中插入SD卡，显示Crad Instead。

进入主页面菜单，选择Print Form SD，

进入Print Form SD卡菜单后将显示拷贝在SD卡中的gcode,选择需要打印的gcode,按确认键。

此时可以看到温度在上升，到达gcode指定的温度后，开始回到原点，XYZ轴分别在运行，之后便开始打印，假如接上E轴电机，E轴电机在送丝。

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4.送料部分

关于十字支架远程送丝结构十字支架远程送丝结构分为2部分，送料部分和挤出部分。送料机在送料管一端往里进行送丝，而挤出机在送料管的另一端进行耗材融化，这对送料管的强度和内壁的轮滑度要求高些。
另外，假如挤出机温度没有升高到可以融化耗材的温度，而送料机开始送料时将会带来危害，因此一般在固件里都有保证挤出机温度不够时送料机送丝操作不被允许。
这种远程送丝结构所带来的好处是，挤出部分没有电机，重量大大减轻，打印速度也相应的提高后结构性能仍然不减。



送料机组装





  

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挤出机组装

安装挤出机需要如下物品

名称	数量	代号
标有“上”的外壳切割件	2块
标有“下”的外壳切割件	1块
标有“左”的外壳切割件	1块
标有“右”的外壳切割件	1块
标有“前”的外壳切割件	1块
标有“后”的外壳切割件	1块
铜支撑铝块	1块	JP-11-H-005-B
12mm铜柱套	4只	JP-11-H-007-B
80mm M3螺丝	4根
M3螺丝	6根
M3螺母	18个
气动接头	1只	JP-11-H-006-B
PEEK件	1只	JP-11-H-004-B
四氟件	1个	JP-11-H-008-B
铜喷嘴管喉	1个	JP-11-H-003-B
0.4mm孔径铜喷嘴	1个	JP-11-H-001-B
铜加热铝块	1块	JP-11-H-002-B
6mm*12mm*35mm 直线轴承	2只	JP-11-M-011-B
风扇	1个或2个	JP-11-H-009-B
加热管	1根	JP-11-E-008-B
NTC热敏电阻	1只	JP-11-E-007-A
耐高温胶带	若干

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5.Ｚ平台安装

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6.XY轴支架组装

安装XY轴支架需要如下物品

名称	数量	代号
XY轴支架外壳	1套	JP-11-S-008-A
石墨轴套	4根	JP-11-M-013-B
M3*30mm螺丝	16根	JP-11-F-001-B
M3*10mm螺丝	8根	JP-11-F-007-B
M3螺母	32个	JP-11-F-008-B
M3垫片	40片	JP-11-F-010-B

步骤一、取编号为1的外壳切割件，按下图所示将石墨轴套插入孔中。
注意：激光切割件可能在圆孔中有毛边使轴套不宜插入，可以用锉刀轻微的打磨下。

步骤二、取编号为2的外壳切割件，同样按下图所示将其套在石墨轴套上。

步骤三、取M3*10mm螺丝插入下图所示的圆孔中，并在每个螺丝上套上M3垫片，最后将编号为3的外壳切割件安装上去。
注意：在这里使用垫片是为了垫高第3层的层高，因为十字支架的轴采用6mm直径，而外壳切割件为5mm。
编号为3的外壳切割件各方向上都有两片。另一片在后续的步骤中使用。

步骤四、取M3*10mm螺丝，旋上一只M3螺母，再将其套装在另外一块编号为3的外壳切割件安装孔径中，最后再旋上一个M3螺母。

步骤五、在各螺钉上继续垫上垫片。

步骤六、取编号为4的外壳切割件，按下图所示将其安装在上面。

步骤七、取编号为5的外壳切割件，按下图所示将其安装在上面，最后各螺丝孔中垫一个垫片后扭上M3螺母。

安装完成图

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6.XY轴机外壳面板安装
步骤1、将前后左右面板各安装上2个滚珠轴承。

步骤2、在后面板安装一块切割件用于挂耗材支架。

步骤3、将底、后和右面板按相应位置安装好并拧好螺丝。
注意：
后、右面板有雕刻文字的一面朝里，底面板印有雕刻文字的朝上。
拧紧螺丝时慢慢把握力度，不可用力过猛，会导致亚克力板破裂。

步骤4、将Z轴最小限位开关安装在后面板的下图中的位置。

步骤5、合上左面板。
注意：
左面板的螺丝稍微带下即可，不可拧紧，安装前面板和顶面板时需要送开点。
限位开关的线缆要在底面板板的孔中穿过。

步骤6、左面板的左右两侧分别安装好Y轴最小限位开关盒Y轴最大限位开关。

注意：
限位开关的线缆要在底面板板的孔中穿过。

步骤7、合上前面板。
注意：
限位开关的线缆要在底面板板的孔中穿过。

X轴最大限位开关应从底板右侧孔中穿过。

液晶控制器的2根线此时要卡在此处，注意朝向必须安装图中所示。

步骤8、安装好Ｘ轴最小限位开关和X轴最大限位开关。

步骤9、翻转底部朝上，将Ｚ轴最大限位开关安装上。

  XYZ轴步进电机安装步骤10、将内径为5mm的同步轮安装在X轴步进电机上。

步骤11、在后面板右侧X轴电机安装位置插入4个20mm M3螺丝，并在每个螺丝上套上3个M3垫片。

步骤12、垫上2片电机安装垫片(切割件)。

步骤13、取100齿同步皮带套装在同步轮上，再将安有同步轮的X轴步进电机安装在安装位置。

步骤14、同样方法，在左面板右侧X轴电机安装位置插入4个20mm M3螺丝，并在每个螺丝上套上3个M3垫片。

步骤15、垫上2片电机安装垫片(切割件)。

步骤16、取100齿同步皮带套装在同步轮上，再将安有同步轮的X轴步进电机安装在安装位置。

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步骤67、安装好电路支撑板块，通电。

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