Marlin для 5-осевых ЧПУ: E0 и E1 как независимые оси вместо экструдеров

[locolizator]

В мире 5-осевых ЧПУ-станков Marlin открывает новые возможности. Прошивка, изначально для 3D-принтеров, адаптируется под фрезерные машины, где порты E0 и E1 превращаются в полноценные оси.

Это решает проблему нехватки осей на платах вроде RAMPS. Вместо экструдеров подключаем дополнительные двигатели для поворотных или линейных осей. Получаем точное управление без дорогого железа, экономим на контроллерах.

Настройка дополнительных осей в Marlin

Marlin позволяет расширить стандартные X, Y, Z до пяти осей, переопределяя порты экструдеров. В файле Configuration.h отключаем экструдеры командой #define EXTRUDERS 0. Это освобождает слоты E0 и E1 для новых осей, например, A или B для поворота.

Далее определяем типы драйверов: #define I_DRIVER_TYPE для четвертой оси и #define J_DRIVER_TYPE для пятой. Назначаем имена осей — ‘A’ для вращения вокруг X, ‘B’ вокруг Y. Внутренне они именуются I, J, K, U, V, W, независимо от букв. Это базовый шаг для 5-осевого движения.

На практике на базе 6040Z с RAMPS подключают TB6600 и NEMA23 к E0/E1. Получается 4+1D или полное 5-осевое движение. Без модификаций прошивка не тянет сложные траектории, но хаки позволяют запускать G-код через SD или USB.

Вот ключевые шаги настройки:

• Установите #define EXTRUDERS 0 — слоты E0/E1 свободны.
• Добавьте #define AXIS4_NAME 'A' и #define AXIS5_NAME 'B' для ротационных осей.
• Настройте шаги на мм: #define DEFAULT_AXIS_STEPS_PER_UNIT {80, 80, 4000, 500, 500}.
• Включите #define HAS_ROTATIONAL_AXES 1 для обхода багов.
• Подключите эндстопы: #define USE_XMIN_PLUG и аналогичные.

Параметр	Стандартное значение	Для 5-осевого ЧПУ
EXTRUDERS	1	0
AXIS4_NAME	Нет	‘A’
AXIS5_NAME	Нет	‘B’
Шаги E0/E1	Экструзия	500 шагов/мм

Преимущества и подводные камни

Переход E0/E1 на оси дает гибкость: Marlin поддерживает до 9 осей в новых версиях, включая кинематику для поворотных головок. Это дешево — используем Arduino Mega без доплат. Примеры: фрезеровка на 6040Z или пенорез с XYUV.

Но есть нюансы. Marlin заточен под принтеры, скорости ниже, чем у GrblHAL (до 400кГц). Нет нативного RTCP без модов, как G43.4 для TCP. Для сложных 5-осевых задач добавляют inverse kinematics из форков.

Плюсы перевешивают для DIY:

• Открытый код — легко модить под машину.
• Поддержка canned cycles и tool change в расширениях.
• Совместимость с G-кодом от CAM-программ.
• Минимальные изменения пинов — Y_DUAL_STEPPER_DRIVERS для второго мотора.

Решение	Плюсы	Минусы
Marlin E0/E1	Дешево, просто	Низкие скорости
GrblHAL	Высокий шагрейт	Сложнее настройка
RosettaCNC	RTCP готово	Платное железо

Примеры конфигураций для ЧПУ

Для пенорезательного станка включают #define FOAMCUTTER_XYUV: X/U горизонтально, Y/V вертикально. Z не используется, лазерные фичи управляют нагревом. Идеально для параллельных осей с hot wire.

В 5-осевых прототипах комбинируют swivel head и rotary table (PENTA_AXIS_HT). Форвард и инверсная кинематика рассчитывают траектории. Для head-table: tilting rotating table с G43.4. В 2025 добавили до 127 инструментов и coordinate rotation.

Конкретные примеры:

1. 6040Z build: E0 как A-ось, E1 как B, mixing или 4+1D.
2. Root CNC: EXTRUDERS 0 + Y_DUAL для dual Y, touching plate на Z.
3. PipetBot fork: До 9 осей, TCP для swivel head.
4. TB6600 на E0 для линейной оси — калибровка M92.

Ключевые директивы:

• #define Y_DUAL_STEPPER_DRIVERS с INVERT_Y2_VS_Y_DIR.
• #define Z_MIN_PROBE_USES_Z_MIN_ENDSTOP_PIN для probing.
• Junction deviation и S-curve для плавности.

Кинематика и расширения Marlin

Современные форки добавляют inverse kinematics для head-head (PENTA_AXIS_HH). Основа — LinuxCNC и Rep5x, с улучшениями под стандартные оси. Inverse time feedrate для контурных фрез.

Это шаг к промышленным 5-осевым: forward kinematics для TRT-конфигураций. Но базовый Marlin требует хаков вроде DIY-скриптов для полного движения.

Поддержка растет: tool length compensation, scaling. Для ЧПУ-станков с NEMA23 — настройка microstepping и acceleration.

Когда Marlin не предел

Marlin с E0/E1 как осями — старт для 5-осевого ЧПУ. Базовая поддержка покрывает 80% задач, но для RTCP смотрите форки 2025+.

Остается доработать probing, homing для dual endstops и интеграцию с CAM. Стоит поэкспериментировать с step rates выше 100кГц на 32-битных платах.