CNC 上課簡記

 

練習的作品，銑刀工具盒。材料 婆羅洲鐵木。

尺寸圖

刀具設定，只用一把雙刃平底銑刀，刃徑 4mm，刃長 20mm，柄徑 4mm，長度 48mm。

因為 FreeCAD 無法在 operation 裡設定轉速和進給，所以同一把刀，不同轉速和進給都建一個 tool。如下圖。

銑切摘要

Raise3D N2 主板安裝最新的 Armbian OS

在 AI 的協助下，大約花了3天的時間，把板子裝上最新的 Armbian OS。啟動後的畫面如下。

這塊主板上的標示為 "Raise3d Controller v2.0"，自己 Google 找不到相關的資料，但 Gemini 就有，只能靠它了。

原來的系統是 Yocto，用在嵌入式系統中。在確認新的 Armbian OS 可以成功啟動後，把原來的 emmc 備份後，就整個刪除，只留 uboot 的部分。

最初，藉著 AI 的協助，進入原系統，修改密碼。因為能夠進入舊系統，在後來啟動 Armbian 上，也很有幫助。

這是我第一次進入 uboot，以往從來不知在啟動時，按任何鍵，就能進入 uboot，因為那時機，可能不到 5秒。最主要的是，進到 uboot 後，也不知能幹嘛。

複製 armbian image 到 SD

因為這個舊 uboot 沒有支援 ext4，所以要將 SD 另外切出 FAT 格式的 boot partition，然後將開機所需的檔，放在這個 partition。

到 Armbian 的 SoC: i.MX 6 網頁，下載 image。沒有為這塊板子建的 image，可下載 Cubox-i 的 image。

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# 抹除前 10MB，確保乾淨

sudo dd if=/dev/zero of=/dev/sdb bs=1M count=10

# 建立分割區

  1. 512M ， type: c

  2. 剩下的，都給主系統

# format

sudo mkfs.vfat -F 32 -n "BOOT" /dev/sdb1

sudo mkfs.ext4 -L "ROOTFS" /dev/sdb2

$ sudo losetup -fP Armbian_25.5.1_Cubox-i_noble_current_6.6.90_minimal.img

$ lsblk /dev/loop*

。。。。

loop21       7:21   0   576K  1 loop /snap/snapd-desktop-integration/343

loop22       7:22   0   576K  1 loop /snap/snapd-desktop-integration/315

loop23       7:23   0   1.1G  0 loop 

└─loop23p1 259:0    0   1.1G  0 part 

loop23p1   259:0    0   1.1G  0 part 

$ sudo mkdir /mnt/img

$ sudo mount /dev/loop23p1 /mnt/img

-- 複製 /boot 下的檔

$ sudo cp -rvp /mnt/img/boot/* /media/ajax/BOOT/

-- FAT 下，無法建立 symbolic link，只好手動 copy

$ cd /media/ajax/BOOT/

$ mv dtb-6.6.90-current-imx6 dtb

$ cp initrd.img-6.6.90-current-imx6 initrd.img

$ cp initrd.img-6.6.90-current-imx6 initrd.img.old

$ cp uInitrd-6.6.90-current-imx6 uInitrd

$ cp vmlinuz-6.6.90-current-imx6 vmlinuz

$ cp vmlinuz-6.6.90-current-imx6 vmlinuz.old

$ cp vmlinuz-6.6.90-current-imx6 zImage

$ sudo rsync -axHAX --progress --exclude='/boot/*' /mnt/img /media/ajax/ROOTFS/

$ sudo umount /mnt/img

$ sudo losetup -d /dev/loop10

-- 要 sync，檔案才會寫入

$ sync

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必要時，要用舊系統開機，如確定原本的設定，可以使用備份的 image，依上述步驟，建立開機的 SD卡。

手動啟動測試

進入 uboot，能指定開機裝置，載入 kernel image，ramdisk image，dtb 檔，然後就能用 ramdisk 開機。ramdisk 開機後，就能執行 linux 的指令。若無法正常開機，如缺少需要的 module，可以重包 ramdisk image。

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# 1. 進入 SD 卡 (mmc 1 代表 SD 卡槽)

mmc dev 1

# 2. 載入 6.6 核心、ramdisk 與設備樹 (載入位址拉開距離)

fatload mmc 1:1 0x10800000 zImage

fatload mmc 1:1 0x13000000 uInitrd  

fatload mmc 1:1 0x18000000 dtb/imx6q-sabresd.dtb

# 這裡直接指派裝置路徑試試 (mmcblk0 或 mmcblk1)，也可以給 UUID

setenv bootargs 'console=ttymxc0,115200 root=/dev/mmcblk2p2 rootwait rw'

# 啟動

bootz 0x10800000 0x13000000 0x18000000

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設備樹可以用 imx6q-sabresd.dtb。但是下載的 image，uInitrd 中，缺少啟動 mmc 裝置的 module。所以把 uInitrd 展開後，加入所需的 module 後，再重新打包。

缺少的 module，包括 mmc/core/mmc_block.ko，以及 mmc/host 目錄下的 sdhci.ko，cqhci.ko，sdhci-pltfm.ko，sdhci-esdhc-imx.ko。

確認可從 SD 開機後，再把原來 EMMC 上的 root partition，format 成 ext4 格式，再用 rsync 把檔案都複製到 emmc 上。然後修改 boot 資料，即可順利自動啟動。

改用

修改 /etc/netplan/armbian.yaml，將 renderer 改為 NetworkManager。

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# /etc/netplan/armbian.yaml

# 修改後，執行 sudo netplan apply

yaml

network:

  version: 2

  renderer: NetworkManager

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移除 systemd-networkd-wait-online.service，不然沒連網路線時，開機要等 3分鐘。

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$ sudo systemctl disable --now systemd-networkd.service systemd-networkd.socket systemd-networkd-wait-online.service 

Removed "/etc/systemd/system/dbus-org.freedesktop.network1.service".

Removed "/etc/systemd/system/sockets.target.wants/systemd-networkd.socket".

Removed "/etc/systemd/system/sysinit.target.wants/systemd-network-generator.service".

Removed "/etc/systemd/system/network-online.target.wants/systemd-networkd-wait-online.service".

Removed "/etc/systemd/system/multi-user.target.wants/systemd-networkd.service".

Disabling 'systemd-networkd.service', but its triggering units are still active:

systemd-networkd.socket

$ sudo systemctl restart NetworkManager

$ sudo systemctl mask systemd-networkd-wait-online.service

Created symlink /etc/systemd/system/systemd-networkd-wait-online.service → /dev/null.

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Raise3D 修改 root 密碼

收了一台 2017 年的 Raise3D N2 3D 印表機，拆下的主板。

原登入資訊，Poky (Yocto Project Reference Distro) 1.7 imx6qdlsolo ，在 Gemini AI 的協助引導之下，修改 root 密碼，成功進入系統。

重開後，看到 U-Boot 訊息（Hit any key to stop autoboot: 0）就代表你已經掌握了這台機器的「生殺大權」。既然不知道 Linux 層級的帳號密碼，我們可以繞過登入程序，直接從 U-Boot 進入 Single User Mode 來重設密碼。 

1. 進入 U-Boot 指令模式

將板子重啟（斷電再通電）。

在看到 Hit any key to stop autoboot 倒數到 0 之前，趕快在鍵盤按下 任意鍵（通常是 Enter 或空白鍵）。

如果成功，提示字元會變成 MX6-SabreSD>（或是類似的標籤）。

使用 printenv 列出環境變數。

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=> setenv mmcargs 'setenv bootargs console=${console},${baudrate} root=${mmcroot} init=/bin/sh video=mxcfb0:dev=ldb,if=RGB24,bpp=32 consoleblank=0'

=> run mmcboot

Booting from mmc ...

reading imx6q-sabresd.dtb

49185 bytes read in 20 ms (2.3 MiB/s)

Bad Linux ARM zImage magic!

==>

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出現 Bad Linux ARM zImage magic! 這個錯誤，通常是因為 U-Boot 在載入核心鏡像（zImage）時發生了位移或是抓錯了檔案位置。

觀察你的 printenv，這塊板子預設會先執行 loadbootscript（去讀 SD 卡或 eMMC 上的 boot.scr）。當我們手動改動 mmcargs 並執行 run mmcboot 時，可能因為環境變數中的位址（如 ${loadaddr}）與實際檔案不匹配，導致 U-Boot 讀到了破碎的資料。

既然自動腳本 run mmcboot 失敗，我們改用最原始、最手動的方式來載入核心，這樣最精準。

手動啟動步驟 (Manual Boot)

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=> mmc dev 2

mmc2(part 0) is current device

=> fatload mmc 2:1 ${loadaddr} zImage

reading zImage

5370320 bytes read in 143 ms (35.8 MiB/s)

=> fatload mmc 2:1 ${fdt_addr} imx6q-sabresd.dtb

reading imx6q-sabresd.dtb=> mmc dev 2

mmc2(part 0) is current device

=> fatload mmc 2:1 ${loadaddr} zImage

reading zImage

5370320 bytes read in 143 ms (35.8 MiB/s)

=> fatload mmc 2:1 ${fdt_addr} imx6q-sabresd.dtb

reading imx6q-sabresd.dtb

49185 bytes read in 19 ms (2.5 MiB/s)

=> setenv bootargs console=ttymxc0,115200 root=/dev/mmcblk3p2 rootwait rw init=/bin/sh video=mxcfb0:dev=ldb,if=RGB24,bpp=32

=> bootz ${loadaddr} - ${fdt_addr}

49185 bytes read in 19 ms (2.5 MiB/s)

=> setenv bootargs console=ttymxc0,115200 root=/dev/mmcblk3p2 rootwait rw init=/bin/sh video=mxcfb0:dev=ldb,if=RGB24,bpp=32

=> bootz ${loadaddr} - ${fdt_addr}

... 以下是啟動訊息 ...

Kernel image @ 0x12000000 [ 0x000000 - 0x51f1d0 ]

## Flattened Device Tree blob at 18000000

   Booting using the fdt blob at 0x18000000

   Using Device Tree in place at 18000000, end 1800f020

switch to ldo_bypass mode!

Starting kernel ...

Booting Linux on physical CPU 0x0

....

....

....

journald starting.  Commit interval 5 seconds

EXT3-fs (mmcblk3p2): using internal journal

EXT3-fs (mmcblk3p2): recovery complete

EXT3-fs (mmcblk3p2): mounted filesystem with ordered data mode

VFS: Mounted root (ext3 filesystem) on device 179:2.

devtmpfs: mounted

Freeing unused kernel memory: 296K (80c02000 - 80c4c000)

sh: cannot set terminal process group (-1): Inappropriate

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修改密碼，重新啟動。

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-- 掛載文件系統為「可讀寫」

# mount -o remount,rw /

-- 修改 root 密碼

# passwd root

-- 確保資料確實寫入 eMMC

# sync

# reboot -f

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重啟後，就可以進入了。

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一直出現這樣的訊息，很擾人，SSH又進不去，console 的資訊一下就被洗掉

"[NetworkCheck Task]" gateway invalid, check wifi info valid end 1

[PaintMain] network status change "eth0" false 1 "" "" "" ""

修改 /etc/rc.local，把最後一行啟動指令關掉

#/opt/Raise3D/MXCUI-start.sh

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現代電腦（SSH 客戶端）認為 ssh-rsa（基於 SHA-1）已經不夠安全，所以預設停用了它；而這塊板子上的 Dropbear 版本較舊，只提供這種加密方式。

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從遠端登入，出現下面的錯誤

$ ssh root@192.168.66.55

Unable to negotiate with 192.168.66.55 port 22: no matching host key type found. Their offer: ssh-rsa

-- 在連線時手動允許這台機器使用舊的密鑰類型

$ ssh -o HostKeyAlgorithms=+ssh-rsa -o PubkeyAcceptedAlgorithms=+ssh-rsa root@192.168.66.55

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猜舊密碼

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whois
mkpasswd -m sha-512 raise3d -s GnmkW05B
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備份

備份前，先在剩餘空間塞 '0'，提高壓縮率。進行全磁碟填零會消耗快閃記憶體的寫入壽命，但如果只是為了換系統前做一次性備份，那是沒問題的。塞滿後，會出現 dd: writing '/zero_file': No space left on device 是正常的，接著執行 rm 即可。

整體執行步驟如下。

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-- 1. 填零（讓空白空間變好壓縮，直到出現 No space left 錯誤）

# dd if=/dev/zero of=/zero_file bs=1M

-- 2. 刪除填零檔（務必執行，否則系統會因為磁碟滿了而無法運作）

# rm /zero_file

-- 3. 開始壓縮備份到隨身碟（假設掛載在 /mnt/usb）

dd if=/dev/mmcblk0 bs=4M | gzip > /mnt/usb/n2_backup_$(date +%Y%m%d).img.gz

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查看進度

Poky 1.7 內建的 dd 通常版本較舊，不支援 status=progress 參數。如果你想知道備份跑了多少，可以另開一個視窗執行下面的指令。這會每 5 秒叫 dd 在它原本的視窗印出目前的傳輸進度。

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watch -n 5 kill -USR1 $(pgrep ^dd$)
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3D 印表機潤滑保養整理

這是和 AI 討論後，所決定的潤滑保養方式。

針車油

這是最普遍可以買到的潤滑油。可以到中油加油站的複合商店買到，便宜又大罐。

適合清洗舊油，光軸潤滑。

二號滑脂

中油加油站的複合商店有賣，不貴，大約一百多。但不是每家都有進，要多跑幾家才能買到，我就跑了五個加油站才買到。

不要買高溫，也不要買極壓的，它的添加物，像 鉬，會造成問題。

這是普遍使用的潤滑脂，比一般的黃油稀很多。

線軌保養

線軌會生鏽，若不保養，會鏽到慘不忍睹。但那只是表面，線軌要潤滑的是滑塊內的鋼珠。

潤滑脂可由側面的孔注入，使用的 #0 潤滑脂，比較適合。但潤滑脂不是想買就有，最普遍使用，號稱萬用的二號滑脂，都不容易找到了。曾在蝦皮買過白色鋰基潤滑油，後來細看規格，才知道是 #3 潤滑脂，用了會讓線軌跑不動。

在 AI 的指導之下，使用 2號滑脂與針車油混合，調出不同黏度的滑脂。

如 脂 : 油 比例 為 8 : 2，可得到 "像軟質面霜 的 1 號脂"，適合 Z 軸，或全新的線軌。

脂 : 油 比例 為 6 : 4 ，可得到 "像濃稠煉乳的 0 號脂"，適合有傷痕、需翻新的 X/Y 軸。

省事的話，就用 6:4 的 0號脂吧。調法，先脂後油，先量 6g的2號脂，再加入 4g的針車油，調到完全混合。

注意，只用中油的這兩種油可以混，其他不知成份的，不要亂混。

螺桿保養

Z軸的螺桿，速度較慢，直接使用 2號脂即可。

光軸保養

使用針車油。

培帝 S4060 改用 grblHAL

參考 (grblHAL) Additional or extended settings

培帝控制箱

下圖是控制箱的內部。

控制程式是 MACH3，透過 printer port 連接控制箱。控制箱有 MACH3 BOB 做訊號轉換，連接 CWD556 步進馬達驅動器，台達 1.5KW 變頻器，以及限位開關信號輸入。

配備一台具備 Printer port 的筆電，執行 XP。現在已很難找到有 printer port 的電腦，而且 MACH3 的授權也是問題，雖可用，但不喜歡。因此想把控制改成開源的 grbl 控制。

grbl，有人把它 port 到 STM32F103 上，但測過以後，發現少了 G83 之類的 Drilling cycle 指令，不太方便，而且幾乎沒有再改進。後來找到 grblHAL，目前尚在活躍的開發，而且支援多種 32bit 的 MCU。

參考網路上的 PicoBOB，再由 Gemini 的協助，自行設計 BOB電路板。選擇 STM32F411 來執行 grblHAL。

操作界面，使用 Orange Pi One 單板電腦，在其上安裝 cncjs。

台達VFD-M系列變頻器-設定

原來使用的主軸為昌盛 2.2KW 水冷主軸。嫌水冷麻煩，買了 1.5KW 風冷主軸，測試後，發現風冷主軸實在是非常吵。只好買電腦水冷散熱套件來裝，測試原來的主軸，發現可能軸承已磨損，振動非常大，又再買一個 1.5KW 水冷主軸，多花了不少錢啊。

• P 00 頻率指令來源設定: 04 - 數字操作器（LC-M2E）上所附的V.R.控制，方便測試主軸。修改為 01 - 主頻率輸入由模擬信號DC 0∼ +10V 控制（AVI）。
• P 01 運轉指令來源設定: 00 - 運轉指令由數字操作器控制，方便測試主軸。修改為 01 - 運轉指令外部端子控制，鍵盤STOP有效。
• P 02 電機停止方式設定: 00 - 電機以減速煞車方式停止
• P 03 最高操作頻率選擇: 400.0
• P 04 最大電壓頻率選擇: 400.0
• P 05 最高輸出電壓選擇: 220.0
• P 06 中間頻率選擇: 1.5 -> 100
• P 07 中間電壓選擇: 10.0 -> 55
• P 08 最低輸出頻率選擇: 1.50 -> 20 (無法再高了)
• P 09 最低輸出電壓選擇: 10.0 -> 11
• P 36 輸出頻率上限設定: 400
• P 37 輸出頻率下限設定: 0.00 -> 100，限制最低轉速為 6000

原培帝的 V-F 設定，P 06 中間頻率選擇: 1.5，P 07 中間電壓選擇: 10.0，P 08 最低輸出頻率選擇: 1.50 ，P 09 最低輸出電壓選擇: 10.0。

理想的 V-F 設定，400Hz 時給 220V，則 100Hz (6000轉) 時應該只給 55V。此設定會使得在頻率為 100時，電壓過高，使得馬達內部的矽鋼片會發生磁飽和。此時，多餘的電能無法轉換為磁場，而是直接轉換為熱能，導致電流異常飆升。

實際測試的值如下，1.5KW 水冷主軸。

• F100，H100，A3.9
• F150，H150，A3.4
• F200，H200，A3.1
• F250，H250，A3.1
• F300，H300，A2.8
• F350，H350，A2.7
• F400，H400，A2.3

修改 V-F 設定，P 06 中間頻率選擇: 100，P 07 中間電壓選擇: 55，P 08 最低輸出頻率選擇: 20 ，P 09 最低輸出電壓選擇: 11。

修改後，測試的值如下。所有的電流都降低了。

• F100，H100，A2.7
• F150，H150，A2.8
• F200，H200，A2.8
• F250，H250，A3.0
• F300，H300，A2.7
• F350，H350，A2.7
• F400，H400，A2.3

grblHAL 的 PWM 設定

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$30 24000 最大轉速。對應 400Hz (10V)。

$31 6000 最小轉速。確保軟體不會輸出低於 100Hz (2.5V) 的指令。

$33 1000 PWM 頻率。維持 1kHz 以確保 BOB 板電壓平穩。

$35 25.0 關鍵！ 將最小 PWM 佔空比設為 25%。

$36 100.0   最大 PWM 佔空比設為 100%。

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步進馬達步數計數

MACH3 設定

Steps per (mm) = 馬達旋轉一圈總步數 * 減速比 / 螺桿導程 

其中，馬達旋轉一圈總步數，由驅動器 DIP 決定。減速比，若直連則為 1。螺桿導程，轉一圈移動多少 mm。

在培帝的控制系統，找到 X，Y，Z 的 [Steps per] 的設定值皆為 200，驅動器的 DIP 設定為 1000，反推 [螺桿導程] 為  1000 / 200 = 5。

grblHAL 的 $100 (X軸), $101 (Y軸), $102 (Z軸) 的設定方式，和 MACH3 完全相同，一樣是 200。

nvidia-drivers 升級至 580.126.09，閃爍問題

 在 Arch Linux，已發生此問題，一直以為是顯卡的問題。

直到 Gentoo，也升級到新版後，發生閃爍的問題。降回舊版驅動，就沒有此問題，因此確定是新版驅動的問題。

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NVIDIA driver version 580.126.09 is causing significant screen flickering issues, particularly on Linux (Xfce/Wayland) with applications and desktop components. Users report this issue as a regression from previous stable drivers. Immediate fixes include rolling back to a known stable driver, disabling the compositor, or waiting for a patch. 

Key Troubleshooting Steps for 580.126.09 Flicker:

• Roll Back Driver (Linux/Windows): If the flicker started immediately after updating to 580.126.09, revert to the previous version via your package manager (Linux) or Device Manager (Windows).
• Disable Compositor (Linux): On Xfce, turning off the compositor in settings may stop the flashing.
• Clean Reinstall: Use DDU (Display Driver Uninstaller) to completely remove the current driver before reinstalling to rule out corruption.
• Wait for Hotfix: NVIDIA frequently releases hotfix drivers for reported regressions.
• Check Hardware/Cables: Ensure display cables are secure, as driver changes can sometimes exacerbate minor physical connection issues. 

For Linux users, this issue appears to be heavily affecting desktop environments, and reverting to the 580.95.05 driver has been reported as a workaround. 

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grblhal build

參考 https://github.com/grblHAL/core/wiki/Compiling-GrblHAL

 git clone --recurse-submodules https://github.com/grblHAL/STM32F4xx.git

Inc/my_machine.h

grbl/config.h

The default build environment for Pi Pico (RP2040) is VSCode, see the driver readme for link to information on how to.

Other drivers may also be built using VSCode, but this is not supported by the project for the time beeing.