DIY Mini CNC лазерлік граверы: 19 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:25

Бұл менің ескі CNC лазерлік граверін қалай жөндеп, Arduino негізіндегі CNC лазерлік граверінің тұрақты нұсқасын және ескі DVD дискілерінің көмегімен 250 мВт лазерді қолданатын жұқа қағаз кескішті қалай жасағаным туралы нұсқаулық.

Менің CNC ескі нұсқасы:

Ескі нұсқа тұрақсыз болды және бөлшектердің біркелкі болмауына байланысты біршама тербелістер болды, сондықтан мен 3D басып шығарылған бөлшектердің көмегімен оның тұрақты нұсқасын жасауға шешім қабылдадым. Бұл маған лазерлік гравюрада өте ұсақ бөлшектерде тамаша нәтиже берді, бұл машина - бұл жұмысты жақсы орындауға арналған кабель. Сіз егжей -тегжейлі ойылған суреттің көзінен көре аласыз.

Ойын алаңы максимум 40х40 мм.

1 -қадам: қажетті бөлшектер мен материалдар

• Arduino Nano (USB кабелі бар)
• 2x DVD дискісінің қадам механизмі
• 2x A4988 қадамдық қозғалтқыш модульдері (немесе GRBL қалқаны)
• Реттелетін линзасы бар 250 мВт лазер (немесе одан жоғары)
• 12V 2Amps қуат көзі минималды
• 1x IRFZ44N N-АРНАСЫ Mosfet
• 1х 10 к резистор
• 1х 47 Ом резистор
• 1x LM7805 кернеу реттегіші (радиатормен)
• Бос ПХД тақтасы
• Әйелдер мен ерлер тақырыптары
• 2,5 мм JST XH стилі
• 2 істікшелі еркек қосқыш
• 1x 1000uf 16v конденсаторы Өтпелі кабельдер
• 8x кішкентай неодимий магниті (мен оны DVD линзалар механизмінен құтқардым)
• 1х 2 істікшелі бұрандалы терминал блогының қосқышы
• Сырға байланысы (100 мм)
• Супер желім
• 6x M3x12 бұрандалар
• 8x M2x5 бұрандалары
• Лазерлік қауіпсіздік көзілдірігі

«Бұл жобада ҚАУІПСІЗДІК ЛАЗЕРІ қажет».

2 -қадам: Басылған бөліктер

STL файлдары, бекітілген файлды қараңыз немесе мына сілтемеге өтіңіз:

Барлық бөлшектер ABS материалында басылған.

Басып шығару параметрлері: қабат биіктігі: 0,2 мм

Толтыру: <25%

Қолдау: жоқ

3 -қадам: DVD дискісінің қадамды механизмін бөліп алу

DVD драйверінің екі механизмі қажет: біреуі ось үшін, екіншісі-Y осі үшін. Филлипстің кішкентай бұрағышын қолдана отырып, мен барлық бұрандалар мен бөлек қозғалтқыштарды, жылжымалы рельстер мен ілгекті алып тастадым. Қадамдық қозғалтқыштар-4 істікшелі биполярлы қадамдық қозғалтқыш.

DVD қозғалтқышының шағын өлшемі мен төмен бағасы мотордан жоғары ажыратымдылықты күтуге болмайтынын білдіреді. Бұл жетекші бұранда арқылы қамтамасыз етіледі. Сондай -ақ, мұндай қозғалтқыштардың барлығы 20 қадам/айналым жасамайды. 24 - жалпыға ортақ специфика. Сіз не істеп жатқанын білу үшін қозғалтқышты тексеруіңіз керек.

Ықшам диск жетегінің қозғалтқышының ажыратымдылығын есептеу тәртібі:

CD/DVD жетегінің қадамдық қозғалтқышының ажыратымдылығын өлшеу үшін цифрлық микрометр қолданылды. Бұранданың бойындағы қашықтық өлшенді. Бұранданың жалпы ұзындығы микрометр көмегімен 51,56 мм болды. Бұранданың екі іргелес жіптерінің арақашықтығы болатын сымның мәнін анықтау. Жіптер осы қашықтықта 12 жіп болып саналды. Қорғасын = іргелес жіптер арасындағы қашықтық = (жалпы ұзындығы / жіптер саны = 51,56 мм) / 12 = 4,29мм / айн. Қадам бұрышы - 18 градус, бұл 20 қадам/айналымға сәйкес келеді. Қажет барлық ақпарат қол жетімді болғандықтан, қадамдық қозғалтқыштың ажыратымдылығын төменде көрсетілгендей есептеуге болады: Ажыратымдылық = (Көршілес жіптер арасындағы қашықтық)/(N Қадамдар/айналым) = (4,29мм/айналым)/(20 қадам/айналым)) = 0,214 мм/қадам. Қажетті ажыратымдылық 3 есе жақсы, бұл 0,68 мм/қадам.

4 -қадам: сырғанауды дайындау

Super Glue көмегімен жүгірткі мен бағыттаушыны бір бөлікке жапсырдым. Қара серпімді болдырмау үшін бағыттаушы мен жетекші бұранда арасындағы шиеленісті сақтау үшін серіппе бекітілген.

5-қадам: Y осіне арналған сырғанау рельстерін жинау

Сырғытпаны негізге жинамас бұрын, мен X-пластинасына 4x ұсақ неодимий магниттерін жапсырдым (олар DVD линзалар механизмінен алынған). Бұл магниттер жұмыс орнын жұмыс аймағында ұстауға көмектеседі.

Тегіс өзек сырғымалы механизмді негізге дейін сақтайды.

6-қадам: X осі үшін сырғанау рельстерін жинау

Мұнда мен супер желім мен бұранданың көмегімен лазер корпусына бағыттаушы механизмді қостым.

Бұрандалардың көмегімен қадамдық моторды бекітіңіз, содан кейін тегіс шыбықтар мен бағыттаушы бөлікті саңылауларға салыңыз, сырғытпаның өте қатты қозғалмайтынын ескеріңіз. Оған бүйір жақтаудың тіректерін бекітеді.

7 -қадам: Stepper моторларының сымдары

Қадамдық қозғалтқыштар үшін мен ескі USB кабелін қолдандым, себебі оның ішінде 4 сым бар және оның қақпағы бар, және ол икемді және онымен жұмыс істеу оңай.

Мультиметрде үздіксіздік режимін қолдана отырып, 2 катушканы, А катушкасын және В катушкасын анықтаңыз.

Мен түстерді таңдау арқылы 2 жұп сым жасадым, бір катушка А үшін, екіншісі В катушкасы үшін.

Оларды дәнекерледі және оған жылуды төмендететін түтік қолданды.

8 -қадам: X және Y осьтерін біріктіру

4x M3x12 бұрандаларын қолдана отырып, негіз мен екі бүйір жақтауды бір жинаққа біріктірді.

9 -қадам: электроника

Жүргізушіге қолданылатын бөліктер:

• Ардуино Нано.
• 2x A4988 Stepper мотор драйверлері.
• 1x IRFZ44N N-АРНАЛЫҚ МОСФЕТ.
• 1x LM7805 радиатормен кернеу реттегіші.
• 1x 47ohm және 1x 10k резистор.
• 1x 1000uf 16V конденсатор.
• 1x 2,5 мм JST XH-Style 2 істікшелі ерлер қосқышы.
• Еркек пен Әйелге арналған тақырып түйреуіштері.
• 1x (20мм 80мм бос ПХД).

GRBL -де Arduino цифрлық және аналогтық түйреуіштері сақталған. X және Y осьтері үшін 'Step' түйрегіші сәйкесінше 2 және 3 цифрлық түйреуіштеріне бекітілген. X және Y осьтері үшін 'Dir' түйрегіші сәйкесінше 5 және 6 цифрлық түйреуіштеріне бекітілген. D11 лазерлік қосуға арналған. Arduino USB кабелі арқылы қуат алады. A4988 драйверлері сыртқы қуат көзі арқылы. Барлық жер ортақ байланыстарға ие. A4988 VDD 5V Arduino қосылады. Мен қолданған лазер 5В кернеуде жұмыс істейді және тұрақты ток тізбегіне салынған. Тұрақты 5В көзі үшін сыртқы қуат көзінен LM7805 кернеу реттегіші қолданылады. Жылытқыш міндетті болып табылады. IRFZ44N N-CHANNEL MOSFET Arduino D11 түйреуішінен цифрлық жоғары сигнал алған кезде эллектронды қосқыш ретінде жұмыс істейді. ЕСКЕРТПЕ: Arduino нано -нан 5В -ты пайдалану мүмкін емес, себебі лазер 250 мА -дан асады, ал Arduino Nano -да токтың көп бөлігін беру мүмкін емес.

Әр оське арналған микро қадамдарды конфигурациялау.

MS0 MS1 MS2 Microstep ажыратымдылығы.

Төмен Төмен Төмен Толық қадам. Жоғары төмен Төмен жарты қадам.

Төмен Жоғары Төмен Тоқсандық қадам.

Жоғары Жоғары Төмен Сегізінші қадам.

Жоғары Жоғары Жоғары Он алтыншы қадам.

3 түйреуіш (MS1, MS2 және MS3) жоғарыдағы шындық кестесіне сәйкес бес қадамдық ажыратымдылықтардың бірін таңдауға арналған. Бұл түйреуіштердің ішкі тартылатын резисторлары бар, сондықтан егер оларды ажыратып тастасақ, тақта толық саты режимінде жұмыс істейді. Мен 16 -қадамның конфигурациясын тегіс және шуылсыз қолдандым. Көптеген (бірақ бәрі бірдей емес) қадамдық қозғалтқыштар бір айналымда 200 толық қадам жасайды. Катушкалардағы токты дұрыс басқара отырып, қозғалтқышты кіші қадамдармен жылжытуға болады. Pololu A4988 қозғалтқышты 1/16 қадаммен немесе бір айналымға 3, 200 қадаммен айналдыра алады. Микротаптаудың басты артықшылығы - қозғалыстың кедір -бұдырын азайту. Толық дәл позициялар-бұл толық қадамдық позициялар. Қозғалтқыш аралық позициялардың бірінде стационарлық позицияны дәл позиция дәлдігімен немесе толық қадамдық позициялардағы ұстау моментімен ұстай алмайды. Жалпы айтқанда, жоғары жылдамдық қажет болғанда толық қадамдарды қолдану керек.

10 -қадам: Электрониканы кадрға жинау

Жүргізуші тақтасын артқы тақтаға 2x M2 бұрандалармен және 2x M3x12 бұрандалар көмегімен машинаның рамасына жинады. X, Y және Laser қадамдық қозғалтқыштарының қосылымдары қосылған.

11 -қадам: Степпер драйверінің ағымын реттеу

Қозғалыс жылдамдығының жоғары деңгейіне жету үшін, қозғалтқыштың берілуі әдетте белсенді ток шектеуінсіз рұқсат етілгеннен әлдеқайда жоғары. Мысалы, әдеттегі қадамдық қозғалтқыш 5 А катушка кедергісі бар 1А максималды ток күшіне ие болуы мүмкін, бұл 5 В максималды қозғалтқыштың берілуін көрсетеді, 12 В кернеуі бар мұндай қозғалтқышты пайдалану қадамдардың жоғары жылдамдығына мүмкіндік береді, бірақ ток белсенді болуы керек. қозғалтқыштың зақымдалуын болдырмау үшін 1А шегінде шектеледі. A4988 осындай белсенді ток шектеуін қолдайды, ал тақтадағы триммер потенциометрі ток шегін орнату үшін қолданыла алады. Ағымдағы шектеуді орнатудың бір әдісі-драйверді толық қадамдық режимге көшіру және STEP кірісін есептемей бір қозғалтқыш катушкасынан өтетін токты өлшеу. Өлшенген ток ток шегінен 0,7 есе көп болады (өйткені екі катушка да толық қосулы режимде ағымдағы шекті орнатудың 70% шектелген). Назар аударыңыз, Vdd логикалық кернеуін басқа мәнге ауыстыру ағымдағы шекті параметрді өзгертеді, себебі «реф» түйреуішіндегі кернеу Vdd функциясы болып табылады. Ағымдық шекті орнатудың тағы бір әдісі - кернеуді потенциометрдің үстіне тікелей өлшеу және нәтижесінде пайда болатын ток шегін есептеу (ток сезгіштік резисторлар 0,1Ω). Ағымдық шекті сілтеме кернеуге қатысты: Ағымдық шекті = VREF × 1.25 Сонымен, мысалы, егер эталондық кернеу 0,6 В болса, ток шегі 0,75А. Жоғарыда айтылғандай, толық қадамдық режимде катушкалар арқылы өтетін ток ағымдағы лимитінің 70% шектеледі, сондықтан 1А толық сатылы катушка тогын алу үшін ток шегі 1А/0,7 = 1,4А болуы керек, бұл сәйкес VREF 1.4A/1.25 = 1.12 V. Қосымша ақпарат алу үшін A4988 мәліметтер кестесін қараңыз. Ескертпе: катушка тогы ток көзінен өте өзгеше болуы мүмкін, сондықтан ток шегін орнату үшін қуат көзінде өлшенетін токты қолданбау керек. Ағымдағы есептегішті қоюға ыңғайлы орын қадамдық қозғалтқыш катушкаларымен қатар орналасқан.

12 -қадам: лазерлік жинақ

Мен қолданған лазер-фокусталатын лазер модулі 200-250мВт 650нм. Сыртқы металл корпус лазерлік диод үшін радиатор ретінде жұмыс істейді. Лазерлік нүктені реттеуге арналған фокус линзасы бар. Лазерлік сым терминалын жүргізуші тақтасындағы лазерлік розеткаға қосыңыз.

Мұнда біреуін алуға болады.

13 -қадам: Дайындық

Неодимийдің төрт кішкентай магнитінің көмегімен жұмыс орнын жұмыс төсегіне бекітіп, X және Y осін бастапқы күйге (үйге) қойыңыз. Драйвер тақтасын сыртқы қуат көзі арқылы, ал Arduino Nano компьютерге USB A - USB Mini B кабелі арқылы қосыңыз.

Сонымен қатар тақтаны сыртқы қуат көзі арқылы қосыңыз.

ҚАУІПСІЗДІК БІРІНШІСІ. ЛАЗЕР ҚАУІПСІЗДІК КӨЗДЕРІ ҚАЖЕТ

14 -қадам: GRBL микробағдарламасы

1. GRBL жүктеп алыңыз, мұнда
2. Жұмыс үстелінде grbl-master қалтасын шығарыңыз, оны master.zip файлынан табасыз
3. Arduino IDE іске қосыңыз
4. Қолданбалар тақтасы мәзірінен таңдаңыз: Sketch -> #include Library -> Файлдан кітапхананы қосу. ZIP
5. Grlb-master қалтасынан табуға болатын grbl қалтасын таңдап, Ашу түймесін басыңыз
6. Кітапхана қазір орнатылды және IDE бағдарламалық қамтамасыз ету сізге мына хабарды көрсетеді: Кітапхана сіздің кітапханаға қосылады. «Кітапханаларды қосу» мәзірін тексеріңіз.
7. Содан кейін «grbl upload» деп аталатын мысалды ашып, оны arduino тақтасына жүктеңіз.

15-қадам: G-CODE жіберуге арналған бағдарламалық қамтамасыз ету

Сондай-ақ, GAS-кодты CNC-ке жіберу үшін бізге LASER GRBL қолданатын бағдарламалық қамтамасыз ету қажет

LaserGRBL - DIY Laser Engraver үшін ең жақсы Windows GCode стримерлерінің бірі. LaserGRBL GCode жолын arduino -ға жүктей және ағынмен жібере алады, сонымен қатар ішкі түрлендіру құралының көмегімен суреттерді, суреттер мен логотипті ойып алады.

LASER GRBL жүктеу.

LaserGRBL үнемі компьютерде бар COM портын тексереді. Порттар тізімі басқару тақтасы қосылған COM портын таңдауға мүмкіндік береді.

Құрылғының микробағдарламалық жасақтамасының конфигурациясына сәйкес қосылым үшін тиісті беру жылдамдығын таңдаңыз (әдепкі 115200).

Grbl параметрлері:

$$ - Grbl параметрлерін қарау

Параметрлерді қарау үшін $$ теріңіз және Grbl -ге қосылғаннан кейін enter пернесін басыңыз. Grbl төмендегі мысалда көрсетілгендей ағымдағы жүйе параметрлерінің тізімімен жауап беруі керек. Бұл параметрлердің барлығы тұрақты және EEPROM -де сақталады, сондықтан егер сіз өшірсеңіз, келесі жолы Arduino -ды қосқан кезде олар қайта жүктеледі.

$ 0 = 10 (қадамдық импульс, usec)

$ 1 = 25 (қадамның кідірісі, msec)

$ 2 = 0 (қадамдық инвертті маска: 00000000)

$ 3 = 6 (dir port invert mask: 00000110)

$ 4 = 0 (қадамды қосу инверсия, бол)

$ 5 = 0 (шекті түйреуіштерді инверттеу, бол)

$ 6 = 0 (зондты бұру, боль)

$ 10 = 3 (күй туралы есеп маскасы: 00000011)

$ 11 = 0,020 (түйіннің ауытқуы, мм)

$ 12 = 0,002 (доға төзімділігі, мм)

$ 13 = 0 (есеп дюймі, бол)

$ 20 = 0 (жұмсақ шектеулер, бол)

$ 21 = 0 (қатаң шектеулер, бол)

$ 22 = 0 (homing циклы, bool)

$ 23 = 1 (hom in dir invert маскасы: 00000001)

$ 24 = 50.000 (орналастыру арнасы, мм/мин)

$ 25 = 635.000 (үй іздеу, мм/мин)

$ 26 = 250 (хостингтен шығу, msec)

$ 27 = 1.000 (орналастыру, мм)

$ 100 = 314,961 (х, қадам/мм)

$ 101 = 314.961 (у, қадам/мм)

$ 102 = 314,961 (z, қадам/мм)

$ 110 = 635.000 (x максималды жылдамдық, мм/мин)

$ 111 = 635.000 (у максималды жылдамдығы, мм/мин)

$ 112 = 635.000 (z максималды жылдамдығы, мм/мин)

$ 120 = 50.000 (х жылдамдық, мм/сек^2)

121 = 50.000 (жылдамдық, мм/сек^2)

$ 122 = 50.000 (z жылдамдығы, мм/сек^2)

$ 130 = 225.000 (x максималды саяхат, мм)

$ 131 = 125.000 (максималды жол жүру, мм)

$ 132 = 170.000 (z max саяхат, мм)

16 -қадам: жүйені реттеу

Міне, жобаның ең қиын бөлігі.

-Лазер сәулесін жұмыс бөлігінде мүмкін болатын ең кіші нүктеге келтіру. Бұл із мен қате әдісін қолдану арқылы уақыт пен шыдамдылықты қажет ететін ең қиын бөлім.

-GRBL параметрлерін $ 100, $ 101, $ 130 және $ 131 үшін түзету

Менің GRBL параметрі - $ 100 = 110.000

$101=110.000

$130=40.000

$131=40.000

Мен 40 мм бүйірлік квадрат ойып көрдім және көптеген қателіктерден кейін және grbl параметрін өзгерткеннен кейін, мен X және Y осінен ойылған 40 мм сәйкес сызықты аламын. Егер X және Y осьтерінің ажыратымдылығы бірдей болмаса, сурет екі бағытта да масштабталады.

DVD дискілеріндегі барлық Stepper моторы бірдей емес екенін есте сақтаңыз.

Бұл ұзақ және уақытты қажет ететін процесс, бірақ түзетілген кезде нәтиже соншалықты қанағаттанарлық.

LaserGRBL пайдаланушы интерфейсі.

• Байланысты басқару: мұнда сіз grbl микробағдарламалық жасақтамасының конфигурациясына сәйкес қосылу үшін сериялық портты және пропорционалды жылдамдықты таңдай аласыз.
• Файлды басқару: бұл файл атауын және гравировка процесінің барысын көрсетеді. Жасыл «Ойнату» түймесі бағдарламаның орындалуын бастайды.
• Қолмен пәрмендер: мұнда кез келген G-код жолын теріп, «enter» батырмасын басуға болады. Пәрмендер командалық кезекке жіберіледі.
• Пәрмен журналы және команданың қайтару кодтары: берілген командаларды және олардың орындалу күйі мен қателерін көрсетеді.
• Жүгіруді басқару: лазердің қолмен орналасуына мүмкіндік береді. Сол жақ сырғытпаны басқару қозғалысының жылдамдығы, оң жақ сырғытпаны басқару қадамының өлшемі.
• Оюды алдын ала қарау: бұл аймақ жұмыстың соңғы қарауын көрсетеді. Кішкентай көк крест ойып жазу кезінде ағымдағы лазерлік позицияны көрсетеді.
• Grbl reset/homing/unlock: бұл түймелер grbl тақтасына жұмсақ қалпына келтіру, кіру және құлыптан босату пәрменін жібереді. Құлыпты ашу батырмасының оң жағында пайдаланушы анықтайтын батырмаларды қосуға болады.
• Беруді ұстау және жалғастыру: бұл түймелер grbl тақтасына Feed Hold немесе Resume командасын жіберіп, бағдарламаның орындалуын тоқтата алады және жалғастыра алады.
• Жолдардың саны мен уақыттың проекциясы: LaserGRBL бағдарламаның орындалу уақытын нақты жылдамдық пен жұмыс барысына қарай бағалай алады.
• Басқару күйін өзгертеді: нақты жылдамдық пен қуатты ауыстыруды көрсетіңіз және өзгертіңіз. Қайта анықтау - бұл grbl v1.1 -дің жаңа мүмкіндігі және оны ескі нұсқада қолдамайды.

17 -қадам: Ағаш ою

Растрлық импорт LaserGRBL кез келген түрдегі кескінді жүктеуге және оны басқа бағдарламалық жасақтаманы қажет етпей GCode нұсқауларына айналдыруға мүмкіндік береді. LaserGRBL фотосуреттерді, бейнеклиптерді, қарындаш сызбаларды, логотиптерді, белгішелерді қолдайды және кез келген суреттің көмегімен ең жақсысын жасауға тырысады.

Оны «Файл, Файлды ашу» мәзірінен jpg,-p.webp

Гравировка параметрі барлық материалдар үшін әр түрлі.

Гравировка жылдамдығын мм-ге және сапа сызықтарын мм-ге анықтаңыз Бейне бекітілген- бұл бүкіл процестің уақыт аралығы.

18 -қадам: жұқа қағазды кесу

Бұл 250 мВт лазер жұқа қағаздарды кесуге де қабілетті, бірақ жылдамдық өте төмен болуы керек, яғни 15 мм/мин аспауы керек және лазер сәулесі дұрыс реттелуі керек.

Тіркелген бейне-бұл бүкіл процестің уақытша өтуі.

19 -қадам: винил кесу және арнайы жапсырмалар жасау

Мен арнайы винил жапсырмасын жасадым. Ұшу жылдамдығы қолданылатын винилдің түсіне байланысты өзгереді.

Қараңғы түстермен жұмыс істеу оңай, ал ашық түстер қиын.

Жоғарыдағы суреттер CNC көмегімен жасалған винил жапсырмасын қалай қолдану керектігін көрсетеді.

Есіңізде болсын, винилді жағу канцерогенді түтін шығарады. Олар шынымен жағымсыз иіс шығарады.

♥ GRBL әзірлеушілеріне ерекше рахмет:)

Сізге бұл жоба ұнады деп үміттенемін, егер сізде сұрақтар туындаса, түсініктемелерде айтыңыз, мен сіздің CNC станоктарыңыздың фотосуреттерін көргім келеді!

Рахмет !! Сіздің қолдауыңыз үшін.