Ағаштан жасалған CNC лазерлік кескіш және қағаз кескіш: 18 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:26

Бұл менің ескі DVD дискілерін, 250 мВт лазермен, Arduino негізіндегі CNC ағаш граверін және жұқа қағаз кескішті қалай жасағаным туралы нұсқаулық. Ойын алаңы максимум 40х40 мм.

Ескі заттардан жеке машинаны жасау қызықты емес пе?

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-Style 2 істікшелі ерлер қосқышы
• 1х 1000uf 16в конденсатор
• 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
• Эпоксидті желім
• Ағаш тақтай
• Акрил парағы
• Кейбір M4 бұрандалары, болттар мен гайкалар
• Лазерлік қауіпсіздік көзілдірігі

Бұл жобада ҚАУІПСІЗДІК ЛАЗЕРІ қажет

Барлық бөлшектер құтқарылған немесе Қытайдан BANGGOOD деп аталатын сайт арқылы жеткізілген.

2 -қадам: DVD дискісінің қадамды механизмін бөліп алу

DVD драйверінің екі механизмі қажет, олардың бірі-ось үшін, екіншісі-Y осі үшін.

Кішкентай Филлипс бұрағышының көмегімен мен барлық бұрандалар мен ажыратылған қадамдық қозғалтқышты, 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 бұрандалы бұрандамен қамтамасыз етілген, сонымен қатар мұндай қозғалтқыштардың барлығы 20 қадам/айналым жасамайды. 24 - жалпыға ортақ специфика. Қозғалтқышты тексеріп, оның не істейтінін көруге болады. Ықшам диск жетегінің қозғалтқышының ажыратымдылығын есептеу процедурасы:

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.

3-қадам: X және Y осьтері үшін сырғанау рельстерін жинау

Жылжымалы рельстер үшін мен жақсы жұмыс жасау үшін 2 қосымша штанганы қолдандым. Сырғытпаның негізгі функциясы - штанга мен сырғытпаның арасындағы минималды үйкеліссіз штангада еркін сырғу.

Сырғыманың өзекшеде еркін сырғып кетуіне біраз уақыт кетті.

4 -қадам: X және Y қадамының негізгі жақтауы

Кейбір акрил парақтарын қолдана отырып, мен баспалдақ пен жылжымалы рельстердің негізгі жақтауының екеуін жасадым. Қадамдық қозғалтқышта негізгі жақтау мен оның негізі арасындағы аралықтар бар және ось үшін қажет.

5 -қадам: Жылжымалы рельсті негізгі жақтауымен бекіту

Алдымен супер желімді қолдана отырып, рельстердің дұрыс орналасуын реттеуге тырыстым, олар ізбасар қадамдық жіппен дұрыс байланысатындай болуы керек. Байланыс өте тығыз немесе тым қож болмауы керек. Егер ізбасар мен жіп арасындағы байланыс дұрыс болмаса, қадамдар өтеді немесе қозғалтқыш жұмыс жағдайында әдеттегіден көп ток алады. Реттеу үшін біраз уақыт қажет.

Ол реттелгеннен кейін мен оларды эпоксидті желіммен бекітіп қойдым.

6 -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, А катушкасына бір жұп, В катушкасына екіншісі оларды дәнекерледі және оған жылуды қысқартатын түтік қолданды.

7 -қадам: X және Y осьтерін біріктіру

X және Y қозғалысты үйлестіреді

Мен X және Y осьтерінің сырғытпасын бір-біріне перпендикуляр етіп бекітіп қойдым, олардың арасындағы аралықты пайдаланып. Сондай -ақ, жұмыс керуеті ретінде оның үстіне жұқа металл гриль бекітілген. Неодим магниті жұмыс бөлшектерін ұстағыш ретінде қолданылады.

8 -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.

9 -қадам: Барлығын бірге біріктіріңіз

Мен ұзын жіңішке металл жолақтан және кейбір тіректері бар пластикалық L жақшалардан лазерлік стенд жасадым. Содан кейін бәрі M4 бұрандасы, гайкалар мен болттар көмегімен ағаштан жасалған тақтаға орнатылады.

Драйверге қадамдық қозғалтқыштарды қосу да жасалады.

10 -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.

Мен екі ілгекті пайдаланып, лазерді стендпен орнаттым. Лазерге арналған радиаторды да қолдануға болады, бірақ менің лазерім қызып кетпеген, сондықтан мен оны қолданған жоқпын. Лазерлік сым терминалын жүргізуші тақтасындағы лазерлік розеткаға қосыңыз.

Сіз мұнда біреуін ала аласыз

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: 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 БІРІНШІ

ЛАЗЕР ҚАУІПСІЗДІК КӨЗДЕРІ ҚАЖЕТ

13 -қадам: GRBL микробағдарламасы

1. GRBL 1.1 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

14-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, құрылғы бағдарламалық жасақтамасының конфигурациясына сәйкес қосылу 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)

15 -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

GRBL үшін менің параметрім:

$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 grbl микробағдарламалық жасақтамасының конфигурациясына сәйкес сериялық портты және қосылу үшін тиісті беру жылдамдығын таңдауға болады.
• 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.

16 -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 мм-ге сапа сызығын анықтаңыз

Тіркелген бейне-бұл бүкіл процестің уақытша өтуі.

17 -қадам: Қағазды жіңішке 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.

18 -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.

♥ GRBL әзірлеушілеріне ерекше рахмет:)

Сізге бұл жоба ұнады деп үміттенемін, егер сұрақтар туындаса, түсініктемелерде маған хабарлаңыз, Мен сіздің CNC станоктарыңыздың фотосуреттерін де көргім келеді!

Рахмет !! Сіздің қолдауыңыз үшін.

Микроконтроллер байқауының бірінші жүлдесі