Mini gdhendës druri me laser CNC dhe prerës letre me lazer .: 18 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:26

Ky është një udhëzues se si kam bërë një gdhendës druri me Laser CNC me bazë Arduino dhe një prestar të hollë letre duke përdorur disqe të vjetër DVD, lazer 250mW. Zona e lojës është 40mm x 40mm max.

A nuk është kënaqësi të bësh një makinë nga gjërat e vjetra?

Hapi 1: Pjesët dhe materialet e kërkuara

• Arduino Nano (me kabllo usb)
• 2x mekanizëm stepper DVD drive
• 2x module të drejtuesit të motorit stepper A4988 (ose mburoja GRBL)
• Laser 250mW me lente të rregullueshme (ose më lart)
• Minimumi i furnizimit me energji 12v 2Amps
• 1x IRFZ44N N-CHANNEL Mosfet
• Rezistencë 1x 10k
• Rezistencë 1x 47ohm
• 1x rregullator i tensionit LM7805 (me heatsink)
• Bordi PCB i zbrazët
• Tituj meshkuj dhe femra
• Lidhës mashkullor 2.5mm JST XH-Style 2pin
• Kondensator 1x 1000uf 16v
• Kabllo kërcyes
• 8x magnete të vegjël neodymium (të cilët i kam shpëtuar nga mekanizmi i lenteve DVD)
• Lidhës 1x 2pin në lidhësin e bllokut të terminalit me vidë
• Lidhëse zip (100 mm)
• Super ngjites
• Ngjitës epoksi
• Pllakë druri
• Fletë akrilike
• Disa vida, bulona dhe arra M4
• Syze sigurie me lazer

GOTAT E SIGURIS LASER janë të nevojshme në këtë projekt

Shumica e të gjitha pjesëve të ruajtura ose të sjella nga Kina përmes një siti të quajtur BANGGOOD.

Hapi 2: Marrja e veçorisë së DVD Drive Stepper

Kërkohen dy mekanizma të drejtuesve të DVD, një për boshtin X dhe i dyti për boshtin Y.

Duke përdorur një vidhosës të vogël me kokë Phillips, hoqa të gjitha vidhat dhe motorin shkëputës të shkëputur, binarët rrëshqitës dhe pasuesin.

Motorët stepper janë 4-pin bipolar Stepper Motor.

Madhësia e vogël dhe kostoja e ulët e një motor DVD do të thotë që ju nuk mund të prisni rezolucion të lartë nga motori. Kjo sigurohet nga vida e plumbit. Gjithashtu, jo të gjithë motorët e tillë bëjnë 20 hapa/rrotullim. 24 është gjithashtu një specifikim i zakonshëm. Thjesht duhet të testoni motorin tuaj për të parë se çfarë bën. Procedura për llogaritjen e rezolucionit të motorit CD Drive Stepper:

Për të matur rezolucionin e motorit stepper të CD/DVD, u përdor një mikrometër dixhital. Distanca përgjatë vidës u mat. Gjatësia totale e vidës duke përdorur një mikrometër, e cila doli të ishte 51.56 mm. Për të përcaktuar vlerën e plumbit e cila është distanca midis dy fijeve ngjitur në vidë. Fijet u numëruan si 12 fije brenda kësaj distance. Plumbi = distanca midis fijeve ngjitur = (gjatësia totale / numri i fijeve = 51.56 mm) / 12 = 4.29mm / rev.

Këndi i hapit është 18 gradë që korrespondon me 20 hapa/revolucion. Tani që i gjithë informacioni i nevojshëm është i disponueshëm, zgjidhja e motorit stepper mund të llogaritet siç tregohet më poshtë: Rezolucioni = (Distanca midis fijeve ngjitur)/(N Hapat/rev) = (4.29mm/rev)/(20 hapa/rev) = 0.214 mm/hap. Cila është 3 herë më mirë zgjidhja e kërkuar e cila është 0.68mm/hap.

Hapi 3: Montimi i shinave të rrëshqitësit për boshtin X dhe Y

Për shinat rrëshqitëse kam përdorur 2 shufra shtesë për një performancë më të mirë dhe të qetë. Funksioni kryesor i rrëshqitësit është të rrëshqasë lirshëm në shufër me fërkime minimale midis shufrës dhe rrëshqitësit.

M’u desh pak kohë për ta bërë rrëshqitësin të rrëshqasë lirshëm mbi shufrën.

Hapi 4: Korniza kryesore për Stepper X dhe Y

Duke përdorur disa fletë akrilike kisha bërë dy nga korniza kryesore për hapjen dhe binarët rrëshqitës. Motori stepper ka ndarës midis kornizës kryesore dhe bazës së tij, dhe është i nevojshëm për Boshtin.

Hapi 5: Bashkimi i hekurudhës rrëshqitëse me kornizën kryesore

Së pari duke përdorur super zam unë jam përpjekur të rregulloj pozicionin e duhur të shinave, aty ku duhet të jenë në mënyrë që ndjekësi të bëjë kontaktin e duhur me fijen e stepës. Kontakti duhet të jetë i duhur jo shumë i ngushtë ose jo shumë skorje. Nëse kontakti nuk është i duhur midis ndjekësit dhe fillit, hapat do të kalojnë ose motori do të tërheqë më shumë rrymë se zakonisht në gjendje pune. Duhet pak kohë në rregullim.

Pasi u rregullua, duke përdorur ngjitës epoksi i fiksova ato.

Hapi 6: Instalimet e Stepper Motors

Për motorët stepper kam përdorur kabllo të vjetër usb, sepse ka 4 tela brenda dhe ka një mbulesë mbi të, dhe është më fleksibël dhe e lehtë për të punuar me të.

Duke përdorur mënyrën e vazhdimësisë në Multimetër përcaktoni 2 Spirale, Spirale A dhe Spirale B.

Bëra 2 palë tela duke zgjedhur ngjyrat, një palë për Spiralen A dhe të dytën për Spiralën B. I bashkova ato dhe përdor tubin e tkurrjes së nxehtësisë mbi të.

Hapi 7: Krehja e boshtit X dhe Y

X dhe Y koordinon lëvizjen

Unë kam bashkuar rrëshqitësin e boshtit X dhe Y së bashku pingul me njëri-tjetrin, duke përdorur një ndarës midis tyre. Dhe gjithashtu ngjiti një skarë të hollë metalike mbi të si një shtrat pune. Magnetët neodymium përdoren si mbajtës të pjesëve të punës.

Hapi 8: Elektronika

PJEST E PEDRDORURA PR SHOFERIN JAN::

• Arduino Nano.
• Drejtuesit e motorit Stepper 2x A4988.
• 1x MOSFET N-KANALE IRFZ44N.
• 1x LM7805 Rregullator i tensionit me Heatsink.
• Rezistencë 1x 47ohm dhe 1x 10k.
• 1x kondensator 1000uf 16V.
• Lidhës mashkull 1x 2.5mm JST XH-Style 2pin.
• Kunjat e kokës për meshkuj dhe femra.
• 1x (PCB bosh 20mm x 80mm).

Në GRBL rezervohen kunjat dixhitale dhe analoge të Arduino. Kunja "Hapi" për akset X dhe Y është ngjitur në kunjat dixhitale 2, dhe 3 respektivisht. Kunja 'Dir' për akset X dhe Y është bashkangjitur përkatësisht në kunjat dixhitale 5 dhe 6. D11 është për aktivizimin me lazer.

Arduino merr energji përmes kabllit USB. Drejtuesit A4988 përmes burimit të jashtëm të energjisë. Të gjitha tokat ndajnë lidhje të përbashkëta. VDD të A4988 janë të lidhura me 5V të Arduino.

Lazeri që kam përdorur funksionon në 5V dhe ka ndërtuar qark të vazhdueshëm aktual. Për burimin konstant 5V nga furnizimi me energji të jashtme përdoret rregullatori i tensionit LM7805. Heatsink është i detyrueshëm.

IRFZ44N N-CHANNEL MOSFET funksionon si një ndërprerës elektronik kur merr sinjal të lartë dixhital nga kunja D11 e Arduino.

SHENIM: 5V nga Arduino nano nuk mund të përdoret sepse lazeri tërheq më shumë se 250mA dhe Arduino Nano nuk është i aftë të japë aq shumë rrymë.

Konfigurimi i Mikro Shkallëzimit për Çdo Bosht

Rezolucioni Microstep MS0 MS1 MS2 MS2

I ulët I ulët I ulët Hapi i plotë.

I lartë I ulët I ulët Gjysmë hapi.

Hapi i ulët i lartë i tremujorit të ulët.

Hapi i lartë i lartë i ulët i tetë.

Hapi i Lartë i Lartë Lartë Gjashtëmbëdhjetë.

3 kunjat (MS1, MS2 dhe MS3) janë për zgjedhjen e një prej rezolucioneve me pesë hapa sipas tabelës së së vërtetës së mësipërme. Këto kunja kanë rezistenca të brendshme tërheqëse, kështu që nëse i lëmë të shkyçur, bordi do të funksionojë në mënyrë të plotë. Unë kam përdorur konfigurimin e hapit të 16 -të për qetësi dhe pa zhurmë. Shumica (por sigurisht jo të gjithë) motorët stepper bëjnë 200 hapa të plotë për revolucion. Duke menaxhuar siç duhet rrymën në mbështjellje është e mundur që motori të lëvizë në hapa më të vegjël. Pololu A4988 mund ta bëjë motorin të lëvizë në hapat e 1/16 - ose 3, 200 hapa për revolucion. Avantazhi kryesor i mikrostepimit është të zvogëlojë vrazhdësinë e lëvizjes. Pozicionet e vetme plotësisht të sakta janë pozicionet me hap të plotë. Motori nuk do të jetë në gjendje të mbajë një pozicion të palëvizshëm në njërën nga pozicionet e ndërmjetme me të njëjtën saktësi pozicioni ose me të njëjtin çift rrotullues mbajtës si në pozicionet me hap të plotë. Në përgjithësi, kur kërkohen shpejtësi të larta, duhet të përdoren hapa të plotë.

Hapi 9: Mblidhni gjithçka së bashku në një

Unë kam bërë një Laser të dalë nga një rrip i gjatë i hollë metalik dhe disa kllapa Plastikë L me disa mbështetëse. Çdo gjë është montuar më pas në një dërrasë prej druri duke përdorur vida, arra dhe bulona M4.

Gjithashtu bëhet lidhja e motorëve stepper me shoferin.

Hapi 10: Montimi me lazer

Lazeri që kam përdorur është Moduli Laser Fokusues 200-250mW 650nm. Strehimi i jashtëm metalik funksionon si Heatsink për diodën lazer. Ka lente të fokusueshme për rregullimin e pikës lazer.

Duke përdorur dy zinxhirë, kam montuar lazerin me stendën. Heatsink për lazer gjithashtu mund të përdoret, por lazeri im nuk ishte shumë i nxehtë kështu që nuk e kam përdorur atë. Lidhni terminalin e telit lazer me prizën e lazerit në tabelën e shoferit.

Ju mund të merrni një këtu

Hapi 11: Rregullimi i Rrymës së Shoferit Stepper

Për të arritur nivele të larta të hapit, furnizimi me motor është zakonisht shumë më i lartë se sa do të ishte i lejueshëm pa kufizim aktual të rrymës. Për shembull, një motor tipik stepper mund të ketë një vlerësim maksimal të rrymës 1A me një rezistencë spirale 5Ω, e cila do të tregonte një furnizim maksimal të motorit 5 V. Përdorimi i një motori të tillë me 12 V do të lejonte shkallë më të larta të hapit, por rryma duhet të jetë aktive kufizohet në nën 1A për të parandaluar dëmtimin e motorit.

A4988 mbështet një kufizim të tillë aktiv të rrymës, dhe potenciometri i prerësit në tabelë mund të përdoret për të vendosur kufirin aktual. Një mënyrë për të vendosur kufirin aktual është të vendosni drejtuesin në modalitetin e hapit të plotë dhe të matni rrymën që kalon përmes një spiraleje të vetme motorike pa përcaktuar hyrjen STEP. Rryma e matur do të jetë 0.7 herë kufiri aktual (pasi të dy mbështjelljet janë gjithmonë të ndezur dhe të kufizuar në 70% të kufirit aktual të vendosur në modalitetin e hapit të plotë). Ju lutemi vini re se ndryshimi i tensionit logjik, Vdd, në një vlerë të ndryshme do të ndryshojë cilësimin e kufirit aktual pasi tensioni në kunjin "ref" është një funksion i Vdd. Një mënyrë tjetër për të vendosur kufirin aktual është matja e tensionit direkt në krye të potenciometrit dhe llogaritja e kufirit të rrymës që rezulton (rezistorët e sensit aktual janë 0.1Ω). Kufiri aktual lidhet me tensionin referues si më poshtë: Kufiri aktual = VREF × 1.25 Pra, për shembull, nëse voltazhi i referencës është 0.6 V, kufiri aktual është 0.75A. Siç u përmend më lart, në modalitetin e hapit të plotë, rryma përmes mbështjelljeve është e kufizuar në 70% të kufirit aktual, kështu që për të marrë një rrymë spirale me hap të plotë prej 1A, kufiri aktual duhet të jetë 1A/0.7 = 1.4A, që korrespondon për një VREF prej 1.4A/1.25 = 1.12 V. Shih fletën e të dhënave A4988 për më shumë informacion. Shënim: Rryma e spirales mund të jetë shumë e ndryshme nga rryma e furnizimit me energji, kështu që nuk duhet të përdorni rrymën e matur në furnizimin me energji për të vendosur kufirin aktual. Vendi i përshtatshëm për të vendosur njehsorin tuaj aktual është në seri me një nga spiralet tuaja motorike stepper.

Hapi 12: Përgatitja

Përdorimi i katër magneteve të vegjël Neodymium bllokon pjesën e punës në shtratin e punës dhe vendos aksin X dhe Y në pozicionin fillestar (shtëpia). Ndizni bordin e drejtuesit përmes burimit të jashtëm të energjisë dhe Arduino Nano në kompjuter përmes një kabllo USB A në USB Mini B. Gjithashtu fuqizoni bordin përmes një burimi të jashtëm të energjisë.

SIGURIA E PARA

GOTAT E SIGURIS LASER DUHET TE DUHET

Hapi 13: Firmware GRBL

1. Shkarkoni GRBL 1.1, Këtu,
2. Nxirrni në desktop dosjen grbl-master, e gjeni në skedarin master.zip
3. Drejtoni Arduino IDE
4. Nga menyja e shiritit të aplikacionit, zgjidhni: Sketch -> #include Library -> Add Library from file. ZIP
5. Zgjidhni dosjen grbl që mund të gjeni brenda dosjes grlb-master dhe klikoni në Open
6. Biblioteka tani është e instaluar dhe softueri IDE do t'ju tregojë këtë mesazh: Biblioteka i shtohet bibliotekës tuaj. Kontrolloni menunë "Përfshirja e bibliotekave".
7. Pastaj hapni një shembull të quajtur "grbl upload" dhe ngarkojeni atë në bordin tuaj arduino

Hapi 14: Softuer për të dërguar G-KOD

Gjithashtu ne kemi nevojë për një softuer për të dërguar G-Code në CNC për atë që kam përdorur LASER GRBL

LaserGRBL është një nga transmetuesit më të mirë të Windows GCode për DIY Laser Engraver. LaserGRBL është në gjendje të ngarkojë dhe transmetojë rrugën GCode në arduino, si dhe të gdhendë imazhe, fotografi dhe logo me mjetin e brendshëm të konvertimit.

LASER GRBL Shkarko.

LaserGRBL kontrollon vazhdimisht për portet COM të disponueshme në makinë. Lista e porteve ju lejon të zgjidhni portën COM në të cilën është lidhur bordi juaj i kontrollit. Ju lutemi zgjidhni shkallën e duhur të baudit për lidhjen sipas konfigurimit të firmuerit të makinës suaj (parazgjedhje 115200).

Cilësimet e Grbl:

$$ - Shikoni cilësimet e Grbl

Për të parë cilësimet, shkruani $ $ dhe shtypni enter pasi të lidheni me Grbl. Grbl duhet të përgjigjet me një listë të cilësimeve aktuale të sistemit, siç tregohet në shembullin më poshtë. Të gjitha këto cilësime janë të vazhdueshme dhe mbahen në EEPROM, kështu që nëse e fikni, këto do të ngarkohen përsëri herën tjetër kur të aktivizoni Arduino -n tuaj.

$ 0 = 10 (impuls hap, usec)

$ 1 = 25 (vonesa e papunë e hapit, msec)

$ 2 = 0 (maska e anasjelltë e portit të hapit: 00000000)

$ 3 = 6 (maska e anasjelltë e portit dir: 00000110)

$ 4 = 0 (hapi aktivizo përmbysjen, bool)

$ 5 = 0 (kunjat e kufirit përmbys, bool)

$ 6 = 0 (kthesa e kunjit të sondës, bool)

$ 10 = 3 (maska e raportit të statusit: 00000011)

$ 11 = 0.020 (devijimi i kryqëzimit, mm)

$ 12 = 0.002 (toleranca e harkut, mm)

$ 13 = 0 (raporto inç, bool)

$ 20 = 0 (kufij të butë, bool)

$ 21 = 0 (kufizime të vështira, bool)

$ 22 = 0 (cikli i kthimit në shtëpi, bool)

23 dollarë = 1 (maska e kthimit të drejtimit në shtëpi: 00000001)

$ 24 = 50.000 (ushqim në shtëpi, mm/min)

$ 25 = 635.000 (kërkim në shtëpi, mm/min)

$ 26 = 250 (debounce në shtëpi, msec)

$ 27 = 1.000 (tërheqje për në shtëpi, mm)

$ 100 = 314.961 (x, hap/mm)

$ 101 = 314.961 (y, hapi/mm)

$ 102 = 314.961 (z, hapi/mm)

$ 110 = 635.000 (norma x maksimale, mm/min)

$ 111 = 635.000 (norma maksimale y, mm/min)

$ 112 = 635.000 (norma z maksimale, mm/min)

$ 120 = 50.000 (x akel, mm/sek^2)

$ 121 = 50.000 (y akel, mm/sek^2)

$ 122 = 50.000 (z akel, mm/sek^2)

$ 130 = 225.000 (x max udhëtimi, mm)

$ 131 = 125.000 (y udhëtimi maksimal, mm)

$ 132 = 170.000 (z max udhëtimi, mm)

Hapi 15: Ndryshimi i sistemit

Këtu vjen pjesa më e vështirë e projektit

Përshtatja e rrezes së lazerit në pikën më të vogël të mundshme në pjesën e punës. Kjo është pjesa më e ndërlikuar që kërkon kohë dhe durim duke përdorur metodën e gjurmëve dhe gabimeve

Përfitimi i cilësimeve GRBL për 100 dollarë, 101 dollarë, 130 dollarë dhe 131 dollarë

cilësimi im për GRBL është, $100=110.000

$101=110.000

$130=40.000

$131=40.000

Unë u përpoqa të gdhend një shesh me anët 40 mm dhe pas kaq shumë gabimesh dhe rregullimit të cilësimit të grbl, marr vijën e duhur 40 mm të gdhendur nga boshti X dhe Y. Nëse rezolucioni i X dhe Y-Bosht nuk janë të njëjta, imazhi do të shkallëzohet në të dy drejtimet.

Mbani në mend jo të gjithë motorët Stepper Nga DVD Drives janë të njëjtë

Processshtë një proces i gjatë dhe kërkon shumë kohë, por rezultatet janë aq të kënaqshme kur ndryshohen.

Ndërfaqja e përdoruesit LaserGRBL

• Kontrolli i lidhjes: këtu mund të zgjidhni portin serik dhe shkallën e duhur të baudit për lidhje, sipas konfigurimit të firmware grbl.
• Kontrolli i skedarit: kjo tregon emrin e skedarit të ngarkuar dhe përparimin e procesit të gdhendjes. Butoni i gjelbër "Luaj" do të fillojë ekzekutimin e programit.
• Komandat manuale: mund të shkruani çdo linjë G-Code këtu dhe shtypni "enter". Komandat do të përfshihen në radhën e komandës.
• Regjistri i komandës dhe kodet e kthimit të komandës: shfaqni komandat e enkuar dhe statusin dhe gabimet e tyre të ekzekutimit.
• Kontrolli i vrapimit: lejoni pozicionimin manual të lazerit. Rrëshqitësi vertikal i majtë kontrollon shpejtësinë e lëvizjes, rrëshqitësi i djathtë kontrollon madhësinë e hapit.
• Pamja paraprake e gdhendjes: kjo zonë tregon vrojtimin përfundimtar të punës. Gjatë gdhendjes, një kryq i vogël blu do të tregojë pozicionin aktual të lazerit në kohën e ekzekutimit.
• Rivendosja Grbl/kthimi/zhbllokimi: këto butona paraqesin komandën e butë të rivendosjes, kthimit dhe zhbllokimit në tabelën grbl. Në të djathtë të butonit të zhbllokimit mund të shtoni disa butona të përcaktuar nga përdoruesi.
• Mbajtja dhe rifillimi i burimeve: këto butona mund të pezullojnë dhe rifillojnë ekzekutimin e programit duke dërguar komandën Feed Hold ose Resume në bordin grbl.
• Numërimi i linjave dhe projeksioni i kohës: LaserGRBL mund të vlerësojë kohën e ekzekutimit të programit bazuar në shpejtësinë aktuale dhe përparimin e punës.
• Anashkalon statusin e një kontrolli: tregoni dhe ndryshoni shpejtësinë aktuale dhe kapërcimin e fuqisë. Overrides është një veçori e re e grbl v1.1 dhe nuk mbështetet në versionin e vjetër.

Hapi 16: Gdhendje në dru

Importi Raster ju lejon të ngarkoni një imazh të çdo lloji në LaserGRBL dhe t'i ktheni udhëzimet GCode pa pasur nevojë për softuer të tjerë. LaserGRBL mbështet fotografi, art arti, vizatime me laps, logot, ikonat dhe përpiquni të bëni më të mirën me çdo lloj imazhi.

Mund të kujtohet nga menyja "File, Open File" duke zgjedhur një imazh të tipit jpg,-p.webp

Vendosja për gdhendje është e ndryshme për të gjitha materialet.

Përcaktoni shpejtësinë e gdhendjes për mm dhe Linjat e cilësisë për mm

Video e bashkangjitur është kalimi i kohës i të gjithë procesit.

Hapi 17: Prerje e hollë e letrës

Ky Laser 250mW është gjithashtu i aftë të prerë letra të holla, por shpejtësia duhet të jetë shumë e ulët, domethënë jo më shumë se 15mm/min dhe rrezja lazer duhet të rregullohet siç duhet.

Video e bashkangjitur është kalimi i kohës i të gjithë procesit.

Hapi 18: Prerja e vinylit dhe bërja e ngjitëseve me porosi

Unë kam bërë një afishe vinyl të personalizuar. Shpejtësia e konviktit ndryshon në lidhje me ngjyrën e vinilit të përdorur.

Ngjyrat e errëta janë të lehta për t'u punuar, ndërsa ngjyrat më të lehta janë të ndërlikuara.

Imazhet e mësipërme demonstrojnë se si të përdorni afishe vinyl të cilat janë bërë duke përdorur CNC.

Thanks Falenderim i veçantë për Zhvilluesit e GRBL:)

Shpresoj se ju ka pëlqyer ky projekt, më tregoni në komente nëse keni ndonjë pyetje, Do të doja të shikoja edhe fotot e makinave tuaja CNC!

Faleminderit!! për mbështetjen tuaj.

Çmimi i Parë në Konkursin e Mikrokontrolluesve