Mini CNC Ağac Oyma və Lazer Kəsici .: 18 Adım (Şəkillərlə birlikdə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:47

Bu, köhnə DVD sürücülərindən, 250 mW lazerdən istifadə edərək Arduino əsaslı CNC ağac oyma və İncə kağız kəsici necə hazırladığım haqqında bir təlimatdır. Oyun sahəsi maksimum 40 mm x 40 mm -dir.

Köhnə əşyalardan öz maşını düzəltmək əyləncəli deyilmi?

Addım 1: Lazım olan hissələr və materiallar

• Arduino Nano (usb kabel ilə)
• 2x DVD sürücü step mexanizmi
• 2x A4988 step motor sürücü modulları (və ya GRBL qalxanı)
• Tənzimlənən lensli 250 mW lazer (və ya yuxarı)
• Minimum 12V 2Amps enerji təchizatı
• 1x IRFZ44N N-KANALI Mosfet
• 1x 10k rezistor
• 1x 47ohm rezistor
• 1x LM7805 gərginlik tənzimləyicisi (soyuducu ilə)
• Boş PCB lövhəsi
• Kişi və Qadın Başlıqları
• 2.5mm JST XH-Style 2pin kişi konnektoru
• 1x 1000uf 16v kondansatör
• Keçid kabelləri
• 8x kiçik neodim maqnitləri (DVD lens mexanizmindən xilas etmişəm)
• 1x 2 pinli vintli terminal blok konnektoru
• Fermuar bağları (100 mm)
• Super yapışqan
• Epoksi yapışqan
• Taxta taxta
• Akril təbəqə
• Bəzi M4 vintlər, boltlar və qoz -fındıq
• Lazer Təhlükəsizlik Eynəkləri

Bu layihədə LAZER TƏHLÜKƏSİZLİK EŞYALARI tələb olunur

Bütün hissələrin çoxu BANGGOOD adlı bir sayt vasitəsilə Çindən gətirilir və ya gətirilir.

Addım 2: DVD Sürücü Stepper Mexanizmini Ayırın

Biri X ekseni üçün, ikincisi Y oxu üçün iki DVD sürücüsü mexanizmi lazımdır.

Kiçik bir Phillips başlı tornavida istifadə edərək, bütün vintləri və ayrılmış step motorunu, sürüşmə raylarını və izləyicisini çıxardım.

Step motorları 4 pinli Bipolar Stepper Motordur.

DVD mühərrikinin kiçik ölçüsü və aşağı qiyməti, mühərrikdən yüksək qətnamə gözləyə bilməyəcəyiniz mənasına gəlir. Bu, vida ilə təmin edilir, eyni zamanda, bu cür mühərriklərin hamısı 20 addım/devir etmir. 24 də ümumi bir xüsusiyyətdir. Nə etdiyini görmək üçün mühərrikinizi yoxlamalı olacaqsınız. CD Sürücü Stepper motorunun qətnaməsinin hesablanması qaydası:

CD/DVD sürücüsünün step motorunun həllini ölçmək üçün rəqəmsal mikrometrdən istifadə edilmişdir. Vida boyunca məsafə ölçülür. Vida ümumi uzunluğu 51.56 mm olduğu bir mikrometre istifadə edərək. Vida üzərindəki iki bitişik ip arasındakı məsafə olan qurğuşun dəyərini təyin etmək. Yivlər bu məsafədə 12 iplik sayılırdı. Qurğuşun = bitişik iplər arasındakı məsafə = (ümumi uzunluq / ipliklərin sayı = 51.56 mm) / 12 = 4.29mm / dəq.

Addım bucağı 18 dərəcədir, bu da 20 addım/inqilaba uyğundur. İndi lazım olan bütün məlumatlar əldə edildikdə, step motorun qətnaməsi aşağıda göstərildiyi kimi hesablana bilər: Çözünürlük = (Bitişik iplər arasındakı məsafə)/(N Adımlar/rev) = (4.29mm/rev)/(20 addım/devir)) = 0.214 mm/addım. Hansı qətnamə 3 qat daha yaxşıdır, 0.68 mm/addımdır.

Addım 3: X və Y-Axis üçün sürüşmə raylarının yığılması

Sürüşmə rayları üçün daha yaxşı və hamar bir performans üçün 2 əlavə çubuq istifadə etdim. Sürgünün əsas funksiyası, çubuqla sürgü arasında minimum sürtünmə ilə sərbəst şəkildə çubuq üzərində sürüşməkdir.

Sürgünün çubuq üzərində sərbəst sürüşməsini təmin etmək bir az vaxt aldı.

Addım 4: Stepper X və Y üçün əsas çərçivə

Bəzi akril lövhələrdən istifadə edərək, step üçün əsas çərçivədən ikisini və sürüşmə raylarını düzəltdim. Step motorunun əsas çərçivə ilə bazası arasında boşluqlar var və bu, Axis üçün lazımdır.

Addım 5: Əsas Çərçivə ilə Sürüşən Rayı Bağlamaq

Əvvəlcə super yapışqan istifadə edərək, izləyicinin addım ipi ilə düzgün təmas qurması üçün relslərin düzgün mövqeyini düzəltməyə çalışdım. Əlaqə çox sıx və ya çox cüruf olmamalıdır. İzləyici ilə ip arasındakı əlaqə düzgün deyilsə, addımlar atlanacaq və ya motor işlək vəziyyətdə həmişəkindən daha çox cərəyan çəkəcək. Düzəltmək üçün bir az vaxt lazımdır.

Düzəldildikdən sonra Epoksi yapışqan istifadə edərək onları düzəltdim.

Addım 6: Stepper Motorlarının naqilləri

Step motorları üçün köhnə usb kabelindən istifadə etdim, çünki içərisində 4 tel var və üzərində bir örtük var və işləmək daha çevik və asandır.

Multimetrdə davamlılıq rejimindən istifadə edərək 2 Bobin, Bobin A və B Bobini təyin edin.

Rəngləri seçərək 2 cüt tel hazırladım, bir bobin A üçün, ikincisi isə Bobin B üçün. Onları lehimlədim və üzərində istilik büzmə borusu istifadə etdim.

Addım 7: X və Y eksenlərini birləşdirin

X və Y hərəkəti koordinasiya edir

X və Y oxlarının kaydırıcısını bir-birinə dik olaraq bağladım, aralarındakı boşluqdan istifadə etdim. Həm də işçi yatağı olaraq üstünə nazik bir metal ızgara əlavə etdi. İş parçası tutucu olaraq neodim maqnitləri istifadə olunur.

Addım 8: Elektronika

Sürücü üçün istifadə olunan hissələr:

• Arduino Nano.
• 2x A4988 Stepper sürücü.
• 1x IRFZ44N N-KANAL MOSFETİ.
• Soyuducu ilə 1x LM7805 gərginlik tənzimləyicisi.
• 1x 47ohm və 1x 10k rezistor.
• 1x 1000uf 16V kondansatör.
• 1x 2.5mm JST XH-Style 2pin kişi konnektoru.
• KİŞİ və KADIN başlıq pinləri.
• 1x (20mm x 80mm boş PCB).

GRBL -də Arduinonun rəqəmsal və analog pinləri qorunur. X və Y oxları üçün 'Addım' pin, müvafiq olaraq rəqəmsal pinlərə 2 və 3 -ə bağlanır. X və Y oxları üçün 'Dir' pin, müvafiq olaraq 5 və 6 rəqəmsal sancaqlara bağlanır. D11 lazer aktivləşdirmə üçündür.

Arduino USB kabel vasitəsilə güc alır. A4988 Sürücüləri xarici enerji mənbəyi ilə. Bütün torpaqlar ümumi əlaqələri bölüşür. A4988 -in VDD -si 5V Arduino -ya qoşulur.

İstifadə etdiyim lazer 5V -də işləyir və sabit cərəyan dövrə qurub. Xarici enerji təchizatı LM7805 -dən sabit 5V qaynaq üçün gərginlik tənzimləyicisi istifadə olunur. Soyuducu məcburidir.

IRFZ44N N-CHANNEL MOSFET, Arduino pin D11-dən rəqəmsal yüksək siqnal aldıqda elektronik açar kimi işləyir.

Qeyd: Arduino nanodan 5V istifadə edilə bilməz, çünki lazer 250 mA -dan çox çəkir və Arduino Nano bu qədər cərəyan verə bilmir.

Hər bir ox üçün mikro addımların konfiqurasiyası

MS0 MS1 MS2 Microstep Qətnaməsi

Aşağı Aşağı Aşağı Tam addım.

Yüksək Aşağı Aşağı Yarım addım.

Aşağı Yüksək Düşük Dörddəbir addım.

Yüksək Yüksək Aşağı Səkkizinci addım.

Yüksək Yüksək Yüksək On altıncı addım.

3 pin (MS1, MS2 və MS3) yuxarıdakı həqiqət cədvəlinə görə beş addım qətnamələrdən birini seçmək üçündür. Bu sancaqlar daxili açılan rezistorlara malikdir, buna görə də onları ayırmasaq, lövhə tam addım rejimində işləyəcək. Hamar və səs -küysüz 16 -cı addım konfiqurasiyasından istifadə etdim. Əksər (lakin əlbəttə ki, hamısı deyil) pilləli mühərriklər inqilabda 200 tam addım atırlar. Bobinlərdəki cərəyanı düzgün idarə etməklə, motoru daha kiçik addımlarla hərəkət etdirmək mümkündür. Pololu A4988, mühərriki 1/16 və ya hər inqilabda 3, 200 addımda hərəkət etdirə bilər. Yalnız tam dəqiq mövqelər tam addımlı mövqelərdir. Mühərrik, tam mövqe mövqeyində olduğu kimi, eyni mövqe dəqiqliyi ilə və ya eyni tutma momenti ilə ara mövqelərdən birində sabit mövqe tuta bilməyəcək. Ümumiyyətlə, yüksək sürət tələb olunduqda tam addımlardan istifadə edilməlidir.

Addım 9: Hər şeyi bir yerə yığın

Uzun bir nazik metal zolaqdan və bəzi dayaqları olan bir neçə plastik L mötərizədən bir Lazer stendi hazırladım. Hər şey daha sonra M4 vida, qoz -fındıq və boltlardan istifadə edərək taxta bir lövhəyə quraşdırılır.

Sürücü ilə step motorlarının əlaqəsi də edilir.

Addım 10: Lazer montajı

İstifadə etdiyim lazer, 200-250mW 650nm Fokuslu Lazer Moduludur. Xarici metal korpus lazer diodu üçün soyuducu kimi işləyir. Lazer nöqtəsini tənzimləmək üçün fokuslaşdırılmış bir lens var.

İki Zip bağından istifadə edərək lazeri stendlə quraşdırdım. Lazer üçün soyuducu da istifadə edilə bilər, amma lazerim həddindən artıq istiləşmədi, buna görə də istifadə etmədim. Lazer tel terminalını sürücü lövhəsindəki lazer yuvasına qoşun.

Burada birini əldə edə bilərsiniz

Addım 11: Step Sürücü Cərəyanının Ayarlanması

Yüksək addım sürətlərinə nail olmaq üçün, motor təchizatı, ümumiyyətlə, aktiv cərəyan məhdudiyyəti olmadan icazə veriləndən daha yüksəkdir. Məsələn, tipik bir pilləli mühərrik, 5Ω bobin müqavimətinə malik maksimum 1A cərəyan dərəcəsinə malik ola bilər ki, bu da maksimum 5 V mühərrik təchizatı olduğunu göstərir. mühərrikin zədələnməməsi üçün 1A altında məhdudlaşdırılmalıdır.

A4988 bu cür aktiv cərəyan məhdudiyyətini dəstəkləyir və lövhədəki trimmer potensiometrindən cari limiti təyin etmək üçün istifadə etmək olar. Cari limiti təyin etməyin bir yolu sürücünü tam addım rejiminə keçirmək və STEP girişini ölçmədən tək bir motor bobinindən keçən cərəyanı ölçməkdir. Ölçülən cərəyan cari həddən 0.7 dəfə çox olacaq (hər iki bobin həmişə açıq vəziyyətdədir və tam addım rejimində cari limitin 70% -i ilə məhdudlaşır). Diqqət yetirin ki, Vdd məntiqi gərginliyini fərqli bir dəyərə dəyişmək, cari limit parametrini dəyişdirəcək, çünki "ref" pinindəki gərginlik Vdd -in funksiyasıdır. Cari limiti təyin etməyin başqa bir yolu, potensialiometr üzərində birbaşa gərginliyi ölçmək və yaranan cərəyan limitini hesablamaqdır (cari hiss rezistorları 0,1Ω). Cari limit istinad gərginliyinə aiddir: Cərəyan Limiti = VREF × 1.25 Beləliklə, məsələn, istinad gərginliyi 0.6 V olarsa, cari limit 0.75A -dır. Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, tam addım rejimində, rulonlardan keçən cərəyan cari həddin 70% -i ilə məhdudlaşır, buna görə 1A tam addımlı bir cərəyan əldə etmək üçün cari limit 1A/0,7 = 1,4A olmalıdır ki, bu da uyğun gəlir. VREF 1.4A/1.25 = 1.12 V. Ətraflı məlumat üçün A4988 məlumat cədvəlinə baxın. Qeyd: Bobin cərəyanı enerji təchizatı cərəyanından çox fərqli ola bilər, buna görə də cari həddi təyin etmək üçün enerji təchizatında ölçülmüş cərəyanı istifadə etməməlisiniz. Cari sayğacınızı qoymaq üçün uyğun yer, step motor rulonlarınızdan biri ilə birlikdədir.

Addım 12: Hazırlaşın

Dörd kiçik Neodim maqnitindən istifadə edərək iş parçasını işçi yatağına bağlayın və X və Y oxlarını ilkin vəziyyətə (ev) qoyun. Sürücü lövhəsini Xarici enerji mənbəyi ilə, Arduino Nanonu isə USB A - USB Mini B Kabeli vasitəsilə kompüterə qoşun. Ayrıca lövhəni xarici bir enerji mənbəyi ilə gücləndirin.

TƏHLÜKƏSİZLİK İLK

LAZER TƏHLÜKƏSİZLİK GÖZLÜKLƏRİNƏ GERƏK OLMALIDIR

Addım 13: GRBL Firmware

1. GRBL 1.1 -i buradan yükləyin
2. Masaüstündeki grbl-master qovluğunu çıxarın, onu master.zip faylında tapın
3. Arduino IDE -ni işə salın
4. Tətbiq çubuğu menyusundan seçin: Sketch -> #include Library -> File from Library. ZIP
5. Grlb-master qovluğunda tapa biləcəyiniz grbl qovluğunu seçin və Aç düyməsini basın
6. Kitabxana indi quraşdırılıb və IDE proqramı sizə bu mesajı göstərəcək: Kitabxana kitabxananıza əlavə edilib. "Kitabxanaların daxil edilməsi" menyusunu yoxlayın.
7. Sonra "grbl upload" adlı bir nümunə açın və arduino lövhənizə yükləyin

Addım 14: G-KOD göndərmək üçün proqram

Lazer GRBL-dən istifadə etdiyim üçün CNC-yə G-Kodu göndərmək üçün bir proqrama ehtiyacımız var

LaserGRBL, DIY Laser Engraver üçün ən yaxşı Windows GCode axınlarından biridir. LaserGRBL, GCode yolunu arduinoya yükləyə və axına bilər, həmçinin daxili dönüşüm vasitəsi ilə şəkilləri, şəkilləri və loqotipləri həkk edə bilər.

LASER GRBL Yüklə.

LaserGRBL, maşında mövcud olan COM portlarını daim yoxlayır. Limanların siyahısı, idarəetmə lövhənizin bağlı olduğu COM portunu seçməyə imkan verir. Zəhmət olmasa, maşın proqram təminatınızın konfiqurasiyasına uyğun olaraq bağlantı üçün uyğun olan ötürmə sürətini seçin (standart 115200).

Grbl Ayarları:

$$ - Grbl parametrlərinə baxın

Parametrləri görmək üçün $$ yazın və Grbl -ə qoşulduqdan sonra enter düyməsini basın. Grbl, aşağıdakı nümunədə göstərildiyi kimi, mövcud sistem parametrlərinin siyahısı ilə cavab verməlidir. Bütün bu parametrlər davamlıdır və EEPROM -da saxlanılır, buna görə söndürsəniz, növbəti dəfə Arduino -nuzu işə saldıqda bunlar yenidən yüklənəcək.

$ 0 = 10 (addım nəbzi, usec)

$ 1 = 25 (addım boş gecikmə, msec)

$ 2 = 0 (addım port invert maskası: 00000000)

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

$ 4 = 0 (add invert, bool)

$ 5 = 0 (limit pinləri ters çevir, bool)

$ 6 = 0 (prob pin invert, bool)

$ 10 = 3 (status hesabat maskası: 00000011)

$ 11 = 0.020 (qovşağın sapması, mm)

12 dollar = 0.002 (qövs toleransı, mm)

$ 13 = 0 (hesabat düymləri, bool)

$ 20 = 0 (yumşaq məhdudiyyətlər, bool)

$ 21 = 0 (sərt limitlər, bool)

$ 22 = 0 (giriş dövrü, bool)

$ 23 = 1 (homing dir invert maskası: 00000001)

$ 24 = 50.000 (ana yem, mm/dəq)

25 dollar = 635.000 (ev axtarışı, mm/dəq)

$ 26 = 250 (evdən çıxma, msec)

27 ABŞ dolları = 1.000 (evdən çıxma, mm)

$ 100 = 314.961 (x, addım/mm)

$ 101 = 314.961 (y, addım/mm)

$ 102 = 314.961 (z, addım/mm)

$ 110 = 635.000 (x maksimum nisbət, mm/dəq)

$ 111 = 635.000 (y max dərəcəsi, mm/dəq)

$ 112 = 635.000 (z max dərəcəsi, mm/dəq)

$ 120 = 50.000 (x sürət, mm/san^2)

$ 121 = 50.000 (y sürət, mm/san^2)

$ 122 = 50.000 (z sürət, mm/san^2)

130 $ = 225.000 (x maksimum səyahət, mm)

$ 131 = 125.000 (maksimum səyahət, mm)

$ 132 = 170.000 (z max səyahət, mm)

Addım 15: Sistemi Tweaking

Layihənin ən çətin hissəsi gəlir

Lazer şüasının iş parçasında mümkün olan ən kiçik nöqtəyə uyğunlaşdırılması. Cığır və səhv metodundan istifadə edərək vaxt və səbr tələb edən ən çətin hissədir

GRBL parametrlərini 100, 101, 130 və 131 dollara çevirmək

GRBL üçün mənim vəziyyətim belədir:

$100=110.000

$101=110.000

$130=40.000

$131=40.000

40 mm tərəfli bir kvadrat oymağa çalışdım və bu qədər səhv etdikdən və grbl parametrini düzəltdikdən sonra, həm X, həm də Y oxundan həkk olunmuş 40 mm-lik düzgün xətt əldə etdim. X və Y-Axis qətnamələri eyni deyilsə, görüntü hər iki istiqamətdə də miqyas alacaq.

DVD Sürücülərindən bütün Stepper motorlarının eyni olmadığını unutmayın

Bu uzun və vaxt aparan bir prosesdir, amma nəticələr düzəldildikdə çox məmnun olur.

LaserGRBL istifadəçi interfeysi

• Bağlantı nəzarəti: burada grbl firmware konfiqurasiyasına uyğun olaraq seriya portunu və əlaqə üçün uyğun baud sürətini seçə bilərsiniz.
• Fayl nəzarəti: bu yüklənmiş fayl adını və oyma prosesinin gedişatını göstərir. Yaşıl "Play" düyməsi proqramın icrasına başlayacaq.
• Əl əmrləri: hər hansı bir G-Code xəttini bura yaza bilərsiniz və "enter" düyməsini basın. Əmrlər əmr növbəsinə yazılacaq.
• Əmr əmri və əmr geri qaytarma kodları: əmr olunan əmrləri və onların icra vəziyyətini və səhvlərini göstərin.
• Qaçış idarəsi: lazerin əllə yerləşdirilməsinə imkan verir. Sol şaquli sürüşmə hərəkət sürətini, sağ sürüşmə idarəetmə addım ölçüsünü.
• Oyma önizləməsi: bu sahə son işin ön görünüşünü göstərir. Kiçik bir mavi xaç oyma zamanı, iş zamanı cari lazer mövqeyini göstərəcəkdir.
• Grbl sıfırlama/evə açma/kilidini açma: bu düymələr yumşaq sıfırlama, giriş və kilidi açma əmrini grbl lövhəsinə təqdim edir. Kilidi açma düyməsinin sağında istifadəçi tərəfindən müəyyən edilmiş düymələr əlavə edə bilərsiniz.
• Feed saxla və davam et: bu düymələr grbl lövhəsinə Feed Hold və ya Resume əmrini göndərərək proqramın icrasını dayandıra və davam etdirə bilər.
• Xət sayı və vaxt proyeksiyası: LaserGRBL, proqramın icra müddətini faktiki sürətə və işin gedişatına əsasən qiymətləndirə bilər.
• Vəziyyəti idarə etməyi ləğv edir: həqiqi sürəti və güc ləğvini göstərin və dəyişdirin. Təyin etmələr, grbl v1.1 -in yeni bir xüsusiyyətidir və köhnə versiyada dəstəklənmir.

Addım 16: Taxta oyma

Raster idxalı, LaserGRBL -də hər hansı bir şəkil yükləməyə və digər proqrama ehtiyac olmadan GCode təlimatlarına çevirməyə imkan verir. LaserGRBL fotoşəkilləri, klipləri, qələm rəsmlərini, loqotipləri, nişanları dəstəkləyir və hər cür görüntü ilə ən yaxşısını etməyə çalışır.

Jpg,-p.webp

Oyma üçün ayarlar bütün materiallar üçün fərqlidir.

Oyma sürətini mm-ə və keyfiyyət xətlərini mm-ə görə təyin edin

Əlavə edilmiş video, bütün prosesin vaxt itkisidir.

Addım 17: İncə Kağız Kəsmə

Bu 250mW Lazer də nazik kağızları kəsmək qabiliyyətinə malikdir, lakin sürət çox aşağı olmalıdır, yəni 15mm/dəqdən çox olmamalı və lazer şüası düzgün tənzimlənməlidir.

Əlavə edilmiş video, bütün prosesin vaxt itkisidir.

Addım 18: Vinil Kəsmə və Xüsusi Etiketlərin Hazırlanması

Xüsusi vinil stiker hazırladım. Sərnişin sürəti istifadə olunan vinilin rənginə görə dəyişir.

Tünd rənglərlə işləmək asandır, daha açıq rənglər isə çətindir.

Yuxarıdakı şəkillər, CNC istifadə edərək hazırlanan vinil etiketin necə istifadə olunacağını göstərir.

♥ GRBL Yaradıcılarına xüsusi təşəkkürlər:)

Ümid edirəm bu layihəni bəyənmisiniz, hər hansı bir sualınız varsa şərhlərdə bildirin, CNC maşınlarınızın şəkillərini də görmək istərdim!

Təşəkkürlər !! dəstəyiniz üçün.

Mikrokontroller Yarışmasında Birinci Mükafat