DIY Mini CNC lasergraveerija: 19 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

See on juhend, kuidas ma oma vana CNC lasergraveerija ümber seadsin ja vanade DVD -draivide ning 250 mW laseriga stabiilse versiooni Arduino -põhisest laser -CNC -graveerijast ja õhukesest paberilõikurist tegin.

Minu CNC vana versioon:

Vana versioon ei olnud eriti stabiilne ja ebaühtlaste osade tõttu võnkus, nii et otsustasin sellest 3D -prinditud osade abil stabiilse versiooni teha. Mis andis mulle suurepäraseid tulemusi lasergraveerimisel isegi väga pisikestes detailides, see masin on töö kaabel. Graveeritud pildi silmas näete üksikasju.

Mänguala suurus on 40 x 40 mm.

Samm: vajalikud osad ja materjalid

• Arduino Nano (USB -kaabliga)
• 2x DVD -draivi sammumehhanism
• 2x A4988 samm -mootoriga draiverimoodulid (või GRBL -kilp)
• 250 mW laser reguleeritava objektiiviga (või üle selle)
• Minimaalne toiteallikas 12v 2Amp
• 1x IRFZ44N N-KANAL Mosfet
• 1x 10k takisti
• 1x 47 oomi takisti
• 1x LM7805 pingeregulaator (jahutiga)
• Tühi trükkplaat
• Meeste ja naiste päised
• 2,5 mm JST XH-stiil
• 2 -pin isane pistik
• 1x 1000uf 16v kondensaatori hüppajakaablid
• 8x väikesed neodüümmagnetid (mille olen päästnud DVD -objektiivi mehhanismist)
• 1x 2 -kontaktiline pistik kruviklemmliidese pistikus
• Tõmblukud (100 mm)
• Super liim
• 6x M3x12 kruvi
• 8x M2x5 kruvi
• Laseri kaitseprillid

"Selles projektis on vaja LASER -OHUTUSKLAASE".

2. samm: trükitud osad

STL -faile, vaadake lisatud faili või minge aadressile:

Kõik osad on trükitud ABS -materjalist.

Prindiseaded: Kihi kõrgus: 0,2 mm

Täidis: <25%

Toetab: Ei

3. samm: DVD -draivi astmelise mehhanismi lahutamine

Vajalik on kaks DVD-draiveri mehhanismi, üks X-telje jaoks ja teine Y-telje jaoks. Väikese Phillipsi kruvikeeraja abil eemaldasin kõik kruvid ja eemaldasin samm-mootori, libisevad rööpad ja järgija. Sammumootorid on 4-kontaktilised bipolaarsed samm-mootorid.

DVD -mootori väikesed mõõtmed ja madalad kulud tähendavad, et te ei saa mootorilt suurt eraldusvõimet oodata. Selle tagab juhtkruvi. Samuti ei tee kõik sellised mootorid 20 sammu/pööret. 24 on ka tavaline spetsifikatsioon. Peate lihtsalt oma mootorit testima, et näha, mida see teeb.

CD -draivi samm -mootori eraldusvõime arvutamise protseduur:

CD/DVD -draivi samm -mootori eraldusvõime mõõtmiseks kasutati digitaalset mikromeetrit. Mõõdeti kaugus mööda kruvi. Kruvi kogupikkus mikromeetri abil, mis osutus 51,56 mm. Juhtväärtuse määramiseks, mis on kruvi kahe külgneva keerme vaheline kaugus. Niidid loeti selles kauguses 12 niidiks. Plii = kaugus külgnevate keermete vahel = (kogupikkus / niitide arv = 51,56 mm) / 12 = 4,29 mm / pöör. Sammu nurk on 18 kraadi, mis vastab 20 sammu/pööret. Nüüd, kui kogu vajalik teave on saadaval, saab samm -mootori eraldusvõime arvutada järgmiselt: Eraldusvõime = (Kaugus kõrvuti asetsevate keermete vahel)/(N sammu/pööre) = (4,29 mm/pööre)/(20 sammu/pööre)) = 0,214 mm/samm. Mis on 3 korda parem eraldusvõime, mis on 0,68 mm/samm.

Samm: liuguri ettevalmistamine

Superliimi kasutades liimisin liuguri ja juhendi üheks osaks. Vedru on kinnitatud juhiku ja juhtkruvi vahelise pinge säilitamiseks, et vältida mustade ripsmete tekkimist.

5. samm: liugrööbaste kokkupanek Y-telje jaoks

Enne liuguri kokkupanekut alusesse olen liiminud X-plaati 4x väikest neodüümmagnetit (mille olen päästnud DVD-objektiivi mehhanismist). Need magnetid aitavad toorikut tööpiirkonnas kinni hoida.

Sile varras hoiab libiseva mehhanismi aluse külge puutumata.

6. samm: liugrööbaste kokkupanek X-telje jaoks

Siin olen superliimi ja kruvi abil juhtmehhanismi laserkorpuse külge kinnitanud.

Kinnitati samm -mootor kruvide abil kohale ja seejärel sisestati siledad vardad ja juhtosa ettenähtud aukudesse, pidades silmas, et liugur liigub vabalt ja mitte liiga tugevalt. Ja kinnitas selle külge külgraami sambad.

Samm: samm -mootorite juhtmestik

Sammumootorite jaoks olen kasutanud vana USB -kaablit, kuna sellel on 4 juhtme sees ja peal on kate ning see on paindlikum ja hõlpsam töötada.

Multimeetri järjepidevusrežiimi abil määrake 2 mähis, mähis A ja mähis B.

Tegin 2 paari traati, valides värvid, ühe paari mähise A jaoks ja teise mähise B jaoks.

Joodeti need ja kasutati selle peal kokkutõmbuvat toru.

8. samm: X- ja Y -telje kammimine

Kasutades 4x M3x12 kruvi, ühendage alus ja kaks külgraami ühte komplekti.

9. samm: elektroonika

Juhi jaoks kasutatavad osad on:

• Arduino Nano.
• 2x A4988 samm -mootoriga draiverid.
• 1x IRFZ44N N-KANALI MOSFET.
• 1x LM7805 pingeregulaator koos jahutusradiaatoriga.
• 1x 47ohm ja 1x 10k takisti.
• 1x 1000uf 16V kondensaator.
• 1x 2,5 mm JST XH-Style 2-pin isane pistik.
• MEES- ja NAISE päise nööpnõelad.
• 1x (20 mm x 80 mm tühi trükkplaat).

GRBL -is on Arduino digitaalsed ja analoogpingad reserveeritud. X- ja Y -telje samm -tihvt on kinnitatud vastavalt digitaalsete tihvtide 2 ja 3 külge. X- ja Y -telje Dir -tihvt on kinnitatud vastavalt digitaalsete tihvtide 5 ja 6 külge. D11 on laserluba. Arduino saab toite USB -kaabli kaudu. A4988 juhib välise toiteallika kaudu. Kõigil maa -aladel on ühised ühendused. A4988 VDD on ühendatud Arduino 5 V -ga. Laser, mida olen kasutanud, töötab 5V ja sellel on sisseehitatud püsivooluahel. Pideva 5 V allika jaoks välisest toiteallikast kasutatakse pingeregulaatorit LM7805. Jahutusradiaator on kohustuslik. IRFZ44N N-CHANNEL MOSFET töötab elektroonilise lülitina, kui võtab vastu digitaalse kõrge signaali Arduino tihvtilt D11. MÄRKUS. Arduino nano 5 V ei saa kasutada, kuna laser tõmbab rohkem kui 250 mA ja Arduino Nano ei suuda nii palju voolu tarnida.

Mikrosammude seadistamine iga telje jaoks.

MS0 MS1 MS2 Microstep Resolutsioon.

Madal madal madal Täielik samm. Kõrge madal madal pool samm.

Madal kõrge madal kvartali samm.

Kõrge Kõrge Madal Kaheksas samm.

Kõrge Kõrge Kuueteistkümnes samm.

3 tihvti (MS1, MS2 ja MS3) on ette nähtud ühe viieastmelise eraldusvõime valimiseks vastavalt ülaltoodud tõetabelile. Nendel tihvtidel on sisemised tõmbetakistid, nii et kui jätame need lahti, töötab plaat täisastmelises režiimis. Olen kasutanud sujuva ja müravaba 16. sammu konfiguratsiooni. Enamik (kuid kindlasti mitte kõiki) samm -mootoreid teeb 200 täissammu pöörde kohta. Mähiste voolu asjakohasel juhtimisel on võimalik mootor väiksemate sammudega liikuma panna. Pololu A4988 võib panna mootori liikuma 1/16 sammuga - või 3 200 sammu pöörde kohta. Mikrosammude peamine eelis on vähendada liikumise karedust. Ainsad täiesti täpsed asendid on täissammulised asendid. Mootor ei saa ühes vaheasendis püsida samas asendis sama asenditäpsuse või sama pöördemomendiga nagu täissammude korral. Üldiselt, kui on vaja suuri kiirusi, tuleks kasutada täissammu.

10. samm: elektroonika kokkupanek raami külge

Paigaldage juhtplaat tagaplaadile 2x M2 kruvide abil ja masina raami külge 2x M3x12 kruvide abil. Ühendatud samm -mootorite X, Y ja laseriga.

11. samm: samm -juhi voolu reguleerimine

Kõrge sammu saavutamiseks on mootori toide tavaliselt palju suurem, kui oleks lubatud ilma aktiivse voolu piiramiseta. Näiteks võib tüüpilise samm -mootori maksimaalne voolutugevus olla 1A ja 5Ω mähise takistus, mis näitab, et mootori maksimaalne toide on 5 V. Sellise 12 V mootoriga mootori kasutamine võimaldaks kõrgemat sammu, kuid vool peab aktiivselt piirata alla 1A, et vältida mootori kahjustamist. A4988 toetab sellist aktiivse voolu piiramist ja voolupiirangu seadistamiseks saab kasutada plaadil olevat trimmeri potentsiomeetrit. Üks võimalus voolupiirangu seadmiseks on juhi lülitamine täissammulisele režiimile ja voolutugevuse mõõtmine läbi ühe mootorimähise ilma STEP-sisendit lukustamata. Mõõdetud vool on 0,7 korda suurem kui praegune piir (kuna mõlemad mähised on alati sisse lülitatud ja piiratud 70% -ni voolupiirangu seadistusest täissammulises režiimis). Pange tähele, et loogikapinge Vdd muutmine mõnele teisele väärtusele muudab praegust piirväärtust, kuna „viite” tihvti pinge on Vdd funktsioon. Teine võimalus voolupiirangu seadmiseks on pinge mõõtmine otse potentsiomeetri peal ja saadud voolupiiri arvutamine (voolutundlikud takistid on 0,1Ω). Voolupiirang on seotud võrdluspingega järgmiselt: Voolupiirang = VREF × 1,25 Nii et näiteks kui võrdluspinge on 0,6 V, on voolupiir 0,75A. Nagu eespool mainitud, on täisastmelises režiimis mähiste läbiv vool piiratud 70% -ni voolupiirist, nii et 1-astmelise mähisvoolu saamiseks peaks voolupiirang olema 1A/0,7 = 1,4A, mis vastab kuni VREF 1,4A/1,25 = 1,12 V. Lisateavet leiate A4988 andmelehelt. Märkus: mähise vool võib toitevoolust väga erineda, seega ei tohiks voolupiirangu seadmiseks kasutada toiteallikaga mõõdetud voolu. Sobiv koht praeguse arvesti paigutamiseks on järjestikku ühe samm -mootoriga.

12. samm: laserkomplekt

Laser, mida olen kasutanud, on fokuseeritav lasermoodul 200-250mW 650nm. Väline metallkorpus töötab laserdioodi radiaatorina. Sellel on fokuseeritav lääts laserpunkti reguleerimiseks. Ühendage laserjuhtme klemm draiveriplaadi laserpesaga.

Ühe saate siit.

13. samm: valmistuge

Nelja väikese neodüümmagneti abil lukustage töödeldav detail töövoodil ja seadke X- ja Y-telg algasendisse (kodu). Lülitage draiveriplaat sisse välise toiteallika kaudu ja Arduino Nano arvutist USB A kuni USB Mini B kaabli kaudu.

Toite plaati ka välise toiteallika kaudu.

ESIMENE OHUTUS. LASER -OHUTUSKLAASID ON VAJALIKUD

Samm: GRBL püsivara

1. Laadige GRBL alla siit
2. Eemaldage töölaualt kaust grbl-master, mille leiate failist master.zip
3. Käivitage Arduino IDE
4. Rakendusriba menüüst valige: Sketch -> #include Library -> Add Library from file. ZIP
5. Valige kaust grbl, mille leiate kaustast grlb-master, ja klõpsake nuppu Ava
6. Raamatukogu on nüüd installitud ja IDE tarkvara näitab teile järgmist teadet: Raamatukogu on teie teeki lisatud. Kontrollige menüüd „Raamatukogude kaasamine”.
7. Seejärel avage näide nimega "grbl upload" ja laadige see üles oma arduino tahvlile.

Samm 15: G-KOODI saatmise tarkvara

Samuti vajame G-koodi CNC-le saatmiseks tarkvara, mille jaoks olen kasutanud LASER GRBL-i

LaserGRBL on üks parimaid Windowsi GCode striimereid DIY lasergraveerija jaoks. LaserGRBL suudab laadida ja voogesitada GCode'i tee arduino, samuti graveerida pilte, pilte ja logo sisemise teisendustööriistaga.

LASER GRBL Laadige alla.

LaserGRBL kontrollib pidevalt masinal saadaolevaid COM -porte. Portide loend võimaldab teil valida COM -pordi, millega teie juhtpaneel on ühendatud.

Palun valige ühenduse jaoks õige edastuskiirus vastavalt oma masina püsivara konfiguratsioonile (vaikimisi 115200).

Grbl seaded:

$$ - vaadake Grbl -i seadeid

Seadete vaatamiseks tippige $$ ja vajutage pärast Grbl -iga ühenduse loomist sisestusklahvi. Grbl peaks vastama praeguste süsteemiseadete loendiga, nagu on näidatud allolevas näites. Kõik need seaded on püsivad ja neid hoitakse EEPROM -is, nii et kui lülitate toite välja, laaditakse need järgmisel Arduino sisselülitamisel uuesti üles.

$ 0 = 10 (sammu impulss, usec)

$ 1 = 25 (samm tühikäigul, viivitus, ms)

2 dollarit = 0 (sammpordi ümberpööramise mask: 00000000)

3 dollarit = 6 (juhtpordi ümberpööramise mask: 00000110)

$ 4 = 0 (samm lubada invert, bool)

5 dollarit = 0 (piiravad tihvtid tagurpidi, bool)

6 dollarit = 0 (sondi tihvti ümberpööramine, bool)

10 dollarit = 3 (olekuaruande mask: 00000011)

11 dollarit = 0,020 (ristmiku kõrvalekalle, mm)

12 dollarit = 0,002 (kaare tolerants, mm)

13 dollarit = 0 (aruande tolli, bool)

20 dollarit = 0 (pehmed piirid, bool)

21 dollarit = 0 (karmid piirid, bool)

22 dollarit = 0 (kodutsükkel, bool)

23 dollarit = 1 (juhitav pöördmask: 00000001)

24 dollarit = 50 000 (etteandesööt, mm/min)

25 dollarit = 635 000 (koduotsing, mm/min)

26 dollarit = 250 (tagasipöördumine, ms)

27 dollarit = 1000 (väljatõmbetõmme, mm)

100 dollarit = 314,961 (x, samm/mm)

101 dollarit = 314,961 (y, samm/mm)

102 dollarit = 314,961 (z, samm/mm)

110 dollarit = 635 000 (x maksimaalne kiirus, mm/min)

111 dollarit = 635 000 (y max kiirus, mm/min)

112 dollarit = 635 000 (z max kiirus, mm/min)

120 dollarit = 50 000 (x kiirendus, mm/sek^2)

121 = 50 000 (y kiirendus, mm/sek^2)

122 dollarit = 50 000 (z kiirendus, mm/sek^2)

130 dollarit = 225 000 (x maksimaalne käik, mm)

131 dollarit = 125 000 (y maksimaalne käik, mm)

132 dollarit = 170 000 (z maksimaalne käik, mm)

16. samm: süsteemi muutmine

Siit tuleb projekti kõige raskem osa.

-Laserkiire reguleerimine tooriku väikseimasse punkti. See on kõige keerulisem osa, mis nõuab jälgede ja vigade meetodil aega ja kannatlikkust.

-GRBL -i seadete muutmine 100, 101, 130 ja 131 dollari eest

Minu seade GRBL -i jaoks on 100 dollarit = 110 000

$101=110.000

$130=40.000

$131=40.000

Proovisin graveerida 40 mm külgede ruutu ja pärast nii palju vigu ning grbl-i seadistuste muutmist saan nii X- kui Y-teljest graveeritud õige 40 mm joone. Kui X ja Y-telje eraldusvõime ei ole sama, skaleerub pilt mõlemas suunas.

Pidage meeles, et kõik DVD -draivide samm -mootorid pole samad.

See on aeganõudev ja aeganõudev protsess, kuid tulemused on kohandamisel nii rahuldavad.

LaserGRBL kasutajaliides.

• Ühenduse juhtimine: siin saate valida jadapordi ja õige prooviühenduse kiiruse vastavalt grbl püsivara konfiguratsioonile.
• Faili juhtimine: see näitab laaditud failinime ja graveerimisprotsessi kulgu. Roheline nupp "Esita" käivitab programmi.
• Käsukäsud: saate siia sisestada mis tahes G-koodi rea ja vajutada sisestusklahvi. Käsud loositakse käsujärjekorda.
• Käsulogi ja käskude tagastamise koodid: näidake järjestatud käske ja nende täitmise olekut ning vigu.
• Jooksukontroll: võimaldab laserit käsitsi positsioneerida. Vasak vertikaalne liugur kontrollib liikumiskiirust, parem liugur juhib sammu suurust.
• Graveeringu eelvaade: see ala näitab töö eelvaadet. Graveerimise ajal näitab väike sinine rist töötamise ajal laseri praegust asukohta.
• Grbl-i lähtestamine/avamine/avamine: need nupud esitavad grbl-tahvlile pehme lähtestamise, suunamise ja avamise käsu. Avamisnupu paremal saate lisada kasutaja määratud nuppe.
• Sööda ootel ja jätkamine: need nupud võivad peatada ja jätkata programmi täitmist, saates käsu Feed Hold või Resume grbl -tahvlile.
• Liinide arv ja ajaprojektsioon: LaserGRBL oskas hinnata programmi täitmise aega tegeliku kiiruse ja töö edenemise põhjal.
• Alistab olekukontrolli: näidake ja muutke tegelikku kiirust ja võimsuse alistamist. Alistamine on grbl v1.1 uus funktsioon ja seda ei toetata vanemas versioonis.

Samm 17: Puidust graveerimine

Rasterimport võimaldab teil laadida LaserGRBL -i mis tahes pilti ja muuta seda GCode'i juhisteks ilma muu tarkvara vajaduseta. LaserGRBL toetab fotosid, lõikepilte, pliiatsijoonistusi, logosid, ikoone ja püüab igat liiki kujutistega parimat teha.

Seda saab meenutada menüüst „Fail, ava fail”, valides pildi jpg,-p.webp

Graveeringu seadistus on kõigi materjalide puhul erinev.

Määrake graveerimiskiirus millimeetri kohta ja kvaliteedijooned millimeetri kohta. Video lisatud on kogu protsessi aeg.

18. samm: õhukese paberi lõikamine

See 250 mW laser on võimeline lõikama ka õhukesi pabereid, kuid kiirus peaks olema väga madal, st mitte üle 15 mm/min ja laserkiir tuleks korralikult reguleerida.

Lisatud video on kogu protsessi aeg.

19. samm: vinüüllõikamine ja kohandatud kleebiste valmistamine

Olen teinud kohandatud vinüülkleebise. Laua kiirus muutub vastavalt kasutatava vinüüli värvile.

Tumedate värvidega on lihtne töötada, samas kui heledamad värvid on keerulised.

Ülaltoodud pildid näitavad, kuidas kasutada CNC -ga valmistatud vinüülkleebist.

Kuid pidage meeles, et vinüüli põletamisel eraldub kantserogeenne aur. Nad lõhnavad tõesti halvasti.

♥ Eriline tänu GRBL arendajatele:)

Loodan, et teile meeldis see projekt, andke mulle kommentaarides teada, kui teil on küsimusi, tahaksin näha ka teie CNC -masinate fotosid!

Aitäh !! teie toetuse eest.