Mini CNC lazerli yog'och o'ymakorligi va qog'ozni kesuvchi: 18 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:27

Bu men qanday qilib Arduino asosidagi CNC yog'och o'ymakorligi va 250 mVt quvvatli eski DVD drayvlar yordamida ingichka qog'oz kesuvchi yasaganimni ko'rsatma. O'yin maydoni maksimal 40 mm x 40 mm.

Eski narsalardan shaxsiy dastgoh yasash qiziq emasmi?

1 -qadam: kerakli qismlar va materiallar

• Arduino Nano (USB kabeli bilan)
• 2x DVD haydovchi qadam mexanizmi
• 2x A4988 step motorli haydovchi modullari (yoki GRBL qalqoni)
• 250 mVt quvvatga ega, sozlanishi linzali (yoki undan yuqori)
• 12V 2Amps quvvat manbai minimal
• 1x IRFZ44N N-KANALI Mosfet
• 1x 10k qarshilik
• 1x47 ohmli qarshilik
• 1x LM7805 kuchlanish regulyatori (sovutgich bilan)
• Bo'sh PCB kartasi
• Erkak va ayol sarlavhalari
• 2,5 mm JST XH-Style 2pin erkak ulagichi
• 1x 1000uf 16V kondansatör
• Jumper kabellari
• 8x kichik neodim magnitlari (men DVD linzalari mexanizmidan qutqarganman)
• 1x 2 pinli vintli terminal blokli ulagich
• Fermuar bog'lamlari (100 mm)
• Super elim
• Epoksi elim
• Yog'och taxta
• Akril varaq
• Ba'zi M4 vintlardek, murvat va yong'oqlar
• Xavfsiz ko'zoynaklar

Ushbu loyihada LASER XAVFSIZLIK OYNALARI kerak

Aksariyat qismlar Xitoydan BANGGOOD deb nomlangan sayt orqali olib kelingan yoki olib kelingan.

2 -qadam: DVD haydovchisining mexnizmini ajratish

Ikki DVD drayveri mexanizmi talab qilinadi, biri X o'qi uchun, ikkinchisi Y o'qi uchun.

Kichkina Phillips tornavida yordamida men barcha vintlarni va ajratilgan qadam dvigatelini, toymasin relslarni va izdoshni olib tashladim.

Bosqichli dvigatellar 4-pinli bipolyar qadamli motordir.

DVD dvigatelining kichik o'lchamlari va arzonligi siz dvigateldan yuqori aniqlik kutmasligingizni bildiradi. Bu vint bilan ta'minlangan, shuningdek, bunday dvigatellarning hammasi ham 20 qadam/aylanish tezligiga ega emas. 24 ham keng tarqalgan xususiyatdir. Siz nima qilayotganingizni tekshirish uchun dvigatelni sinab ko'rishingiz kerak bo'ladi.

CD/DVD haydovchi step motorining o'lchamlarini o'lchash uchun raqamli mikrometr ishlatilgan. Vida bo'ylab masofa o'lchandi. Vintning umumiy uzunligi 51,56 mm bo'lgan mikrometr yordamida. Qo'rg'oshin qiymatini aniqlash uchun - vintdagi ikkita ulashgan ip orasidagi masofa. Iplar shu masofada 12 ta ip deb hisoblangan. Qo'rg'oshin = qo'shni iplar orasidagi masofa = (umumiy uzunlik / iplar soni = 51,56 mm) / 12 = 4,29 mm / rev.

Bosqich burchagi 18 daraja, bu 20 qadam/aylanishga to'g'ri keladi. Barcha kerakli ma'lumotlar mavjud bo'lganda, qadam dvigatelining ruxsatini quyida ko'rsatilgan tarzda hisoblash mumkin edi: Ruxsat = (qo'shni iplar orasidagi masofa)/(N qadamlar/rev) = (4,29 mm/rev)/(20 qadam/aylanish)) = 0,214 mm/qadam. Qaysi piksellar sonidan 3 baravar yaxshiroq - 0,68 mm/qadam.

3-qadam: X va Y o'qlari uchun slayder relslarini yig'ish

Sürgülü relslar uchun men yaxshiroq va silliq ishlashi uchun 2 ta qo'shimcha tayoqchadan foydalandim. Slayderning asosiy vazifasi - tayoq va slayder orasidagi minimal ishqalanish bilan tayoq ustida erkin siljish.

Slayderni tayoq ustida erkin siljishimga biroz vaqt kerak bo'ldi.

4 -qadam: Stepper X va Y uchun asosiy ramka

Ba'zi akril plitalardan foydalanib, men qadam va toymasin relslar uchun ikkita asosiy ramkani yasadim. Bosqichli dvigatelda asosiy ramka va uning poydevori orasidagi bo'shliqlar mavjud va u Axis uchun zarur.

5 -qadam: toymasin temir yo'lni asosiy ramka bilan biriktirish

Birinchidan, super yopishtiruvchi yordamida men relslarning to'g'ri joylashishini to'g'rilashga harakat qildim, shunda izdosh qadam pog'onasi bilan to'g'ri aloqa qiladi. Kontakt juda qattiq yoki juda shlaksiz bo'lishi kerak. Agar izdosh va ip o'rtasida aloqa to'g'ri bo'lmasa, qadamlar o'tib ketadi yoki dvigatel ish holatida odatdagidan ko'proq oqim oladi. Moslashishga biroz vaqt ketadi.

U sozlangandan so'ng, ularni epoksi elim yordamida tuzatdim.

6 -qadam: Stepper motorlarini ulash

Bosqichli dvigatellar uchun men eski usb kabelidan foydalandim, chunki uning ichida 4 ta sim bor va uning qopqog'i bor va u yanada moslashuvchan va ular bilan ishlash osonroq.

Multimetrda uzluksizlik rejimidan foydalanib, 2 -bobin, A -bobin va B -bobinni aniqlang.

Men ranglarni tanlab, 2 juft sim yasadim, A bobini uchun bir juft, B bobini uchun ikkinchisi ularni lehimlab, ustiga issiqlik qisqaruvchi naycha ishlatardim.

7 -qadam: X va Y o'qlarini birlashtirish

X va Y harakatlarni muvofiqlashtiradi

Men X va Y o'qlarining slayderini bir-biriga perpendikulyar qilib biriktirdim, ular orasidagi bo'shliqni ishlatib. Shuningdek, uning ustiga ishchi to'shak sifatida ingichka metall panjara o'rnatilgan. Ish qismi ushlagichi sifatida neodim magnitlari ishlatiladi.

8 -qadam: elektronika

Haydovchi uchun ishlatiladigan qismlar:

• Arduino Nano.
• 2x A4988 step motorli haydovchilar.
• 1x IRFZ44N N-KANAL MOSFETI.
• Sovutgichli 1x LM7805 kuchlanish regulyatori.
• 1x 47ohm va 1x 10k qarshilik.
• 1x 1000uf 16V kondansatör.
• 1x 2,5 mm JST XH-Style 2pin erkak ulagichi.
• ERKAK va AYOL sarlavhasi pinlari.
• 1x (20 mm x 80 mm bo'sh PCB).

GRBL -da Arduino -ning raqamli va analog pinlari saqlanadi. X va Y o'qlari uchun "qadam" pimi mos ravishda 2 va 3 raqamli pinlarga biriktirilgan. X va Y o'qlari uchun "Dir" pimi mos ravishda 5 va 6 raqamli pinlarga biriktirilgan. D11 lazer yoqish uchun.

Arduino USB kabeli orqali quvvat oladi. A4988 haydovchilari tashqi quvvat manbai orqali. Barcha erlar umumiy aloqalarga ega. A4988 VDD 5V Arduino -ga ulangan.

Men ishlatgan lazer 5Vda ishlaydi va doimiy oqim pallasida qurilgan. Tashqi quvvat manbalaridan doimiy 5V kuchlanish uchun LM7805 kuchlanish regulyatori ishlatiladi. Sovutgich majburiydir.

IRFZ44N N-CHANNEL MOSFET, Arduino D11 pinidan raqamli yuqori signalni qabul qilganda, ellektronik kalit sifatida ishlaydi.

QAYD: Arduino nanodan 5V ishlatilmaydi, chunki lazer 250 mA dan oshadi va Arduino Nano bu qadar katta oqim o'tkaza olmaydi.

Har bir o'q uchun mikro qadamlarni sozlash

MS0 MS1 MS2 Microstep o'lchamlari

Past Past Kam To'liq qadam.

Yuqori past past yarim qadam.

Past baland past chorak bosqichi.

Yuqori baland past sakkizinchi qadam.

Oliy Yuqori Oliy O'n oltinchi qadam.

3 pin (MS1, MS2 va MS3) yuqoridagi haqiqat jadvaliga muvofiq besh bosqichli qarorlardan birini tanlash uchun mo'ljallangan. Bu pimlarning ichki tortuvchi rezistorlari bor, shuning uchun agar biz ularni uzib qo'ysak, taxta to'liq qadam rejimida ishlaydi. Men 16 -qadam konfiguratsiyasini silliq va shovqinsiz ishlatganman. Ko'pchilik (lekin hamma ham emas) qadam dvigatellari bir inqilobda 200 to'liq qadamni bajaradilar. Bobinlardagi tokni to'g'ri boshqarish orqali dvigatelni kichikroq qadamlarda harakatga keltirish mumkin. Pololu A4988 dvigatelni 1/16 qadamda yoki har bir aylanish uchun 3 200 qadamda harakatlantirishi mumkin. Mikroto'lqinning asosiy afzalligi - harakatning pürüzlülüğünü kamaytirish. Faqat to'liq aniq pozitsiyalar-bu to'liq bosqichli pozitsiyalar. Dvigatel oraliq pozitsiyalardan birida aniq pozitsiyani aniq ushlab tura olmaydi yoki to'liq qadam pozitsiyasidagi ushlab turish momenti bilan, umuman olganda, yuqori tezlik zarur bo'lganda, to'liq qadamlardan foydalanish kerak.

9 -qadam: Hammasini bir joyga to'plang

Men uzun yupqa metall tasma va bir nechta tayanchli plastmassa L qavsdan lazer stend yasadim. Keyin hamma narsa M4 vint, yong'oq va murvat yordamida yog'och taxta taxtaga o'rnatiladi.

Bosqichli motorlarni haydovchiga ulash ham amalga oshiriladi.

10 -qadam: lazer yig'ish

Men ishlatgan lazer-200-250 mVt 650nm fokusli lazer moduli. Tashqi metall korpus lazer diodi uchun sovutgich sifatida ishlaydi. U lazer nuqtasini sozlash uchun fokuslanadigan linzaga ega.

Ikkita bog'ich yordamida lazerni stend bilan o'rnatdim. Lazer uchun sovutgich ham ishlatilishi mumkin, lekin mening lazerim qizib ketmagan, shuning uchun men uni ishlatmaganman. Lazer simli terminalini haydovchi platasidagi lazer uyasiga ulang.

Siz bu yerdan birini olishingiz mumkin

11 -qadam: Stepper drayverining oqimini sozlash

Bosqichlarning yuqori tezligiga erishish uchun dvigatel ta'minoti, odatda, faol oqim cheklovisiz ruxsat etilganidan ancha yuqori. Masalan, odatiy qadam dvigateli 5Ω lasanli qarshilikka ega bo'lgan maksimal oqim kuchlanishi 1A bo'lishi mumkin, bu 5 V maksimal dvigatel ta'minotini ko'rsatadi, bunday dvigatelni 12 V bilan ishlatish yuqori qadam tezligiga imkon beradi, lekin oqim faol bo'lishi kerak. Dvigatelning shikastlanishiga yo'l qo'ymaslik uchun 1A ostida cheklangan bo'lishi kerak.

A4988 bunday faol oqim cheklovini qo'llab -quvvatlaydi va bortdagi trimmer potentsiometridan oqim chegarasini o'rnatish mumkin. Joriy chegarani belgilashning bir usuli-bu drayverni to'liq bosqichli rejimga o'tkazish va STEP kirishini soatlamasdan bitta dvigatelli lasan orqali o'tayotgan tokni o'lchash. O'lchangan oqim joriy chegaraning 0,7 barobariga teng bo'ladi (chunki ikkala bobin ham har doim yoqiladi va to'liq bosqichli rejimda joriy limit sozlamasining 70% bilan chegaralanadi). E'tibor bering, Vdd mantiqiy kuchlanishni boshqa qiymatga o'zgartirish joriy chegarani o'zgartiradi, chunki "ref" pinidagi kuchlanish Vdd funktsiyasidir. Oqim chegarasini belgilashning yana bir usuli - potentsiometrning ustki qismidagi kuchlanishni to'g'ridan -to'g'ri o'lchash va natijada paydo bo'ladigan oqim chegarasini hisoblash (oqim sezgich rezistorlari 0,1Ω). Oqim chegarasi mos yozuvlar kuchlanishiga quyidagicha bog'liq: Oqim chegarasi = VREF × 1.25 Shunday qilib, masalan, agar mos yozuvlar zo'riqishida 0,6 V bo'lsa, oqim chegarasi 0,75A. Yuqorida aytib o'tilganidek, to'liq qadam rejimida, rulonlardan o'tuvchi oqim joriy chegaraning 70% bilan cheklangan, shuning uchun 1A to'liq bosqichli lasan oqimini olish uchun oqim chegarasi 1A/0,7 = 1,4A bo'lishi kerak, bu mos keladi VREF ga 1.4A/1.25 = 1.12 V. Qo'shimcha ma'lumot uchun A4988 ma'lumotlar jadvaliga qarang. Eslatma: Bobin oqimi quvvat manbai oqimidan juda farq qilishi mumkin, shuning uchun oqim chegarasini belgilash uchun quvvat manbasida o'lchangan tokni ishlatmaslik kerak. Hozirgi hisoblagichni qo'yish uchun mos joy - bu qadam motorli rulonlardan biri.

12 -qadam: Tayyor bo'ling

To'rtta kichik Neodim magnitidan foydalanib, ish qismini ish to'shagiga qulflang va X va Y o'qlarini boshlang'ich holatiga qo'ying (uy). Drayvlar panelini tashqi quvvat manbai orqali, Arduino Nano ni esa USB A dan USB Mini B kabeliga ulang. Shuningdek, kartani tashqi quvvat manbai orqali quvvatlantiring.

XAVFSIZLIK BIRINChI

LAZER XAVFSIZLIK OYNALARIGA KERAK

13 -qadam: GRBL dasturiy ta'minoti

1. GRBL 1.1 -ni yuklab oling, bu erda,
2. Ish stolida grbl-master papkasini chiqarib oling, uni master.zip faylidan topasiz
3. Arduino IDE -ni ishga tushiring
4. Ilovalar paneli menyusidan tanlang: Sketch -> #include Library -> Fayldan kutubxona qo'shish. ZIP
5. Grlb-master papkasida topishingiz mumkin bo'lgan grbl papkasini tanlang va Ochish-ni bosing
6. Hozir kutubxona o'rnatilgan va IDE dasturi sizga bu xabarni ko'rsatadi: kutubxona kutubxonangizga qo'shilgan. "Kutubxonalarni kiritish" menyusini tekshiring.
7. Keyin "grbl yuklash" nomli misolni oching va uni arduino kartangizga yuklang

14-qadam: G-CODE yuborish uchun dasturiy ta'minot

Shuningdek, biz G-kodni CNC-ga yuborish uchun dasturiy ta'minotga muhtojmiz, buning uchun men LASER GRBL-dan foydalanganman

LaserGRBL - DIY lazer o'ymakorligi uchun eng yaxshi Windows GCode translyatorlaridan biri. LaserGRBL GCode yo'lini arduino -ga yuklash va uzatish, shuningdek, ichki konvertatsiya vositasi yordamida rasm, rasm va logotipni o'yib yozish imkoniyatiga ega.

LASER GRBL yuklab olish.

LaserGRBL doimiy ravishda mashinada mavjud bo'lgan COM portlarini tekshiradi. Portlar ro'yxati sizning boshqaruv paneli ulangan MAQOMOTI portini tanlash imkonini beradi, iltimos, sizning dasturiy ta'minotingiz konfiguratsiyasiga muvofiq ulanish uchun mos keladigan tezlikni tanlang (standart 115200).

Grbl sozlamalari:

$$ - Grbl sozlamalarini ko'rish

Sozlamalarni ko'rish uchun $$ kiriting va Grbl -ga ulanganingizdan so'ng enter tugmasini bosing. Grbl quyidagi misolda ko'rsatilgandek, joriy tizim sozlamalari ro'yxati bilan javob berishi kerak. Bu sozlamalarning barchasi doimiy va EEPROM -da saqlanadi, shuning uchun agar siz uni o'chirsangiz, keyingi safar Arduino -ni yoqsangiz, ular yuklanadi.

$ 0 = 10 (qadam pulsi, usec)

$ 1 = 25 (qadam bo'sh kechikish, msec)

$ 2 = 0 (qadamli port teskari niqob: 00000000)

$ 3 = 6 (dir portli teskari niqob: 00000110)

$ 4 = 0 (qadamni teskari aylantirish, bool)

$ 5 = 0 (chegara pinlari teskari, bool)

$ 6 = 0 (prob pin invert, bool)

$ 10 = 3 (holat hisoboti maskasi: 00000011)

$ 11 = 0,020 (ulanish og'ishi, mm)

$ 12 = 0,002 (kamon bardoshliligi, mm)

$ 13 = 0 (hisobot dyuymlari, bool)

$ 20 = 0 (yumshoq chegaralar, bool)

$ 21 = 0 (qattiq chegaralar, bool)

$ 22 = 0 (homing tsikli, bool)

$ 23 = 1 (homvert dir teskari niqob: 00000001)

$ 24 = 50.000 (homing tasmasi, mm/min)

$ 25 = 635.000 (uy qidirish, mm/min)

$ 26 = 250 (uydan chiqish, msec)

$ 27 = 1.000 (tortishish, mm)

$ 100 = 314.961 (x, qadam/mm)

$ 101 = 314.961 (y, qadam/mm)

$ 102 = 314.961 (z, qadam/mm)

$ 110 = 635.000 (maksimal tezlik, mm/min)

$ 111 = 635.000 (y maksimal tezlik, mm/min)

$ 112 = 635.000 (z tezligi, mm/min)

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

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

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

$ 130 = 225.000 (maksimal sayohat, mm)

$ 131 = 125.000 (maksimal sayohat, mm)

$ 132 = 170.000 (z maksimal sayohat, mm)

15 -qadam: tizimni sozlash

Mana, loyihaning eng qiyin qismi

Lazer nurini ish qismidagi eng kichik nuqtaga moslashtirish. Bu iz va xato usuli yordamida vaqt va sabr -toqat talab qiladigan eng qiyin qism

GRBL sozlamalarini $ 100, $ 101, $ 130 va $ 131 ga o'zgartirish

GRBL uchun mening sozlamalarim, $100=110.000

$101=110.000

$130=40.000

$131=40.000

Men 40 mm qirrali kvadratni o'yib ko'rishga harakat qildim va juda ko'p xato va grbl sozlamalarini o'zgartirgandan so'ng, men X va Y o'qlaridan 40 mm to'g'ri chiziqni o'yib topdim. Agar X va Y o'qlarining o'lchamlari bir xil bo'lmasa, tasvir har ikki tomonga ham kattalashadi.

Shuni yodda tutingki, DVD drayvlaridagi barcha Stepper dvigatellari bir xil emas

Bu juda uzoq va ko'p vaqt talab qiladigan jarayon, lekin natijalarni o'zgartirish juda qoniqarli.

LaserGRBL foydalanuvchi interfeysi

• Ulanishni boshqarish: bu erda siz grbl firmware konfiguratsiyasiga muvofiq ketma -ket portni va ulanish uchun to'g'ri uzatiladigan tezlikni tanlashingiz mumkin.
• Fayl nazorati: bu yuklangan fayl nomini va o'yma jarayonining borishini ko'rsatadi. Yashil "Play" tugmasi dasturni ishga tushirishni boshlaydi.
• Qo'lda buyruqlar: bu erga har qanday G-kod satrini yozishingiz va "enter" tugmasini bosishingiz mumkin. Buyruqlar buyruq navbatiga yuboriladi.
• Buyruqlar jurnali va buyruq qaytarish kodlari: buyruqlar va ularning bajarilish holati va xatolarini ko'rsatish.
• Yugurishni boshqarish: lazerning qo'lda joylashishiga ruxsat berish. Chap vertikal slayderni boshqarish tezligi, o'ng slayderni boshqarish pog'onasining o'lchami.
• Gravyurani oldindan ko'rish: bu maydon ishning yakuniy ko'rinishini ko'rsatadi. Kichik ko'k xoch o'yma paytida lazer ish joyining hozirgi holatini ko'rsatadi.
• Grbl reset/homing/unlock: bu tugmalar grbl taxtasiga yumshoq sozlamalarni o'rnatish, o'chirish va ochish buyrug'ini yuboradi. Qulfni ochish tugmachasining o'ng tomonida siz foydalanuvchi aniqlagan tugmalarni qo'shishingiz mumkin.
• Oziqlantirishni ushlab turish va davom ettirish: bu tugmalar grbl taxtasiga Feed Hold yoki Resume buyrug'ini yuborib, dasturning bajarilishini to'xtatishi va davom ettirishi mumkin.
• Chiziqlar soni va vaqt proektsiyasi: LaserGRBL dasturning bajarilish vaqtini haqiqiy tezlik va ishning borishiga qarab baholashi mumkin edi.
• Boshqaruv maqomini bekor qiladi: haqiqiy tezlikni va quvvatni bekor qilishni ko'rsatish va o'zgartirish. Qayta yozish grbl v1.1 ning yangi xususiyatidir va eski versiyada qo'llab -quvvatlanmaydi.

16 -qadam: yog'och o'ymakorligi

Rasterli import LaserGRBL -ga har qanday tasvirni yuklash va boshqa dasturiy ta'minotga ehtiyoj sezmasdan uni GCode ko'rsatmalariga aylantirish imkonini beradi. LaserGRBL rasmlar, kliplar, qalam chizmalarini, logotiplarni, piktogrammalarni qo'llab -quvvatlaydi va har qanday tasvir bilan eng yaxshisini qilishga harakat qiladi.

Buni "Fayl, Faylni ochish" menyusidan jpg,-p.webp

Gravür uchun sozlamalar barcha materiallar uchun har xil.

Gravür tezligini mm ga va mm uchun sifat chiziqlarini aniqlang

Video biriktirilgan-bu butun jarayonning vaqt o'tishi.

17 -qadam: Qog'ozni ingichka qilib kesish

Bu 250 mVt quvvatga ega lazer, shuningdek, ingichka qog'ozlarni kesishga qodir, lekin tezligi juda past bo'lishi kerak, ya'ni 15 mm/min dan oshmasligi va lazer nurini to'g'ri sozlashi kerak.

Video biriktirilgan-bu butun jarayonning vaqt o'tishi.

18 -qadam: Vinilni kesish va maxsus stikerlarni tayyorlash

Men maxsus vinil stiker tayyorladim. Bort tezligi ishlatilgan vinil rangiga qarab o'zgaradi.

To'q ranglar bilan ishlash oson, engil ranglar esa murakkabroq.

Yuqoridagi rasmlar CNC yordamida tayyorlangan vinil stikerdan qanday foydalanishni ko'rsatadi.

♥ GRBL ishlab chiquvchilariga alohida rahmat:)

Umid qilamanki, sizga bu loyiha yoqdi, agar biron bir savol bo'lsa, izohlarda menga xabar bering.

Men ham sizning CNC mashinalaringizning rasmlarini ko'rishni xohlardim!

Rahmat !! Sizning qo'llab -quvvatlashingiz uchun.

Mikrokontroller tanlovining birinchi sovrini