Мини-ЧПУ из DVD-приводов и степлера

0 5

Мини-ЧПУ из DVD-приводов и степлера

Мини-ЧПУ из DVD-приводов и степлера

Мини-ЧПУ из DVD-приводов и степлера

Мини-ЧПУ из DVD-приводов и степлера

В этой статье мастер-самодельщик расскажет нам, как он сделал ЧПУ из DVD-приводов для рисования. Сборка проста, дешева и не занимает много времени. Для изготовления станка мастер использовал следующие

Инструменты и материалы:
-Плата расширения CNC Shield V4;
-Arduino Nano;
-DVD приводы — 2 шт;
-Серводвигатель SG90;
-Провода;
-Алюминиевый уголок 20 x 20 x 1,4 мм — длина 120 мм;
-Степлер канцелярский;
-Блок питания 12 В;
-Алюминиевая муфта с гибким валом, размер внутреннего отверстия: 5 мм x 8 мм (или 8 мм x 8 мм);
-Латунная соединительная гайка L-10мм 2 шт;
-Латунная соединительная гайка L-5мм 2 шт;
-Болта + гайки + шайбы M4 x 50 мм 2 шт;
-Болта + гайки + шайбы M4 x 25 мм 3 шт;
-Болта + гайки + шайбы M4 x 20 мм 2 шт;
-Болты + гайки + шайбы M2 x 40 мм 1 шт;
-Болты + гайки + шайбы M2 x 5 мм 2 шт;
-Кабельные стяжки;
-Ножовка;
-Сверлильный станок;
-Ручная шлифовальная машина;
-Клеевой пистолет;
-Паяльное оборудование;

Мини-ЧПУ из DVD-приводов и степлера

Программное обеспечение:
Прошивка MIGRBL .
INKSCAPE версия 0.48.5 .
Расширение INKSCAPE MI-GRBL .
Универсальный отправитель Gcode.

Шаг первый: шаговые двигатели DVD / CD привода
В интернете мастер нашел характеристики шагового двигателя DVD / CD -привода.
Параметр двигателя: Угол шага: 18 °
Напряжение: 5 В
Сопротивление: 14 Ом
Фаза: 2-2
Режим привода: биполярный
Макс. Частота пуска: 900pps
Макс. Скорость вращения: 1200pps
Удерживающий момент; 40
Диаметр ходового винта: Φ3
Шаг ходового винта: 3
Размер внешнего диаметра двигателя: 15 мм
Так выглядит двигатель в разобранном виде.

Мини-ЧПУ из DVD-приводов и степлера

Шаговый двигатель работает при напряжении 5 В постоянного тока. Нужно измерить сопротивление двух катушек с помощью мультиметра, чтобы проверить, в хорошем ли он состоянии.

В проекте использовалось два разных типа DVD / CD-плееров, один использовался для оси X с сопротивлением катушки шагового двигателя 14 Ом, а другой использовался для оси Y с сопротивлением катушки 10 Ом.

Шаг второй: плата расширения CNC Shield V4
CNC Shield V4.0 имеет 3 слота на печатной плате для модулей привода шаговых двигателей и один слот для Arduino Nano. Т.е он может управлять 3 шаговыми двигателями по команде Arduino Nano. CNC Shield V4.0 имеет несколько контактов GPIO, доступных для подключения к другим модулям, таким как концевой выключатель, а также к интерфейсу I2C или последовательной связи. Питание для 3 модулей привода шагового двигателя и платы Nano подается через разъем внешнего питания (12 В постоянного тока).

Плату нужно настроить для дальнейшей работы. Нужно настроить как аппаратное, так и программное обеспечение, чтобы использовать прошивку GRBL и настроить режим микрошагов для A4988. Как это сделать, можно посмотреть здесь.
Нужно установить перемычки.

Мини-ЧПУ из DVD-приводов и степлера

Мини-ЧПУ из DVD-приводов и степлера

Контакты, подключенные к входам «STEP» и «DIRECTION» драйверов шагового двигателя, неверны по сравнению с исходными определениями GRBL. CNC Shield V4.0 работает Arduino Nano, поэтому можно исправить определения контактов «STEP» и «DIRECTION» в файле «cpu_map_atmega328p.h», расположенном в папке grbl , следующим образом:
#define X_STEP_BIT 5 // Uno Digital Pin 2
#define Y_STEP_BIT 6 // Uno Digital Pin 3
#define Z_STEP_BIT 7 // Uno Digital Pin 4

#define X_DIRECTION_BIT 2 // Uno Digital Pin 5
#define Y_DIRECTION_BIT 3 // Uno Digital Pin 6
#define Z_DIRECTION_BIT 4 // Uno Digital Pin 7

Шаг третий: драйвер A4988
A4988 — это микрошаговый драйвер двигателя со встроенным переводчиком для упрощения работы. Он предназначен для работы биполярных шаговых двигателей в полно-шаговых, полу-шаговых, четверть-шаговых, восьмых и шестнадцати-шаговых режимах с выходной мощностью до 35 В и ± 2 А.

Можно управлять шаговым двигателем с помощью всего 2 контактов контроллера: один для управления направлением вращения, а другой — для управления шагами.

Во многих приложениях микрошаговый режим может повысить производительность системы, а также снизить сложность и стоимость системы по сравнению с полно-шаговыми и полу-шаговыми методами. Микрошаговый режим может использоваться для решения всех проблем с резонансом, вибрацией и шумом в системе шагового двигателя, а также для повышения точности и разрешения шага.

По правилам, чем больше микрошагов, тем плавней движения, но ниже крутящий момент, и наоборот. Мастер пробовал режим 1/16 микрошагов, но в конце концов выбрал 1/8 микрошагов, что является хорошим сочетанием плавного движения и крутящего момента.

Каждый поворот шагового двигателя DVD / CD изначально разделен на 20 шагов с углом 18 ° / шаг (1 поворот = 360 градусов | 360/20 = 18 °). При установке режима с разрешением 1/8 шага на A4988, каждое вращение шагового двигателя DVD / CD будет разделено на 160 шагов с углом 2,25 ° / шаг, что сделает вращение шагового двигателя намного более плавным.

ОГРАНИЧЕНИЕ ТОКА
Подстроечный потенциометр на плате A4988 можно использовать для установки ограничения тока шагового двигателя. Следует обратить внимание на следующее:
В платах шаговых драйверов A4988 используются различные резисторы RCS, в зависимости от производителя. Обычно RCS может быть 0,05 Ом (с маркировкой «R050»), 0,1 Ом (с маркировкой «R100») или 0,2 Ом (с маркировкой «R200»). RCS на данной плате управления A4988: 0,1 Ом.

Мини-ЧПУ из DVD-приводов и степлера

Шаг четвертый: установка оси X И Y
В этом проекте мастер в основном использовал болты для соединения деталей.
Первый шаг к созданию этого мини-плоттера с ЧПУ — это разобрать два привода DVD / CD.
Далее мастер припаял 4-х проводные кабели к 2-м шаговым двигателям, определив их обмотки и клеммы.
Он измерил длину привода — ось X, которая будет расположена горизонтально, затем вырезал алюминиевый уголок 20 x 20 x 1,4 мм по длине. В данном случае — 120 мм.

Дальше просверлил в алюминиевом уголке 6 отверстий:
— Два отверстия для крепления оси Y с помощью M4x50.
— Два отверстия для крепления оси X с помощью M4x25.
— Два оставшихся отверстия для крепления CNC Shield V4.0 через латунные соединительные гайки L-10 мм.

Мини-ЧПУ из DVD-приводов и степлера

Для оси Y — использовал одну пластину из нержавеющей стали размером 70 х 80 мм.

Мини-ЧПУ из DVD-приводов и степлера

Мини-ЧПУ из DVD-приводов и степлера

Шаг пятый: установка оси Z
Самая важная и самая сложная часть при создании мини-плоттера с ЧПУ — это изготовление механизма подъема ручки. Мастеру пришла в голову идея, что можно использовать канцелярские степлер как механическую часть для подъема ручки. И это оказалось действительно эффективно.
Сначала нужно разобрать степлер. Для дальнейшей работы пока нужна средняя часть.

Мини-ЧПУ из DVD-приводов и степлера

Мини-ЧПУ из DVD-приводов и степлера

В подвижной части механизма имеются два отверстия. С помощью соединительной гайки мастер прикручивает к детали муфту.

Мини-ЧПУ из DVD-приводов и степлера

Поскольку шаг резьбы отверстия муфты отличается от шага резьбы соединительной гайки, ему пришлось использовать переходную гайку.

Мини-ЧПУ из DVD-приводов и степлера

Нужно обратить внимание, чтобы пружина степлера не касалась головки винтов при движении подвижной части вверх и вниз. Если головки цепляют, то можно их сточить.

Мини-ЧПУ из DVD-приводов и степлера

Сервопривод хорошо помещаются во внутреннюю U-образную рамку степлера. Он снял пластиковую часть, вырезал и оставил только U-образную часть для крепления сервопривода.

Мини-ЧПУ из DVD-приводов и степлера

Мини-ЧПУ из DVD-приводов и степлера

Соединяет сервопривод и среднюю часть степлера длинным винтом M2 x 40.

Мини-ЧПУ из DVD-приводов и степлера

На обратной стороне механизма степлера есть одно большое отверстие. Оно будет использоваться для соединения держателя карандаша, включая сервопривод, с механизмом оси X с помощью болта M4x25 и 3 гаек.

Мини-ЧПУ из DVD-приводов и степлера

Дальше нужно вставить карандаш в муфту и закрепить. Чтобы закрепить его, нужно затянуть 2 оставшихся маленьких винта на муфте. Для подъема ручки нужно вырезать резиновую или акриловую шайбу и просверлить в центре отверстие по диаметру карандаша. Затем установил в него карандаш и отрегулировал так, чтобы ручку можно было поднимать вверх с помощью сервопривода и плавно опускать пружиной степлера.
На фото вариант с карандашом и шариковой ручкой.

Мини-ЧПУ из DVD-приводов и степлера

Мини-ЧПУ из DVD-приводов и степлера

Мини-ЧПУ из DVD-приводов и степлера

Дальше нужно закрепить механизм и плату.

Мини-ЧПУ из DVD-приводов и степлера

Мини-ЧПУ из DVD-приводов и степлера

Мини-ЧПУ из DVD-приводов и степлера

Мини-ЧПУ из DVD-приводов и степлера

Шаг шестой: прошивка
MIGRBL отличается от оригинального GRBL тем, что MIGRBL настроен для ЧПУ, у которых оси X и Y подключены к 2 шаговым двигателям, а ось Z подключена к серводвигателю RC для подъема / опускания инструмента.
Скачайте файлы прошивки MIGRBL.
Скопируйте MIGRBL в C: Users Administrator Documents Arduino libraries
Выполните исправление, следуя «шагу два».
Откройте Arduino IDE, в меню «File» выберите Examples —> MIGRBL —> grblUpload.
Выберите правильный порт и плату (Tools —> Processor —> ATmega328P (Old Bootloader) —> Board —> Arduino Nano.), скомпилируйте и загрузите код в Arduino Nano.
Мастер использовал программу INKSCAPE для создания G-кода.
Обычный G-CODE, созданный из INKSCAPE, не будет работать. Для того, чтобы он заработал, нужно выполнить следующие шаги:
Загрузить INKSCAPE MI-GRBL EXTENSION.
Разархивировать файл.
Скопируйте файлы в каталог INKSCAPE -> Share —> Extension folder.
Теперь у нас есть исполняемый файл G-кода из INKSCAPE. Для отправки файла G-CODE на Arduino Nano нужно использовать Universal Gcode Sender — UGS.
Загрузите программное обеспечение UGS по адресу: https://winder.github.io/ugs_website/download/,, и установить его на компьютер.
Открыть UGS, выбрать Port и установите скорость 115200.
Затем нажать «Connect», после чего на вкладке «Console» отобразится следующая информация.

Мини-ЧПУ из DVD-приводов и степлера

Шаг седьмой: калибровка
Шаг / мм: Задает GRBL, сколько шагов необходимо, чтобы переместить ось на заданное расстояние.
Шаги / мм = (Шагов на оборот) * (Микрошаги) / (мм на оборот)
Шагов на оборот = 20 — это исходное количество шагов, необходимое для того, чтобы шаговый двигатель совершил 1 полный оборот.
Микрошаги — 1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16 — это настройка драйвера шагового двигателя A4988. Более высокое значение означает меньший крутящий момент, но более высокую точность. Авторская настройка микрошагов: 1/8.
мм на оборот — это расстояние в мм, на которое винт перемещается за один оборот.
Общая длина винта: 51.56 мм
Рабочая длина: 40.00 мм
Количество витков: 13
Угол шага: 18°
Число шагов, необходимых для того, чтобы шаговый двигатель DVD совершил 1 полный оборот: 20
Настройка микрошагов A4988: 8
Шаг винта шагового привода DVD (мм / оборот): 3.0 мм / об
Шаг / мм: 53.333
Согласно таблице шаг винта шагового двигателя DVD / CD составляет 3 мм . Это можно проверить, измерив рабочую длину винта: 40 мм и посчитав количество витков резьбы в этом рабочем диапазоне: 14:
Шаг = 40/13 = 3 мм.
Калибровка:
X Максимальный ход (мм): 130 $ = 40 000
Y Max travel (mm): $131 = 40.000
X шагов / мм: 101 = 53,333
Шаг по оси Y / мм: 100 = 53,333
Чтобы проверить двигатели и CNC Shield, перейдите на вкладку «Управление станком» -> щелкните стрелки X +, X-, Y + и Y-.
После включения нужно проверить шаговые двигатели. При прикосновении они не должны быть горячие. Если они горячие, то нужно отрегулировать напряжение.
Далее нужно открыть INKSCAPE.
— Установить размер страницы 40 x 40 мм.
— Начертить квадрат размером 10 мм x 10 мм -> Select Image —> Convert to Path
— Перейти Extension Menu —> Click on MIGRBL Z-AXIS SERVO CONTROL, настроить значения во всплывающем окне.

Мини-ЧПУ из DVD-приводов и степлера

Нажать Apply, G-код будет сохранен в выбранной папке.
— Откройте UGS, выберите Port и установите скорость 115200, нажмите «Connect».
— Выберите подходящую позицию, перемещая оси X влево — вправо, оси Y вперед — назад и установите исходные координаты кнопкой «Reset Zero».
— Нажмите «Open» -> Перейдите к файлу G-кода, созданному INKSCAPE.
— Нажмите «Send», и мини-ЧПУ нарисует 10×10 мм в соответствии с G-кодом.
— Наблюдайте за устройством в действии на вкладке «Visualizer».
— Измерьте фактическую длину по осям X и Y линейкой, чтобы проверить правильность настроек (10 мм).
— Нарисуйте еще несколько кругов разного диаметра, проверьте, совпадают ли начальная и конечная точки круга. Если они не совпадают, возможно, кончик пера перекошен или механические части не выровнены.
Все готово.

Мини-ЧПУ из DVD-приводов и степлера

Мини-ЧПУ из DVD-приводов и степлера

Мини-ЧПУ из DVD-приводов и степлера

Мини-ЧПУ из DVD-приводов и степлера

Источник

Оставьте ответ

Your email address will not be published.