DIY Mini CNC Lazer Gravür: 19 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:19

Bu, eski CNC Lazer gravür makinemi nasıl yeniden karıştırdığım ve eski DVD sürücülerini ve 250mW lazer kullanarak Arduino tabanlı bir Lazer CNC gravür makinesinin ve ince kağıt kesicinin Kararlı bir sürümünü nasıl yaptığımla ilgili bir Talimattır.

CNC'min Eski Sürümü:https://www.instructables.com/id/Mini-CNC-Laser-Wood-Engraver-and-Paper-Cutter/

Eski sürüm çok kararlı değildi ve düzensiz parçalar nedeniyle biraz sallandı, bu yüzden 3D baskılı parçalar kullanarak kararlı bir sürümünü yapmaya karar verdim. Lazer kazımada bana çok küçük detaylarda bile mükemmel sonuçlar veren bu makine işi iyi yapan bir kablo. Detayları oyulmuş resmin gözünde görebilirsiniz.

Oyun alanı maksimum 40mm x 40mm'dir.

Adım 1: Gerekli Parçalar ve Malzemeler

• Arduino Nano (USB kablosu ile)
• 2x DVD sürücü adım mekanizması
• 2x A4988 step motor sürücü modülleri (veya GRBL kalkanı)
• Ayarlanabilir lensli (veya üstü) 250mW Lazer
• 12v 2Amp güç kaynağı minimum
• 1x IRFZ44N N-KANAL Mosfet
• 1x 10k direnç
• 1x 47ohm direnç
• 1x LM7805 voltaj regülatörü (soğutucu ile)
• Boş PCB Kurulu
• Erkek ve Kadın Başlıkları
• 2,5 mm JST XH Tarzı
• 2 pinli erkek konektör
• 1x 1000uf 16v kapasitör Jumper kabloları
• 8x küçük neodimyum mıknatıslar (DVD lens mekanizmasından kurtardığım)
• 1x 2 pinli fişli vidalı terminal bloğu konektörü
• Zip bağları (100mm)
• Süper yapıştırıcı
• 6x M3x12 vida
• 8x M2x5 vida
• Lazer Güvenlik Gözlükleri

"Bu projede LAZER GÜVENLİK GÖZLÜĞÜ'ne ihtiyaç var".

2. Adım: Basılı Parçalar

STL dosyaları için, ekteki dosyaya bakın veya şu adrese gidin:

Tüm Parçalar ABS malzemeden basılmıştır.

Yazdırma Ayarları: Katman yüksekliği: 0,2 mm

Dolgu: < %25

Destekler: Hayır

3. Adım: DVD Sürücü Adım Mekanizmasını Ayırmak

Biri X Ekseni, diğeri Y ekseni için olmak üzere iki DVD sürücü mekanizması gereklidir. Küçük bir yıldız tornavida kullanarak tüm vidaları ve ayrılmış step motoru, kayar rayları ve takipçiyi çıkardım. Step motorlar 4 pinli Bipolar Step Motor'dur.

Bir DVD motorunun küçük boyutu ve düşük maliyeti, motordan yüksek çözünürlük bekleyemeyeceğiniz anlamına gelir. Bu, kurşun vida tarafından sağlanır. Ayrıca, bu tür motorların tümü 20 adım/devir yapmaz. 24 aynı zamanda yaygın bir özelliktir. Ne yaptığını görmek için motorunuzu test etmeniz yeterli.

CD Sürücüsü Step motorunun çözünürlüğünü hesaplama prosedürü:

CD/DVD sürücülü step motorun çözünürlüğünü ölçmek için dijital mikrometre kullanılmıştır. Vida boyunca mesafe ölçüldü. Vidanın toplam uzunluğu, 51.56 mm olduğu ortaya çıkan bir mikrometre kullanarak. Vida üzerindeki iki bitişik diş arasındaki mesafe olan kurşun değerini belirlemek. İpler bu mesafe içinde 12 ip olarak sayılmıştır. Kurşun = bitişik dişler arasındaki mesafe = (toplam uzunluk / diş sayısı = 51,56 mm) / 12 = 4,29 mm/dev. Adım açısı, 20 adım/devir'e karşılık gelen 18 derecedir. Artık gerekli tüm bilgiler mevcut olduğuna göre, step motorun çözünürlüğü aşağıda gösterildiği gibi hesaplanabilir: Çözünürlük = (Bitki dişler arasındaki mesafe) / (N Adım/dev) = (4.29mm/dev) / (20 adım/dev)) = 0,214 mm/adım. Bu da 0,68 mm/adım olan gereken çözünürlükten 3 kat daha iyi.

Adım 4: Kaydırıcıyı Hazırlama

Süper Yapıştırıcı kullanarak kaydırıcıyı ve kılavuzu tek parça halinde yapıştırdım. Siyah kirpik oluşmasını önlemek için kılavuz ve kılavuz vida arasındaki gerilimi korumak için yay takılıdır.

Adım 5: Y Ekseni İçin Kaydırıcı Rayların Montajı

Kaydırıcıyı tabana monte etmeden önce, 4x küçük neodimyum mıknatısları (DVD lens mekanizmasından kurtardığım) X-plakasına yapıştırdım. Bu mıknatıslar, iş parçasının çalışma alanına tutulmasına yardımcı olacaktır.

Pürüzsüz çubuk, kayar mekanizmayı tabana sağlam tutacaktır.

Adım 6: X Ekseni için Kaydırıcı Rayların Montajı

Burada süper yapıştırıcı ve vida kullanarak kılavuz mekanizmasını lazer muhafazasına taktım.

Step motoru vidalarla yerine sabitleyiniz ve daha sonra kaydırıcının çok sert değil serbest hareket ettiğini göz önünde bulundurarak düz çubukları ve kılavuz parçayı verilen deliklere yerleştiriniz. Ve yan çerçeve direklerini ona bağladı.

Adım 7: Step Motorların Kablolaması

Step motorlar için eski usb kablosu kullandım çünkü içinde 4 tel ve üzerinde bir kapak var ve daha esnek ve çalışması kolay.

Multimetrede süreklilik modunu kullanarak 2 Bobin, Bobin A ve Bobin B belirleyin.

Renkleri seçerek 2 çift tel yaptım, bir çift Bobin A için ve ikincisi Bobin B için.

Onları lehimledi ve üzerinde ısıyla daralan makaron kullandı.

Adım 8: X ve Y Eksenini Tarama

4x M3x12 vida kullanarak, tabanı ve iki yan çerçeveyi tek bir montajda birleştirin.

9. Adım: Elektronik

SÜRÜCÜ İÇİN KULLANILAN PARÇALAR:

• Arduino Nano.
• 2x A4988 Step motor sürücüleri.
• 1x IRFZ44N N-KANAL MOSFET.
• 1x LM7805 Soğutuculu Voltaj regülatörü.
• 1x 47ohm ve 1x 10k direnç.
• 1x 1000uf 16V kapasitör.
• 1x 2.5mm JST XH-Style 2pin erkek konnektör.
• ERKEK ve DİŞİ Başlık Pinleri.
• 1x (20mm x 80mm boş PCB).

GRBL'de Arduino'nun dijital ve analog Pinleri saklıdır. X ve Y eksenleri için 'Adım' pini sırasıyla 2 ve 3 numaralı dijital pinlere takılır. X ve Y eksenleri için 'Dir' pini sırasıyla dijital pin 5 ve 6'ya takılır. D11, lazer Etkinleştirme içindir. Arduino, USB Kablosundan güç alır. A4988 Sürücüleri, harici güç kaynağı aracılığıyla. Tüm zemin ortak bağlantıları paylaşır. A4988'in VDD'si, 5V Arduino'ya bağlanır. Kullandığım lazer 5V üzerinde çalışıyor ve sabit akım devresi kurdu. Harici güç kaynağından gelen sabit 5V kaynağı için LM7805 voltaj regülatörü kullanılır. Soğutucu zorunludur. IRFZ44N N-CHANNEL MOSFET, Arduino'nun D11 pininden dijital yüksek sinyal aldığında elektronik bir anahtar olarak çalışır. NOT: Arduino nano'dan 5V kullanılamaz çünkü lazer 250mA'dan fazla çeker ve Arduino Nano o kadar fazla akım veremez.

Her Eksen için Mikro Adımlamayı Yapılandırma.

MS0 MS1 MS2 Mikro Adım Çözünürlüğü.

Düşük Düşük Düşük Tam adım. Yüksek Düşük Düşük Yarım adım.

Düşük Yüksek Düşük Çeyrek adım.

Yüksek Yüksek Düşük Sekizinci adım.

Yüksek Yüksek Yüksek On altıncı adım.

3 pin (MS1, MS2 ve MS3), yukarıdaki doğruluk tablosuna göre beş adımlı çözünürlükten birini seçmek içindir. Bu pinlerin dahili pull-down dirençleri vardır, bu yüzden eğer onları devre dışı bırakırsak kart tam adım modunda çalışacaktır. Pürüzsüz ve gürültüsüz için 16. adım yapılandırmasını kullandım. Çoğu (ama kesinlikle hepsi değil) step motor, devir başına 200 tam adım yapar. Bobinlerdeki akımı uygun şekilde yöneterek motorun daha küçük adımlarla hareket etmesini sağlamak mümkündür. Pololu A4988, motoru 1/16. adımlarla veya devir başına 3.200 adımda hareket ettirebilir. Mikro adımlamanın ana avantajı, hareketin pürüzlülüğünü azaltmaktır. Yalnızca tam olarak doğru konumlar, tam adım konumlarıdır. Motor, ara konumlardan birinde, tam adım konumlarındakiyle aynı konum doğruluğu veya aynı tutma torku ile sabit bir konumu tutamayacaktır. Genel olarak konuşursak, yüksek hızlar gerektiğinde tam adımlar kullanılmalıdır.

Adım 10: Elektroniğin Çerçeveye Montajı

Sürücü kartını 2 adet M2 vida kullanarak arka plakaya ve 2 adet M3x12 Vida kullanarak makine çerçevesine monte edin. Step motorlar X, Y ve Lazer için bağlantılara takılı.

Adım 11: Step Sürücü Akımını Ayarlama

Yüksek adım hızları elde etmek için, motor beslemesi tipik olarak aktif akım sınırlaması olmadan izin verilenden çok daha yüksektir. Örneğin, tipik bir step motor, 5Ω bobin direncine sahip maksimum 1A akım derecesine sahip olabilir, bu da maksimum motor beslemesinin 5 V olduğunu gösterir. Böyle bir motorun 12 V ile kullanılması daha yüksek adım hızlarına izin verir, ancak akımın aktif olarak motora zarar vermemek için 1A ile sınırlandırılmalıdır. A4988, bu tür aktif akım sınırlamasını destekler ve kart üzerindeki düzeltici potansiyometre, akım sınırını ayarlamak için kullanılabilir. Akım limitini ayarlamanın bir yolu, sürücüyü tam adım moduna geçirmek ve STEP girişini zamanlamadan tek bir motor bobininden geçen akımı ölçmektir. Ölçülen akım, akım limitinin 0,7 katı olacaktır (çünkü her iki bobin de her zaman açıktır ve tam adım modunda mevcut limit ayarının %70'i ile sınırlıdır). Lütfen, “ref” pinindeki voltaj Vdd'nin bir fonksiyonu olduğundan, mantık voltajının (Vdd) farklı bir değere değiştirilmesinin akım limit ayarını değiştireceğini unutmayın. Akım sınırını ayarlamanın başka bir yolu, voltajı doğrudan potansiyometrenin üstünde ölçmek ve elde edilen akım sınırını hesaplamaktır (akım algılama dirençleri 0,1Ω'dir). Akım sınırı, referans voltajıyla aşağıdaki şekilde ilgilidir: Akım Sınırı = VREF × 1,25 Dolayısıyla, örneğin referans voltajı 0,6 V ise, akım sınırı 0,75A'dır. Yukarıda bahsedildiği gibi, tam adım modunda, bobinlerden geçen akım, akım limitinin %70'i ile sınırlıdır, bu nedenle 1A'lık bir tam adım bobin akımı elde etmek için akım limiti 1A/0.7=1.4A olmalıdır, bu da buna karşılık gelir. 1,4A/1,25=1,12 V VREF'e. Daha fazla bilgi için A4988 veri sayfasına bakın. Not: Bobin akımı, güç kaynağı akımından çok farklı olabilir, bu nedenle akım sınırını ayarlamak için güç kaynağında ölçülen akımı kullanmamalısınız. Akım ölçerinizi koymak için uygun yer, step motor bobinlerinizden biri ile seri halindedir.

Adım 12: Lazer Montajı

Kullandığım lazer Odaklanabilir Lazer Modülü 200-250mW 650nm. Dış metal gövde, lazer diyot için bir Soğutucu görevi görür. Lazer nokta ayarı için odaklanabilir lense sahiptir. Lazer tel terminalini sürücü panosundaki lazer soketine bağlayın.

Buradan bir tane alabilirsiniz.

Adım 13: Hazırlanmak

Dört küçük Neodimyum mıknatıs kullanarak çalışma parçasını çalışma yatağına kilitleyin ve X ve Y eksenini başlangıç konumuna (ev) ayarlayın. Sürücü kartını Harici güç kaynağı ile ve Arduino Nano'yu Bilgisayara bir USB A - USB Mini B Kablosu ile çalıştırın.

Ayrıca kartı harici bir güç kaynağından da çalıştırın.

ÖNCE GÜVENLİK. LAZER GÜVENLİK GÖZLÜĞÜNE İHTİYAÇ VARDIR

Adım 14: GRBL Bellenimi

1. GRBL'yi buradan indirin
2. Masaüstünde grbl-master klasörünü çıkarın, master.zip dosyasında bulabilirsiniz.
3. Arduino IDE'yi çalıştırın
4. Uygulama çubuğu menüsünden şunları seçin: Sketch -> #include Library -> Dosyadan Kitaplık Ekle. ZIP
5. grlb-master klasörünün içinde bulabileceğiniz grbl klasörünü seçin ve Aç'a tıklayın.
6. Kitaplık şimdi kuruldu ve IDE yazılımı size şu mesajı gösterecek: Kitaplık kitaplığınıza eklendi. “Kütüphaneler Dahil Etme” menüsünü kontrol edin.
7. Ardından "grbl upload" adlı bir örnek açın ve arduino kartınıza yükleyin.

Adım 15: G-CODE Gönderecek Yazılım

Ayrıca LAZER GRBL kullandığım için G-Code'u CNC'ye gönderecek bir yazılıma ihtiyacımız var.

LaserGRBL, DIY Laser Engraver için en iyi Windows GCode yayıncılarından biridir. LaserGRBL, GCode yolunu arduino'ya yükleyebilir ve aktarabilir, ayrıca dahili dönüştürme aracıyla görüntüleri, resimleri ve logoyu kazıyabilir.

LAZER GRBL İndir.

LaserGRBL, makinede bulunan COM bağlantı noktalarını sürekli olarak kontrol eder. Bağlantı noktaları listesi, kontrol kartınızın bağlı olduğu COM bağlantı noktasını seçmenize olanak tanır.

Lütfen makine donanım yazılımı yapılandırmanıza göre bağlantı için uygun baud hızını seçin (varsayılan 115200).

Grbl Ayarları:

$$ - Grbl ayarlarını görüntüle

Ayarları görüntülemek için $$ yazın ve Grbl'a bağlandıktan sonra enter tuşuna basın. Grbl, aşağıdaki örnekte gösterildiği gibi mevcut sistem ayarlarının bir listesiyle yanıt vermelidir. Tüm bu ayarlar kalıcıdır ve EEPROM'da tutulur, bu nedenle gücü kapatırsanız, Arduino'nuzu bir sonraki açışınızda bunlar tekrar yüklenecektir.

$0=10 (adım darbesi, usec)

$1=25 (adım boşta kalma gecikmesi, msn)

$2=0 (adım port ters çevirme maskesi:00000000)

$3=6 (dir port ters çevirme maskesi:00000110)

$4=0 (adım tersine çevirmeyi etkinleştir, bool)

$5=0 (limit pinleri ters, bool)

$6=0 (prob pini ters çevirme, bool)

$10=3 (durum raporu maskesi:00000011)

$11=0.020 (kavşak sapması, mm)

12$=0,002 (yay toleransı, mm)

13 = 0 $ (rapor inç, bool)

$20=0 (yumuşak limitler, bool)

$21=0 (zor limitler, bool)

$22=0 (yer bulma döngüsü, bool)

23 $=1 (homing dir invert mask:00000000)

$24=50.000 (hedef besleme, mm/dak)

$25=635.000 (hedef arama, mm/dak)

$26=250 (hedef geri dönme, msn)

27 $=1.000 (yerleştirme çekme, mm)

100$=314.961 (x, adım/mm)

101$=314.961 (y, adım/aa)

102$=314.961 (z, adım/mm)

110$=635.000 (x maksimum hız, mm/dak)

$111=635.000 (y maks hızı, mm/dak)

112$=635.000 (z maksimum hız, mm/dak)

120$=50.000 (x hızlanma, mm/sn^2)

121=50.000 (y hızlanma, mm/sn^2)

122$=50.000 (z hızlanma, mm/sn^2)

130$=225.000 (x maksimum hareket, mm)

131$=125.000 (y maks. hareket, mm)

132$=170.000 (z maks. hareket, mm)

Adım 16: Sistemi Ayarlama

İşte Projenin En Zor kısmı geliyor.

-Lazer ışınını iş parçası üzerinde mümkün olan en küçük noktaya ayarlamak. Bu, iz ve hata yöntemini kullanarak zaman ve sabır gerektiren en zor kısımdır.

-100$, 101$, 130$ ve 131$ için GRBL ayarlarının ayarlanması

GRBL için ayarım 100$=110.000$

$101=110.000

$130=40.000

$131=40.000

40 mm kenarlı bir kareyi oymaya çalıştım ve birçok hatadan ve grbl ayarını değiştirdikten sonra, hem X hem de Y ekseninden oyulmuş uygun 40 mm çizgiyi elde ettim. X ve Y Ekseninin çözünürlüğü aynı değilse, görüntü her iki yönde de ölçeklenir.

DVD Sürücülerinden gelen tüm Step motorların aynı olmadığını unutmayın.

Uzun ve zaman alıcı bir süreçtir, ancak ince ayar yapıldığında sonuçlar çok tatmin edicidir.

LaserGRBL kullanıcı arayüzü.

• Bağlantı kontrolü: burada grbl bellenim yapılandırmasına göre seri portu ve bağlantı için uygun baud hızını seçebilirsiniz.
• Dosya kontrolü: Bu, yüklenen dosya adını ve gravür işleminin ilerlemesini gösterir. Yeşil “Oynat” düğmesi program yürütmeyi başlatacaktır.
• Manuel komutlar: Buraya herhangi bir G Kodu satırını yazıp “enter” tuşuna basabilirsiniz. Komutlar, komut kuyruğuna eklenecektir.
• Komut günlüğü ve komut dönüş kodları: sıraya alınmış komutları ve bunların yürütme durumunu ve hatalarını gösterir.
• Yavaş hareket kontrolü: lazerin manuel olarak konumlandırılmasına izin verir. Sol dikey kaydırıcı hareket hızını, sağ kaydırıcıyı kontrol adım boyutunu kontrol eder.
• Gravür önizlemesi: bu alan son çalışma önizlemesini gösterir. Gravür sırasında küçük bir mavi çarpı, çalışma zamanında mevcut lazer konumunu gösterecektir.
• Grbl reset/homing/unlock: bu düğmeler, grbl kartına yumuşak sıfırlama, hedef arama ve kilit açma komutları gönderir. Kilit açma düğmesinin sağ tarafında bazı kullanıcı tanımlı düğmeler ekleyebilirsiniz.
• Besleme beklet ve devam ettir: bu düğmeler, grbl panosuna Feed Hold veya Resume komutu göndererek program yürütmesini askıya alabilir ve sürdürebilir.
• Satır sayısı ve zaman projeksiyonu: LaserGRBL, gerçek hız ve işin ilerlemesine dayalı olarak program yürütme süresini tahmin edebilir.
• Durumu ve kontrolü geçersiz kılar: gerçek hızı ve gücü geçersiz kılmayı gösterir ve değiştirir. Geçersiz kılmalar, grbl v1.1'in yeni bir özelliğidir ve eski sürümde desteklenmez.

Adım 17: Ahşap Oyma

Raster içe aktarma, herhangi bir görüntüyü LaserGRBL'ye yüklemenize ve başka bir yazılıma ihtiyaç duymadan GCode komutlarını çevirmenize olanak tanır. LaserGRBL fotoğrafları, küçük resimleri, karakalem çizimleri, logoları, simgeleri destekler ve her türlü görüntüyle en iyisini yapmaya çalışır.

jpg,-p.webp

Gravür ayarı tüm malzemeler için farklıdır.

Mm başına gravür hızını ve mm başına Kalite çizgilerini tanımlayın Video Ekli, tüm sürecin hızlandırılmış halidir.

Adım 18: İnce Kağıt Kesme

Bu 250mW Lazer ayrıca ince kağıtları da kesebilir, ancak hız çok düşük olmalıdır, yani 15 mm/dk'dan fazla olmamalıdır ve lazer ışını uygun şekilde ayarlanmalıdır.

Ekli Video, tüm sürecin hızlandırılmış halidir.

Adım 19: Vinil Kesme ve Özel Çıkartmalar Yapma

Bazı Özel vinil çıkartmalar yaptım. Kullanılan vinilin rengine göre biniş hızı değişir.

Koyu renklerle çalışmak kolayken, Açık renkler biraz zor.

Yukarıdaki Resimler, CNC kullanılarak yapılan vinil çıkartmanın nasıl kullanılacağını göstermektedir.

Ancak, yanan vinilin kanserojen dumanlar çıkardığını unutmayın. Gerçekten kötü kokuyorlar.

♥ GRBL Geliştiricilerine özel teşekkürler:)

Umarım bu projeyi beğenmişsinizdir, herhangi bir sorunuz olursa yorumlarda bana bildirin, CNC makinelerinizin fotoğraflarını da görmek isterim!

Teşekkürler!! Desteğiniz için.