Изготовление лазерного ЧПУ станка своими руками

Список разделов РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ ФОРУМ ЧПУ станки/Конструирование

Описание: ЧПУ/Станки/Различные конструкторские задачи
Модератор: Алаев Ян

#1 Алаев Ян » 27 января 2016, 14:29

История создания лазерного ЧПУ своими руками

Изображение

Содержание проекта:
Спойлер
1. Небольшая предыстория /viewtopic.php?p=5318#p5318
2. Переходник под пульт AG-CNC-1 /viewtopic.php?p=5320#p5320
3. Направляющие валы из карниза /viewtopic.php?p=6481#p6481
4. А вал то не провернуть!!! /viewtopic.php?p=6751#p6751
5. Сборка конструкции оси Z /viewtopic.php?p=7776#p7776
6. Каретка оси Х /viewtopic.php?p=7869#p7869
7. Каретка оси Y /viewtopic.php?p=7874#p7874
8. Установка станка на шипы /viewtopic.php?p=8530#p8530
9. Установка ременного привода /viewtopic.php?p=8541#p8541
10. Примеры работы, выполненных с помощью выжигателя /viewtopic.php?p=9947#p9947
11. Проверка работы механики оси Y /viewtopic.php?p=11107#p11107
12. GRBL 9600 нам не подойдет... /viewtopic.php?p=11179#p11179
13. Продувка для лазерной резки /viewtopic.php?f=74&t=241&p=14545#p14545

Применяемые комплектующие:
Спойлер
1. Разъемы для подключения шаговых двигателей GX16-4 http://www.ebay.com/itm/5Pcs-Aviation-Plug-16mm-4 ... m4af93d41ee:g:sYYAAOSwezVWwZ95
2. Шаговые двигатели Nema23 http://www.ebay.com/itm/24V-Nema-23-Stepper-Motor ... m33a8b043c0:g:3AgAAOSwLVZV6T-n
3. Лазерный диод 2Вт 450 нм 12В http://www.ebay.com/itm/Focusable-high-power-2W-4 ... m4d35e48d3a:g:xScAAOSwxp9W9Uug
4. Защитные очки на длину волны 450 нм http://www.ebay.com/itm/Protective-Goggles-for-Vi ... m1c39365467:g:2rYAAOSw0e9Us-ck
5. Крепежный уголок для шагового двигателя Nema23 http://www.ebay.com/itm/For-57mm-NEMA23-Stepper-M ... m35f77bf7b6:g:TpsAAOSwnH1WbE8Y
6. Армированный ремень шириной 6 мм http://www.ebay.com/itm/5-Meter-197-6mm-Width-GT2 ... m43cb91bc4b:g:vr0AAOSwq7JUEday
7. Шкив для ременной передачи http://www.ebay.com/itm/5PCS-lot-GT2-Timing-Pulle ... 46a0:m:mN8y5RI51dnaKfVrGeEKEyA
8. Держатели цилиндрических валов http://www.ebay.com/itm/4pcs-SK10-SK12-SK16-Linea ... 11f0:m:mgaualeopJ430M7mIsL85SQ

Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 33
Откуда: Саратов
Репутация: 53 (+53/−0)
Лояльность: 152 (+153/−1)
Сообщения: 1808
Темы: 23
С нами: 3 года 8 месяцев


#3 Алаев Ян » 27 января 2016, 14:52

Небольшая предыстория...

Достаточно давно я заинтересовался темой ЧПУ станков. Опыт был нулевой, знания только поверхностные, разумеется, собирать станок самостоятельно не вариант вообще в таком начале, поэтому я купил свой первый фрезер с пониманием того, что станок на убой и на нем я буду учиться. Достаточно быстро я его освоил, но так как это был фрезер, то вскоре пришло время, когда шуметь было нельзя и станок был убран до лучших времен. Лучшие времена так и не наступили, а желание использовать ЧПУ все усиливалось. Я решил, что самый правильный путь - использовать ЧПУ по назначению, раз уж он есть, но так как фрезеровать нельзя, нужно делать что-то другое... Было решено переделать фрезер под лазер. Сказано, сделано. Я нашел компанию, где мне оказали всестороннюю помощь и техническую поддержку и провели необходимую модернизацию станка http://www.escosar.ru. Станок был переделан. За что им ОГРОМНОЕ СПАСИБО! Все заработало! Ура! Пока велись переделки я периодически изучал тематику ЧПУ и все постепенно становилось на свои места. И вот я получил желанный лазерный ЧПУ. Начал изучать его, но реальность оказалась весьма сильно отличающейся от теории. К примеру, подготовленный код в симуляторе выглядел вот так:

Скриншот 2016-01-27 14.06.23.png
Визуализация G-кода
Скриншот 2016-01-27 14.06.37.png
Визуализация G-кода


А в действительности результат получался вот такой:

2016-01-27 11.13.12.png
Смещение рисунка
2016-01-27 11.13.21.png
Смещение рисунка


Речь идет о том, что при попытке нарисовать стробометки (черные точки) на каком-то этапе набегает ошибка и в конечном итоге станок теряет ноль. Т.е. это либо шаги пропускаются, либо люфты осей набирают погрешность, либо еще что-то. Вариантов много. Самое забавное - это тот факт, что только я, наверное, мог придумать такую программу по рисованию стробометок, обычные нормальные люди ограничиваются сравнительно линейными рисунками (вроде того змЕя по центру) и в этом случае никаких проблем со смещением не возникает. В конечном итоге, станок - собранный механизм, его блок управления тоже неведомая коробка и что там внутри одному богу известно. Максимум, что можно было сделать - играться настройками при формировании кода и настройками управляющего контроллера. Я, наверное, перепробовал все возможные варианты после чего решил, что хочу во всем досконально разобраться и хочу иметь гибкую систему подключений позволяющую менять источник сигнала управления (ПК или контроллер), менять драйвера двигателей на другие, менять сам станок даже, к примеру, меня совсем не устраивала ось Х, так как там передача винт-гайка, а для лазера нужна быстрая ось, а следовательно ременная передача. В конечном итоге было решено все разобрать и механику станка и неведомую коробку управления станком и сделать все по своему. Так как проблема так и не была решена настройками, а в таком виде меня результат не устраивал. Дурная голова ногам/рукам покоя не дает...

Прежде чем разобрать свой станок я некоторое время поработал на нем. Ниже покажу некоторые из полученных результатов.

IMG_5164.JPG
Пробное выжигание логотипа
IMG_5170.JPG
Пробное выжигание логотипа
IMG_5172.JPG
Пробное выжигание логотипа
IMG_5174.JPG
Пробное выжигание логотипа
IMG_5183.JPG
Пробное выжигание логотипа


Был даже изготовлен жертвенный стол для удобства установки деталей в обработку.
phpBB [media]


IMG_5186.JPG
"Жертвенный" стол ЧПУ
IMG_5191.JPG
"Жертвенный" стол ЧПУ
IMG_5198.JPG
"Жертвенный" стол ЧПУ
IMG_5199.JPG
"Жертвенный" стол ЧПУ
IMG_5201.JPG
"Жертвенный" стол ЧПУ
IMG_5203.JPG
"Жертвенный" стол ЧПУ
IMG_5208.JPG
"Жертвенный" стол ЧПУ


В заключение этой предыстории, хочется обозначить, что все же меня не устроило в том, что было:
В электронике - полное незнание содержимого блока управления и его возможностей, как оказалось позже, внутри было собрано все на ужасных соплях с применением весьма устаревшего драйвера PLC002 работающего максимум в режиме полушага, для лазера, где требуется плавный ход, такой режим, наверное, недопустим в принципе, там нужно шаги делить на 8, а лучше на 16 частей. В механике меня не устраивали люфты и скорость работы, под лазер я хотел получить быстрые перемещения, а это означало, что ходовые винты надо заменять на ременную передачу. В конечном итоге, я взялся за самостоятельное строительство станка о чем здесь и хочу рассказать.

Для анализа разработанных G-кодов я пользуюсь программой-просмоторщиком. Скачать ее можно здесь

Сразу хочу добавить, что эта программа будет опознана антивирусом как вирус, добавьте ее в исключение, вирусов там нет. Проверено.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 33
Откуда: Саратов
Репутация: 53 (+53/−0)
Лояльность: 152 (+153/−1)
Сообщения: 1808
Темы: 23
С нами: 3 года 8 месяцев

#4 Роман Мирошниченко » 27 января 2016, 15:09

Алаев Ян писал(а):Было решено переделать фрезер под лазер.
Пожалуй, это правильное решение :think: ...

Это я слишком тормознул. После нашего разговора про изготовление плинтов на ЧПУ:
Алаев Ян писал(а):#26 Алаев Ян » 27.06.2014, 19:32

Просто я впервые сталкиваюсь с подобной работой по изготовлению под заказ и давно, очень давно вынашиваю идею различных работ по дереву и мягкому металлу с помощью станка с ЧПУ. К чему я это, у меня есть станок с ЧПУ небольших габаритов, но он пока стоит без дела, а я ищу пути его пристроить в жизни. Просто такие работы, как изготовление плинта - это высокоточные работы и уверен, что ЧПУ с ними справится лучше любого мастера, делающего вручную. Не знаю, как будет работать Ваш мастер, но повторяемость и производительность работы станка ЧПУ не идет ни в какое сравнение с ручным трудом. Соответственно, при лучшем качестве, можно держать цену ниже ручной работы.

Я тайно вынашивал пару идей по нарезке фанеры... Например, думал акустику сделать на одном крутом широкополоснике - закрытый корпус, без фильтров, чертежи все прилагаются... Ну да, какие наши годы!!! :twisted:

Алаев Ян писал(а):да без проблем, если в габариты попадем - у меня есть мастер со своим станком ЧПУ под дерево.

М-м-м... Есть повод задуматься! :think:
Роман Мирошниченко
Заслуженный Ветеран
Заслуженный Ветеран
Аватара
Возраст: 49
Откуда: Саратов
Репутация: 42 (+42/−0)
Лояльность: 125 (+125/−0)
Сообщения: 3406
Темы: 4
С нами: 3 года 7 месяцев

#5 Алаев Ян » 27 января 2016, 15:25

Роман Мирошниченко писал(а):Я тайно вынашивал пару идей по нарезке фанеры... Например, думал акустику сделать на одном крутом широкополоснике - закрытый корпус, без фильтров, чертежи все прилагаются... Ну да, какие наши годы!!!
да без проблем, если в габариты попадем - у меня есть мастер со своим станком ЧПУ под дерево.

В конечном итоге я полностью разобрал механику станка - раз тридцать про себя сказал слово "рукожопые" (прошу прощения, станок был куплен с рук в Москве), но других слов нет. Мой фрезер явно ранее эксплуатировался на фрезеровке металла, так как все сопряжения ходовой винт-гайка изношены, там достаточно большие люфты (в собранном станке это было не так заметно, так как портал держался по всем осям сразу, а когда осталась только одна степень свободы, одна ось, то на каждой оси гайка просто болтается...). Вот вам и одна из возможных причин такого печального результата. Я отдал гайку на переделку токарю, но оказалось, что нарезать трапецеидальную резьбу с шагом под ходовой винт это большая проблема. В общем, токаря под эту задачу я так и не нашел. Пока отложил эти сопряжения на хранения, так как сейчас они мне не особо нужны. Я до этого решил, что буду делать все на быстром ременном приводе, поэтому данная задача временно не актуальна. Как вариант, можно нарезать метрическую резьбу и использовать шпильку, но это 10 шагов назад в станкостроении, уж лучше ходовой винт и гайка с люфтом, чем шпилька и гайка с метрической резьбой. Купить новый узел не проблема, стоит просто дорого. Ременный привод значительно дешевле.

Электронику станка я тоже разобрал. Внутри оказался достаточно старый контроллер/драйвер PLC002 подключенный не по документации. Про рукожопых я вспомнил еще несколько раз :-). Контроллер тоже собирали где-то в Москве незнамо кто. Пришлось все вынуть, собрать по документации и подключить так, чтобы был свободный доступ ко всему, так как драйвер работает максимум в режиме полушага и это далеко не айс по современным меркам ЧПУ. Вероятнее всего я заменю этот модуль на более быстрые и функциональные драйвера ШД. В свободном доступе ко всему у меня получилось вот так:

IMG_5475.JPG
Стенд электроники ЧПУ
IMG_5469.JPG
Стенд электроники ЧПУ

Стоит отметить, что я добавил туда индикатор выходной мощности лазера. Я собрал его на базе Arduino Nano. Индикация в диапазоне 10-100% - это очень удобно, чтобы не на глаз настраивать мощность излучения, а на точный режим. Когда надо будет непрорезать насквозь, а, например, на нужную глубину, или сделать нужный оттенок серого, я точно оценю этот индикатор по достоинству. У меня используется синий лазерный диод, поэтому я и индикатор мощности лазера сделал синим :-).

На данный момент я был озадачен имеющейся конструкцией станка ЧПУ, так как было понятно, что то, что есть мало подходит под лазер... Я пошел по лобовому пути. У меня была куплена тумба с поверхностью 500 х 500 мм под старый станок ЧПУ и поскольку другого места под него у меня нет, то я недолго думая заказал новую раму размером 500 х 500 мм. Конечно, хотелось бы сделать большего размера, но для маркировки в рамках моих задач рабочего поля должно хватить. Сейчас жду заказанные детали для ЧПУ и вот-вот должны выточить новую раму для ЧПУ из МДФ. Изначально хотел сделать сварную раму из квадратной металлической трубы, но найти зимой человека, который сделает такую сварную конструкцию не представилось возможным. Впрочем, опорная рама из МДФ меня вполне устроит.

В качестве источника сигналов управления станком ЧПУ я использую ПК с установленной программой Mach3 и автономный контроллер AG-CNC-1. Так как никакой унификации здесь нет, все контроллеры/драйверы подключаются по разному, пришлось городить переходник, чтобы можно было оперативно менять источник сигнала управления.

Переходник для ЧПУ.JPG
Переходник под пульт AG-CNC-1


У меня контроллер со спецпрошивкой и умеет работать как с лазером, так и со шпинделем (у них немного разная логика включения/выключения во время исполнения G-кода).

В перспективе я планирую попробовать управление через программу LinuxCNC c ОС Linux (она по идее должна работать максимально близко к реальному времени). Планирую проверить работу GRBL и, возможно, работу автономного контроллера другого производителя. Это крайний случай, если с этими вариантами счастья не найду.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 33
Откуда: Саратов
Репутация: 53 (+53/−0)
Лояльность: 152 (+153/−1)
Сообщения: 1808
Темы: 23
С нами: 3 года 8 месяцев

#6 poty » 28 января 2016, 12:09

Я уже не раз слышал от Яна про то, что Windows не обеспечивает поток реального времени. Мне кажется это несколько преувеличенным. Во-первых, должна обеспечиваться буферизация на уровне "строки", что практически исключает влияние джиттера передачи. Во вторых, из того, что я прочитал, дискретность даже у лучших экземпляров ЧПУ редко превышает 0,1мс, что соответствует всего-навсего 10кГц. Я сомневаюсь, что загрузка USB-порта меньше четверти процента сможет существенно ограничить "реальное время" передачи данных. По крайней мере, на внешние ЦАПы передаётся синхронно 192000*24*2=9,2МГц информации и ничего, слушается нормально.
Владислав
poty
Профи
Профи
Аватара
Возраст: 51
Откуда: Россия, Москва
Репутация: 65 (+65/−0)
Лояльность: 42 (+42/−0)
Сообщения: 2554
Темы: 3
С нами: 3 года 8 месяцев

  • 1

#7 Алаев Ян » 30 января 2016, 12:19

С электроникой для ЧПУ я почти разобрался, осталось сделать унифицированные подключения для управления лазером. Пока все выглядит вот так.
Свободный доступ ко всему для любых вариантов подключения.
IMG_5420.JPG
Стенд электроники ЧПУ


В ближайшее время, наверное, на стене еще появится ЖК монитор для визуализации выполнения кода.
IMG_5421.JPG
Стенд электроники ЧПУ
IMG_5426.JPG
Стенд электроники ЧПУ


Для унификации подключения разных двигателей я использовал 4-контактный разъем GX16-4. Пришлось хорошенько закупиться ими. Также на фото видно новую раму для лазерного ЧПУ. Рама сделана в соответствии с посадочным местом, где станок будет работать.
IMG_5439.JPG
4-контактные разъемы GX16-4
IMG_5432.JPG
Новая рама из МДФ


Для защиты от лазерного излучения предусмотрен защитный кожух и очки.

Не забывайте - ЛАЗЕР МОЖЕТ ПОВРЕДИТЬ ВАШИ ГЛАЗА ДАЖЕ ОТРАЖЕННЫМ И РАССЕЯННЫМ НЕВИДИМЫМ ЧЕЛОВЕЧЕСКОМУ ГЛАЗУ ИНФРАКРАСНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ. НЕ ЗАБЫВАЙТЕ О ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ!!! ЗДОРОВЬЕ ВАЖНЕЕ ВСЕГО!!!

IMG_5435.JPG
Защитный кожух против лазера
IMG_5437.JPG
Защитный кожух против лазера
IMG_5441.JPG
Защитные очки
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 33
Откуда: Саратов
Репутация: 53 (+53/−0)
Лояльность: 152 (+153/−1)
Сообщения: 1808
Темы: 23
С нами: 3 года 8 месяцев

#8 Роман Мирошниченко » 30 января 2016, 13:16

Алаев Ян писал(а):Пока все выглядит вот так.
Свободный доступ ко всему для любых вариантов подключения.

Эх Ян, тебе явно мешает земное притяжение. А то ты бы и потолок в своей лаборатории "освоил" :wink: ... На МКС пора, на орбиту! :clap:
Роман Мирошниченко
Заслуженный Ветеран
Заслуженный Ветеран
Аватара
Возраст: 49
Откуда: Саратов
Репутация: 42 (+42/−0)
Лояльность: 125 (+125/−0)
Сообщения: 3406
Темы: 4
С нами: 3 года 7 месяцев

#9 Алаев Ян » 22 февраля 2016, 16:12

Начали прибывать детали для нового станка!!! И ха! :dance: :dance: :dance:

IMG_5592.JPG
Крепежный уголок для двигателя Nema23
IMG_5588.JPG
Крепежный уголок для двигателя Nema23

Это держатели двигателя NEMA23. На удивление сделаны очень достойно. Я думал, что будет китайская фигня и придется переделывать самому. Но нет, ровный угол 90 градусов, усиление по краям, толстая 3 мм сталь с хорошей покраской. Я очень доволен. Для моих задач идеально подойдет.

Сделал разметку для крепления монтажного уголка
IMG_5613.JPG
Разметка отверстий под уголок


Монтажный уголок я крепил саморезами 4.2х32 (хром, острый) - купил сегодня в БиБи
IMG_5616.JPG
Крепежный уголок для двигателя Nema23
IMG_5618.JPG
Крепежный уголок для двигателя Nema23


Прежде чем монтировать двигатель, провода были пофазно переплетены и пропущены через ферритовое кольцо. Для унификации подключений к разным драйверам управления я использовал 4-х контактный разъем gx16-4. Шаговый двигатель обычно не нуждается в смазке, так как внутри устанавливают чаще всего герметизированные подшипники, но, так как мой двигатель ранее эксплуатировался на фрезере и имеет приличный ресурс работы - я решил капнуть по несколько капель машинного масла в зону вала/подшипника с каждой стороны вала.

IMG_5622.JPG
Монтаж двигателей Nema23
IMG_5630.JPG
Монтаж двигателей Nema23


Устанавливаемый двигатель будет работать на ось Y - там запланирована ременная передача. Я использовал специальный шкив на 20 зубьев с шагом 2 мм.
IMG_5632.JPG
Установка шкива для ременной передачи
IMG_5639.JPG
Установка шкива для ременной передачи

IMG_5644.JPG
Установка шкива для ременной передачи


А тем временем, приехал ремень для передачи вращения, целых 5 метров. Армированный ремень (для исключения растяжения) шириной 6 мм с шагом зубьев 2 мм.

2016-02-21 19.13.53.jpg
Армированный ремень
2016-02-21 19.14.04.jpg
Армированный ремень


Следующим этапом строительства станка было создание ведомого шкива для ременной передачи оси Y. Я прошелся про строительным магазинам (я пока не хочу на токарке точить необходимые комплектующие) и купил необходимые детали.

2016-02-21 18.12.22.jpg
Винты М6, не знал, какой из них подойдет лучше
2016-02-21 18.37.36.jpg
Строительный уголок с мощным ребром жесткости


В уголке в нужном месте было просверлено отверстие и нарезана резьба М6 (для более надежного крепления).
2016-02-21 18.34.13.jpg
Порядок сборки ведомого шкива из подручных материалов
2016-02-21 18.37.20.jpg
Ведомый шкив в сборе


Монтируем все на уголок:
2016-02-21 18.54.12.jpg
Конструкция ведомого шкива
2016-02-21 18.54.21.jpg
Конструкция ведомого шкива


В конечном итоге, должно получиться так:
phpBB [media]


Шкив должен свободно вращаться без заеданий, но и без лишних люфтов.

Ну и теперь монтируем уголок с ведомым шкивом на нашу опорную раму. Выглядит, конечно, не так эстетично, можно было бы подпилить верхнюю часть болгаркой, но я пока не буду спешить, вдруг она пригодится для размещения чего-нибудь еще, для меня это опытный образец и я пока оставлю все как есть.

2016-02-21 19.30.39.jpg
Монтаж ведомого шкива на раму
2016-02-21 19.30.43.jpg
Монтаж ведомого шкива на раму
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 33
Откуда: Саратов
Репутация: 53 (+53/−0)
Лояльность: 152 (+153/−1)
Сообщения: 1808
Темы: 23
С нами: 3 года 8 месяцев

#10 Алаев Ян » 26 февраля 2016, 20:37

Начав делать опытный образец лазерного ЧПУ я долго мучился с выбором, по какому пути идти. С одной стороны у лазерного ЧПУ нет особых нагрузок на оси, поэтому все можно сделать маленьким и компактным, например, применить маленькие двигатели Nema17, направляющие валы диаметром не более 8 мм и так далее, второй путь - пойти по пути потенциально возможной переделки станка под другие задачи, а значит, необходимо было соблюсти унификацию применяемых комплектующих. На моем фрезере стоят двигатели Nema23 и направляющие диаметром 16 мм. Я долго боролся с собой, но все же выбрал второй путь. Было решено, что зоопарк из комплектующих я создавать не буду и ограничусь минимальным набором деталей, поэтому под опытный образец лазерного ЧПУ было решено применять детали от фрезера и аналогичные по параметрам.

В наше время делать ЧПУ станок весьма накладно. К примеру, каленые полированные валы стоят от 1500 р. за метр, а надо их немало, на каждую ось по две штуки... Я долго искал альтернативные варианты, хотелось что-то дешевое и в то же время, чтобы можно было безболезненно заменить при необходимости. Выбор пал на карниз двухрядный длиной 1.6 м, хромированный с диаметром труб 16 мм.

15056541.jpg
Карниз как источник направляющих валов


Я долго ходил вокруг да около этого карниза, прикидывая кривизну труб, толщину стенок и прочие параметры, которые могли бы мне навредить. Но все же, решил попробовать. Цена карниза 1350 р. за две трубки длиной 1.6 метров каждая. Диаметр трубок 16 мм, это было очень важно для меня, так как если с ними будут проблемы, я без труда смогу потом заменить их на 16 мм каленые валы не нарушив конструкцию станка. Толщина стенок у трубок порядка 1 мм, материал сталь.

Для резки этих труб я купил специальный труборез (около 200 р.).

IMG_5651.JPG
Труборез
IMG_5654.JPG
Труборез


Труборез сломался при первом же резе. Благо, сломался только винт для закручивания. Вообще, он должен быть цельным, но его решили просто слегка запресовать на вал (видно на втором фото). Во всем остальном труборез оказался очень удачным решением. Трубы порезались в нужные длины с аккуратными краями (ножевкой и болгаркой так не получится), правда закручивать винт пришлось плоскогубцами.

На фото ниже кусок трубы для токаря, чтобы правильно подобрать отверстия втулок. Ну и качество реза трубореза можно оценить.
2016-02-26 20.36.21.jpg
Чистота реза трубореза
2016-02-26 20.36.12.jpg
Чистота реза трубореза
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 33
Откуда: Саратов
Репутация: 53 (+53/−0)
Лояльность: 152 (+153/−1)
Сообщения: 1808
Темы: 23
С нами: 3 года 8 месяцев

А вал то не провернуть!!!

#11 Алаев Ян » 4 марта 2016, 23:25

Хочу поделиться интересным наблюдением. Недавно приехал новый двигатель для ЧПУ станка (Nema23)

Nema 23 Redo.jpg
Шаговый двигатель Nema23


Так вот раньше я слышал о таком способе определения парных обмоток, как их замыкание, но никогда не проверял на практике. У двигателя две обмотки, всего 4 провода, они абсолютно равноправные (в смысле обмотки) и можно открыть datasheet и по цветам прочитать, кто есть кто, но можно сделать хитрее - замкнуть произвольно два провода и покрутить вал. Если вы отгадали и замкнули выводы обмотки - вал будет вращаться с большим трудом, если замкнули выводы разных обмоток - ничего не изменится, вал будет крутиться плавно как и раньше. Я прочувствовал это на практике, очень впечатляет, особенно если замкнуть обе обмотки - вал встает как вкопанный! Даже трудно поверить, что противоЭДС от вращения вала может создавать такой ток, что вал не провернуть даже приложив большие усилия, кажется, что двигатель неисправен и там что-то заклинило! Но, стоит разомкнуть выводы двигателя и вал вращается как по маслу.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 33
Откуда: Саратов
Репутация: 53 (+53/−0)
Лояльность: 152 (+153/−1)
Сообщения: 1808
Темы: 23
С нами: 3 года 8 месяцев

Держатели цилиндрических валов

#12 Алаев Ян » 22 марта 2016, 0:53

Наконец-то приехали держатели цилиндрических валов. Меня чуть не хватило разочарование, когда я их впервые увидел..., если присмотреться внимательно, то станет заметно, что они ВСЕ РАЗНЫЕ!!! Разница не очень большая, в пределах 0.5-1.5 мм, но они разные и это приличная погрешность, но потом я понял КИТАЙСКУЮ ХИТРОСТЬ. Установочный размер (высота между опорной плоскостью и центром вала) выдержан идеально. Сразу становится понятно, как эти железки были сделаны - в общем бруске было проделано отверстие, потом опорная грань была доведена до нужного размера относительно оси отверстия, а потом уже брус порезали на части и обработали не особо заморачиваясь относительно других размеров. Отлегло... Железки можно и нужно использовать по назначению.

IMG_5753.JPG
Держатели цилиндрических валов


Лазерный модуль
Пока я дожидаюсь изготовления и прибытия некоторых важных для сборки комплектующих - хочу рассказать немного о лазерном модуле.

nEO_IMG_17_zpsmukmkacv.jpg
Лазерный модуль 2Вт 450 нм 12В


Лазерный модуль покупался на ebay.
http://www.ebay.com/itm/Focusable-high-power-2W-4 ... m4d35e48d3a:g:LlYAAOSwxN5WZmcb
Это синий лазер (длина волны 450 нм) с оптической выходной мощностью порядка 2 Вт. Напряжение питания драйвера - 12В, потребление тока - до 2А, реально порядка 1.3-1.5А. При больших токах выходная мощность лазера увеличивается незначительно, а вот деградация лазера происходит быстрее. На предельных токах лазер быстро садится и теряет работоспособность. Особое внимание при покупке стоит обратить на наличие коллиматора (по простому - линзы/системы фокусировки лазерного луча). Китайцы часто хитрят и продают модули без него, после чего непонятно, что с ним делать и как собирать луч в пучок. Также крайне рекомендую купить лазерный модуль вместе с драйвером. Драйвер это устройство обеспечивающее правильное питание для лазерного диода, установленного в лазерном модуле. Так как лазерные диоды работают на разных диапазонах волн, имеют разную мощность и другие параметры, параметры драйвера тоже отличаются от версии к версии и лучше не мудрить, а купить сразу с нужным драйвером под выбранный тип лазера. Кстати, не забывайте, что лазер большой мощности (1 и более Вт это уже большая мощность) это потенциально опасная штука и если вы будете покупать его официально и в таможенной декларации укажете, что это лазер мощность 1-2 Вт, будьте уверены, что посылка уедет обратно или будет задержана таможней. Поэтому, либо покупайте таким образом, чтобы таможенную декларацию заполняли не вы, либо ищите другие пути. В том лазере, что применил я есть возможность регулировки напряжения на лазерном диоде (не рекомендуется трогать, если вы точно не знаете, что делаете), есть регулировка тока через лазер и есть возможность управления лазером через ШИМ. ШИМ в данной ситуации это очень удобная функция, так как позволяет оперативно регулировать мощность лазера, а без этого работать просто невозможно и для этого есть неимоверное количество причин: разные поверхности, разные материалы требуют разной мощности резания или излучения для маркировки; если вы хотите получить разные оттенки серого то потребуется разная мощность излучения, для фокусировки и установки нуля тоже нужно уметь управлять мощностью. Примеров можно привести массу, поэтому, сразу задумайтесь над тем, как вы будете решать эту задачу у себя, без регулировки мощности лазера у вас не получится нормально работать.

В описании драйвера лазерного диода было указано, что мощность можно регулировать с помощью ШИМ частотой от 0 до 20 кГц с уровнем TTL. Я не хотел мудрить и мне нужно было для начала простое решение. Поэтому я собрал буквально за час классическую схему ШИМ-генератора на мною любимой микросхеме NE555. Не было времени рисовать схему на компьютере, чтобы не забыть, я быстро набросал на бумаге то, что собрал на монтажной плате.

2015-11-20 12.19.11.jpg
Принципиальная схема ШИМ
2015-11-20 11.56.18.jpg
Монтажная плата с ШИМ-регулятором


Провел испытания на осциллографе, все отлично работает.

2015-11-20 11.56.33.jpg
Испытания ШИМ для лазера


Плату передал для испытаний на станке. Доволен собой, от момента возникновения идеи до передачи готовой платы на установку прошло не более нескольких часов (у меня такое редко бывает). Возможно, кому-то пригодится подобный принцип регулирования выходной мощности лазерного диода.

ШИМ на NE555.tsc
Размер: 24.51 КБ
Скачиваний: 31


Китайцы заложили МИНУ!
При подключении моего ШИМ-генератора к драйверу лазера пошел дымок... (со слов подключавшего) и причина тому - в китайском драйвере общий провод "ПЛЮС". Засада. От управления непосредственно в драйвере пришлось отказаться и сделать его внешним.

Схема подключения получилась такая:

1.jpg
Схема подключения внешнего ШИМ к драйверу лазера


Драйвер лазерного диода
Снял плату драйвера лазерного диода, чтобы посмотреть, что там внутри. :-)

2015-12-02 22.40.49.jpg
Драйвер лазерного диода


Внутри был DC-DC преобразователь xl4005e1 (китайцы его очень любят). Сдвоенный операционник c источником опорного напряжения AP4310. Еще была какая-то деталюшка (не стал ее отгибать), внешне очень похожая на LM317 своим включением. Возможно, аналогичный ограничитель тока. Единственное, что меня смутило, там было 3 запараллеленных резистора на 33 Ома которые очень похожи на датчик тока. 11 Ом дали бы стабилизацию тока около 110 мА, малова-то как-то, но наверное, я что-то путаю.

Попутно с изготовлением станка я продумываю различные варианты управления им и большой интерес у меня вызывает система GRBL и аналогичные. Пока в качестве архива и задела на будущее сложу здесь некоторые материалы.

https://github.com/grbl/grbl/wiki/Connecting-Grbl
http://www.engineeringforless.com/index.html
http://grbl-controller.software.informer.com/download/

В свой Ардуино я ради любопытства загрузил этот HEX для экспериментов. Связь устанавливается, циферки бегут... надо пробовать на реальном станке.

grbl_v0_8c_atmega328p_16mhz_9600.zip
Размер: 73.23 КБ
Скачиваний: 22


https://sites.google.com/site/nikromsoft/home/programmy/bmp-2-hpgl
https://github.com/winder/Universal-G-Code-Sender

Подвижность лазера по оси Z
Так как мы делаем лазерный ЧПУ, то особой необходимости в оси Z у нас нет, во всяком случае пока. Мы пока планируем работать по прямолинейной поверхности и подразумеваем, что требуется только установка фокусного расстояния. Учитывая, что маркируемые объекты могут иметь разную высоту, подстройка фокуса должна осуществляться в широком диапазоне. Просто делать мы это будем не с помощью двигателей, а вручную. У нас будет механическая пассивная ось Z c ручной установкой фокуса. На практике это и быстрее и удобнее (применяется специальный шаблон фокусного расстояния) и лазер фиксируется на нужной высоте. Быстро и просто. Для того, чтобы это заработало именно так, как описано - нужно сделать специальный механизм фиксации лазера, состоящий из подвижной и неподвижной пластины.

Начнем с подвижной пластины. На подвижную пластину крепится сам лазерный модуль, который потом будет перемещаться по неподвижной, опорной пластине установленной на каретке.

Пластина подвижная.jpg
Пластина подвижная для крепления лазера

Пластина подвижная.frw
Размер: 45.41 КБ
Скачиваний: 9


2016-03-22 00.18.41.jpg
Пластина подвижная для крепления лазера
2016-03-22 00.19.23.jpg
Пластина подвижная для крепления лазера
2016-03-22 00.28.48.jpg
Пластина подвижная для крепления лазера
2016-03-22 00.29.01.jpg
Пластина подвижная для крепления лазера


Неподвижная (опорная) пластина
Неподвижная (опорная) пластина крепится на подвижную каретку. Относительно опорной пластины происходит ручное смещение и фиксация лазера в новом положении.

Пластина опорная.jpg
Пластина опорная (неподвижная)


Пластина опорная.frw
Размер: 50.23 КБ
Скачиваний: 9


2016-03-22 00.47.50.jpg
Пластина неподвижная (опорная)
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 33
Откуда: Саратов
Репутация: 53 (+53/−0)
Лояльность: 152 (+153/−1)
Сообщения: 1808
Темы: 23
С нами: 3 года 8 месяцев

Окрашено и частично смонтировано

#13 Алаев Ян » 22 марта 2016, 20:31

2016-03-22 19.05.25.jpg
Сборка конструкции оси Z
2016-03-22 19.05.46.jpg
Сборка конструкции оси Z
2016-03-22 19.06.09.jpg
Сборка конструкции оси Z
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 33
Откуда: Саратов
Репутация: 53 (+53/−0)
Лояльность: 152 (+153/−1)
Сообщения: 1808
Темы: 23
С нами: 3 года 8 месяцев

Каретка оси Х

#14 Алаев Ян » 26 марта 2016, 11:19

К сожалению, не удалось по простому изготовить подвижную каретку для оси Х полностью из капролона или фторопласта, поэтому, пришлось идти обходным путем - изготовить все из алюминия Д16 и запрессовать туда втулки из капролона, выполняющие роль подшипников скольжения.

Каретка оси Х.jpg
Чертеж каретки оси Х


Каретка оси Х.frw
Размер: 60.02 КБ
Скачиваний: 11


IMG_5900.JPG
Каретка оси Х
IMG_5901.JPG
Каретка оси Х
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 33
Откуда: Саратов
Репутация: 53 (+53/−0)
Лояльность: 152 (+153/−1)
Сообщения: 1808
Темы: 23
С нами: 3 года 8 месяцев

#15 poty » 26 марта 2016, 11:35

Это больше похоже на сборку своим умом, потому что сделать такое своими руками кажется почти невозможным делом. :-)
Владислав
poty
Профи
Профи
Аватара
Возраст: 51
Откуда: Россия, Москва
Репутация: 65 (+65/−0)
Лояльность: 42 (+42/−0)
Сообщения: 2554
Темы: 3
С нами: 3 года 8 месяцев

#16 Алаев Ян » 26 марта 2016, 13:05

Согласен, тут надо делать приписку со звездочкой * - с привлечением различных токарно-фрезерных работ. Для подобных целей можно применять стандартные комплектующие типа каленых полированных валов и соответствующих втулок, но их цена для многих ставит крест на подобной разработке. Я же стараюсь обойтись сравнительно дешевыми комплектующими. Если будет необходимость, я готов изготовить такие железки для других.

Каретка оси Y

Каретка оси Y.jpg
Чертеж каретки оси Y


Каретка оси Y.frw
Размер: 60.95 КБ
Скачиваний: 11


IMG_5904.JPG
Каретка оси Y
IMG_5906.JPG
Каретка оси Y
IMG_5907.JPG
Каретка оси Y
IMG_5908.JPG
Каретка оси Y


Добавлено спустя 2 часа 50 минут:
Проверка механики
IMG_5911.JPG
Проверка работы механики


phpBB [media]
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 33
Откуда: Саратов
Репутация: 53 (+53/−0)
Лояльность: 152 (+153/−1)
Сообщения: 1808
Темы: 23
С нами: 3 года 8 месяцев

#17 Алаев Ян » 26 марта 2016, 17:26

Роман Мирошниченко писал(а):Втулки-то капролоновые?
да
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 33
Откуда: Саратов
Репутация: 53 (+53/−0)
Лояльность: 152 (+153/−1)
Сообщения: 1808
Темы: 23
С нами: 3 года 8 месяцев

#18 Алаев Ян » 28 марта 2016, 1:01

Изначально я планировал для станка ЧПУ с лазером обойтись двумя двигателями. Один на ось Х, второй на ось Y. Ось Z планировалась с ручной настройкой фокуса. Планировалось сделать так:

Скриншот 2016-03-28 00.24.09.png
Приблизительный чертеж разработки


Но реальность внесла свои коррективы. Во-первых, не удалось сделать каретки из капролона полностью, я просто не нашел столько материала, поэтому, каретки были сделаны из алюминия с капролоновыми втулками - это прилично добавило мне подвижной массы. Во-вторых, я не использовал каленые полированные валы, я пожадничал и для текущего проекта применил карниз :-). Там у железки есть отклонения от окружности, а это потянуло за собой изготовление втулок с небольшим люфтом, а люфт потянул за собой возможность перекоса при тяге двигателем с одной стороны. В общем, все привело к тому, что нужно ставить два двигателя на ось Y и делать их синхронное управление.

Добавлено 28 марта 2016, 1:00:
Был установлен второй двигатель на ось Y после чего механика станка была собрана и зафиксирована в оптимальном положении.

IMG_5912.JPG
Сборка механики станка
IMG_5914.JPG
Сборка механики станка
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 33
Откуда: Саратов
Репутация: 53 (+53/−0)
Лояльность: 152 (+153/−1)
Сообщения: 1808
Темы: 23
С нами: 3 года 8 месяцев

Проверка плавности механики

#19 Алаев Ян » 28 марта 2016, 22:16

phpBB [media]
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 33
Откуда: Саратов
Репутация: 53 (+53/−0)
Лояльность: 152 (+153/−1)
Сообщения: 1808
Темы: 23
С нами: 3 года 8 месяцев

#20 Алаев Ян » 11 апреля 2016, 10:53

Давно хотел куда-нибудь пристроить эти шипы/ножки. Наконец, нашел им применение. Вибрация от работающих двигателей станка теперь передается на стол в разы меньше благодаря установки станка на шипы.

2015-02-18 00.46.46.jpg
Шипы для станка
IMG_5919.JPG
Установка станка на шипы
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 33
Откуда: Саратов
Репутация: 53 (+53/−0)
Лояльность: 152 (+153/−1)
Сообщения: 1808
Темы: 23
С нами: 3 года 8 месяцев

#21 Роман Мирошниченко » 11 апреля 2016, 11:21

Алаев Ян писал(а):Давно хотел куда-нибудь пристроить эти шипы/ножки. Наконец, нашел им применение.
:clap:
Роман Мирошниченко
Заслуженный Ветеран
Заслуженный Ветеран
Аватара
Возраст: 49
Откуда: Саратов
Репутация: 42 (+42/−0)
Лояльность: 125 (+125/−0)
Сообщения: 3406
Темы: 4
С нами: 3 года 7 месяцев

След.

Вернуться в ЧПУ станки/Конструирование



Кто сейчас на форуме (по активности за 5 минут)

Сейчас этот раздел просматривают: 1 гость

cron