Изготовление лазерного ЧПУ станка своими руками

ЧПУ/Станки/Различные конструкторские задачи

Модератор: Алаев Ян

Аватара пользователя
Алаев Ян
Основатель Форума
Сообщения: 2284
Зарегистрирован: 19 мар 2014, 12:05
Откуда: Саратов

#101

Сообщение Алаев Ян » 27 ноя 2017, 08:37

Константин.З писал(а):Продувкой пользуетесь? Ведь и на обычном выжигании тоже есть смысл использовать - удаляется дым из зоны выжигания и рисунок должен получиться более чистым?
нет, не пользуюсь, демонтировал. Для реза мощности лазера недостаточно, либо он будет работать на износ с большой деградацией. Для выжигания использую обычный вентилятор, который сдувает дым из зоны выжигания, работает почти бесшумно, продувка сильно шумит, ну и жрет электричество компрессор немало.
Стремление к совершенству рождает шедевры!

Аватара пользователя
Алаев Ян
Основатель Форума
Сообщения: 2284
Зарегистрирован: 19 мар 2014, 12:05
Откуда: Саратов

#102

Сообщение Алаев Ян » 06 дек 2017, 09:17

Константин.З писал(а):Компьютер никак не участвует в работе лазерного гравера. В том и преимущество RAMPS - в автономности - скинул файл на SD карту и запускай.
Как-то я упустил эту фразу...
Вы используете какой-то дополнительный модуль? Напрямую к RAMPS же нельзя подключить SD-карту.
Если не сложно, скиньте Вашу схему соединений, которую Вы используете для управления станком.

Я поясню свой вопрос. Я знаю вариант, когда в Mega 2560 зашивают прошивку grbl и ее используют для управления. Возможно даже, что RAMPS 1.4 как шилд ставится на такую прошивку. Но, в этом случае управление берет на себя ПК через USB. Вы же написали, что у Вас лазер управляется с SD-карты, стало быть, прошивка у Вас Marlin??? И SD-карта подключается на модуле индикации? Расскажите, как Вы модифицировали прошивку, что у Вас все заработало в режиме лазера?

У меня прямо появилось желание купить RAMPS 1.4 и попробовать самому.
Стремление к совершенству рождает шедевры!

Аватара пользователя
Константин.З
Наблюдатель
Наблюдатель
Сообщения: 15
Зарегистрирован: 22 ноя 2017, 17:30

#103

Сообщение Константин.З » 06 дек 2017, 14:00

Есть прошивка специально модифицированная для лазера, лазер делал по этой ссылке https://mysku.ru/blog/aliexpress/40000.html.
Единственное - сначала начертил все SolidWorks, и вместо роликов использовал подшипники.

Аватара пользователя
Алаев Ян
Основатель Форума
Сообщения: 2284
Зарегистрирован: 19 мар 2014, 12:05
Откуда: Саратов

#104

Сообщение Алаев Ян » 06 дек 2017, 14:17

Очень интересно! Спасибо за ссылку! С удовольствием изучу.
Стремление к совершенству рождает шедевры!

Аватара пользователя
Алаев Ян
Основатель Форума
Сообщения: 2284
Зарегистрирован: 19 мар 2014, 12:05
Откуда: Саратов

Понеслась душа во все тяжкие...

#105

Сообщение Алаев Ян » 11 дек 2017, 15:01

Страдая от недостатка 3D-принтера, мой взгляд был устремлен на ЧПУ-лазер, до которого давно не доходили руки...
Смотрел я на него и у меня рождались одна идея за другой, особенно при условии, что там не все так хорошо, как мне хотелось бы.

Вот, что навеяло мне в мою беспокойную голову:
1. В проекте я использовал двигатели NEMA23 /viewtopic.php?f=74&t=241#p6751 (они просто были на тот момент, когда я его делал), сейчас мне двигатели NEMA23 нужны для проекта ЧПУ-фрезера, вот сюда /viewtopic.php?f=74&t=359, а в лазер можно и нужно поставить NEMA17. Там им самое место. Они и дешевле (все равно движки покупать) и легче (скорость будет выше, инерция меньше). В общем, надо бы подумать, как двигатели оттуда изъять и заменить на двигатели другого формата.
2. Несколько раз я больно стукнулся/ободрался о металлические уголки, вот тут их хорошо видно /viewtopic.php?p=8541#p8541 - с ними надо что-то делать...
3. Когда я только начинал эту тему, то сам еще плохо разбирался во всем и доверился стороннему разработчику, там у него возникли какие-то проблемы и драйвер лазерного модуля был частично или полностью (не знаю) поврежден /viewtopic.php?p=7733#p7733 - надо с этим разобраться.
4. Недавно я столкнулся с проблемой резонанса шаговых двигателей /viewtopic.php?p=18158#p18158 меня немного смущает это, так как неисправность хоть и не проявляется больше, но иногда мне кажется, что какие-то неприятные звуки двигатели все же издают. Было бы неплохо сменить электронику, драйвера, БП, чтобы понять, кто там виновник в этой ситуации.
5. У меня намечается целый парк станков и я давно хочу сделать унифицированное подключение как контроллера, так и драйверов, чтобы можно было их оперативно менять между собой при необходимости.
6. Давно уже планирую сделать короб с вытяжкой, чтобы не нюхать запах гари во время выжигания.
7. Немного смущает тот факт, что у многих получается резать фанеру (4 мм) твердотельным лазером. Мне это почти не удалось. Надо бы попробовать "разогнать" свой лазер на свой страх и риск.
8. Используя 3D-принтер можно во многом облегчить конструкцию. Это позволит увеличить скорость работы и уменьшить инерцию станка. Надо пробовать.

В общем, дел, как оказалось, выше крыши... Надеюсь, что это не закончится фатальным провалом с выходом из строя еще одного ЧПУ-станка.

РАЗГОНЯЕМ ЛАЗЕР!!!
Прочитал материал изложенный здесь https://mysku.ru/blog/aliexpress/40000.html - понравилось, интересно.
Особое внимание обратил на ток через лазер. Пришлось снять собственный источник тока и измерить ток - 1.05А. Наверное, для резки дерева, действительно, маловато...

вот тут https://ru.aliexpress.com/item/New-Free-Shipping- ... 0a6f164e094541ab13edc4ab9c9bed есть интересная информация, где указываются рабочие режимы лазера, похожего на тот, что применяю я.
HTB11wpFMXXXXXbYXpXXq6xXFXXXK.jpg
HTB1wU4EMXXXXXaaXFXXq6xXFXXXM.jpg
Написано, что предельный ток через лазер 1.7А, у меня источник тока на LM317 и три токозадающих резистора номиналом 2.2 Ом, соединенных параллельно дают 0,733 Ом, что соответствует току порядка 1.7А. Спаял, подключил - 1,64А. Близко, конечно, к верхней границе, но, наверное, надо пробовать. В тексте пишут, что ставят и больший ток. Неизвестно, правда, сколько он прослужит в таком режиме, но нужно попробовать... :rambo:
Стремление к совершенству рождает шедевры!

Аватара пользователя
poty
Профи
Профи
Сообщения: 3269
Зарегистрирован: 24 мар 2014, 10:00
Откуда: Россия, Москва

#106

Сообщение poty » 11 дек 2017, 15:11

Алаев Ян писал(а):у меня источник тока на LM317
Алаев Ян писал(а):что соответствует току порядка 1.7А
А ничего, что LM317 рассчитан на 1,5А?
Владислав

Аватара пользователя
Алаев Ян
Основатель Форума
Сообщения: 2284
Зарегистрирован: 19 мар 2014, 12:05
Откуда: Саратов

#107

Сообщение Алаев Ян » 11 дек 2017, 16:17

Владислав, спасибо за внимательность! Я уже так привык ко всяким LM1084, которые применял последнее время (у них 5А), что напрочь забыл, что у LM317 ток 1.5А. Придется ток уменьшить... Может это и к лучшему! Лазер целее будет.

Расковырял драйвер лазера
2017-12-11 16.24.03.jpg
2017-12-11 16.24.24.jpg
более ранние фото здесь: /viewtopic.php?f=74&t=241#p7733

Небольшое пояснение:
FAN - разъем для подключения вентилятора охлаждения драйвера
FAN1 - разъем для подключения вентилятора охлаждения лазера
LD - разъем для подключения лазера
VR-I - подстройка тока через лазер
VR-V - подстройка напряжения на лазере
V-IN - разъем входного напряжения
TTL -разъем для подачи ШИМ

Вот что мне совершенно непонятно - лазерный диод это токовый прибор, падение напряжения на нем определяется исключительно протекаемым током, который согласно логике этого прибора устанавливается с помощью VR-I. Тогда о какой подстройке напряжения на лазере может идти речь? Зачем нам VR-V? Или, как вариант, это защита от большого входного (12В) напряжения, которое может погубить лазер. Т.е. некий стабилизатор искусственно снижает входное напряжение лазера до более безопасного, а окончательное падение напряжение уже определяется протекаемым током.
Сейчас срисую приблизительную схему этого драйвера.
2017-12-11 16.58.29.jpg
Частичная схема драйвера
Пояснения:
Входное напряжение 12В подается на разъем V-IN. Далее идет диодный мост (на диодах написано S3MB). По всей видимости, китайцы очень боятся, что неаккуратное обращение с данным изделием погубит драйвер или лазер, для этого обезопасили себя поставив диодный мост на входе. Далее конденсатор и его керамический собрат на выпрямленном напряжении. От этого же напряжения питаются два разъема вентиляторов охлаждения FAN и FAN1. Далее входное напряжение поступает на 4 и 5 вывод микросхемы XL4005EI, полагаю, что это регулятор напряжения, который снижает напряжение до некоторого безопасного уровня. Выходное напряжение с вывода 3 (XL4005EI) идет на дроссель и на диод (на диоде написано SS34), который пропускает через себя обратный ход тока дросселя. Это выходное напряжение идет на разъем LD, куда подключается лазерный диод. Разъем LD зашунтирован керамическим конденсатором и диодом, включенным в обратном направлении, на нем написано B2N. Второй вывод разъема LD идет на коллектор транзистора 2SD1415, эмиттер которого идет на 3 запараллеленых резистора номиналом 33 Ом, которые выполняют роль датчика тока. В схеме есть еще много разной обвязки, ОУ, детали ШИМ и разной стабилизации, но суть ясна.
Не знаю, работает ли стабилизатор напряжения, но источник тока на 2SD1415 вероятнее всего не работает, так как сейчас у меня ток задается с помощью LM317. Вот схема соединений
Изображение

То, что написано "на лазер" идет на V-IN предыдущей схемы.
Стремление к совершенству рождает шедевры!

Аватара пользователя
poty
Профи
Профи
Сообщения: 3269
Зарегистрирован: 24 мар 2014, 10:00
Откуда: Россия, Москва

#108

Сообщение poty » 11 дек 2017, 16:31

Предположу:
Алаев Ян писал(а):лазерный диод это токовый прибор, падение напряжения на нем определяется исключительно протекаемым током, который согласно логике этого прибора устанавливается с помощью VR-I. Тогда о какой подстройке напряжения на лазере может идти речь? Зачем нам VR-V?
Я думаю, это - подстройка под определённый лазер. Т.е., если, допустим, лазер на 3В, то выставляется напряжение чуть больше нужного, чтобы не греть аналоговый транзистор управления.
Алаев Ян писал(а):XL4005EI, полагаю, что это регулятор напряжения, который снижает напряжение до некоторого безопасного уровня
Это - контроллер ШИМ. Думаю, он управляется с одной стороны от ОУ-компаратора, выставляющего нужное напряжение (см. выше), с другой стороны - от входа ШИМ (TTL) - для контроля мощности лазера.
Алаев Ян писал(а):коллектор транзистора 2SD1415, эмиттер которого идет на 3 запараллеленых резистора номиналом 33 Ом, которые выполняют роль датчика тока.
А вот это - тот самый источник тока, который выставляет ток через лазер (как и написано выше). Величина тока зависит от смещения на базе (Евгений теперь это считает влёт! :-) ), которое регулируется переменником.
Владислав

Аватара пользователя
Алаев Ян
Основатель Форума
Сообщения: 2284
Зарегистрирован: 19 мар 2014, 12:05
Откуда: Саратов

#109

Сообщение Алаев Ян » 11 дек 2017, 16:35

Проверил на холостом ходу (без подключенного лазера) работу стабилизатора напряжения на XL4005EI - на разъем LD приходит 6.2В. Покрутил регулятор VR-V, напряжение меняется, внешне эта часть работает. Полагаю, что в моей конфигурации с источником тока на LM317 нужно выпаять 2SD1415 и посадить второй конец разъема LD на землю, так как нет никакого желания разбираться в неисправном источнике тока.
Стремление к совершенству рождает шедевры!

Аватара пользователя
Константин.З
Наблюдатель
Наблюдатель
Сообщения: 15
Зарегистрирован: 22 ноя 2017, 17:30

#110

Сообщение Константин.З » 11 дек 2017, 18:45

Если объединять в один станок фрезерный и лазерный - я бы посмотрел в сторону ЧПУ Альтернатива2 - в интернете навалом сборок SolidWorks. Вывести все провода на один разъем и сделать 2 контролера - один фрезерный, другой лазерный. Нужен лазер - прицепить кабелем один контролер, нужен фрезер - другой контролер. Думаю данная конструкция обеспечит скорость 1000-2000мм/мин, что хватит для лазера.
Станок в сборе.png

Аватара пользователя
Алаев Ян
Основатель Форума
Сообщения: 2284
Зарегистрирован: 19 мар 2014, 12:05
Откуда: Саратов

#111

Сообщение Алаев Ян » 11 дек 2017, 18:54

Константин.З писал(а):Если объединять в один станок фрезерный и лазерный
по моему опыту - лазер не может работать с винтовой передачей, для скорости нужна ременная, а для фрезера предпочтительнее винтовая, так как она силовая и лучше держит нагрузки, но если искать компромисс, то нужно делать передачи для фрезера на ремнях, только на мощных, как я делаю в этом проекте /viewtopic.php?f=74&t=359 там будут мощные ремни, которые в свою очередь обеспечивают и большую скорость перемещений. Еще очень важна масса портала. Если у Вас тяжела конструкция - не получится у Вас быстро разгоняться и тормозить. Станок будет раскачиваться, что приведет к искажениям картинки. У лазера все проще, нагрузка на портал минимальная - вес лазера. Даже если Вы шпиндель снимите, у меня конструкция оси Z /viewtopic.php?f=74&t=362#p18256 (которую нужно гонять туда сюда) весит килограмма полтора, поэтому я думаю, что вряд ли это хорошая идея комбинировать лазер с фрезером. Более того, один раз я это практически проверил /viewtopic.php?p=5318#p5318
Стремление к совершенству рождает шедевры!

Аватара пользователя
Алаев Ян
Основатель Форума
Сообщения: 2284
Зарегистрирован: 19 мар 2014, 12:05
Откуда: Саратов

#112

Сообщение Алаев Ян » 12 дек 2017, 07:47

Алаев Ян писал(а):7. Немного смущает тот факт, что у многих получается резать фанеру (4 мм) твердотельным лазером. Мне это почти не удалось. Надо бы попробовать "разогнать" свой лазер на свой страх и риск.
я добавил резистор 0,1 Ом к имеющимся токозадающим и сейчас ток через лазер составляет 1,45 А. В этом режиме и LM317 и лазер находятся в допустимых режимах работы, при этом ток через лазер я увеличил почти в 1,5 раза, посмотрим, какой будет результат. Будем считать, что лазер я "разогнал" до разумных пределов.
Стремление к совершенству рождает шедевры!

Аватара пользователя
Константин.З
Наблюдатель
Наблюдатель
Сообщения: 15
Зарегистрирован: 22 ноя 2017, 17:30

#113

Сообщение Константин.З » 12 дек 2017, 16:37

Алаев Ян писал(а):по моему опыту - лазер не может работать с винтовой передачей, для скорости нужна ременная
Надо исходить из того - какая должна быть скорость у лазера. 1000-2000 мм/мин разве мало? И ШВП разве этого не обеспечит?
http://wiki.purelogic.ru/index.php?titl ... одвигатели? - вот тут кстати как расчитать мошность двигателя в зависимости от скорости и нагрузки.
Просто на ремне получается очень простая и легкая конструкция.

Аватара пользователя
poty
Профи
Профи
Сообщения: 3269
Зарегистрирован: 24 мар 2014, 10:00
Откуда: Россия, Москва

#114

Сообщение poty » 12 дек 2017, 16:43

Я думаю, Ян говорил несколько о другом. Как только мы увеличиваем мощность двигателей, начинается бег по остальным составляющим. Например, как отмечал Ян:
Алаев Ян писал(а):Еще очень важна масса портала. Если у Вас тяжела конструкция - не получится у Вас быстро разгоняться и тормозить. Станок будет раскачиваться, что приведет к искажениям картинки.
Я бы сказал, что станок может раскачиваться очень серьёзно, если с большими ускорениями двигать полкило веса.
Есть ещё конечная жёсткость конструкции, сложность электронной части (драйверов и блоков питания) и т.п. вещи. Эффективность же всего этого будет низкой (лёгкий лазер будет утяжелён, а для фрезера не нужна такая скорость и, соответственно, мощность двигателей).
Просто как мнение.
Владислав

Аватара пользователя
Константин.З
Наблюдатель
Наблюдатель
Сообщения: 15
Зарегистрирован: 22 ноя 2017, 17:30

#115

Сообщение Константин.З » 12 дек 2017, 17:13

Смысл использовать одну конструкцию на ШВП в том, что для лазера не важен момент, и нужно всего лишь гонять каретку с заданой скоростью, и соответственно обороты ШД можно увеличивать, для фрезера нужен момент и соответственно уменьшаем обороты ШД (т.е. подачу).
Так как крутящий момент на ШД сильно зависит от оборотов вращения и сильно падает с увеличением частоты вращения - то для лазера одна подача, для фрезы другая.
У нас на работе стоят немецкие фрезерные станки именно портального типа на ШВП - и ничего - шустро работают.

Аватара пользователя
Алаев Ян
Основатель Форума
Сообщения: 2284
Зарегистрирован: 19 мар 2014, 12:05
Откуда: Саратов

#116

Сообщение Алаев Ян » 12 дек 2017, 18:19

Я не настаиваю, просто попытаюсь еще раз донести свою точку зрения, а Вы уже сами решайте каким путем идти.
Мы исходим из того, что сделали универсальный портал, который должен работать и с фрезером и с лазером. В качестве привода у нас ШВП.
Если мы сделали станок, который умеет работать с фрезером, то однозначно наш подвижный портал получился тяжелым. Иначе никак по другому у Вас не получится надежно и жестко закрепить шпиндель. Вот тут /viewtopic.php?f=74&t=362#p18256 у меня вес портала получился порядка 1,5 кг, может и даже ближе к 2 (там еще не хватает 4 металлических подшипников LM16UU), при этом, почти все сделано из пластика, так как я ориентировался на небольшие нагрузки (гравировка, не фрезеровка), а для фрезера жесткость должна быть больше, значит конструкция будет крепче и тяжелее. Теперь предположим, что мы туда закрепили лазер. Такой вес можно двигать, но для нормального движения нужно задавать достаточно плавный разгон и торможение (для фрезера это нормально, но не для лазера), иначе станок начнет раскачиваться за счет резких толчков такой массы. Получается, что либо мы мгновенно стартуем/тормозим - имеем проблему раскачки станка, в этом случае мы не сможем его просто поставить на стол, а придется всю конструкцию станка притягивать болтами к неподвижному основанию, но и это до конца не поможет, так как у станка есть своя жесткость и люфты и это будет приводить к все большим и большим биениям при изменениях направления движения. Если вдруг мы решим, что нельзя с таким ускорением стартовать/тормозить - мы получим градиент цвета при работе лазера, так как на замедленных участках движения мы получим более черный цвет, нежели на участке с постоянной скоростью движения. Как вариант, можно снизить рабочую скорость движения и сделать ее такой, чтобы станок не раскачивало при большом установленном ускорении, но в этом случае мы получим крайне низкую производительность станка. Мой лазерный ЧПУ работает на скорости минимум 2500 мм/мин, при этом при гравировке картин время идет на часы, средняя картина делается 5-7 часов, что-то большее порядка 12-15 часов. Это долго. Если Вы поставить ШПВ на лазер, то Вы не дождетесь, пока станок доделает картинку (проверено). Если лазер нужен для того, чтобы вырезать фигурки из мягких материалов, тогда ШВП вполне подойдет, так как там можно пройти несколько раз контрольными заходами и прорезать уже на постоянной скорости, когда портал выйдет на заданный режим скорости, хотя многое зависит от сложности фигуры, так как все повороты будут добавлять свои ускорения/торможения, что будет приводить к непостоянству скорости.

Как вывод:
1. ШВП с тяжелым порталом и большим ускорением - имеем колебание станка и искажения из-за пропуска шагов вызванное сложностью управления двигателем в таких режимах. На картинке будут двойные линии и смещенный рисунок. Еще от вибрации заготовка может просто "поехать".
2. Тот же вариант с малыми ускорениями - градиент цвета на картинке. Черный цвет будет неоднородным.
3. Тот же вариант с большим ускорением, но малой конечной скоростью - очень высокое время выполнения кода. Низкая производительность станка.

Это я только со стороны механики рассказал. С точки зрения электроники будет не меньше проблем. Драйвера ШД будут сходить с ума и контроллер тоже от постоянных всплесков тока в моменты торможения и разгона двигателей. Я не хочу сказать, что нельзя сделать конструкцию, которая будет и силовой и быстрой одновременно. Я хочу сказать, что для решения этой задачи потребуется решить куда более сложные технические задачи, чем если бы мы просто разделили станки между собой. Потребуются сложные способы крепления станка и заготовки, меры по снижению вибрации. С точки зрения электроники - потребуются мощные и хитромудрые драйвера с компенсацией всего всего, что только встречается при управлении ШД.
Стремление к совершенству рождает шедевры!

Аватара пользователя
poty
Профи
Профи
Сообщения: 3269
Зарегистрирован: 24 мар 2014, 10:00
Откуда: Россия, Москва

#117

Сообщение poty » 12 дек 2017, 19:00

Я изначально говорил, что нужно использовать модуляцию мощности лазера и управление им. :-)
Владислав

Аватара пользователя
Алаев Ян
Основатель Форума
Сообщения: 2284
Зарегистрирован: 19 мар 2014, 12:05
Откуда: Саратов

#118

Сообщение Алаев Ян » 12 дек 2017, 19:13

poty писал(а):Я изначально говорил, что нужно использовать модуляцию мощности лазера и управление им.
если ускорения большие, то в этом нет особой необходимости, я нехватки не почувствовал.
Стремление к совершенству рождает шедевры!

Аватара пользователя
poty
Профи
Профи
Сообщения: 3269
Зарегистрирован: 24 мар 2014, 10:00
Откуда: Россия, Москва

#119

Сообщение poty » 12 дек 2017, 20:21

Я говорю не о нехватке, а о другом принципе формирования полутонового изображения.
Владислав

Аватара пользователя
Алаев Ян
Основатель Форума
Сообщения: 2284
Зарегистрирован: 19 мар 2014, 12:05
Откуда: Саратов

#120

Сообщение Алаев Ян » 13 дек 2017, 16:24

Алаев Ян писал(а):эмиттер которого идет на 3 запараллеленых резистора номиналом 33 Ом
Обманул, каюсь...
Номинал резисторов 0,33 Ом (можно было догадаться по их размеру, при токе в 1А они бы сгорели при сопротивлении в 33 Ом).
poty писал(а):Думаю, он управляется с одной стороны от ОУ-компаратора, выставляющего нужное напряжение (см. выше), с другой стороны - от входа ШИМ (TTL) - для контроля мощности лазера.
там стоит AP4310 - сдвоенный ОУ с опорным напряжением.
http://pdf.dzsc.com/20090227/200902062114409029.pdf
Стремление к совершенству рождает шедевры!

Ответить