Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Miniaturowa frezarka CNC

Klopsik 25 Paź 2013 09:31 39540 31
  • Miniaturowa frezarka CNC


    Witam!

    Pomysł zrodził się podczas wypadu ze znajomymi, kiedy to kumpel zaczął się spierać, że silnik w CD/DVD-ROMie nie jest silnikiem krokowym i nie można go sterować precyzyjnie. Był to nijako impuls do działania.


    Sercem frezarki jest GRBL 0.9 i Arduino Uno (którego jestem wielkim fanem). W stosunku do wersji 0.8 programu nastąpiło wiele zmian i to pozytywnych. Tutaj zaznaczam, iż początkowo wzorowałem się na biurkowej grawerce laserowej ze strony Instructables.

    http://www.instructables.com/id/Pocket-laser-engraver/?ALLSTEPS


    Materiał był bardzo pomocny przy ustawieniu poprawnie GRBL dla silników z napędu DVD, dla których mimo usilnych prób nie znalazłem ani jednego datasheet'u. Kolejnym bardzo przydatnym źródłem była "Teoria napędów krokowych" autorstwa Witolda Obera.
    Po zapoznaniu się bliżej z teorią silników krokowych i metod ich sterowania oraz pracy mikrokrokowej nastąpił czas na budowę.

    Jako pierwszy wykonany został stelaż drewniany. Nic nadzwyczajnego ani wymagającego wyjątkowych zdolności manualnych. Moją przewagą jest natomiast posiadania sąsiada stolarza, który udostępnił mi maszyny na czas obróbki, dzięki czemu konstrukcja jest naprawdę prosta. Całość sklejona Vicolem i skręcona, następnie pomalowana politurą.

    Miniaturowa frezarka CNC

    Z kolejnym elementem było już pod górkę. Drewniany dystans dla stołu osi X. Tutaj wózek umieszczony na DVD jest nieregularny i trudno wypoziomować deskę, aby leżał równolegle do podłoża, ale kilku godzinach i paru spartaczonych deskach i to się udało.

    Miniaturowa frezarka CNC

    Oś X przykręcona jest do podłoża za pomocą tuleji dystansowych z Castoramy i wkrętów do drewna, amortyzacja drgań na gumkach z napędu DVD (znacznie ciszej, a ciągle stabilnie).

    Oś Y przykręcona bezpośrednio do drewna, amortyzowana tak samo jak X.

    Sterowniki Easy Driver posiadałem i używałem do sterowania serw, tak więc koszty drastycznie spadły. Po zmontowaniu udowodniłem znajomemu, że "da się" i byłem z siebie bardzo zadowolony. :)

    Miniaturowa frezarka CNC

    Laser... Nie chciałem, szkodliwy dla oczu i małej mocy, absorbuje tylko ciemne materiały, problematyczny (ESD itd).

    Już miałem odłożyć projekt do piwnicy, gdy nagle zobaczyłem katalog dziewczyny w którym była... "Frezarka do paznokci"

    "Tego jeszcze nie grali!" Tak pomyślałem i zamówiłem na allegro najtańszą 12V frezareczkę z obrotami (wg producenta i bez obciążenia) 12 000obr/m, oraz dokupiłem jedną sztukę Easy Driver 4.4.

    Od tej pory musiałem radzić sobie sam. Oś Z wykonałem z napędu FDD, ale jako, że nie posiadam absolutnie żadnych narzędzi do cięcia blachy został mi brzeszczot i... za ojczyznę!

    Miniaturowa frezarka CNC

    Nie wyszło to pięknie, ale sprawdza się. Problemem natomiast bardziej okazał się montaż do osi Y (tak samo jak przy drewnianym dystansie - nieregularny kształt i wysokość). Tutaj z ratunkiem przyszła uniwersalna płytka PCB przykręcona i wypoziomowana dla Y, a na nią przykręcona oś Z. Sztywność konstrukcji jest zadowalająca (ale na pewno nie powalająca).

    Frezarka okazała się idealna wymiarowo, jednak był mały problem z jej montażem. Ostatecznie są to opaski zaciskowe, wbrew pozorom trzymające bardzo dobrze.

    Osobiście do wysyłania G-codów używam programu "Universal Gcode Sender" ze względu na szybkość reakcji, której mimo usilnych prób nie uzyskałem w "Grbl Controller"

    PCB mojego autorstwa dopasowana do posiadanego drewnianego stelażu. Zasadniczo nic na niej nie ma, ale oszczędziło to masę kabli. ;)

    Miniaturowa frezarka CNC

    Miniaturowa frezarka CNC

    Uff... Trochę się rozpisałem, na zakończenie chcę serdecznie podziękować osobie o nicku "dondu" za wytłumaczenie i pomoc przy doborze przekaźnika.

    Materiały pomocne przy budowie:

    "Teoria silników krokowych" Witold Ober
    "Pocket laser engraver" Instructables
    "Wikipedia"

    Pole robocze:
    X-38mm
    Y-38mm
    Z-25mm

    Co mogę tym frezować?
    Frezować mało co, piankę i miękkie materiały ponieważ:
    a) frezarka jest słaba jak mucha,
    b) konstrukcja suwnicy DVD-ROM'u też do zbyt sztywnych nie należy.

    Miniaturowa frezarka CNC

    Miniaturowa frezarka CNC

    Miniaturowa frezarka CNC

    Za to wiercić bez problemu można w PCB! (Oczywiście z posuwem ustawionym na absolutne minimum i ostrym wiertłem), zdjęcie przedstawia zwymiarowaną płytkę PCB. Jednak słaba metoda, bo prędkość tej operacji jest okropnie niska.

    Miniaturowa frezarka CNC

    Koszty:
    W moim wypadku ok 100zł - 1x Easy Driver + frezarka
    Ogólne, zawierające najważniejsze/najdroższe elementy (ceny allegro):

    2x DVD-ROM - uszkodzone kilka zł
    1x FDD - 4zł
    3x Easy Driver 4.4 - ok. 180zł
    1x Arduino - ok. 100zł, kopia - ok. 50zł
    Frezarka - 16zł

    Na zakończenie chcę zwrócić uwagę na jedną sprawę. Jedynym wolnym zasilaczem 12V, który miałem w domu był 3A zasilacz impulsowy. Jeśli ktoś chce zbudować/buduje prototyp, niech pamięta, aby NIGDY nie podłączać zasilacza większego niż 1A bezpośrednio w V-in Arduino. Producent co prawda napisał tylko "7-12V", jednak zabezpieczeniem Arduino jest dioda 1N4007, której maksymalny prąd (wg noty katalogowej) wynosi 1A. Tak samo należy uważać, aby częstotliwości silników krokowych nie pokrywały się z częstotliwością frezarki.

    Większość pomyśli "Po co to?!", "3,8cm x 3,8cm ?!"
    Odp.: Poszerzyłem swoją wiedzę o teorię, praktykę, sterowanie numeryczne, nowe wzory. Chciałem zbudować coś, czego jeszcze nie widziałem i być pierwszym. :)
    Kto wie?... Może konstrukcji w przyszłości użyją w salonach piękności do precyzyjnego frezowania wzorków na paznokciach? Buhaha! :D

    To tyle. Pewno nikomu nie chciało się czytać całości. :P

    Sugestie/krytyka mile widziane. :)

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    Klopsik
    Poziom 13  
    Offline 
    Klopsik napisał 249 postów o ocenie 128, pomógł 1 razy. Mieszka w mieście Jastrzębie Zdrój. Jest z nami od 2007 roku.
  • #2
    nfblezz
    Poziom 9  
    Wiedzę zyskałeś, nikt Ci jej już nie odbierze :D
    Chciałem kiedyś coś podobnego zbudować. Z wierceniem pcb sobie radzi, a czy da się nią pcb sfrezować? Bo do tego miałem ją stosować
  • #3
    IS
    Poziom 17  
    Ten sterownik EasyDriver cenę ma "z górnej półki". Na dx.com całą płytkę z przesyłką dają za 12 dolców, sam układ A3967 jest dostępny poniżej 20zł brutto...
  • #4
    szymon122
    Poziom 38  
    Klopsik napisał:
    NIGDY nie podłączać zasilacza większego niż 1A bezpośrednio w V-in Arduino. Producent co prawda napisał tylko "7-12V", jednak zabezpieczeniem Arduino jest dioda 1N4007, której maksymalny prąd (wg. noty katalogowej) wynosi 1A.

    I co z tego, że jeden amper? Przecież nikt o zdrowych zmysłach nie będzie zasilał silników poprzez arduino tylko pociągnie zasilanie osobno.
    Rozumiem, że komunikujesz się przez usb? Próbowałeś frezować plastik? Ten wentylator to w jakim celu?
  • #5
    Pablo2015
    Poziom 18  
    Witam,
    Jak odczytywanie jest położenie wrzeciona w danej osi?
    Jakie jest pole robocze?

    Ciekawy i nietypowy projekt, ciekaw jestem jaki efekt dałoby zamocowanie mocniejszego napędu.

    Pozdrawiam Paweł
  • #6
    Klopsik
    Poziom 13  
    Jeszcze nie próbowałem frezować plastiku, ale gdy będę w domu i znajdę trochę czasu to sprawdzę i poinformuję o wynikach.

    Odczytywanie położenia odbywa się softowo na podstawie ilości kroków wykonanych przez silnik. Ma to wadę, gdy np. "wrzeciono" napotka opór i zatnie się w miejscu kroki dalej się naliczają i przy homingu jest problem.

    Pole robocze w opisie.


    Mocniejszy napęd zwykle oznacza cięższy napęd, a z tym silniki z DVD mogą sobie już nie poradzić.


    Easy Driver może tani nie jest, ale wygodny. Zawsze można użyć H-bridge, taniej, a też powinno działać. Ew. "Arduino dual stepper motor shield" 2x A3967 w cenie jednego Easy Drivera, tylko pinout inny, ale to nie problem.

    Oba wentylatory mają za zadanie chłodzenia plastikowych uchwytów trzymających ślimaki silników.

    Komunikacja standardowo jak na Arduino - USB prędkość 9600

    Tak sobie myślę...
    Gdyby wybebeszyć dwie stare drukarki lub drukarkę i skaner otrzymamy pole robocze wielkości A4,
  • #7
    szymon122
    Poziom 38  
    Pablo2015 napisał:
    Gdyby wybebeszyć dwie stare drukarki lub drukarkę i skaner otrzymamy pole robocze wielkości A4,

    Będziesz miał tylko jedną oś ;) Dodatkowo przeważnie silniki są bipolarne tak jak tutaj a one nie są zbyt ciekawe do sterowania.
  • #8
    Gizmoń
    Poziom 28  
    Klopsik napisał:
    kumpel zaczął się spierać, że silnik w cd/dvd-romie nie jest silnikiem krokowym i nie można go sterować precyzyjnie

    Silnik wcale nie musi być krokowy żeby dało się nim precyzyjnie sterować ale mniejsza o to. Jakim programem generujesz G-kody?

    Pomysł z drukarkami nie jest zły ale trzeba ich trochę więcej, z 8. Moją pierwszą frezarkę zbudowałem właśnie z elementów drukarek i do frezowania styrodurowych detali była w sam raz :)
  • #9
    Klopsik
    Poziom 13  
    Wiem, że nie musi być krokowy, ale wytłumacz przy piwie komuś, kto jest najmądrzejszy "cokolwiek"...

    G-kody aktualnie generują rozszerzeniem do Inkscape "G-code tool". Jeśli masz jakieś ciekawe propozycje innych programów (np. takie generujące kody 2,5D), to z chęcią skorzystam z rady kogoś bardziej doświadczonego, bo nie ukrywam Twoja kompaktowa frezarka robi wrażenie. ;)

    szymon122 napisał:
    Będziesz miał tylko jedną oś


    Jeśli użyć dwóch drukarek to pole faktycznie będzie tylko szerokości kartki A4 (kwadrat), ale jeśli dodatkowo użyję skanera to już pełnowymiarowe A4 (prostokąt).
    szymon122 napisał:
    Dodatkowo przeważnie silniki są bipolarne tak jak tutaj a one nie są zbyt ciekawe do sterowania.


    Niebardzo rozumiem, z tego co wiem silniki dwufazowe dzielimy na unipolarne i bipolarne, gdzie różnicą jest odszczep po środku dla unipolarnych lub dwa uzwojenia i osobne odszczepy dla bipolarnych i to chyba są najbardziej popularne, ale mogę się mylić.

    Chyba, że chodzi Ci o silniki pięciofazowe, ale tutaj wątpię, że sam dałbym sobie radę z ich sterowaniem.

    Edit:
    Co do pytań na PW odpowiem hurtowo:

    1) Tranzystorem może być zasadniczo każdy NPN np. popularny BC547

    2) Przekaźnikiem może być każdy, który ma cewkę na 5V i konfigurację styków NC.

    3) Dioda to jakiś popularny transil ale można użyć np 1N4007 lub tego co ma się w szufladzie.

    4) Z plastikiem jeszcze nie kombinowałem, bo nie mam płyt i i ich plastikowych opakowań, a dodatkowo muszę jeszcze opracować mocniejsze mocowanie elementu do stołu. :D Myślę, że się uda, a jeśli nie to konstrukcję trzeba będzie przemyśleć i dodatkowo usztywnić. Poinformuję o tym.

    5) Pole robocze wg. mnie można w łatwy sposób powiększyć stosując koło zębate na ślimaku zamiast "tego czegoś" oryginalnie wstawionego w DVD-ROM. Sprawdzałem - to malutkie z LEGO Technics idealnie pasuje. :P
  • #12
    Tommy82
    Poziom 40  
    O to właśnie chodzi ze w czymś takim to ja bym jednak na sztywność postawił...
  • #13
    hacker_ice

    Poziom 24  
    Co do sterownika krokowców to na ebayu z chin są 4 osiowe za 120zł już z przyłączeniem do kompa :) oraz o możliwości wysterowania silników 3A :) sam będę składał frezarkę CNC właśnie z tego sterownika :)
  • #14
    Klopsik
    Poziom 13  
    Wszystko z chin ciągnijmy to napewno się nam PKB poprawi. :P

    Test z plastikiem - pozytywnie ALE (musi być jakieś przecież!). Frez wchodzi w plastik jak w masło, frezuje z centymetr i koniec... Czemu? Cały jest obrośnięty stopionym plastikiem. Moje frezy są do PCB, widać do plastiku są potrzebne inne i te zwyczajnie się nie nadają. Jak dorwę frez do plastiku to opublikuję wynik.

    Tommy82 napisał:
    O to właśnie chodzi ze w czymś takim to ja bym jednak na sztywność postawił...


    Tutaj masz rację, jednak dokręcone mocno nie generują "ruchomej osi", sama frezarka też nie ma jakiegoś kosmicznego posuwu bocznego, alew bardziej poważnej maszynie coś takiego nie ma prawa bytu.
  • #16
    hacker_ice

    Poziom 24  
    Jasne oto link do sterownika:

    http://********/itm/400574527069?ssPageName=STRK:MEWAX:IT&_trksid=p3984.m1438.l2649
    Moderowany przez ANUBIS:

    3.1.18. Zabronione jest publikowanie informacji do źródeł, które po pewnym czasie wygasają (publikowanie odnośników do stron o charakterze krótkotrwałym).


    koszt około 120zł :) sam niedługo będę zamawiał, fakt paczka będzie szła ok 2-3 tygodni ale w porównaniu do cen w PL gdzie sam scalak do sterownika ten główny kosztuje 15zł za sztukę na allegro wiec daje to nam 45zł + koszt wysyłki :P a to dopiero same scalaki :) Udanego robienia frezarki jak swoją zrobie to wstawie :)
  • #17
    Arczi256
    Poziom 8  
    Hmm.. Zastanawia mnie jedna rzecz. Bo jeśli silnik krokowy się przyblokuje to komputer mimo to nadal będzie naliczał kroki więc będzie to powodowało błędy. Myślę, że przydałby się jeszcze jakiś enkoder na każdą z osi, żeby zapobiec takiemu zdarzeniu. Możliwe, że się mylę .. Ale czy nie lepiej byłoby zastosować serwomotor?
  • #18
    hacker_ice

    Poziom 24  
    Ogólnie co do frezarki CNC to na takich sterownikach lub na sterownikach wykorzystujących ten układ scalony powstało kilkanaście projektów które sam przeglądałem i nikt nie pisał o przyblokowaniu się silnika krokowego, bo jak wiadomo krańcówki powinny być aby nie zjechał za daleko w danym kierunku. Po to jeszcze są sprzęgła między silnikiem a posuwem. Co do przytoczonego problemu będę mógł bardziej zabrać głos jak już ją do końca złoże :)
  • #20
    Klopsik
    Poziom 13  
    hacker_ice napisał:
    Jasne oto link do sterownika:

    http://****/itm/400574527069?ssPageName=STRK:MEWAX:IT&_trksid=p3984.m1438.l2649

    koszt około 120zł sam niedługo będę zamawiał, fakt paczka będzie szła ok 2-3 tygodni ale w porównaniu do cen w PL gdzie sam scalak do sterownika ten główny kosztuje 15zł za sztukę na allegro wiec daje to nam 45zł + koszt wysyłki a to dopiero same scalaki Udanego robienia frezarki jak swoją zrobie to wstawie


    Napisałeś, że 4-osiowy, ja widzę, że 3-osiowy, ale nvm. Wpisz nazwę tego sterownika w sieci i otrzymasz 3/4 negatywnych opini w tym np. po polsku, cytuję:

    "Jedna oś coś ciągle nie mogłą nadążyć - dziwne stuki przy pracy i gubienie kroków przy minimalnym obciążeniu - zmieniałem kable i osie i dalej to samo było. Finalnie z tb6560 osi Y poleciał Dym i na tym się skończyło testowanie. Sprzedawca z forum na moje zapytanie odnośnie serwisu/gwarancji nie odpowiada jak narazie."

    parę postów dalej:

    "mam identyczny sterownik z ebaja i identyczny problem, tylko jedna oś stuka i gubi kroki, reszta pracuje poprawnie. Nie wiem co jest grane, wszystkie silniki syczą w stanie spoczynku."

    itd itp, po angielsku, niemiecku, holendersku i pewno innych językach, których nie rozumiem. :P

    Wybór należy do Ciebie. ;)


    Arczi256 napisał:

    Hmm.. Zastanawia mnie jedna rzecz. Bo jeśli silnik krokowy się przyblokuje to komputer mimo to nadal będzie naliczał kroki więc będzie to powodowało błędy. Myślę, że przydałby się jeszcze jakiś enkoder na każdą z osi, żeby zapobiec takiemu zdarzeniu. Możliwe, że się mylę .. Ale czy nie lepiej byłoby zastosować serwomotor?



    Tutaj masz rację. Jeśli przytrzymasz mocno którąś z osi np ręką to spowoduje to, że komputer stwierdzi, że silnik jest w położeniu np X34.12, a tak naprawdę będzie tam gdzie go zablokowałeś czyli np X12.50 i spowoduje to błędy. Serwa to następny krok przy modernizacji. ;)

    szymon122 napisał:
    Zmniejsz obroty i będzie ok bo jak na razie to ty topisz plastik a nie go frezujesz


    To dopiero po upgrade, bo jak widać na PCB, nie posiada regulacji obrotów. ;) Ale dzięki za radę, nie mam doświadczenia w obróbce materiałów. ;) Taki sam upgrade czeka układ zasilania, bo jest wadliwy, dołożony będzie stabilizator na 5V (bo przy takim napięciu silniki będą się mniej grzały) i kondensatory odsprzęgające (tutaj podziękowania dla użytkownika Gizmoń za podpowiedź!) i parę innych usprawnień mających na celu wyeliminowanie niedogodności. ;)

    Jeszcze jedno ku przestrodze innych:
    Te maszynki są cholernie uzależniające! Ledwo zbudujesz coś co przypomina CNC i już masz ochotę na budowę kolejnej - mocniejszej - lepszej - bardziej precyzyjnej! :)
  • #21
    Arczi256
    Poziom 8  
    @Klopsik

    Do silników krokowych potrzebny jest specjalny sterownik. Natomiast w serwomotorach bardzo prawdopodobne, że będzie potrzebne inne sterowanie typu np. Arduino które będzie zadawało sygnał bo enkoder i sterownik jest już zamontowany w serwomotorze(w większości przypadków). I jeśli kupimy sterowniki do krokowych a później wymienimy na serwomotory to będziemy troszkę w plecy. Proszę mnie poprawić jeśli się mylę.
  • #24
    Cuberius
    Poziom 11  
    IS napisał:
    Ten sterownik EasyDriver cenę ma "z górnej półki". Na dx.com całą płytkę z przesyłką dają za 12 dolców, sam układ A3967 jest dostępny poniżej 20zł brutto...


    A nie prościej kupić np tutaj?
    http://nettigo.pl/products/191
  • #25
    Klopsik
    Poziom 13  
    Arczi256 napisał:
    Ale chodzi Ci o serwa modelarskie czy serwomotory do CNC?


    W moim wypadku były to modelarskie... Muszę poczytać, nie chcę wypalić z jakąś głupotą. ;)

    Otrzymałem kilka pytań o PCB w wersji PDF, więc zamieszczam w załączniku. Wersja pierwsza, należy dodać kondensatory ok 100nf na wejście napięć sterowników i frezu. Jedynie poprawiłem tą tragiczną literówkę w "Shield"... ;)
  • #26
    Gloomwing
    Poziom 17  
    Klopsik napisał:
    To dopiero po upgrade, bo jak widać na PCB, nie posiada regulacji obrotów.

    Spróbuj zmniejszyć posuw.

    Jak frezowanie PCB?
  • #27
    domel1
    Poziom 12  
    Bardzo fajna frezareczka a mam pytanko czy trudno jest skonfigurować ten programik Grbl Controller? czy on jest napisany tylko pod Arduino ?
    właśnie jestem na etapie że udało mi się złożyć prosty sterownik silnika krokowego
    na Atmega8 tylko nie rozwiązałem jeszcze komunikacji Atmegi z laptopem przez USB
    i sie zastanawiam czy dało by się taki sam układ zrobić tylko na Atmegach bo Arduino jeszcze nie próbowałem nigdy
  • #28
    Klopsik
    Poziom 13  
    Witam!

    Odnośnie wszystkich pytań na PW:

    Niestety nie jestem aktualnie w stanie sprawdzić frezowania plastiku i innych materiałów o które pytaliście, ponieważ nie przebywam aktualnie w miejscu gdzie frezarka się znajduje. :(

    Jeśli idzie o konfigurację GRBL, jest ona bajecznie prosta, parametrem "$" sprawdzamy wartość interesującego nas pola i zmieniamy odpowiednią komendą.

    domel1 napisał:
    i sie zastanawiam czy dało by się taki sam układ zrobić tylko na Atmegach bo Arduino jeszcze nie próbowałem nigdy


    Oczywiście, że tak, Arduino UNO to inaczej Atmega 328P + FT232RL! :) Jak dobrze kojarzę, to powstała wersja "bieduino" czy jakoś tak, którą można spokojnie zastosować. ;)

    Przy okazji... Cena Easy Driver... Zamówiłem ostatnio 10szt Easy Driver 4.4 prosto z Chin za cenę... 3.58Eur/szt... + darmowa wysyłka. ;)
  • #29
    Doctore.
    Poziom 18  
    Też przez jakiś czas myślę o zbudowaniu grawerki laserowej na krokowcach z napędu dyskietek.
    Gratulacje :)
    Czy ta elektronika do tego celu się nada?:

    - znajdziemy to wpisując "easydriver" by nie było że nieaktywne(bo przecież w linku nie jest zapisana nazwa produktu...) - http://www.ebay.com/itm/New-EasyDriver-Shield...t=Home_Automation_Modules&hash=item58a65ab2ea
    - znajdziemy to wpisując "ATmega328P with FT232RL" by nie było że nieaktywne - http://www.ebay.com/itm/Nano-V3-0-ATmega328P-...910?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item2a36c579f6