Laserowy ploter CNC

[AntekBezak]

Opis projektu

Niedawno skończyłem pracę nad ploterem laserowym cnc (trwało to 3 i pół miesiąca). Ploter może się poruszać w dwóch osiach, x i y, jego przestrzeń robocza ma 190mm na 190mm i jest wyposażony w dwa silniki krokowe pochodzące z demontażu przez co nie mogę podać ich dokładnych parametrów(przypuszczam ż to silniki Nema 17). Jedyne narzędzie jakim może się posługiwać to laser (500 mW), który co prawda jest dedykowany do drukarki Ender 3, ale z ploterem też działa. Jednostka sterująca to Arduino UNO z nakładką cnc shield wyposażoną w dwa sterowniki A4988. Całość jest zasilana przez zasilacz montażowy 350W 24V. Tylko Arduino jest zasilane przez port USB z komputera.

Zdjęcie plotera oraz render projektu

Plastikowe fragmenty zostały wydrukowane na drukarce 3D (Ender 3) z filamentów PLA i PETG. Wszystkie pliki zostaną opublikowane na google drive. Koszt wykonania tego projektu to na czas pisania tego artykułu około 1170 zł. Do generowania plików g-code używam programu Inkscape z wtyczką Lasertools. Napisałem też własny program w pythonie, ale nie działa tak dobrze. Pliki wysyłam do plotera za pomocą programu o nazwie Grbl Controller. Na Arduino został wgrany kod z biblioteki grblmain. Zarówno oś x jak i oś y poruszają się na dwóch metalowych prętach z łożyskami i jednej śrubie trapezowej połączonej z silnikiem. 

 

Skąd pomysł na budowę plotera?

Pomysł zbudowania plotera pojawił się w zeszłym roku w sierpniu kiedy zobaczyłem na YouTube film jak ktoś przerobił stare odtwarzacze do płyt na ploter. Pierwszy projekt zakładał zbudowanie prostej maszyny używając motor shieldu do wycinania kształtów laserem za pomocą joysticka (wtedy odczytywanie plików z komputera za pomocą Arduino to była czarna magia). Prawie udało mi się dokończyć ten projekt, ale napotkałem problemy z zasilaniem których nie mogłem rozwiązać, więc porzuciłem pomysł. Po jakimś czasie na forbocie pojawił się artykuł "Robot artysta pod kontrolą Arduino UNO". Czytając go zauważyłem że robot jest kontrolowany przez cnc shield. Zacząłem szukać na ten temat informacji i okazało się że jego obsługa wcale nie jest taka trudna jak myślałem i tak powstała wersja druga. Niestety zepsuł mi się dysk na którym miałem to nagranie więc jest dostępne tylko na YouTube. Ploter był zbudowany z płyt PCW (wtedy nie miałem drukarki 3D) i z dwóch małych silników liniowych. Jednak znowu napotkałem problemy których nie mogłem rozwiązać więc zrobiłem trzecią podobną wersję, która działała jeszcze gorzej niż poprzednia, i znowu porzuciłem projekt. Postanowiłem, że czas kupić drukarkę 3D, dlatego przez jakiś czas uczyłem się programów 3D i zbierałem pieniądze, a potem wróciłem do tematu plotera i zaprojektowałem wersję czwartą która wreszcie działała jak należy.

Wersja druga

Możliwości plotera

Jak dotąd testowałem go głównie pod kątem grawerowania, ponieważ jeszcze nie udało mi się nic wyciąć tak, aby to dobrze wyglądało (zawsze krawędzie są zwęglone, a sklejka zaczyna się rozwarstwiać). Jeśli ktoś zna rozwiązanie tego problemu proszę o informację w komentarzu.

Przykładowe efekty pracy plotera

Wiązka laserowa jest bardzo jasna, przez co używając jej trzeba mieć okulary przeciwko laserom

Jeśli ktoś jest zainteresowany zbudowaniem takiego plotera w domu to niedługo pojawi się film na ten temat na moim kanale YouTube. Wszystkie pliki projektu znajdują się na google drive, ale projekt może być trochę niedopracowany

Nagranie jest dostępne na YouTube.

Edytowano Listopad 18, 2022 przez AntekBezak

[Treker (Damian Szymański)]

Dziękuję za opis i gratuluję ciekawego DIY! Właśnie zatwierdziłem ten temat, więc projekt jest już widoczny publicznie. Jeśli chcesz, aby Twój projekt wziął udział w naszej akcji rabatowej (50 zł do sklepu Botland) to upewnij się, że link do tego tematu umieściłeś w tym miejscu 🚀

Zachęcam do opisywania kolejnych projektów 🙂

[H1M4W4R1]

20 godzin temu, AntekBezak napisał:

Wiązka laserowa jest bardzo jasna, przez co używając jej trzeba mieć okulary przeciwko laserom

500mW jest jasne? 😄 W moim mam 40W... Nawet w okularach jest dość jasno... Chociaż aktualnie zabrałem się za jego remont, bo wszystko było na pająku 😄 

20 godzin temu, AntekBezak napisał:

Jak dotąd testowałem go głównie pod kątem grawerowania, ponieważ jeszcze nie udało mi się nic wyciąć tak, aby to dobrze wyglądało (zawsze krawędzie są zwęglone, a sklejka zaczyna się rozwarstwiać). Jeśli ktoś zna rozwiązanie tego problemu proszę o informację w komentarzu.

Dobra sklejka i sterowanie w osi Z. Bez skupiania lasera tak małej mocy raczej za dużo nie uzyskasz w kwestii cięcia. Po prostu laser jest za słaby do cięcia, chyba, że papieru 😄 

Poza tym czemu, ale to czemu śruby trapezowe? Przy takiej małej mocy nie ma to dużego znaczenia, ale jak będziesz chciał wymienić laser na coś mocniejszego t zabraknie Ci wydajności mechanicznej. Po prostu śruby będą za wolne, by grawerować, nawet na niskich wartościach wypełnienia PWM. Trapezówki są spoko do frezarek (chociaż jak ktoś ma kasę to idzie w kulowe), do czegoś co powinno jeździć 800mm/s raczej nie.

I dobrze widzę, że ta śruba nie jest podwójnie łożyskowana? 😄 Przy silniku masz sprzęgło elastyczne, z drugiej strony nie widzę łożyska, więc śruba będzie tarła o plastik, który wygląda na PLA, więc zacznie się dość szybko topić. Maszyna błyskawicznie straci prostopadłość, co zacznie powodować gigantyczną ilość problemów przy braku kompensacji wymiarowej trzecią osią prostopadłą do płaszczyzny pracy.

608 2RS / 608 ZZ to koszt ok. 10-15zł za 10 sztuk... (w wersji ekonomicznej).

[AntekBezak]

10 godzin temu, H1M4W4R1 napisał:

Poza tym czemu, ale to czemu śruby trapezowe?

Kierowałem się głównie precyzją. Myślałem że śruby będą precyzyjniejsze od pasków, a poza tym z paskami zawsze jest problem przy ich naprężaniu. Możliwe że kiedyś spróbuję je wymienić.

10 godzin temu, H1M4W4R1 napisał:

I dobrze widzę, że ta śruba nie jest podwójnie łożyskowana?

Oś y jest, ale nie widać tego na zdjęciu, natomiast oś x też ma być, ale miałem problemy z zamontowaniem łożyska, więc chciałem to zrobić po napisaniu artykułu.

Drobna poprawka, zapomniałem dać nagrania.

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[H1M4W4R1]

22 minuty temu, AntekBezak napisał:

Oś y jest, ale nie widać tego na zdjęciu, natomiast oś x też ma być, ale miałem problemy z zamontowaniem łożyska, więc chciałem to zrobić po napisaniu artykułu.

Ja ostatnio zdelaminowałem wydruk wbijając LM12UU 😉 Ogólnie jak masz trapezówki na sprzęgłach elastycznych to łożyska powinny być po obu stronach, bo inaczej sprzęgło może się ugiąć i stracisz tę dychę - dwie dychy z wysokości, co czasami ma ogromne znaczenie (frezarki precyzyjne do PCB).

24 minuty temu, AntekBezak napisał:

Myślałem że śruby będą precyzyjniejsze od pasków

To teraz weź tę śrubę i spróbuj przesunąć głowicę na zablokowanym silniku to się dowiesz jaki to ma luz 😄 Paski są znacznie dokładniejsze, a prawidłowo napięty pasek powinien grać jak struna w gitarze 😉 No i paski mogą jechać spokojnie do kilku tys. mm/s, a śruba TrNx2 powyżej 200 mm/s zaczyna już mieć ze sobą problemy...

[AntekBezak]

10 godzin temu, H1M4W4R1 napisał:

Ogólnie jak masz trapezówki na sprzęgłach elastycznych to łożyska powinny być po obu stronach, bo inaczej sprzęgło może się ugiąć i stracisz tę dychę

Dlatego obie osi jeżdżą na dwóch prętach, żeby nie wywierać nacisku na śrubie.

10 godzin temu, H1M4W4R1 napisał:

Paski są znacznie dokładniejsze, a prawidłowo napięty pasek powinien grać jak struna w gitarze 😉 No i paski mogą jechać spokojnie do kilku tys. mm/s, a śruba TrNx2 powyżej 200 mm/s zaczyna już mieć ze sobą problemy...

Chyba masz rację. Będę o tym pamiętał w innych projektach.

[H1M4W4R1]

1 godzinę temu, AntekBezak napisał:

Będę o tym pamiętał w innych projektach.

Uniwersalna zasada wyboru:
duża precyzja - śruba kulowa
duże siły - śruba trapezowa
duża prędkość - pasek zębaty
duża siła i prędkość - łańcuch

1 godzinę temu, AntekBezak napisał:

Dlatego obie osi jeżdżą na dwóch prętach, żeby nie wywierać nacisku na śrubie.

Byś się zdziwił jak łatwo ugiąć te wałki 😉 Testowane przy remoncie frezarki.

[AntekBezak]

W takim razie chyba nie pozostaje mi nic innego jak zrobić piątą wersję.