آموزش تصویری ساخت دستگاه CNC حکاکی لیزری با استفاده از قطعات DVDدرایو

مرحله 1: باز کردن DvD درایوها

ابتدا ما به دو درایو اپتیکال CD یا DVD نیاز داریم. ما قصد داریم که از استپ موتورها و دیودهای لیزری استفاده کنیم و تمام اجزای نوری را خارج کنیم. از حمل کننده‎ها برای محورهای X و Y استفاده خواهد شد. ما باید آنها را عمود به هم محکم کنیم. روش انجام آن نیز به سلیقه شما بستگی دارد.

مرحله 2: مونتاژ پایه

ما در این پروژه در حدود 1 متر آلومینیوم نبشی و یک قطعه شیشه آکریلیک استفاده کردیم که پایه کار را به وسیله آن بسازیم و محور Y را با استفاده از پیچ‎های کوچک روی آن نصب می‎کنیم. سپس محور X را روی آلومینیوم نبشی و براکت چاپ سه بعدی نصب می‎کنیم. همچنین بهتر است که برای سطح اصلی کار پایه‎های پلاستیکی بسازید. هر چه سطح میز کار شما صاف‎تر باشد بهتر عمل می‎کند. برای صرفه جویی در وقت می‎توانید یک بار دیگر از چاپگر سه بعدی استفاده کنید.

مرحله 3: لیزر

مرحله بعدی استفاده از لیزر است، اگر از یک درایو DVD RW استفاده کرده باشید می‎توانید از دیود لیزر آن برای این پروژه استفاده کنید. در اینجا ما قصد داریم از یک ماژول لیزر دست ساز 1.5w 445nm استفاده کنیم. برای استفاده طولانی مدت ما باید این لیزر را خنک نگه داریم. برای DVD یک تکه کوچک از آلومینیوم کفایت می‎کند، اما با لیزر قویتر باید از سیستم خنک کننده استفاده کنیم. ما از براکت پرینت شده برای ثابت نگه داشتن دیود لیزر به یک هیت سینک و یک فن 50 میلیمتری استفاده می‎کنیم. همچنین از آنجا که هوا تنها از پایین خارج می‎شود ما مشکل تخلیه دود از سطح حکاکی را با این روش حل کردیم. برای حفظ ایمنی شما باید حتما از عینک محافظ لیزر نیز استفاده کنید.

مرحله 4: اجزای الکترونیک

برای کنترلر اصلی ما از یک Arduino nano استفاده می‎کنیم، همچنین به دو استپ موتور A4988، MOSFET IRFZ44N، دو مقاومت 47 اوهم و 10 کیلواهم نیز نیاز داریم. منبع تغذیه مورد نیاز برای موتورها و لیزر باید 12 ولت و حداقل 3 آمپر باشد. برق مورد نیاز Arduino نیز مستقیما از usb تامین می‎شود. یکی از نکاتی که باید به آن توجه ویژه‎ای داشته باشید خنک کننده لیزر است، زیرا با توان 700mA گرمای زیادی تولید می‎شود. ما این مدار را روی بردبورد نصب کردیم. MOSFET به کار رفته در این مدار نیازی به هیت سینک ندارد.

مرحله 5: میان افزار

قبل از تنظیمات ما باید میان افزار مورد نیاز را آپلود کنیم. ما در اینجا از GRBL 1.1 استفاده می‎کنیم. شما می‎توانید با مراجعه به این آدرس آن را دانلود كنيد. ما تنها به فولدر grbl اضافه شده به فایل زیپ نیاز داریم. سپس در Arduino IDE به Sketch برويد و .ZIP Library را اضافه کنید و فولدر grbl را انتخاب کنید. سپس نمونه grbl upload را باز کنید و آن را به بورد Arduino خود آپلود کنید. شما به یک نرم افزار برای ارسال G-Code به قلم حکاکی نیز نیاز خواهید داشت. ما در این پروژه از  "Laser GRBL" استفاده کرده‎ایم که از پورت com و سرعت 115200 استفاده می‎کند.

مرحله 6: تنظیم راه انداز استپ موتورها

در بخش الکترونیک ما باید جریان درست استپ موتورها را قبل از اتصال به آن تنظیم کنیم. برق 12 ولت را وصل کنید، Arduino را به کامپیوتر متصل کنید و ولتاژ پتانسیومتر تریمر را اندازه گیری کنید. شما می‎توانید از طریق فرمول زیر آن را محاسبه کنید:

Vref = Current Limit * 8 * 0,100 = Current Limit / 1,25

اما از آنجا که ما جریان درست موتورها را نمی‎دانیم، آن را در حدود 250mV تنظیم و موتورها را متصل می‎کنیم. اگر دیدید یکی از موتورها بیش از حد داغ می‎شود آن را به 130mV کاهش دهید. همزمان با نصب 3 پین درایور با استفاده از نرم افزار GRBL و استفاده از فلش‎های مکان نما سعی کنید محور را حرکت دهید. برای توقف اضطراری نیز دکمه چراغ دار را فشار دهید.

مرحله 7: تنظیمات برنامه

در این مرحله ما قصد داریم تنظیمات برنامه را انجام دهيم. دستگاه حکاکی خود را به کامپیوتر متصل کنید و دو $$ را ارسال کنید. شما فهرستی از پارامترهای ذخیره شده در حافظه Arduino را دریافت خواهید کرد. ما بیشتر با شماره خط‎ها کار داریم:

30 – حداکثر PWM لیزر، با این مقدار در Arduino پین d11 ولتاژ 5V را دریافت خواهد کرد. شما می‎توانید این پارامتر را بدون تغییر رها کنید، اما ما آن را به 256 تغییر می‎دهیم. این کار با ارسال فرمان $ 30 = 256 انجام می‎شود.

32 – حالت لیزر، شما در اینجا باید مقدار 1 را ارسال کنید. $ 32 = 1

100 – تعداد استپ‎هایی که موتور ما برای جابجایی 1 میلیمتر در جهت محور X باید طی کند.

101 – پارامتر مشابه برای محور Y، این دو پارامتر نیز باید محاسبه شوند.

130 و 131 – حداکثر ابعاد محورهای X و Y که به اندازه درایو بستگی دارد.

به منظور تنظیم نقطه فوکوس لازم است که لیزر را روشن کنید. برای انجام این کار باید M3 S250 و G1 X0 S25 F50 را ارسال کنید. این فرمان لیزر را با قدرت 10% فعال می‎کند.

مرحله 8: تنظیمات نهایی

آخرین نکته حائز اهمیت این است که  ما محدودیتی روی محور نداریم و مکان قرارگیری موتورها در زمان روشن شدن دستگاه روی مختصات صفر تنظیم خواهد شد. بنابراین قبل از روشن کردن دستگاه حکاکی شما باید محور را روی موقعیت حداکثری تنظیم کنید. شما به راحتی می‎توانید این کار را با G-Code از قبل آماده شده انجام دهید.