Нихромовый выжигатель чпу напечатанный на 3D принтере

В продолжении темы open source project*. Как и все истории начинаются со слов, - дело было вечером... В данной ситуации, немного всё по другому. Прошлым годом был спроектирован, и собран (практически на спор) чпу фрезер распечатанный на 3D принтер. Ранее писал об этом пост. Станочек собран, запущен, был навешен лазер 5.5 ватт. После «игры» с лазером, сам фрезер отошел на второй план. Начал выжигать. Как известно лазер очень хорошо работает с векторной графикой, в этом плане равных ему можно сказать нет, но вот с растром начинаются проблемы. И тут вступает в силу человеческое «хочется больше!». Не долго думая, первое что пришло на ум, нихромовый выжигатель, попадавшийся мне мимолетно на глаза пару лет назад. Да и финансовых вложений требовал куда меньше чем стоимость самого лазера.

Как это работает?

Принцип работы можно сравнить, точнее опробовать имея под рукой паяльник. Нагрев его до максимально температуры, начать медленно проводить по деревянной поверхности, чем медленней проводишь, тем темнее получается прожженная поверхность, если очень быстро провести, то поверхность не успеет прогореть (слишком короткий контакт с поверхностью) на рисунке можно изобразить это так: (по этому алгоритму и построено программное обеспечение)На максимальных скоростях, цвет остается практически неизменный относительно поверхности.

Проектирование и сборка

Изначально, конструкция должна быть не по классической схеме, но немного подумав решил всё таки оставить классику, т.к. нужно было испытать один элемент конструкции, а именно ось X c кареткой. Проще говоря, как поведет себя каретка на двух линейных подшипниках. Хоть нагрузки станок не несет абсолютна никакой при работе, но все таки два, это маловато, китайский люфт он беспощадныйВ целом, если не считать «мелочевки» в конструкции используется всего 8 напечатанных деталей, при которых уже возможен старт станка, в общем деталей 11 на данный момент, (крепление для ардуинки, крышка с куллерами и прочее). Из за своей «простоты» узлов, размер в теории может быть любой, в теории, потому что валы 8мм свыше метра, полагаю уже есть не совсем хорошо. Да и изначально станок планировался таких размеров, чтобы легко помещался лист формата А3. Но из за того что как оказалось позже, у меня не нашлось направляющих 500 мм для оси Х, так как их израсходовал на фрезер, а были в закромах 800мм. Резать стало жалко, оставил их какие есть, от чего станок в размерах вырос. Как оказалось в процессе эксплуатации, это только огромный плюс.

Рама из алюминиевого квадратного профиля 20х20 мм по периметру, и 'стол' из того же материала 12х12мм, скреплено это всё заклепками. Можно и на болтах скрутить, но не стал заморачиваться лишними телодвижениям, заклепки свою задачу выполняют сполнаЧем хорош такой каркас, тем что в трубах, легко прячется проводка, тем самым выигрывает общий внешний видОбщий вид:Электроника:

Построено это всё на базе Arduino UNO + cnc shield 3.0 соответственно. Причем шилду у меня в хозяйстве выделена роль цыгана, качует от станка к станку... один на всех, эдакий проститут чпушный)) (банально нету средств заказать дополнительно). Прошивка GRBL 1.1. Питается сие хозяйство, в том числе и накал жала, от 12-ти вольтового блока питания 40А (40 это слишком много, просто другого не было) 20 - 25 ампер по предварительным расчетам вполне достаточно.Принудительное охлаждение драйверовПрограммная часть:

Для генерации g-кода использую замечательную бесплатную программу Конвертер Bmp в GCode. Чем очень понравилась, тем что есть настойки скорости черного цвета, т.е. экспериментально подбираем при какой скорости прожигается черная линия не портя при этом поверхность 'не впиваясь в нее'и выставляем это значение в программе. Таким образом пришел к выводу, что регулятор накала жала по сути не нужен, достаточно один раз при сборке установить максимальный накал, и найти минимальную скорость черного цвета. В дальнейшем при выжигании, если нужно сделать фотографию более светлую, то просто увеличиваем скорость значения черного цвета, жало передвигается быстрее, отсюда и 'рисуемая' линия светлее. Максимальный накал может ограничиваться лишь одним параметром, - максимальной скоростью хода каретки и ускорения, в моем случаи максимальная скорость каретки 16700 мм/с, увеличить скорость можно поставив шкив на мотор, большего диаметра. Эксперименты по поиску продолжаются. После того как файл кода сгенерирован, его уже можно запихнуть в любую программу которая 'умеет' отправлять код на ардуинку. Я использую LaserGrbl, уже как то привык, удобно что показывает время выполнения программы, можно нажать паузу, и прочие плюшки.

Тесты: (далее пойдут фото по нарастающей мере опыта)

И вот механика собрана, электроника подключена, ардуинка прошита и настроена под параметры механики, на угад пальцам в клавиатуру ставлю параметры, нифига не понимая какой шаг по Y делать, вообще впереди в голове куча вопросов и тестов.

Первое выжиганиеПосмотрев на сие безобразия, с умными глазами почесав затылок, стало понятно как той козе что надо менять настройки программы исходя из характеристик механики. Решил немного погуглить, углубиться в тему. Тонны бесполезных страниц в сети, пару веков видео на ютубе, которые просто показывает как выжигает, без особых закадровых текстов, в общем ничерта ни от кого ничего не узнал, у всех всё так красиво но не понятно как. Наткнулся на 'загадаШный' принтер не буду оглашать его название многие и так поймут, лишь скажу что его цена я прямо попутал где лева где право. И тут я окончательно задумался. Цена на него не маленькая, наверняка есть какая то фишка, от чего и складывается такая сумма, значит я сделал что то не так...

Глянув хорошенько на первый тест выжигание, делаем вывод, слишком большая скорость каретки, низкая температура жала, большой шаг между строками. Меняем настройки, повышаем температуру, жжем:Ну вот, уже по лучше подумал я, но что за дикие полосы? Понимаю что расстояние между полосами меньше где больше черного. А дело в том что на жале со временем как и на паяльники появляется нагар, и когда он достигает критической скажем так массы, нагар скалывается, и резко повышается температура жала, в следствии чего появляются разница оттенков, скорость то при этом ведь постоянная. Здесь велосипед придумывать не пришлось, всё уже умные люди придумали за меня , у которых всё красиво и без косяков. Линейка. При подходе к координате X=0, жало наезжает на металлическую линейку, буквально на сантиметр. Но тут тоже есть небольшая хитрость, в сети по этому поводу не нашел информации, просто следовал логике и ошибок. Вариант первый, НЕ правильный:Не верен он тем, что подходя к линейке, жало которое получает некое давление на поверхность за счет в моем случаи обычной резинке, нужно 'взобраться' на поверхность нашего очистителя, и чем она толще, тем всё печальней, так что линейка должна быть самая дешевая, т.е. самая тонкая, но и этого не достаточно, за счет того что жало находится в раскаленном состоянии, да и нихром не совсем уж такой и жесткий материал, удар об острый угол, просто загибает жала в бараний рог. Выход. Немного подточить край:Сделать это можно с помощью дочки болгарина, или любыми другими способами, делать сверх острым смысла нет, проверенно. Просто подточить уголок, и проблема решена.

Пробуем дальше:Результат в прямом смысле на лицо. И всё, тут понеслась! Сжечь всю фанеру в хате!Много загружать фотографий не стану, т.к. еще не всё идеально, впереди тесты тесты и еще раз тесты, нужно найти максимальные его возможности, тем самым увеличить скорость. Не быстрое это удовольствие, последние два выжженных фото в среднем печатались 5 с половиной часов каждое, размер 310х410. При этом средняя скорость исходя из кода, примерно в 50-60% его возможностей.На этом очень коротко, но всё. Примерная сумма комплектующих для сборки сей шайтан-машины около 4т.р (позже назову более точную сумму) Исходя из того будет ли Вам это интересно дальше, то последует следующая статья, с завершенным проектом, и окончательными его возможностями.

Ссылка на проекты kirviks тут Пока идет тестовые выжигание, параллельно доделываю изначальную версию . Посты 'строчить' каждый день на 3dtoday ни как не получится, так что кому интересно следите за развитием событий в группе проектов.

P.S. Откуда цена в 58 000р??? :)