Сверлильный станочек для ПП с прицелом через вебкамеру

Автор: warenow, warenow@rambler.ru
Опубликовано 09.08.2017
Создано при помощи КотоРед.

Здравствуйте!
Цель - получить достаточно прецизионный сверлильный станочек без применения точных токарных/фрезерных работ при изготовлении устройства, или применения трудно доставаемых материалов. Бюджет - до 1000 рублей.

требуется :

1. Полет фантазии;
2. Немного прямые руки;
3. Достаточно свободного времени;

В итоге, станок получился достаточно прост в изготовлении и служит для сверления ПП китайскими твердосплавами от 0.2 мм. Задействовано два порта USB компьютера.

Заимствованные идеи:
1. Взрослый CNC станок; 2. Прицел места сверления - программа управления лазерной установкой для засветки фоторезиста от AlphaCrow.
Примененные материалы.
Остов:
1. Станина (громко сказано) - ламинированная ДСП, размеры - под максимально разумные ПП, у меня 175х295x16мм.
2. Строительная шпилька с резьбой М8 1м;
3. Крепежная стальная пластина 40х160 - 2 шт.
4. Гайка удлиненная M8 - 5 шт;
5. Быстро полимеризующаяся эпоксидная смола - 15г.

Ось Z:

1. Шпилька 6мм - с какого-то принтера ~200мм.
2. Подшипник LM6LUU - 2шт (заказаны в Китае).
3. Мотор 390 DIY 13000-26000 ОБ./МИН.;
4. Патрон NAIERDI 2.3 мм Латунь для 3.2 мм;
5. Ходовой винт - строительная шпилька М5, длина 120мм, гайка - латунная М5 - длина 12мм, не помню от куда взял;
6. Шаговый двигатель - любой от принтера;
7. Пластина крепежная 90х35 - 2шт;

Вид сбоку:

  Как видно из фото, все элементы крепления направляющих выполнены с помощью эпоксидного клея, в том числе зафиксированы по резьбе тем же клеем удлиненые гайки, предварительно выставленные перпендикулярно столу с помощью отреза стекла и угольника.

При монтаже предусмотрена возможность замены мотора или регулировки по высоте следующим образом: лавсановой пленкой от фоторезиста обернул мотор и закрепил малярным скотчем, далее нанес клей на соединительную пластину и мотор, совместил все вертикали и оставил полимеризоваться. После, сняв лавсановую пленку с двигателя, получил разъемное посадочное место под "Шпиндель".

 Прицел:

1. Вебкамера от ноутбука (важно!);

Она же:

2. Механизм перемещения блока головок жесткого диска:

Сделал тестовое сверление прямо в столик. Отверстие ещё пригодится, только большего диаметра.

В точке крепления гловок, доступным способом закрепил вебкамеру клеем, стараясь попасть в отверстие в столике. Питание и D+ D- подал на камеру через шлейф, который служит возвратной пружиной, поэтому разъём я установил после фиксации блока головок с установленной камерой, регулируя усилие возврата.

Установка разъема вебкамеры:

 У меня получилось так:

Вебкамера подключается в USB разъем компьютера через переходные разъемы на плате станка без применения дополнительных активных компонентов.

Электроника выполняет функцию управления перемещением шпинделя по вертикали, ШИМ регулировку оборотов, управления сдвигом вебкамеры в горизонтальной плоскости. 

состоит из:

1. Ардуинка на Atmega328 c RS-232 (Nano V.3)на борту и ПО Grbl v1.1 ( https://github.com/grbl/grbl ) - используется только управление осью Z;

2. Драйвер шагового двигателя A4988;

3. Всякая мелочевка и n-канальный мосфет;

Моя схема и плата в формате Diptrace в прицепе. Вариантов электроники может быть масса, поэтому привел свой пример. Отправляю код в станок с помощью Universal g-code sender.

Описание работы в двух словах:

Исходное состояние - Шпиндель поднят в верхнюю точку, а камера, закрепленная на блоке головок, смотрит в точку сверления. Оператор по окну прицеливания HLDI совмещает центр будущего отверстия и перекрестье мишени. Клавишей Send File окна Universal g-code sender отправляется код в Ардуинку станка.

 Видео работы почему-то с ютуба не загружается, поэтому ссылка вот:

https://youtu.be/7yBMasXidpw

Алгоритм кода следующий:

Ардуина (D13, Spindle Direction) убирает камеру, включает «Шпиндель» (D12, Spindle Enable) на малые обороты , перемещает (D7, Direction Z Axis) его на расстояние (D4, Step Pulse) до платы (у меня 25мм), включает максимальные обороты и опускает ещё на 2 мм.

После, поднимает шпиндель в исходное состояние, выключает мотор, отпускает вебку. Станок готов для следующего отверстия.

Калибрую в следующей последовательности:

сверлю мягкий материал (пластиковую карту), после возвращения вебки в исходное положение, делаю скриншот окна вебкамеры. В любом редакторе изображений (я использую Paint.net) рисую мишень в отдельном слое с перекрестьем в центре отвертстия, сохраняю слой в BMP 640х480. В экране совмещения отверстий HLDI добавляю новую мишень BMP. Всё.

В планах заменить ходовой винт на промышленный с шагом резьбы 2мм, поставить более мощный шаговик, направляюшие и подшипники заменить на ф8мм, переделать плату управления, придумать что-то для установки прицела мышкой, установить на плату управления USB хаб. Всё есть в наличии, лапы никак не дойдут. Тем не менее работает уже 3 месяца - полет нормальный.

Помогал сын Даниил (8 лет) и кошка Муха.

P.S. В нашей лаборатории:

Файлы:
Исходник для Ардуино, схемы, платы.

Все вопросы в Форум.