Держатель ножей для резки виниловой пленки. Доработка.

Установка Arduino IDE.

Сперва, нужно установить среду программирования Arduino IDE. Если она у вас установлена, то можете смело пропустить данный пункт.

Я уже рассказывал, как установить и настроить программу Arduino IDE, в статье: «Программа Arduino IDE, бесплатно для Windows, Mac OS, linux. Прошиваем Arduino». Поэтому, расскажу вкратце основные этапы установки и настройки, для операционной системы Windows.

Установка драйвера ch340.

Теперь можно приступать непосредственно к загрузке библиотеки GRBL.

Загрузка grbl в Arduino UNO.

После установки библиотеки grbl, заходим в меню Файлы –> Примеры, и в списке ищем пример «grbl». Открываем пример «grblUpload».Arduino UNO. Для этого, в пункте меню «Инструменты», выбираем плату «Arduino UNO» и порт, к которому подключена плата. В моем случае это «COM9».агрузить прошивку GRBL в Arduino UNO. Для этого нажимаем на кнопку «Загрузить». После компиляции скетча, код будет загружен в микроконтроллер. И вы увидите надпись «Загрузка завершена».

Также вы увидите надпись оранжевого цвета «Недостаточно памяти, программа может работать нестабильно». Но не пугайтесь, все будет работать отлично.

Candle.

Candle – управляющая программа для ЧПУ станков. Она полностью на русском языке. Достаточно функциональная и при этом не сложная. Но нет простой настройки конфигурации GRBL.

Carbide create v5.

Carbide Create — бесплатная CAD/CAM программа, разработанная производителями небольших ЧПУ станков “Carbide 3D”. В данной программе можно создавать небольшие чертежи, а также генерировать G-Code из векторных рисунков формата .svg. Программа неплохая, но есть ряд минусов. О них в следующей статье.

Где достать чертежи?

Нужно понимать, что производители оборудования для шредеров и дробилок не станут выкладывать чертежи в открытый доступ.

Проще всего получить схемы самодельного шредера или дробилки можно двумя способами:

1. Почитать форумы по теме, по типу этого. Вероятность найти точные и подробные чертежи измельчителей пластика очень мала. Нередко пользователи ресурсов переделывают какое-то невостребованное оборудование из смежной отрасли, например, сучкорез. А если дробилка делается «с нуля», мало кто заботится о документировании всех этапов изготовления. Тем не менее, читать форумы стоит: анализ обсуждений и чужих ошибок конструирования поможет сделать своими руками шредер для пластика более совершенной модели.
2. Снять размеры с действующего измельчителя. Получить полную информацию не выйдет, поскольку разбирать работающую машину хозяин не даст. Но в изготовлении собственной самодельной дробилки поможет даже визуальная оценка.

Многие попытки изготовить дробилку самостоятельно заходят в тупик из-за того, что конструктор пытается привязаться к существующему узлу. Например, «подогнать» все элементы под червячный редуктор, найденный в гараже.

Попытка удешевить конструкцию за счет вторичных деталей, как правило, приводит к ошибкам.

Двухвальные

Роторные и статорные ножи на таких дробилках расположены в шахматном порядке, а валы вращаются во встречных направлениях.

Малопроизводительные машины с небольшой рабочей камерой выполняются с единым приводом, зубцы на роторных ножах служат для захвата и дробления отходов.

Измельчение выполняется также боковыми поверхностями (как в дисковых ножницах).

Деление шага.

Перед установкой драйверов необходимо установить перемычки деления шага. Что это такое, и для чего нужно деление шага, читайте в статье про драйвер A4988: «Драйвер шагового двигателя A4988». Я устанавливаю деление шага ½, потому что при увеличении деления шага падает мощность двигателя. У меня получается 400 шагов на мм, — этого вполне достаточно для плоттера.

Исходные данные для конструирования

Начинать изготовление лучше с четкого определения задач измельчителя, то есть нужно знать вид и количество перерабатываемого сырья, размер фракции на выходе.

После этого находим подходящую под эти параметры модель любого известного производителя и
берем ее технические характеристики

• мощность двигателя;
• размеры загрузочного окна;
• количество и диаметр роторов;
• конфигурацию ножей.

Конструкция измельчителя для пластмасс

При выборе конструкции измельчителя пластика стоит обратить внимание на предложения производителей оборудования.

Лучше взять за основу для проекта чужие наработки и иметь определенные ориентиры, чем изобретать велосипед и в итоге получить нерабочую модель.

Наибольшей популярностью пользуются одно- и двухвальные шредеры роторного типа.

Конструкция привода

В заводских дробильных установках используется два способа передачи вращения от двигателя к редуктору:

1. Прямой привод (через муфту). Передача крутящего момента происходит без потерь, конструкция отличается компактными размерами. Если удалось подобрать готовый мотор-редуктор, габариты и вес установки будут еще меньше. Однако в таком случае необходимо предусмотреть ручное (а в идеале – автоматическое) реверсирование на случай заклинивания роторов.
2. Ременная передача. Потери КПД и сравнительно высокие габариты компенсируются плавным стартом механизма. При заклинивании шредеру грозит только обрыв или проскальзывание ремня.

Передача вращения между роторами (в случае использования одного двигателя) чаще всего выполняется через открытую зубчатую передачу. При конструировании нужно быть готовым к ее расчету. Скорее всего, шестерни придется заказывать.

Настройка grbl чпу плоттера.

Как настроить GRBL ЧПУ станка я уже рассказывал неоднократно. Например, в статье: «Установка grbl 1.1 на Arduino uno. Основы работы в программе LaserGRBL», рассказываю, как используя монитор порта Arduino IDE, настроить прошивку станка.

Плоттер можно настроить через монитор порта среды Arduino IDE или через управляющую программу «Universal G-Cod Sender», по аналогии с программой LaserGRBL. Для этого скачиваем программу с GitHub или внизу статьи в разделе «файлы для скачивания».

После установки, в операционной системе Windows, у меня выдало кучу знаков вопроса вместо русского текста.

Поменял язык на английский, и программа заработала нормально. Поэтому, покажу все настройки в англоязычной версии программы.

Для начала нам нужно подключить наш станок по USB кабелю к компьютеру. И программе выбрать порт скорость и нажать на кнопку «Open».

Затем переходим в меню «Setting -> Firmware Setting» Откроется список настроек станка, нам нужно поменять параметры:Сколько нужно сделать шагов, чтобы наш станок переместился на 1 мм по оси X, Y. Для обеих осей это значение получилось 400. Данные параметры нужно указать в настройках

Максимальную скорость перемещения в мм/мин по осям Х, Y. Так как у меня станок на винтах, и он достаточно медленный, данное значение было подобрано, и равняется 500.

Ускорение по осям. Также, опытным путем, было подобрано значение 16 мм/сек^2.

Наша прошивка настроена так, что сервопривод срабатывает на поднятие, когда подаем команду на перемещение по оси Z, также можно настроить некоторые параметры для данной оси.

• $102=400
• $111=500
• $121=50.000

Эти параметры можно указать больше. Подробнее о них расскажу в следующей статье.

Настройка электроники чпу плоттера на arduino.

Первым делом нам нужно определиться, какое деление шага поставить для нашего станка и затем рассчитать, сколько шагов будет делать шаговый двигатель, чтобы переместиться на 1 мм. по осям X и Y.

Некоторые нюансы работы

Оси координат должны быть обязательно расположены перпендикулярно друг к другу. При этом карандаш (либо ручка), зафиксированный в держателе, должен без проблем перемещаться вверх-вниз сервоприводом. Если шаговые привода не работают, то требуется проверить правильность их соединения с микросхемами L293D и найти рабочий вариант.

Одновальные

Одновальные шредеры используются для первоначального измельчения большинства разновидностей полимеров.

Он состоит из ротора, на котором закреплены подвижные ножи (2) и корпуса с неподвижными, или статорными ножами (1). Сырье подается через загрузочное окно сверху, а готовая крошка под своим весом высыпается через калибрующее сито (3).

Процесс измельчения представляет собой многократное резание и продолжается до тех пор, пока весь пластик не уйдет в приемный бункер.

Конфигурация роторных ножей выбирается в зависимости от обрабатываемого материала:

1. Ласточкин хвост и наклонные – для переработки пленочных материалов, ПЭТ-тары и других мягких отходов.
2. Прямые – для измельчения литников, ящиков, толстостенных выдувных изделий, крышек от ПЭТ-бутылок. Такие ножи часто делаются в виде отдельных сегментов, которые располагают каскадно. Сегментация выполняется для снижения ударных нагрузок на привод, снижения шума и вибрации.

Статорные ножи для одновальных дробилок полимеров делают сплошными (типа Р).

Плоттер из принтера

Графопостроители классифицируются по различным критериям. Аппараты, в которых носитель закрепляется неподвижно механическим, электростатическим или вакуумным способом, называются планшетными. Такие устройства могут как просто создавать изображение, так и вырезать его, при наличии соответствующей функции. При этом доступна горизонтальная и вертикальная резка. Параметры носителя ограничиваются только размерами планшета.

Режущий плоттер по-другому называется катер. Он имеет встроенный резец или нож. Наиболее часто изображения вырезаются аппаратом из таких материалов:

• обычной и фотобумаги;
• винила;
• картона;
• различных видов пленки.

Сделать планшетный печатающий или режущий плоттер можно из принтера: в первом случае в держателе будет установлен карандаш (ручка), а во втором – нож либо лазер.

Чтобы собрать устройство своими руками, понадобятся следующие комплектующие детали и материалы:

• шаговые двигатели (2), направляющие и каретки из принтеров;
• Arduino (совместимый с USB) или микроконтроллер (например, ATMEG16, ULN2003A), служащий для преобразования поступающих с компьютера команд в сигналы, вызывающие движение приводов;
• лазер мощностью 300 мВт;
• блок питания;
• шестерни, ремни;
• болты, гайки, шайбы;
• органическое стекло или доска (фанера) в качестве основы.

Лазер позволяет резать тонкие пленки и выжигать по дереву.

Простейший вариант планшетного графопостроителя собирают в такой последовательности:

• делают основу из выбранного материала, соединяя элементы конструкции болтами или склеивая их;

• сверлят отверстия и вставляют в них направляющие как на фотографии ниже;

• собирают каретку для установки пера либо лазера;

• устанавливают шаговые двигатели, шестерни, ремни, получая изображенную ниже конструкцию;

• соединяют электрическую схему;
• устанавливают программное обеспечение на компьютер;
• запускают устройство в работу после проверки.

Если использовать Arduino, то подойдут рассмотренные выше программы. Применение разных микроконтроллеров потребует установки различного ПО.

Когда для разрезания пленки или бумаги (картона) устанавливается нож, глубину его проникновения следует правильно отрегулировать экспериментальным способом.

Приведенную конструкцию можно усовершенствовать, добавив автоматики. Детали по параметрам понадобится подбирать опытным путем, исходя из имеющихся в распоряжении. Возможно, некоторые потребуется докупить.

Оба рассмотренных варианта графопостроителей можно сделать самостоятельно, лишь бы была старая ненужная техника и желание. Такие дешевые аппараты способны рисовать чертежи, вырезать различные изображения и фигуры. До промышленных аналогов им далеко, но при необходимости частого создания чертежей, работу они значительно облегчат. При этом программное обеспечение доступно в сети бесплатно.

Подшипниковые узлы

Можно использовать готовые подшипниковые узлы самоустанавливающейся конструкции.

Они «прощают» ошибки в соосности отверстий, при которых обычные радиальные подшипники будут перекашиваться и перегреваться.

Однако в сравнении с обычными подшипниками стоимость таких узлов значительно выше.

Кроме того, размеры их корпусов часто не позволяют соблюсти требуемое межосевое расстояние между роторами.

Чтобы избежать несоосности, в качестве букс используют боковины корпуса дробилки. Посадочные отверстия растачивают в станке с четырехкулачковым шпинделем, сложив детали вместе.

Если изготовить корпус с соосными отверстиями не выйдет, можно подобрать подходящие по грузоподъемности двухрядные сферические подшипники.

Полезное видео

Предлагаем посмотреть видео о том, как реализовать идею бизнеса по переработке пластика с помощью самодельного оборудования:

Приспособление для сварки полиэтиленовой пленки

Программа для создания g-code и управляющая программа.

С выбором программы для создания G-code у меня возникла проблема. Но об этом расскажу в следующий раз, а сейчас напишу список программ, которые я использовал. В следующей статье расскажу, почему выбор пал именно на эти программы.

Расчет деления шага.

Как же рассчитать деление шага, и сколько шагов нужно для совершения перемещения на 1 мм? Количество шагов, сделанных шаговым двигателем, для совершения перемещения станка на 1 мм, зависит от характеристик шагового двигателя, от передачи (винтовая или ременная), какое деление шага настроено (для разных драйверов деление шага настраивается по-разному, и количество отличается). В моем случае, получаются следующие параметры:

• Шаговый двигатель 17HS4401 совершает 200 шагов на 1 оборот вала. (Из характеристик двигателя).
• Шпилька, с метрической резьбой М6, перемещается на 1 мм. за оборот (табличное значение).
• Деление шага установил ½.

Количество шагов на 1 мм рассчитываем по формуле:

H = Sh*M/D где:

Н – количество шагов для перемещения на 1 мм.

Sh – количество шагов шагового двигателя для совершения 1 оборота.

М – перемещение при вращении ходового винта на 1 оборот.

D – установленное деление шага.

Н = 200*1/0,5 = 400 шагов для перемещения на 1 мм.

Данные параметры нам пригодятся при настройке GRBL.

Роторы

Одно из основных требований к роторам – наличие гарантированного зазора между боковинами ножей. В противном случае они будут тереться между собой, возможно даже заклинивание механизма.

Ширина дистанционных втулок должна быть больше. Их также нужно прошлифовать в один размер.

Особое внимание стоит обратить на осевую регулировку.

В конструкции валов должна быть заложена возможность смещать весь комплект ножей и втулок на десятые доли миллиметра и надежно фиксировать его, когда боковой зазор будет равномерным.

Чаще всего на валах делаются резьбовые части, а положение ножей фиксируется гайками.

Сборка готовых узлов

Чтобы конструкция была ремонтопригодной,
корпус не стоит делать сварным

Лучше выполнить болтовое соединение.

Тогда измельчитель можно будет в любой момент разобрать для переточки или замены ножей.

Одна из частых проблем вращающихся механизмов – повышенная вибрация.

Чтобы избежать этого явления, нужно выполнить центровку исполнительного механизма, редуктора и двигателя, т. е. совместить их оси.

Другая причина появления вибрации – дисбаланс (неуравновешенность) роторов. Для ее устранения нужно провести балансировку.

Сборка механики станка.

Как собирал каретку, можете почитать в предыдущей статье. Про нее могу сказать одно: сделана она из карандашей, строительной шпильки и фанеры.

У широкой каретки поменял основание, на более широкое. Это поможет устранить лишнюю вибрацию станка, и будет поверхность, на котором можно закрепить листок бумаги.

На подвижную часть первой каретки, под углом 90 градусов, устанавливаю вторую каретку. И закрепляю ее с помощью саморезов.

Обычную ручку использовать в данном проекте не получится, так как нужен подвижный механизм, а также крепеж для нее. Для этого купил в канцелярском магазине: гелевую ручку, авторучку и циркуль «козья ножка».

Из гелевой ручки достал пасту и на край установил пружинку из авторучки. Также срезал бортик внизу пасты. Чтобы она проваливалась в корпус ручки.

Установил пасту в ручку и проверил нажатием пальца. Паста проваливается и потом обратна возвращается под действием пружинки.

Намотал и приклеил нитку на пасту. Тут я допустил ошибку, использовал хлопчатобумажную нить. Она у меня притёрлась буквально через 2 часа работы. Заменил капроновой нитью и нанес на нее смазку.

В корпусе ручки сделал отверстия, и продернул нить. Установил пасту на место.

На ось X установил сервопривод, прикрепив его саморезами.

Используя держатель от циркуля «козья ножка», прикрепил ручку на ось X.

Привязал нить от ручки к качалке сервопривода. Закрепил винтом качалку.

Все механику собрали, сейчас можно устанавливать остальные компоненты и проверять работоспособность станка.

Сборка самодельного плоттера на arduino.

Для проекта понадобиться следующая электроника:

Составление проекта

К примеру, мы определили, что под производственные задачи подходит двухвальный шредер с низкой частотой вращения роторов.

Его проект обязательно включает в себя:

• выбор двигателя по мощности;
• расчет передаточного числа редуктора и выбор заводской модели;
• определение диаметра и длины роторов (по размерам загрузочного окна);
• расчет валов на прочность;
• выбор подшипниковых опор.

Для этого понадобится учебник «Детали машин» для ВУЗов. Также придется заглянуть в ГОСТы по резьбовым соединениям, справочники по редукторам, подшипникам, муфтам и другим сборочным единицам.

При использовании метизов зарубежного производства часто возникают нестыковки стандартизации, например, «их» стопорные кольца толще «наших» при равных диаметрах.

Это нужно учитывать, когда назначаешь размеры канавки.

После расчетов необходимо выполнить компоновку узлов на миллиметровой бумаге или в редакторе типа AutoCAD, определить размеры корпусных деталей и станины.

К этой задаче нужно подойти ответственно, чтобы ничего не пропустить. Иногда выступающая головка «неучтенного» болта приводит к тому, что машину приходится переделывать. После этого делается деталировка – чертеж каждой детали в отдельности.

Схема подключения электроники чпу плоттера на arduino uno и cnc shield v3.

Схема подключения очень простая и не требует дополнительных проводов.

Шаговые двигателя подключаю проводами, которые идут в комплекте.

Для подключения сервопривода нужно достать информационный провод из колодки, он обычно оранжевого цвета, и подключить к пину Z , а провода питания сервопривода подключить к выводам 5v и GND, на CNC shield.

Подключение самое простое, из всех моих самодельных ЧПУ станков. Вот почему многие начинают сборку своих первых ЧПУ станков с плоттера.

Установка драйверов a4988 и настройка ограничивающего тока.

После установки деления шага, устанавливаем драйвер A4988 в разъёмы с надписью X и Y.драйвера A4988, для этого нужно знать параметры двигателя и номинал резисторов, установленных на драйвер A4988. Это два черных прямоугольника на плате драйвера, обычно подписаны R050 или R100.В моем случае, номинал резисторов R100, что означает 100 Ом. Ток двигателя 17HS4401 — 1,7А.

Расчет ограничивающего тока драйвера шагового двигателя A4988:

Vref = Imax * 8 * (RS)

Imax — ток двигателя;

RS — сопротивление резистора. В моем случае, RS = 0,100.

Для 17HS4401 Vref = 1,7 * 8 * 0,100 = 1,36 В.

В связи с тем, что рабочий ток двигателя равен 70% от тока удержания, то полученное значение нам нужно умножить на 0,7. В противном случае двигатели, в режиме удержания, будут сильно греться.

Для 17HS4401 Vref ист. = 1,36*0,7 = 0,952 В.

Настраиваем ток шагового двигателя.

Внимание! Не забудьте установить радиатор охлаждения на драйвер шагового двигателя, в противном случае драйвер будет перегреваться.

Установка и настройка grbl.

Как загрузить прошивку grbl в Arduino UNO уже рассказывал не однократно, например в статье: «Установка и настройка программы LaserGRBL.», но тут будем использовать немного модифицированную прошивку, как раз под данный проект. Поэтому повторю все шаги, которые нужно сделать.

Установка электроники плоттера.

Большая часть электроники у нас установлена. А именно, шаговые двигателя стоят на месте, сервопривод установлен. Осталось установить управляющую электронику.

На подготовленную фанерку, установил плату Arduino UNO.

Сверху двигателя оси Y установил фанерку с Arduino.

На Arduino UNO установил CNC shield v3 и 2 драйвера A4988.

Осталось все подключить, а для этого нужна схема подключения.

Чем отличаются шредер и дробилка для полимеров?

Оба вида оборудования выполняют одну и ту же задачу – дробление.

При переработке пластиков этот процесс принято делить на две стадии:

• грубое измельчение – для этого используются шредеры;
• получение крошки мелкой фракции – для этого используется дробилка.

Принцип работы и кинематика обоих агрегатов чаще всего одинаковы, а отличаются они только некоторыми деталями, например, размером ячейки сита, перекрытием ножей и конфигурацией режущих кромок.

Разделение процесса на две стадии проводится с целью повышения производительности и оптимизации энергозатрат.

Чпу плоттер из двд-привода

Сделать небольшой плоттер из dvd привода самостоятельно относительно просто. Такое устройство на ардуино обойдется намного дешевле своего фирменного аналога.

Рабочая область у создаваемого устройства будет 4 на 4 см.

Для работы потребуются следующие материалы:

• клей или двухсторонний скотч;
• припой для пайки;
• провода для монтажа перемычек;
• dvd-привод (2 шт.), из которого берется шаговый двигатель;
• Arduino uno;
• серводвигатель;
• микросхема L293D (драйвер, осуществляющий управление двигателями) – 2 шт.;
• макетная плата беспаечная (основание из пластмассы с набором проводящих электрический ток разъемов).

Чтобы воплотить задуманный проект в жизнь, следует собрать такие инструменты:

• паяльник;
• отвертку;
• мини-дрель.

Опытные любители электронных самоделок могут использовать дополнительные детали, чтобы собрать более функциональный аппарат.

Энциклопедия технологий и методик — как сделать плоттер своими руками

Этапы сборки

Сборку cnc плоттера проводят по такому алгоритму:

• с помощью отвертки разбирают 2 dvd-привода (результат изображен на фото далее) и достают из них шаговые электродвигатели, при этом из оставшихся деталей выбирают два боковых основания для будущего графопостроителя;

• отобранные основания соединяют с помощью винтов (предварительно подогнав их по размерам), получая при этом оси X и Y, как на фотографии ниже;

• к оси Х прикрепляют ось Z, которая представляет собой сервопривод с держателем для карандаша либо ручки, что показано на фото;

• прикрепляют к оси Y квадрат размером 5 на 5 см из фанеры (или пластика, доски), который будет служить основанием для укладываемой бумаги;

• собирают, уделяя особое внимание подсоединению шаговых электродвигателей, электрическую цепь на беспаечной плате по схеме, представленной ниже;

• вводят код для тестирования работоспособности осей Х-Y;
• проверяют функционирование самоделки: если шаговые электродвигатели заработали, то детали соединены по схеме верно;
• загружают в сделанный чпу плоттер рабочий код (для Arduino);
• скачивают и запускают программу exe для работы с G-кодом;
• устанавливают на компьютер программу Inkscape (векторный графический редактор);
• инсталлируют дополнение к ней, позволяющее преобразовывать в изображения G-код;
• настраивают работу Inkscapе.

После этого самодельный мини плоттер готов к работе.

Universal g-codesender.

Отличная управляющая программа. В настройках можно выбрать русский язык. Но, к сожалению, на компьютере, с операционной системой Windows, постоянно возникают проблемы. Работал на ней в Linux, работает отлично. Использую данную программу для демонстрации простоты настройки конфигурации GRBL.

Продолжение в следующей статье.

Понравился проект ЧПУ плоттер на Arduino своими руками? Не забудь поделиться с друзьями в соц. сетях.

Заключение

Были рассмотрены далеко не все сложности, с которыми придется столкнуться в процессе проектирования и сборки измельчителя пластмассы.

Назвать изготовление самостоятельным можно только условно, поскольку для этого нужен целый станочный парк, а некоторые узлы приходится покупать в сборе. Весь процесс может затянуться на месяцы, а финансовые вложения потребуются в любом случае.

После разработки проекта «на бумаге» стоит просчитать экономическую эффективность мероприятия: просуммировать затраты на заготовку и обработку, после чего сравнить с ценой «заводского» шредера.

Те, кто уже имел опыт изготовления измельчителей, считают, что идея оправдывает себя в двух случаях: если нет жестких ограничений по времени или планируется наладить серийный выпуск подобных агрегатов. Для задач практической утилизации пластика обычно проще подобрать готовую модель.