(花了快一個月才完成的控制器+Cyclone PCB)
話說自從有了3D印表機之後,就很想要一台CNC雕刻機,但礙於成本及加工周邊的限制,一直遲遲不敢去動手。然而前一陣子看到了
Cyclone PCB這台開源的PCB雕刻機,簡直是驚為天人,少少的零件就能做到CNC的功能,真的相當不容易,重點是大部分還是用印的,因此打算做一台來玩看看。
當然這一切還是要歸功於開源的力量,不斷地對於機構做修改,精簡並加強其設計,雖然這台的結構不用說,肯定是不能拿來雕刻金屬(就算可以也不建議.....),但平時給我雕雕壓克力、木頭及PCB板,我認為是相當足夠的了,同時還可以順便練一練Gcode的編寫與邏輯。
而除了硬體端的設計之巧妙以外,還得歸功於GRBL這套CNC開源控制程式,從2009年開始發展,至今也有8年的時間了,中間經過開源社群大家的努力協作,變得越來越進步,而且能夠直接用Arduino UNO來進行控制(板子可以自己做,當然也可以買現成的),真的算是成本相當低廉的解決方案了。
在這裡我想寫一些製作過程遇到的問題把它給記錄下來。
問題一:螺母太小
首先就是列印件的螺母寬度,因為它設計將螺母卡進去,但問題在於說M3螺母的標準寬度是5.5mm,但是圖面上卻是6.24mm,就算我實際印出來也相當有6mm的寬度,這樣會導致螺絲一邊鎖螺母一邊轉的問題。
我在網路上都找不到有比較寬的螺母,直到我在學校附近的螺絲行,才問到原來有一種6邊的M3螺母,寬度是6mm,這完全符合我的需求阿!真是太棒了
問題二:工作平台不好用
因為我手邊沒有壓克力的底板(可能過陣子才會去切吧),所以說我目前是隨便用一塊木頭以及薄壓克力板作為床台與底座,而因為厚度不同的關係,螺絲的長度也需要做出調整。
201703/05更新
有鑑於Cyclone上原有的工件固定架實在是難用到不行(只能用PCB),因此我自己買了5mm厚的壓克力來做裁切,並且在上面攻牙作為螺絲孔底板,這樣才能夠夾持各式各樣的工件,包括比較小的PCB板。
為了攻上面的牙花了我快一個小時,不過實在不錯用的就是了。
至於中間的螺桿固定座那兩顆螺絲,其實可以找一顆埋頭螺絲,這樣才不會凸兩個點在那邊擋路。
問題三:底板加工精度的問題
因為我並沒有去切壓克力的底板及工作平台,因此我的底板是用一塊厚木板來取代,應該過陣子會去改成雷切的。
至於為甚麼要改呢?
其中一點就是木板太大塊了,有點占空間,第二點就是因為我是用A4紙列印出孔位鑽孔,而且用的是手持電鑽,因此在列印件的孔位上一定會有所偏差,雖然固定的是列印件本來強度就沒很好,但是滑軌、螺桿一上去後滑起來的平順度就有所差別了(尤其是牢牢固定在底板上的Y軸)。
建議可以的話還是自己去雷切一塊底板來鎖比較好,注意它底板是8mm的壓克力喔~
問題四:零件蒐集的問題
坦白講我在製作這台Cyclone PCB的過程中被零件的問題搞了很久,首先就是在組裝過程的零件規格,裡面有一塊墊片在說明書上並沒有詳細記錄尺寸,結果導致我在製作的時候裝不下,畢竟同個內徑/外徑的墊片是有許多規格的。
接著我又遇到馬達尺寸的問題,因為我去買的775馬達主軸長度才11mm,然而我在對岸買的ER11夾頭,其止付螺絲卻是在中間,鎖進去剛好在主軸的尾端。
中間我還試圖用鑽的做一個新的孔,但我說實在的,除非有專業的加工機不然還是打消這個念頭吧,這種夾頭都超硬的,我這個舉動還真是天真浪漫又危險。
最後我乖乖地換了一顆馬達才搞定這個問題。
然後我在這邊要小小的說句話是,我這樣組下來甚至沒有比買現成的來的便宜...。除非你有相當多現有的零件與工具,不然我建議是買現成的就好了,而且時間就是金錢。
不過我這樣自己組下來,其實也學習到很多同時也增加了不少工具。這些經驗或許是買現成套件所學不到的。
問題五:ER11夾頭的安裝方式
因為我沒使用過這種夾頭,所以我一開始在安裝的時候一直沒辦法鎖上螺母,甚至連刀具都裝不進去,後來我詢問賣家才知道這種螺母本身帶有偏心(我竟然還問賣家你們孔怎麼歪掉了),必須要先將套筒裝入後才能鎖進刀柄,不然會鎖不上去
稍微用力壓應該就可以裝得進去了
問題六:主軸控速的問題
因為在GRBL後面的版本中,是有支援PWM控制轉速的(不過板子的腳位也有變,我會寫在後續的文章中),因此我想利用SSR來控制我的有刷馬達的轉速。
結果實際上用SSR卻是0、12V在開關,完全不是線性變化的啊!!
最後才知道原來SSR不能這樣用,可是我都已經鑽好控制盒的孔了...,真是殘念。
至於為甚麼不能這麼做,似乎是因為開關速度的關係,詳情可以看這一篇討論串。
Activating SSR for an AC motor via PWM input
"Finally, you can't use PWM to control an SSR"
這句話真的刺傷我的心…
後來我才發現,原來大家都是用這種調速器來改變馬達的轉速。
它能利用VR控制,同時也接受PLC或單晶片的訊號輸出,馬上就買了!
實際使用後這個真的不錯,最好買PWM輸出能從0~100%的,因為這樣才能手動的完全停止。
以上大概是我組裝Cyclone所遇到的問題,算很多嗎? 倒也是不少,但這之中我的確是學到相當多的知識,當然組裝好之後進一步就是CNC軟體及G碼的學習了,又是一道關卡。
而在參考了網路上許多人的文章之後,我發現CNC雕刻機在外國的Maker社群已經相當的盛行。
當然除了Cyclone這一款PCB雕刻機以外,當然希望有朝一日能打造真正的金屬雕刻機,因此我內心的想法是將CNC控制器、Cyclone機構這兩者給分開來。
這樣做有甚麼好處呢? 因為我發現市售不少加工機,也會買控制器來"兜",因此如果我能設計出一台獨立的控制器,這樣以後要進行雕刻機的升級或改造我相信會方便不少,同時也方便整線以及確保安全。
因此我目前將控制器與Cyclone本體給分開來組裝,這又是另外幾篇文章了。
希望以上我碰到的一些問題,能帶給大家一些知識上的了解,避免走跟我一樣的冤枉路。