(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。
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。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!
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。