Проект МИНИ-ЧПУ⁠⁠

Всем привет!

Сегодня расскажу про один из проектов школьника Степана. Это проект, с которым он впервые участвовал на олимпиаде по технологии.

Это в большей степени исследование, попытка понять возможна ли такая концепция, а также научить Стёпу электронике, 3D-моделированию в компас 3D, сборке новых механизмов. Ну и конечно самое главное научить его пользоваться своей головой.

Основная цель проекта - получить знания и опыт в электронике. Второстепенная цель - сделать опытный станок ЧПУ для разных инструментов: ручка/карандаш, лазерный диодный модуль (для резки бумаги/картона/шпона)

Разработка

Весь проект создавался в Компас 3D, часть деталей напечатана из пластика. Валы от разобранных лазерных и струйных принтеров. Шаговые моторы от старых 3D-принтеров. Основа вырезана из толстой фанеры.

Электроника

За основу проекта был взят проект Алекса Гайвера, основанный на плате Wemos и драйверов DRV8825. Плата позволяет управлять кинематикой со смартфона по Wi-fi.

В версии Гайвера все сделано на макетной плате. Но так как Стёпа участвовал в олимпиаде впервые, было принято решение изготовить плату методом ЛУТ (Лазерно-утюжная технология)

Ссылка на проект Гайвера "Волшебный экран":

Видео: https://www.youtube.com/watch?v=1JLEew21iA8

Сам проект: https://alexgyver.ru/magicgyver/

Коротко о ЛУТ: в специальной программе на компьютере изготавливается макет печатной платы, печатается на лазерном принтере изображение дорожек (зеркально). Затем утюгом изображение с бумаги переводится на фольгированный стеклотекстолит. Ну и в конце, все что не защищено фольгой, растворяется(слой меди) кислотой или спец. растворами. Мы использовали самый простой метод: раствор перекиси водорода (продается в аптеке по 100 мл), соль, лимонная кислота - все смешивается в нужных пропорциях и растворяется. Соль работает как катализатор. Если греть раствор, скорость травления повышается.

Макет платы изготовили в программе Sprint-Layot

Печать деталей

Печатали весь проект пластиком PETG

Сборка

Наш проект работает от аккумуляторной сборки на 12В, можно также запитать от блока питания.

Печатная плата получилась не с первого раза, наш принтер не очень хорошо печатал, пришлось дополнительно маркером подрисовать дорожки.

Используются обычные шкивы (gt2 20 зубьев) для ремня GT2 (От 3D-принтеров разумеется)

Плата подключается через приложение на Андроид, написанное Алексом специально для таких плат Wemos.

Работа станка первой версии, для понимания как все работает (остальные видео не сохранились):

Итоги:

При проектировании платы были обнаружены ошибки в макете платы, я помог разобраться в проблеме: не было разводки питания на драйверы моторов. Во второй версии была усилена ось Х винтами М5.

Стёпа дошел с этим проектом до Республиканского этапа олимпиады по технологии (8 класс на тот момент), что не плохо для первого раза.

В целом получился интересный проект для школьника, Степа научился проектировать платы, паять, моделировать и печатать на 3D-принтере.

PS. Проект создавался в 2023 году, в этом году Степан успешно поступил в университет МИСИС в Москве.