Контакты
Главная / Цветовые решения

Самодельный чпу лазерный гравер из камней и палок. Изготовление ЧПУ станка из CD-ROM своими руками Самый дешевый самодельный лазерный гравер на ардуино

Иногда бывает нужно красиво подписать подарок, но чем это сделать - непонятно. Краска расплывается и быстро стирается, маркер - не вариант. Лучше всего для этого подходит гравировка. Даже не придётся тратить на неё деньги, так как сделать лазерный гравёр своими руками из принтера сможет любой умеющий паять человек.

Устройство и принцип работы

Главным элементом гравёра является полупроводниковый лазер. Он испускает сфокусированный и очень яркий луч света, который прожигает обрабатываемый материал. Регулируя мощность излучения, можно изменять глубину и скорость прожига.

В основе лазерного диода лежит полупроводниковый кристалл, сверху и снизу которого находятся P и N области. К ним подсоединены электроды, по которым подводится ток. Между этими областями расположен P - N переход.

В сравнении с обычным лазерный диод выглядит великаном: его кристалл можно подробно рассмотреть невооружённым взглядом.

Расшифровать значения можно следующим образом:

  1. P (positive) область.
  2. P - N переход.
  3. N (negative) область.

Торцы кристалла отполированы до идеального состояния, поэтому он работает как оптический резонатор. Электроны, стекая из положительно заряженной области в отрицательную, возбуждают в P - N переходе фотоны. Отражаясь от стенок кристалла, каждый фотон порождает два себе подобных, те, в свою очередь, тоже делятся, и так до бесконечности. Цепная реакция, протекающая в кристалле полупроводникового лазера, называется процессом накачки. Чем больше энергии подаётся на кристалл, тем больше её накачивается в лазерный луч. В теории, насыщать его можно до бесконечности, но на практике все обстоит иначе.

При работе диод нагревается, и его приходится охлаждать. Если постоянно наращивать подаваемую на кристалл мощность, рано или поздно наступит момент, когда система охлаждения перестанет справляться с отводом тепла и диод сгорит.

Мощность лазерных диодов обычно не превышает 50 Ватт. При превышении этой величины становится сложно сделать эффективную систему охлаждения, поэтому мощные диоды чрезвычайно дороги в производстве.

Существуют полупроводниковые лазеры на 10 и более киловатт, но все они - составные. Их оптический резонатор накачивается маломощными диодами, количество которых может достигать нескольких сотен.

В гравёрах составные лазеры не используются, так как их мощность слишком велика.

Создание лазерного гравера

Для простых работ, вроде выжигания узоров на дереве, не нужны сложные и дорогие устройства. Достаточно будет самодельного лазерного гравёра, работающего от аккумулятора.

Прежде чем делать гравёр , необходимо приготовить для его сборки следующие детали:

Вытащите из DVD-привода пишущую головку.

Аккуратно извлеките фокусирующую линзу и разбирайте корпус головки до тех пор, пока не увидите 2 лазера, спрятанных в теплораспределяющие кожухи.

Один из них - инфракрасный, для считывания информации с диска. Второй, красный, - пишущий. Для того чтобы их отличить, подайте на их выводы напряжение в 3 вольта.

Распиновка выводов:

Перед проверкой обязательно наденьте тёмные очки. Ни в коем случае не проверяйте лазер, глядя на окошко диода. Смотреть нужно только на отражение луча.

Необходимо выбрать лазер, который засветился. Оставшийся можно выбросить, если не знаете, куда его применить. Для защиты от статики спаяйте все выводы диода вместе и отложите его в сторонку. Отпилите от профиля 15 см отрезок. Просверлите в нём отверстие под тактовую кнопку. Проделайте в коробке вырезы под профиль, гнездо для зарядки и выключатель.

Принципиальная схема лазерного гравёра из DVD своими руками выглядит следующим образом:

Залудите контактные площадки на плате контроля заряда и холдере:

С помощью проводов к контактам В+ и В- контроллера заряда припаяйте отсек для аккумулятора. Контакты + и - идут на гнездо, оставшиеся 2 - на лазерный диод. Сначала навесным монтажом спаяйте схему питания лазера и хорошо заизолируйте её скотчем.

Проследите, чтобы выводы радиодеталей не замыкались между собой. Припаяйте к питающей схеме лазерный диод и кнопку. Поместите собранное устройство в профиль и приклейте лазер теплопроводящим клеем. Остальные детали закрепите на двухсторонний скотч. Установите на своё место тактовую кнопку.

Вставьте профиль в коробку, выведите провода и закрепите его термоклеем. Припаяйте выключатель и установите его. Ту же процедуру проделайте с гнездом для зарядки. Термопистолетом приклейте на свои места аккумуляторный отсек и контроллер заряда. Вставьте в холдер батарею и закройте коробку крышкой.

Перед началом использования нужно настроить лазер. Для этого в 10 сантиметрах от него поставьте лист бумаги, который будет мишенью для лазерного луча. Разместите фокусирующую линзу перед диодом. Отдаляя и приближая её, добейтесь прожига мишени. Приклейте линзу к профилю в месте, где был достигнут наибольший эффект.

Собранный гравёр отлично подойдёт для мелких работ и развлекательных целей вроде поджигания спичек и прожига воздушных шариков.

Помните, что гравёр - это не игрушка, детям давать его нельзя. Лазерный луч при попадании в глаза вызывает необратимые последствия, поэтому храните устройство в недоступном для детей месте.

Изготовление прибора с ЧПУ

При больших объёмах работ обычный гравёр не справится с нагрузкой. Если вы собираетесь использовать его часто и много, вам понадобится устройство с числовым программным управлением.

Сборка внутренней части

Даже в домашних условиях можно сделать лазерный гравёр. Для этого из принтера нужно извлечь шаговые двигатели и направляющие. Они будут приводить в движение лазер.

Полный список необходимых деталей выглядит следующим образом:

Схема подключения всех компонентов:

Вид сверху:

Расшифровка обозначений:

  1. Полупроводниковый лазер с радиатором.
  2. Каретка.
  3. Направляющие оси X.
  4. Прижимные ролики.
  5. Шаговый двигатель.
  6. Ведущая шестерня.
  7. Зубчатый ремень.
  8. Крепления направляющих.
  9. Шестерни.
  10. Шаговые электродвигатели.
  11. Основание из листа металла.
  12. Направляющие оси Y.
  13. Каретки оси X.
  14. Зубчатые ремни.
  15. Опоры креплений.
  16. Концевые выключатели.

Измерьте длину направляющих и разделите их на две группы. В первой окажутся 4 коротких, во второй - 2 длинных. Направляющие из одной группы должны быть одинаковой длины.

Добавьте к длине каждой группы направляющих по 10 сантиметров и вырежьте по полученным размерам основание. Из обрезков согните П-образные опоры для креплений и приварите их к основанию. Разметьте и просверлите в них отверстия для болтов.

Просверлите в радиаторе отверстие и вклейте туда лазер, используя теплопроводящий клей. К нему припаяйте провода и транзистор. Болтами прикрутите радиатор к каретке.

Установите на две опоры крепления для направляющих и зафиксируйте их болтами. Вставьте в крепления направляющие оси Y, на их свободные концы наденьте каретки оси X. В них вденьте оставшиеся направляющие с установленной на них лазерной головкой. Наденьте на направляющие оси Y крепления и прикрутите их к опорам.

Просверлите отверстия в местах крепления электромоторов и шестерёночных осей. Установите на свои места шаговые двигатели и на их валы наденьте ведущие шестерни. Вставьте в отверстия заранее нарезанные из металлического стержня оси и закрепите их эпоксидным клеем. После его застывания наденьте на оси шестерни и прижимные ролики со вставленными в них подшипниками.

Установите зубчатые ремни так, как это показано на схеме. Перед закреплением натяните их. Проверьте подвижность оси Х и лазерной головки. Они должны перемещаться с небольшим усилием, вращая через ремни все ролики и шестерни.

Подключите к лазеру, двигателям и концевикам провода и стяните их стяжками. Получившиеся пучки уложите в подвижные кабель-каналы и закрепите их на каретках.

Концы проводов выведите наружу.

Изготовление корпуса

Просверлите в основании отверстия для уголков. Отступите от его краёв 2 сантиметра и начертите прямоугольник.

Его ширина и длина повторяет размеры будущего корпуса. Высота у корпуса должна быть такой, чтобы в него помещались все внутренние механизмы.

Расшифровка обозначений:

  1. Петли.
  2. Тактовая кнопка (старт/стоп).
  3. Выключатель питания Arduino.
  4. Выключатель лазера.
  5. Гнездо 2,1 х 5,5 мм для подачи 5 В питания.
  6. Защитный короб DC-DC инвертора.
  7. Провода.
  8. Защитный короб Arduino.
  9. Крепления корпуса.
  10. Уголки.
  11. Основание.
  12. Ножки из нескользящего материала.
  13. Крышка.

Вырежьте из фанеры все детали корпуса и скрепите их уголками. С помощью петель установите на корпус крышку и прикрутите его к основанию. В передней стенке вырежьте отверстие и просуньте сквозь него провода.

Соберите из фанеры защитные кожухи и вырежьте в них отверстия под кнопку, выключатели и гнёзда. Установите Arduino в кожух так, чтобы USB разъём совпал с предназначенным для него отверстием. Настройте DC-DC преобразователь на напряжение 3 В при токе 2 А. Закрепите его в кожухе.

Установите на свои места кнопку, гнездо питания, выключатели и спаяйте электрическую схему гравёра воедино. После припаивания всех проводов установите кожухи на корпус и прикрутите их саморезами. Чтобы гравёр заработал, нужно залить прошивку в Arduino.

После прошивки включите гравёр и нажмите кнопку «Старт». Лазер оставьте выключенным. Нажатие кнопки запустит процесс калибровки, во время которого микроконтроллер измерит и запомнит длину всех осей и определит положение лазерной головки. После его завершения гравёр станет полностью готовым к работе.

Прежде чем начинать работать с гравёром, нужно перевести изображения в понятный для Arduino формат. Сделать это можно с помощью программы Inkscape Laserengraver. Переместите в неё выбранное изображение и нажмите на Convert. Полученный файл отправьте по кабелю на Arduino и запустите процесс печати, включив перед этим лазер.

Такой гравёр может обрабатывать только предметы, состоящие из органических веществ: дерево, пластик, ткани, лакокрасочные покрытия и прочие. Металлы, стекло и керамику гравировать на нем не получится.

Никогда не включайте гравёр с открытой крышкой. Лазерный луч, попадая в глаза, концентрируется на сетчатке, повреждая её. Рефлекторное закрытие век вас не спасёт - лазер успеет выжечь участок сетчатки ещё до того, как они захлопнутся. При этом вы можете ничего не почувствовать, но со временем сетчатка начнёт отслаиваться, что может привести к полной или частичной потере зрения.

Если вы поймали лазерный «зайчик», как можно скорее обратитесь к офтальмологу - это поможет избежать серьёзных проблем в дальнейшем.

Благодаря быстрому развитию технологий обработки материалов инновационного уровня цены на морально устаревающее оборудование быстро падают. Вот и лазерные граверы, совсем недавно продаваемые по малодоступным для обычного человека ценам, теперь могут купить не только предприятия крупного масштаба, но и любой частный предприниматель.

Всё это значительно упрощает возможность оказания частных услуг на рынке гравировок. Многие компании подтверждают снижение цен на лазерно-гравировочное оборудование своими ценовыми каталогами, в которых представлены самые разнообразные модели устройств и оснащений для выполнения гравировок с помощью лазеров. Выбрать лучший гравер можно, лишь ознакомившись с особенностями этого оборудования, его ценой и техническими характеристиками.

Принцип работы лазерных устройств

Лазерные устройства делят на группы по составу своего рабочего тела. В промышленности в основном используются твердотельные граверы и граверы СО2, использующие в качестве рабочего тела для накачки луча углекислый газ. Накачка твёрдого тела (кристалла) лазера или замкнутого объёма газовой смеси происходит за счёт работы мощных излучателей света или высоковольтных электрических разрядов в окружающем пространстве.

Находясь между двумя зеркалами, возникший монохромный лазерный луч многократно совершает колебания в рабочем теле от одного из них к другому. При этом энергия луча возрастает по геометрической прогрессии за счёт приобщения всё новых порций энергии - квантов света. В тот момент, когда накачанная мощность излучения по своим параметрам достигает нужного значения для выполнения технологической операции, порция монохромного лазерного луча вырывается через полупрозрачное зеркало и направляется в зону обработки материала. Этот процесс накачки энергии кристалла или газовой смеси происходит практически непрерывно, что создаёт условия для стабильного лазерного излучения на выходе из устройства-резонатора.

Технологии получения лазерных лучей постоянно совершенствуются, наука на смыкании с производственной практикой ищет всё новые способы получения монохромных, когерентных излучений, которые могли бы обладать большей мощностью при экономии затрат потребляемой электрической энергии. Особенно актуальна тема лазерных технологий и в связи с тем, что применение их не ограничено технологическими разработками в обработке различных материалов, гравировке и резке. Вопросы совершенствования лазерных устройств интересуют многие другие направления человеческой деятельности.

Техническое применение лазеров

Являясь универсальным оборудованием, лучевой гравер имеет очень широкую область применения. С его помощью можно наносить текстовые фрагменты и изображения на материалы самой разной природы, начиная с древесины и пластика, а заканчивая тканями. В этот перечень входят и материалы повышенной хрупкости в виде стекла, оргстекла. Ведь при работе лазерного гравера сама заготовка не подвергается значительному нагреву или жёсткому механическому воздействию.

Основными потребителями лазерного оборудования до сих пор являются:

  • агентства и компании, изготавливающие продукцию рекламного назначения;
  • предприятия полиграфической промышленности;
  • частные предприниматели, которые занимаются оказанием граверных услуг.

Лидирующую позицию на рынке граверных услуг с помощью лазерного оборудования остаются рекламные компании. Лазерная технология позволяет им выполнять изображения самого различного свойства и содержания, используя при этом материалы в очень широком спектре свойств и своей природы.

Частный же бизнес с помощью лазерных граверов нацелен в основном на получение уникальных изображений на кухонной керамике, на одежде и канцелярских товарах. Большим спросом сейчас пользуется лазерный гравер для изготовления печатей. Но привести весь перечень изделий, при производстве которых используются технологии лазерной гравировки, будет почти невозможно. Это говорит о высочайшей востребованности в бизнесе и мелкой частной практике оборудования этого класса. Эффективность применения лазерных граверов очень высока, а сами установки практически не требуют периодического ремонта и обслуживания. Эксплуатационные затраты также минимальны, а износ рабочих органов лазерных станков практически нулевой даже при длительном сроке эксплуатации. Чёткость и точность получаемых изображений с помощью лазерных граверов со временем не снижается.

Изделия для лазерной гравировки реализуются многими компаниями, как производящими их, так и авторитетными торговыми посредниками. Обладая гарантированными высокими качествами работы, эти устройства имеют целый ряд преимуществ перед механическими станками гравировальной группы:

  • наносимые изображения имеют высокую стойкость при воздействии любых внешних факторов;
  • обработке лазерным лучом поддаются и материалы, имеющие высокую хрупкость;
  • чёткость изображений, получаемых с помощью лазерного луча, превосходит в настоящий момент все другие существующие способы и технологии;
  • в случае возникновения отклонений в форме заданного изображения коррективы и исправления в прикладную программу внести очень легко;
  • при низком энергопотреблении лазерные граверы обладают высокой производительностью.

С помощью лазерных устройств очень удобно выполнять маркировку промышленных изделий, состоящих из различных материалов. Большой популярностью 3D лазерный гравер пользуются среди производителей различных сувениров. Он широко востребован в современных полиграфических технологиях, на предприятиях, занимающихся производством художественных изделий из полимеров, тканей и стекла рекламной направленности.

Трудно применение лазерных технологий ограничить одной какой-то отраслью промышленности или коммерческой деятельности. Нередко можно наблюдать, как человек покупает мини лазерный гравер для дома, чтобы в своей спокойной домашней обстановке заниматься изготовлением деталей и гравировок самого разного направления. Большинство выпускаемых лазерных граверов имеют универсальное назначение, открывающее человеку возможность обработки изделий из самых разных материалов. В том числе и лазерный гравер по стеклу, который не вызывает при работе растрескивания заготовки или её деформации.

Разбираясь, какой купить лазерный гравер, нужно отдавать предпочтение тем устройствам, которые являются самыми эффективными в плане технических решений и современных требований. Ведь это оборудование быстро модернизируется, и уже через небольшое время может оказаться морально устаревшим по сравнению с грядущими технологическими новинками. Надёжнее всего – отдавать в покупке предпочтение тем компаниям, которые имеют мировую известность и зарекомендовали себя не только в нашей стране.

Очень важно, чтобы покупаемое оборудование относилось к лазерным граверам с ЧПУ, так как только эти устройства позволяют без высококвалифицированного рабочего-станочника получать гравировки высочайшего уровня, не затрачивая на это много времени и усилий. Достаточно ввести в блок управления программу изготовления изделия, и станок всё остальное выполнит безупречно в автоматическом режиме работы. Большинство современных станков оснащаются этими блоками числового и программного управления, сокращая ручной труд, повышая производительность работы аппаратов и достигая непревзойдённого качества производства обработки деталей.

Помимо изложенных соображений при покупке важно учитывать и цену лазерного гравера. Обычно оборудование с современными техническими характеристиками имеет вполне приемлемую стоимость. А ценовая характеристика оборудования всегда влияла на себестоимость изготавливаемой продукции, предоставляла тем самым возможность расширения ассортимента оказываемых услуг. Всё эти благоприятные факторы создают фирме, занимающейся лазерной гравировкой, конкурентоспособность на современном рынке услуг, обеспечивая высокий уровень прибыли и короткий срок окупаемости вложений на начальном этапе бизнеса.

Учитывая, что производителями, как полноформатных лазерных станков, так и настольных лазерных граверов, наряду с отечественными предприятиями являются и зарубежные компании, нужно уметь сделать оптимальный выбор. Конечно, за высокие эксплуатационные параметры европейского оборудования приходится платить высокую цену. А вот лазерный гравер из Китая, имея схожие технические характеристики, будет стоить значительно дешевле. Да и качество китайского оборудования стремительно растёт, нередко достигая по этим показателям мировых брендовых производителей лазерной техники. Китайский лазерный гравер, если посмотреть на него через призму показателя цена-качество, не уступит никаким другим мировым промышленным вариантам изготовления этих станков.

Лазерная резка материалов

Очень распространена резка лазерным гравером самых различных материалов, начиная с чёрно-белой стали и заканчивая нетканым материалом из ПВХ. С помощью лазерного оборудования можно не только наносить высокоточные изображения на поверхность изделий, но и резать их на отдельные части по заданной программе. Для таких целей промышленность изготавливает станки, которые называются лазерными граверами-резаками. Работая в нескольких режимах, эти устройства могут хорошо справляться с операциями гравировки и в то же время иметь возможность переключаться в режим резки материалов.

Режущим лазерным аппаратам свойственна высочайшая точность получаемого изделия, а благодаря применению этого высокотехнологичного приёма кромки реза всегда получаются абсолютно гладкими, ровными. При такой операции резания не возникает никаких механических нагрузок на разрезаемый материал, лишь микроскопическая зона воздействия лазерного луча приводит к оплавлению материала с последующим удалением образующегося расплава или пара из зоны реза.

Следует ещё отметить большую технологическую скорость резки с помощью лазера, а также наименьшие затраты энергии и времени. Вполне применим для решения проблемы с точной резкой и раскроем материала лазерный станок-гравер. Работая в режиме резки, он может выполнять детали, заданные программой, в самый короткий срок и с высокой точностью.

С помощью лазерной резки можно выполнять как сложные изделия раскроя из металла, так и элементы детских игрушек и лёгкой одежды из самых различных тканей. Между этими крайними видами материалов находится большая группа веществ, которые отлично поддаются резке монохромным лазерным лучом, включая и ткани человеческого организма при выполнении современных высокотехнологичных операций в хирургии. Стоит учесть лишь то, что лазерный гравер по металлу должен обладать достаточной мощностью для разогрева и правления металла, а вот лазерный гравер по дереву потребляет значительно меньшее количество энергии, так как выжигание древесных волокон не требует высоких затрат электроэнергии.

Отдельные виды лазерных граверов

Рассмотрим отдельные виды лазерных устройств, наиболее распространённых аппаратов для выполнения гравировок и резки материалов. Сравнивая их рабочие характеристики, можно выбрать такой станок, который наиболее подходит для выполнения операций, намеченных предпринимателем.

Китайский лазерный гравер Neje используется для обработки материалов в широком диапазоне деятельности. Благодаря свой точности и высокому качеству обработки этот лазер мощностью 500 мВт способен выполнять любые гравировки на выбранных материалах, начиная с пенопласта и заканчивая материалами более высокой прочности, такими как пластмассы и древесина. Индивидуальный дизайн устройства и прилагаемые к нему аксессуары для расширения поля деятельности привлекают большое количество покупателей.

Особенности лазерного гравера NEJE DK-8 Pro 5:

  • мощность в 500 мВт позволяет выполнять работы по гравировке многих материалов, включая древесину, резину и пластик;
  • персонализация любых аксессуаров выполняется на филигранном уровне, учитывая допустимое разрешение лазерного луча в 512х512;
  • благодаря блоку программного управления использовать устройство может человек без большого опыта работы с гравировальными устройствами;

При цене лазерного станка NEJE DK-8 Pro 5 в 4 млн. 400 тыс. рублей этот аппарат позволяет выполнять огромное количество технологических операций, что вполне оправдывает затраты на его покупку.

Настольный лазерный гравер Diy изготавливается в большом диапазоне мощностей – от 2100 мВТ до 8000 мВТ. Этот станок для гравировки и резки может быть оснащён синим лазером полупроводникового типа с любым из указанных номиналов мощности. Выбор лазера диктуется толщиной разрезаемого металла и максимальной скоростью нанесения гравировки на поверхность материала. Высококачественное программное обеспечение аппарата делает работу на нём лёгкой и удобной. Коммуникации станка с домашним компьютером устанавливаются путём загрузки в него последней версии программного модуля и установки драйвера устройства.

Для выполнения гравировки достаточно подобрать подходящий рисунок и запустить станок на его выполнение. С помощью оборудования DIY можно выполнять гравировки и резать, используя материалы самой разной природы. Лучшими результатами отличаются гравировки на акриле, древесине, фанере и картоне, а также пластмассах любого состава.

Имея небольшие размеры по габаритам, гравер компании Endurance DIY широко применяется как в решении вопросов бизнеса, так и в домашних условиях. Программное обеспечение станка находится на прилагаемой к нему флэш-карте. Установив с неё драйвер на компьютер, поместив его в любую папку, можно управлять станком прямо с помощью мыши и клавиатуры. Такой домашний гравер является просто находкой для тех, кто делает первые шаги в бизнесе по обработке материалов монохромным лучом.

Цена лазера DIY зависит от выбираемой мощности его излучения. Она находится в настоящее время в пределах от 30 000 рублей до 55 000 рублей. В эту стоимость не входит доставка оборудования заказчику по указанному адресу.

Хорошими отзывами и характеристикам пользователей известны граверы CNC и граверы Speedy. Имея вполне приемлемую цену, эти аппараты обладают довольно широкими функциональными возможностями.

Попробуем разобраться, как сделать лазерный гравер своими руками. Оказывается, даже это сложное технологическое оборудование можно изготовить в домашней мастерской своими руками.

В качестве лучевой пушки обычно используется готовые конструкции, которые широко продаются на нашем рынке китайскими производителями. При высоком качестве этих устройств их цена обычно не превышает 5 тыс. рублей. Если же не требуется большая мощность лазерного луча, то вполне подойдёт лазер от компьютерного пишущего дисковода. Эти детали на нашем рынке продаются чуть ли не за копейки. И не обязательно искать на сайтах б/у гравер, всё можно изготовить своими руками.

Тем же, кто имеет эти умелые руки, извлечь лучевой полупроводник из дисковода компьютера никакой проблемы не составит. Нужно учесть, что для лазерного устройства большой мощности потребуется и интенсивное охлаждение. А вот устройство для записи на дисководе вполне достаточно охлаждается пассивным радиатором.

Рукоятку для удержания устройства можно выполнить из латунных гильз от нарезного оружия, больше подходят от пистолетов «ТТ» и «ПМ». После высверливания капсюлей их можно плотно одеть друг на друга, образовав корпус, сама же латунь служит хорошим радиатором.

Для работы самодельного лазера потребуется напряжение постоянного тока в 12 В. Это как раз то, что выдаёт компьютер на разъёмах USB. Портативному же устройству вполне подойдёт аккумулятор от компьютерного бесперебойника. Все эти детали можно найти чуть ли не на свалке, а вот сделанный из них ручной лазерный гравер будет работать безупречно!

Но это лишь ручной прожигающий элемент. Для изготовления же координатного станка понадобится изготовить позиционирующее устройство.

Если начать изготовление самодельного гравера на лучевом принципе, то у китайцев для этого предостаточно KIT наборов, которые вполне можно взять за основу устройства.

Потребуется изготовить каретки с колёсиками из алюминиевого профиля. На одну из них нужно будет установить готовый лучевой модуль, а другие две каретки будут использоваться для перемещения направляющей. Если всю конструкцию скомпоновать в аккуратный ящик с хорошей вентиляцией, то получится вполне работоспособный законченный гравер.

Движение лучевой головки будут задавать шаговые двигатели, а передачу крутящего момента к порталу можно осуществить зубчатыми ремнями.

Вот только нельзя забывать, что испарения и дым, образующиеся при гравировке, опасны при вдыхании. В помещении, где будет работать такой самодельный лазерный гравер, должна быть обеспечена хорошая вентиляция. Нельзя забывать и о мерах безопасности другого характера – луч не должен быть направлен на кожу человека, а тем более ему в глаза. Это может вызвать серьёзные негативные последствия для здоровья.

Главное – поставить перед собой конкретную цель и упрямо идти к её достижению. И всё обязательно получится!

Шаг 6: Подготовка arduino

Когда я взялся за arduino, я начал с того, что стал писать свое программное обеспечение.
Но в процессе того, как я начал искать пути управления движением через серийный порт, я наткнулся на нечто, что называлось "GRBL ". Оказывается это интерпретатор g-кода с большим количеством интересных функций.

У меня все уже было подключено к arduino и поэтому я должен был сделать одну из двух вещей: либо поменять местами подключения, либо изменить что-либо в кодею
Оказалось что гораздо проще изменить выводы управления в программе.

ВАЖНО:
Текущая версия Grbl(0.6b) имеет ошибку в системе очередей.Лазер включается и сразу выключается (M3, M5).
Команды не помещаются в очередь и лазер включается и сразу выключается, как только arduino получает команды.
Это будет решено -но когда, - точно не могу сказать... Вместо этого, мы делаем вот что:

вы можете использовать источник вот отсюда , или же просто взять готовый скомпилированный hex. файл, который я использовал . Это должно решить данную проблему до тех пор, пока не выйдет новая версия Grbl.

Несмотря на то, какой бы путь вы выберете, - в конечном итоге вы должны иметь hex. файл, который вы должны загрузить в дальнейшем в arduino.

Я испробовал несколько различных путей, и тот, который мне понравился больше всего, это когда я использовал программу Xloader .

Программирование является довольно-таки прямолинейным.
Выберите корректный серийный порт для arduino.
Выберите hex. файл, затем тип arduino, после чего нажмите на upload.
Если вы будете использовать новую arduino uno, то программа Xloader не будет работать и вы получите ошибку загрузки.
Поэтому я рекомендую использовать ARP/Arduino Uploader , - но даже этот загрузчик имеет некоторые проблемы с arduino uno.
При программировании arduino, - выберите com-порт и тип вашей arduino(что за модель-полное название, чтобы программа понимала как с ней работать) в соответствующем выпадающем списке.
После этого, вы должны внести изменения в "avr dude params" текст.
Сотрите "-b19200" - без кавычек и нажмите на кнопку загрузки.

В любом случае, через пару секунд вы завершите и будете готовы испытать.
Выйдите из программы Xloader и перейдите к следующему параграфу.

Arduino должна быть настроена для начала работы. Запустите окно вашего любимого терминала и откройте порт, к которому подключена ваша arduino.

Там вы должны увидеть сообщение приветствия:

Grbl 0.6b
"$" to dump current settings"

If you enter $ followed by return you will get a list of options. Something like this:

$0 = 400.0 (steps/mm x)
$1 = 400.0 (steps/mm y)
$2 = 400.0 (steps/mm z)
$3 = 30 (microseconds step pulse)
$4 = 480.0 (mm/sec default feed rate)
$5 = 480.0 (mm/sec default seek rate)
$6 = 0.100 (mm/arc segment)
$7 = 0 (step port invert mask. binary = 0)
$8 = 25 (acceleration in mm/sec^2)
$9 = 300 (max instant cornering speed change in delta mm/min)
"$x=value" to set parameter or just "$" to dump current settings
ok

Grbl 0.6b
"$" сбросить текущие настройки"

Если вы вводите $ получите список опций. Нечто подобное:

$0 = 400.0 (шагов/мм x)
$1 = 400.0 (шагов/мм y)
$2 = 400.0 (шагов/мм z)
$3 = 30 (микросекунд на импульс шага)
$4 = 480.0 (мм/сек скорость подачи по умолчанию)
$5 = 480.0 (мм/сек скорость поиска по умолчанию)
$6 = 0.100 (мм /сегмент дуги)
$7 = 0 (шаг порт инвертировать маску. двоичный = 0)
$8 = 25 (ускорение в мм/сек^2)
$9 = 300 (макс мгновенное изменение скорости на повороте в дельта мм/мин)
"$x=значение" установить параметр или просто "$" сбросить текущие настройки
ok

Вы должны изменить шаги/мм для обоих о53,333 - для обоих. Просто введите "$0=53.33", с последующим возвращением, а затем "$1=53.333" с последующим возвращением. Ось Z можно игнорировать - так как мы ее не используем. Ускорение может быть увеличено до 100 ("$8=100" и обратно). Так как машина движется медленно, ускорение может быть установлено высоким. Другим побочным эффектом низкого ускорения может быть то, что кривые могут быть выжжены более, чем прямые линии, так как контроллер постоянно пытается ускориться и замедлиться и никогда не достигает полной скорости.

Если вы строите аппарат так же, как и я, то может вылезти такая ошибка: одна из ваших осей будет отзеркалена. Но это легко исправить. Опция $7 дает вам возможность изменить направление оси. Я хотел бы изменить направление оси X, поэтому я ввел: "$7=8", так как я хотел изменить битность 3 (8 = 00001000 двоичный). Если вы захотите поменять направление оси Y , вам нужно ввести 16 (00010000) или 24 (00011000) чтобы сменить обе.

Полная документация по инвертированию маски может быть

Для изготовления лазерного гравера или ЧПУ (числовое программное управление) станка нам понадобится:

DVD-ROM или CD-ROM
- Фанера толщиной 10 мм (можно использовать и 6мм)
- Саморезы по дереву 2.5 х 25 мм, 2.5 х 10 мм
- Arduino Uno (можно использовать совместимые платы)
- Драйвер двигателя L9110S 2 шт.
- Лазер 1000 МВт 405nm Blueviolet
- Аналоговый джойстик
- Кнопка
- Блок питания на 5В (я буду использовать старый, но рабочий компьютерный блок питания)
- Транзистор TIP120 ил TIP122
- Резистор 2.2 kOм, 0.25 ВТ
- Соединительные провода
- Элетролобзик
- Дрель
- Сверла по дереву 2мм, 3мм, 4мм
- Винт 4 мм х20 мм
- Гайки и шайбы 4 мм
- Паяльник
- Припой, канифоль

Шаг 1 Разбираем приводы.
Для гравера подойдет любой CD или DVD привод. Необходимо его разобрать и вынуть внутренний механизм, они бывают разных размеров:

Необходимо удалить всю оптику и плату, находящуюся на механизме:

К одному из механизмов нужно приклеить столик. Можно изготовить столик из той-же фанеры, вырезав квадрат со стороной 80 мм. Или вырезать такой-же квадрат из корпуса CD/DVD-ROM-а. Тогда деталь, которую планируете гравировать, можно будет прижимать магнитом. Вырезав квадрат, приклеиваем его:

Ко второму механизму нужно приклеить пластинку к которой в последующем будет крепиться лазер. Вариантов изготовления масса и зависит от того что у вас есть под рукой. Я использовал пластиковую модельную пластину. На мой взгляд, это самый удобный вариант. У меня получилось следующее:

Шаг 2 Изготовление корпуса.
Для изготовления корпуса нашего гравера мы будем использовать фанеру толщиной 10 мм. Если ее нет, можно взять фанеру и меньшей толщины, например 6 мм, или заменить фанеру на пластик. Необходимо распечатать следующие фото и по этим шаблонам вырезать одну нижнюю часть, одну верхнюю и две боковых. В местах отмеченных кружком проделать отверстия для саморезов диаметром 3мм.



После резки должно получится следующее:

В верхней и нижней частях необходимо проделать отверстия 4 мм под крепления ваших частей приводов. Я не могу сразу разметить эти отверстия, так они бывают разные:

При сборке необходимо использовать саморезы по дереву 2.5 х 25 мм. В местах вкручивания саморезов необходимо предварительно просверлить отверстия сверлом 2 мм. Иначе фанера может треснуть. Если предполагается собирать корпус из пластика, необходимо предусмотреть соединение деталей металлическими уголками и использовать винты диаметром 3 мм. Для придания эстетического вида нашему граверу стоит зашкурить мелкой наждачной все детали, при желании можно покрасить. Мне нравится черный, я покрасил все детали в черный цвет аэрозольной краской.

Шаг 3 Подготовка блока питания.
Для питания гравера необходим блок питания на 5 вольт с силой тока не меньше 1.5 Ампер. Я буду использовать старый блок питания от компьютера. Отрезаем все колодки. Для запуска блока питания необходимо замкнуть зеленый (PC_ON) и черный (GND) провода. Можно поставить выключатель между этими проводами для удобства, а можно просто их скрутить между собой и использовать выключатель блока питания, если он есть.


Для подключения нагрузки выводим красный (+5), желтый (+12) и черный (GND) провода. Фиолетовый (дежурные +5) может выдать максиму 2 ампер или меньше, в зависимости от блока питания. Напряжение на нем есть даже при разомкнутых зеленом и черном проводах.

Для удобства приклеиваем гравер на двусторонний скотч к блоку питания.

Шаг 4 Джойстик для ручного управления.
Для выставления начальной позиции гравировки будем использовать аналоговый джойстик и кнопка. Размещаем все на монтажной плате и выводим провода для подключения к Arduino. Прикручиваем к корпусу:

Подключаем по следующей схеме:

Out X - pin A4 Arduino Out Y - pin A5 Arduino Out Sw – pin 3 Arduino Vcc - +5 Блока питания Gnd – Gnd Arduino

Шаг 5 Размещаем электрику.
Будем размещать всю электрику сзади нашего гравера. Прикручиваем Arduino Uno и драйвера двигателя саморезами 2.5 х 10 мм. Соединяем следующим образом:

Провода от шагового двигателя по оси Х (столик) подключаем к выходам драйвера двигателя L9110S. Далее так:
B-IA – pin 7 B-IB – pin 6 A-IA – pin 5 A-IB – pin 4 Vcc - +5 от блока питания GND - GND

Провода от шагового двигателя по оси Y (лазер) подключаем к выходам драйвера двигателя L9110S. Далее так:
B-IA – pin 12 B-IB – pin 11 A-IA – pin 10 A-IB – pin 9 Vcc - +5 от блока питания GND – GND

Если при первом запуске двигатели будут гудеть, но не двигаться, стоит поменять местами прикрученные провода от двигателей.

Не забудьте подключить:
+5 от Arduino - +5 блока питания GND Arduino – GND Блока питания

Шаг 6 Установка лазера.
В интернете полно схем и инструкций по изготовлению лазера из лазерного диода от пишущего DVD-Rom. Этот процесс долог и сложен. Поэтому я купил готовый лазер с драйвером и радиатором охлаждения. Это значительно упрощает процесс изготовления лазерного гравера. Лазер потребляет до 500 mA, поэтому его нельзя подключать напрямую к Arduino. Будем подключать лазер через транзистор TIP120 или TIP122.

Резистор 2.2 kOm необходимо включить в разрыв между Base транзистора и pin 2 Arduino.


Base – R 2.2 kOm – pin 2 Arduino Collector – GND Лазера (черный провод) Emitter – GND (Общий блока питания) +5 лазера (красный провод) - +5 блока питания

Соединений здесь немного поэтому паяем все на весу, изолируем и прикручиваем транзистор сзади к корпусу:

Для прочной фиксации лазера необходимо вырезать еще одну пластинку из того же пластика что и приклеенная к оси Y пластина. Прикручиваем к ней радиатор охлаждения лазера винтами входящими в комплект к лазеру:

Внутрь радиатора вставляем лазер и фиксируем его винтами, так же входящие в комплект к лазеру:

И прикручиваем всю эту конструкцию на наш гравер:

Шаг 7 Среда программирования Arduino IDE.
Следует скачать и установить Arduino IDE. Лучше всего это сделать с официального проекта.

Последняя версия на момент написания инструкции ARDUINO 1.8.5. Никаких дополнительных библиотек не требуется. Следует подключить Arduino Uno к компьютеру и залить в нее следующий скетч:

После заливки скетча следует проверить, что гравер работает как надо.

Внимание! Лазер это не игрушка! Луч лазера, даже не сфокусированный, даже отраженный, при попадании в глаза повреждает сетчатку глаза. Настоятельно рекомендую приобрести защитные очки! И все работы по проверки и настройке проводит только в защитных очках. Так же не следует смотреть без очков на работе лазера в процессе гравировки.

Включаем питание. При изменении положения джойстика вперед – назад должен двигаться столик, влево вправо – двигаться ось Y, то есть лазер. При нажатии кнопки лазер должен включаться.

Далее необходимо настроить фокус лазера. Надеваем защитные очки! Подкладываем на столик маленький лист бумаги, и нажимает на кнопку. Изменяя положения линзы (поворачиваем линзу), находим положение при котором точка лазера на листке минимальна.

Шаг 8 Подготовка Processing.
Для передачи изображения на гравер будем использовать среду программирования Processing. Необходимо скачать с официального

Сегодня я наконец таки доделал сам гравер и испытал его.

Теперь обо всем по порядку.

Изначально идея собрать лазерный гравер родилась когда я увидел на али экспрессе поделку NeJe - гравер из DVD приводов.

Цена 4-5 тысяч рублей, дорого. Но игрушка вроде интересная.

Посидел, покопал интернет, посмотрел ролики на ютубе. Вроде самому собрать не сложно.

Было у меня в наличие пара шаговых моторчиков от струйного принтера Epson (что-то типа 25 шагов на оборот), немного алюминиевого профиля из Леруа.

Решил попробовать из того что есть изобразить что-то типа . Только осей было бы 2.

Привод решил делать на ремнях, он проще.

Исходя из направляющих что оставались от принтеров прикинул размер и собрал основание. Закрепил моторчик, натяжитель ремня, направляющие, установил подвижный стол и закрепил ремень.

Фотографии с установленным ремнем не осталось.

Все бы ничего, но стол от края до края пробегал всего за 2,5 оборота шагового двигателя. Точности позиционирование такая схема не дала бы.

Ременной привод разобрал, начал думать как переделать схему на ходовой винт м5 и забросил.

Навалилось работы, стало некогда.

В это время товарищ подарил мне несколько DVD приводов на разбор. Пишущий DVD RW Sony и пару CD-RW DVD-ROM LG.

На пробу решил собрать гравер на кусках DVD привода. От чего ушел, к тому и пришел. Для того чтоб понять заинтересует меня это или нет вполне хватит.

Собирать гравер на кожухе от CD привода мне показалось не эстетичным. Решил собрать раму граверу из разного алюминиевого профиля. Был у меня квадрат 20х20х1.5, уголок 20х20х1.5, шинка 60х2 и П образный профиль 12х15х2. Еще одной задачей ставил себе набить руку в работе с профилем. Алюминий материал противный, то сверло при сверлении уведет, то рука при распиле дрогнет, то полотно закусит. В общем в качестве тренировки и отточки скиллов не лишнее. В дальнейшем планирую собрать принтер на профиле из Леруа.

Раму скреплял заклепочником. Быстро и надежно.

Если стоит цель сделать дешево и сердито, можно и нужно собирать на корпусе от привода.

На ось X использовал кусок от LG, на Y кусок от Sony. С подвижных кареток обоих приводов снял все что только можно. Это нам не потребуется.

Для обоих осей спроектировал и распечатал разные проставки на принтере. На ось Y с резьбой.

На ось X короткие проставки

Для оси Y спроектировал и напечатал подставку для стола. К каретке приклеил ее суперклеем.

В качестве стола использовал кусочек 6мм оргстекла. Оргстекло после сборки гравера приклеил к печатному столику так же, суперклеем.

Вместо всяких гаек, подкладок и прокладок, мне было удобно распечатать разные крепежные элементы на принтере. Никаких клеевых пистолетов и соплей:)

Из квадратного профиля 20х20 нарезал 4 куска на основание и стойки.

Сначала собрал основу крепления каретки по оси X

Кусочек уголка 20х20х1.5 нужен был чтоб разнести стойки, чтоб между стойками вошел кусок с кареткой, привод по оси Y.

Собрал основание для оси Y. Два куска квадратного профиля и алюминиевая полоса. Скрепил заклепочником.

По месту приклепал стальные уголки для крепления портала оси Х.

В качестве держателей стоек оси X использовал стальные уголки из Леруа. Рублей по 14 за штуку.

И собрал все воедино.

На заднюю часть портала Х приклепал 2 уголка, для крепления электроники.

Почти готово по механике. Сзади через напечатанные на принтере проставки прикрутил самодельные мозги.

К шаговым моторчикам припаял провода и разъемы мама

Покупать готовый лазер с контроллером на Али дорого, в итоге купил только TTL контроллер для лазера.

Вот такой:

За 250 с копейками рублей.

Лазерный диод взял из привода Sony. Линзу взял от привода LG. Лазерный диод в квадратном корпусе вставил в П образный профиль, модуль с лазером встал очень плотно, а перед ним разместил линзу в сборе от LG, с катушками фокусировки и прочей требухой. Идеально кстати подошла по ширине и высоте. В таком варианте появляется возможность регулировать фокусное расстояние от лазера до линзы.

На фото частично видно конструкцию самого лазерного модуля.

Лазерный диод с припаянными проводами, а перед ним линза.

Ничего не придумал лучше и проще, чем притянуть лазерный модуль к каретке X кабельными стяжками. Достаточно надежно и можно регулировать расстояние от лазера до заготовки.

Электронику граверу паял на работе. После сборки показал свою игрушку коллегам. И началось: а бумагу порежет, а черную изоленту, а синий скотч, а если кусок припоя черным покрасить расплавит? :)

Рассказываю, на картоне лазер оставляет след, черную изоленту и черный полиэтилен режет. Синий скотч на картоне режет.

В общем игрушка получилась забавная.

Уже дома. Подпилил по длине лазерный излучатель. Платку TTL спрятал внутри профиля.

Программа для перевода картинки в г-код называется CHPU.

Управляет фрезером GRBLController.

Гравирует картинку. Первый так сказать блин. Сравните с моей аватаркой:)

Естественно, надо подбирать режим гравировки. И небольшой вентилятор для обдува не помешал бы, дым от резки сдувать. Гравировал на куске картона.

Прошивку в плату я залил GRBL 1.1f, это есть в записи про плату.

Что касается настройки прошивки:

Шаговый двигатель DVD привода чаще всего имеет 20 шагов на оборот.

Шаг винта 3мм.

20/3=6,6666666666667 шага на 1мм

На драйверах a4988 установлен микрошаг 16.

Соответственно 6,6666666666667*16=106,67

Напряжение на драйверах a4988 (для сопротивлений в 100Ом в драйвере) выставил 0,24 В

Для включения режима лазерный гравер в прошивке надо ввести

Лазер (через контроллер) у меня подключен к 11 ноге ардуино, с ШИМом.

Т.е. мощность лазера можно регулировать, и можно включать-отключать лазер программно.

Для включения лазера даем команду

Лазер не включится до того, пока каретка не поедет.

Для отключения лазера команда

Если о чем-то забыл рассказать - спрашивайте.

Повторюсь, игрушка получилась интересная, игрушкой я доволен.

Когда-нибудь дойдут руки и доделаю большой гравер.

БЕРЕГИТЕ ГЛАЗА! Не допускайте прямого и отраженного попадания луча лазера в глаза. Не смотрите на работающий лазер без специальных очков. Не допускайте домашних животных к работающему граверу!

Вроде предупредил.