Лазерный резак/гравер своими руками

 Перевел SaorY для mozgochiny.ru

Доброго дня, мозгоинженеры! Сегодня поделюсь с вами руководством о том, как сделать лазерный резак мощностью 3Вт и рабочим столом 1.2х1.2 метра под управлением микроконтроллера Arduino.

 

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami2

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami3

 


Эта мозгоподелка родилась для создания журнального столика в стиле «пиксель-арт». Нужно было нарезать материал кубиками, но вручную это затруднительно, а через онлайн-сервис очень дорого. Тогда и появился этот 3-х ватный резак/гравер для тонких материалов, уточню, что промышленные резаки имеют минимальную мощность около 400 ватт. То есть легкие материалы, такие как пенополистирол, пробковые листы, пластик или картон, этот резак осиливает, а вот более толстые и плотные только гравирует.

 

 

Шаг 1: Материалы

• Arduino R3
• Proto Board – плата с дисплеем
• шаговые двигатели
• 3-х ватный лазер
• охлаждение для лазера
• блок питания
• регулятор DC-DC
• транзистор MOSFET
• платы управления двигателями
• концевые выключатели
• корпус (достаточно большой, чтобы вместить почти все детали списка)
• зубчатые ремни
• шарикоподшипники 10мм
• шкивы для зубчатых ремней
• шарикоподшипники
• 2 доски 135х 10х2 см
• 2 доски 125х10х2 см
• 4 гладких стержня диаметром 1см
• различные болты и гайки
• винты 3.8см
• смазка
• стяжки-хомуты
• компьютер
• циркулярная Пила
• отвертка
• различные сверла
• наждачная бумага
• тиски

 

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami7

 

 

Шаг 2: Электросхема

 

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami8

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami9

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami10

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami11

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami12

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami13

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami14

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami15

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami16

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami17
Электроцепь лазерной самоделки информативно представлена на фото, есть лишь несколько уточнений.

Шаговые двигатели: думаю, вы заметили, что два двигателя запускаются от одной платы управления. Это нужно для того чтобы одна сторона ремня не отставала от другой, то есть два двигателя работают синхронно и сохраняют натяжения зубчатого ремня, нужное для качественной работы поделки.

Мощность лазера: при настройке регулятора DC-DC убедитесь, что на лазер подается постоянное напряжение, не превышающее технические характеристики лазера, иначе вы его просто сожжете. Мой лазер рассчитан на 5В и 2.4А, поэтому регулятор выставлен на 2А и напряжение немного ниже 5В.

Транзистор MOSFET: это важная деталь данной мозгоподелки, так как именно этот транзистор включает и выключает лазер, получая сигнал от Arduino. Так как ток от микроконтроллера очень слабый, то только этот транзистор MOSFET может его воспринимать и запирать или отпирать контур питания лазера, другие транзисторы на такой слаботочный сигнал просто не реагируют. MOSFET монтируется между лазером и «землей» от регулятора постоянного тока.

Охлаждение: при создании своего лазерного резака я столкнулся с проблемой охлаждения лазерного диода, для избежания его перегрева. Проблема решилась установкой компьютерного вентилятора, с которым лазер отлично функционировал даже при работе 9 часов подряд, а простой радиатор не справлялся с задачей охлаждения. Еще я установил кулеры рядом с платами управления двигателями, так как они тоже прилично греются, даже если резак не работает, а просто включен.

 

 

Шаг 3: Сборка

 

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami18

 

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami19

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami20

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami21

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami22

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami23

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami24

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami25

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami26

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami27

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami28

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami29

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami30

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami31

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami32

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami33

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami34

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami35

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami36

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami37

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami38

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami39

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami40
В приложенных файлах корпус находится 3D модель лазерного резака, показывающая размеры и принцип сборки рамки рабочего стола.

Челночная конструкция: она состоит одного челнока отвечающего за ось Y, и двух спаренных челнока отвечающих за ось X. Ось Z не нужна, так как это не 3D принтер, но вместо нее лазер будет попеременно включаться и выключаться, то есть ось Z заменяется глубиной прожига. Все размеры челночной конструкции я постарался отразить на фото, уточню лишь, что все установочные отверстия для стержней в бортах и челноках глубиной 1.2см.

Направляющие стержни: стержни стальные (хотя алюминиевые предпочтительней, но стальные проще достать), довольно большим диаметром в 1 см, но такая толщина стержня позволит избежать провисания. Заводская смазка со стержней удалена, а сами стержни тщательно отшлифованы шлифмашинкой и наждачной бумагой до идеальной гладкости для хорошего скольжения. А после шлифовки стержни обработаны смазкой с белым литием, которая предотвращает окисление и улучшает скольжение.

Ремни и шаговые двигатели: Для установки шаговых двигателей и зубчатых ремней я пользовался обычными инструментами и материалами, попавшимися под руку. Сначала монтируются двигатели и шарикоподшипники, а затем сами ремни. В качестве кронштейна для двигателей был использован лист металла примерно одинаковый по ширине и в два раза больше по длине, чем сам двигатель. В этом листе просверлено 4 отверстия для крепления на двигатель и два для крепления к корпусу самоделки, лист согнут под углом 90 градусов и прикручен саморезами к корпусу. С противоположной стороны от места крепления двигателя аналогичным образом установлена подшипниковая система, состоящая из болта, двух шарикоподшипников, шайбы и металлического листа. По центру этого листа сверлиться отверстие, с помощью которого он крепится к корпусу, далее лист загибается пополам и уже по центру обоих половинок сверлится отверстие для установки подшипниковой системы. На полученную таким образом пару двигатель-подшипник надевается зубчатый ремень, который крепится к деревянному основанию челнока обычным саморезом. Более понятно этот процесс представлен на фото.

 

 

 

Шаг 4: Софт

 

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami41
К счастью программное обеспечение для данной мозгоподелки бесплатно и с открытым исходным кодом. Все необходимое находится по нижеприведенным ссылкам:

Inkscape (для создания и преобразования контуров для прожига), с расширением для лазерного гравера.

UniversalGcodeSender-v1.0.7

Arduino IDE

With the GBRL Library
Все необходимое загружается на компьютер и сохраняется. Далее устанавливается Inkscape, и распаковывается архивlasergraver. Все что было в архиве копируется в папку Inkscape, чтобы было вот так C: \ Program Files (x86) \ Inkscape \ Share \ Extensions. На картинке показано что именно нужно копировать. Далее по отдельности устанавливается Arduino IDE и GRBL библиотека, а потом просто распаковывается UniversalGcodeSender-v1.0.7.zip. Этот Universal G code является программой, которая посылает данные дизайна (контуров гравировки/резки) в Arduino. После распаковки этого архива, нужно найти и запустить файл start-windows.bat.

Настройка параметров Arduino: Первым делом загружается GRBL код в Arduino, для этого в Arduino IDE открывается вкладка Sketch/Import Library и выбирается пункт GRBL, затем из списка выбирается нужный код и загружается на Arduino. Для дополнительной информации полезно перейти по ссылке With the GRBL Library. Когда код загружен, необходимо настроить параметры в соответствии со своим лазерным резаком и в этом поможет вот эта ссылка, где подробно описывается каждый параметр настройки. А еще полезна эта ссылка, которая поможет рассчитать значения параметров для используемых материалов.

 

 

Шаг 5: Контуры для резки

 

 

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami42

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami43

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami44

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami45

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami46

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami47
Важные моменты: необходимо понимать и помнить, что это мозгоподелка не заполняет контур, если рисунок закрашен. Более понятно это показано на рисунке. И еще, файл дизайна примерфайлаконтура использует не пиксельный формат, как jpeg, а векторный. То есть изображение состоит из точек, а не пикселей, и его можно как угодно масштабировать, то есть изменять размеры контура для резки.

Создание векторного рисунка: После определения того, что нужно вырезать/выгравировать, необходимо перенести это в векторный рисунок. Для этого подходят Inkscape или Adobe Illustrator, но не Photoshop или GIMP, так как последние не работают с векторной графикой.

Преобразование векторного рисунка: Векторный рисунок должен быть преобразован в формат понятный лазерному резаку и для этого подходит расширение Inkscape Laserengraver. Более подробно на видео.

 

 

Шаг 6: Настройка и резка

 

 

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami48
На видео показано как подключить лазерную самоделку к компьютеру, настроить параметры софта и подготовить резак к работе.

Настройка параметров программы: главное убедиться, что максимальные значения X и Y совпадают со значениями, полученными при преобразовании векторного файла.

Регулировка оборудования: На фото показано, какой регулятор я подкручивал, чтобы понизить ток, шаг не обязательный, это просто быстрый и простой способ сфокусировать мозголазер без прожига материала.

Резка: скорость задана, лазер сфокусирован и направлен под нужным углом, остается только запустить лазерный резак и ждать!

БУДЬТЕ ОСТОРОЖНЫ ВО ВРЕМЯ РАБОТЫ ЛАЗЕРА. Перед началом обязательно ознакомьтесь с информацией о том, что такое лазерное излучение, чем оно вредно и как с ним обращаться. Знайте, что неправильное использование лазера может вызвать ожоги или слепоту, поэтому обязательно ознакомьтесь с этой ссылкой.

 

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami4

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami5

lazernyiy-rezak-graver-svoimi-rukami6

Во и все что я хотел рассказать о своем лазерном резаке/гравере. Благодарю за внимание!

Удачных самоделок!

 

(A-z Source)

ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ!


33 Replies to “Лазерный резак/гравер своими руками”

  1. да уж конечно штука норм, но крепления ремней и двигателей — такое и не стыдно на выставку (позорище), лучше бы не фоткал

    1. Крепления шаговиков умилили так, что движочки жалкооо…. Слезы так и капают….
      Неужели алюминиевый уголок перестали продавать???? Или у вас все Строймаркеты закрылись?

  2. Здравствуйте уважаемый!!!Очень прекрасные и удивительные станки.Очень хотелось бы с Вами познакомиться и сотрудничать с Вами .С уважением и желанием у Вас научиться собрать несколько станков.
    Дмитрий.Мой моб.телефон +994-55-328-40-99
    Мой емайл адрес dima-maga@rambler.ru

  3. Подскажите пожалуйста, рядом с концевыми выключателями есть устройство, которое подключено на 12 выход платы Arduino, что это такое???

    1. прокладка між двигуном і контролером — «драйвер двигуна» між контролером і лазером — «драйвер лазера» це елементарно. незнаючи цього, далі лізти не раджу. для мене були дебрі, давно вже із станком граюсь, результат по сьогодні мене не задовольняє 🙁 http://photo.i.ua/user/102781/471142/14041963/ http://photo.i.ua/user/102781/471142/14053062/ 3 радіатори то якраз на 3х драйверах на координатах Х,У,Z http://os1.i.ua/3/7/14005883_cf4efef9_5757c1fb.jpg звісно зараз в станку більше електроніки, але основні частини: контролер, драйвера, двигуни, лазер або шпіндель.

  4. Подскажите пожалуйста, вот на схеме, рядом с концевыми выключателями есть устройство, это что? Похоже на двигатель, но это не он. Заранее спасибо.

  5. С практической точки зрения статья бесполезна, т.к. нет главного:
    принципиальной схемы, форм, размеров и чертежей механики, допуски, металл и масса других мелочей, практические трудности при сборке и настройке электронной части и механики, другими словами «подводные камни». Вообщем так, «галопом по европам».
    Итог — в топку

    1. схема класична, під класичний cnc shield навіть якщо дати потрібну вам інформацію, станок все одно не працюватиме, навіть кола дати прошивку. потрібна ще прога на комп яка буде генерувати G-код, і програма яка буде цей код посилати в станок. а параметри механіки — які є з такими і працюватиме. класика жанру: механіка від пишучих приводів, лазер з них же, чпу шилд, і ардуіна прошита китайцем. і прога міні лазер гравер чи щось таке. я починав з ідеї. вийшло з 4 спроби. з софтом розібрався кілька неділь том.

  6. из под Corel Draw данный девайс работает? или только из под «родного» ПО и можно тогда ли как то в это ПО экспортировать хотя файлы JPEG?

    1. Потенциально есть плагины для работы с ЧПУ…. но я всегда юзал спец. софт. Не вышло сразу настроить. Да, в Corel и из него можно импортировать и экспортировать растровую графику типа jpeg.

    2. Любая ЧПУ обработка требует как минимум векторной графики. С растром на прямую ни что не работает. В любом случае будет обработка для перевода в вектор.

    1. В данной статье указана только мощность. Остальное остается на ваше усмотрение. Скорее всего приобретался на алиэкспресс или ебей.

  7. Сколько потратили чтобы собрать это?
    Возможно на этом гравировать и порезать акрил, оргстекло толщиной 7 мм или 5 мм
    Заранее спасибо

  8. Данного лазера не хватит да же для толковой гравировки металла. А так для резки и гравирования органики вполне не плохой вариант.

  9. Хорошая штука получилась! =)

    Вопрос такой есть:
    А если необходимо собрать станок для резки более плотных материалов, например нержавеющая сталь. В начале указано, что мощность должна быть 400 Вт, все остальные компоненты должны быть соответствующих номиналов, это понятно. А с увеличением мощности, должны ли быть добавлены к конструкции еще какие-нибудь компоненты?

    1. Скорее всего полностью конструкцию надо будет изменять, так как габариты лазера с охлаждением потребуют более мощных двигателей, ну и мер защиты.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

* Copy This Password *

* Type Or Paste Password Here *