В этом посте мы расскажем вам историю о том, как построить ЧПУ лазерный станок своими руками, которую нам поведал один из подписчиков.

Предисловие

Пару месяцев назад я просматривал записи с конкурса, в котором увидел несколько довольно крутых гравировальных машин, и я подумал: «Почему бы мне не создать свою собственную?». И так я и сделал, но не хотелось копировать чужой проект, я хотел сделать свой собственный уникальный ЧПУ станок своими руками. И так началась моя история …

Технические характеристики

Этот лазерный гравер оснащен 1,8 Вт 445 нм лазерным модулем, конечно, это ничто по сравнению с промышленными лазерными резаками, которые используют лазеры более 50 Вт. Но для нас будет достаточно и этого лазера. Он может вырезать бумагу и картон, и может выгравировать все виды древесины или изделия из фанеры. Я еще не тестировал другие материалы, но уверен, что он может наносить гравировку на многие другие поверхности. Сразу зайду наперед и скажу, что он имеет большое рабочее поле размером около 500×380 мм.

Кому под силу сделать такой лазерный станок? Каждому, не важно, вы инженер, юрист, учитель или студент, как я! Все, что вам необходимо – терпение и большое желание получить действительно качественный станок.

Мне потребовалось около трех месяцев, чтобы спроектировать и построить эту гравировальную машину, в том числе я около месяца ждал детали. Конечно, такую работу можно выполнить и быстрее, но мне всего 16 лет, поэтому работать я мог только на выходных.

Нужные материалы для сборки

Понятно, что вы не сможете сделать лазерный гравер, не имея нужных деталей, поэтому я составил спецификацию с почти всем необходимым для его изготовления. Практически все детали куплены на Aliexpress, потому что это дешево, и есть бесплатная доставка для большинства товаров. Другие детали, такие как обработанные стержни и листы МДФ (можно сделать из фанеры), были куплены в местном строительном магазине. Лазер и драйвер лазера были заказаны на ebay.
Я попытался найти самые низкие цены для всех деталей (не включая доставку).

Было потрачено много времени, прежде чем я пришел к этому дизайну. Сначала я сделал несколько других, но именно этот был действительно самым красивым из всех остальных. Первым делом я нарисовал все детали в графическом редакторе и распечатал их в натуральном размере.
Весь гравер я собираю из листов МДФ толщиной 18 мм и 12 мм.
Выбор пал на этот дизайн также потому что можно было легко прикрепить ось Z и инструмент, превратив наш станок в фрезерный.

Конечно, я мог бы сделать другой, более простой дизайн … Но нет! Хотелось чего-то особенного!

Процесс сборки

Распечатав чертежи, у меня появились детали, которые необходимо было собрать в кучу. Первое, что я сделал, – это установил дверь корпуса электроники с левой стороны и замок с петлей (дверца устанавливается без трудностей, поэтому я сделал это в первую очередь. Чтобы собрать корпус для электроники, я использовал множество L-образных железных скоб с отверстиями под саморезы. Если корпус планируется изготавливать из фанеры, то предварительно необходимо просверлить в ней также отверстия под саморезы.

Сначала была взята снова левая сторона корпуса электроники и установлена на нее передняя и задняя части корпуса при помощи скоб. Я не использовал винты или гвозди для установки крышки и панели управления, а прикрутил те же скобы к стенкам и просто положил крышку с панелью на них чтобы в дальнейшем при установке электроники не возникало никаких неудобств.

Отложив корпус электроники в сторону и взяв опорную плиту и опорные части оси Х необходимо установить их таким образом, как показано на фотографиях, убедившись, что ось Х и крепление мотора находятся на правой стороне станка с ЧПУ. Теперь можно смело установить корпус электроники таким же образом, как и показано на рисунках.

Далее были взяты два 700-мм вала, нанизаны на них по два линейных подшипника на каждый, и они были зафиксированы на самом станке при помощи специальных концевых опор для шлифованных валов.
На данном этапе у меня получилось вот что:

Уберите в сторону эту половину лазерного станка на некоторое время и займитесь подвижной частью X, а ось Y поддержите и прикрепите на весу опоры вала к движущейся части оси X гайками и болтами и прикрепите двумя гайками опору на ось Х.

1. Теперь возьмите два 500-миллиметровых вала, наденьте по одному линейному подшипнику на каждый вал, наденьте опору вала на каждый конец каждого вала и установите их на станок.
2. Прикрепите ходовую гайку оси Y на подвижную часть оси Y с помощью гаек и болтов, и прикрутите ее к линейным подшипникам с помощью саморезов.
3. Прикрепите ходовой винт и шаговый двигатель.
4. Подсоедините все это к другой половине гравера и закрепите ходовой винт и шаговый двигатель.

Теперь у вас должно выйти что-то похожее на то, что изображено на этом фото:

Электроника для станка

Я также установил деревянную деталь в корпус электроники, чтобы закрепить шаговый двигатель.

Ну или можно просто положить крышку и панель на гравёре, чтобы полюбоваться проделанной работой и великолепным дизайном.»

Выводы

Это, пожалуй, и вся информацию, которую он нам донес, но это довольно неплохая инструкция для тех, у кого есть мечта собрать собственноручно хороший самодельный лазерный станок для домашних и хоббийных целей.

Сама сборка лазерного гравера не особо затратная, поскольку количество деталей минимально, да и стоимость их не особо высока. Самыми дорогими деталями являются, наверное, шаговые двигатели, направляющие и, конечно же, детали самой лазерной головки с системой охлаждения.

Именно этот станок заслуживает особого внимания, поскольку не каждый лазерный гравер позволяет быстро устанавливать на 3 ось фрезерную машинку и превращать станок в полноценный ЧПУ фрезер.

В заключение хочется сказать: если вам действительно хочется самому собрать качественный станок ЧПУ своими руками, который будет служить верой и правдой долгие годы, не нужно экономить на каждой детали и пытаться сделать направляющие ровнее заводских или заменять ШВП на шпильку с гайкой. Такой станок работать хоть и будет, но качество его работы и постоянная настройка механики и программного обеспечения просто расстроит вас, заставив пожалеть о потраченном на него времени и средствах.

В предыдущей статье я описал опыт сборки и наладки гравера из китайского набора. Поработав с аппаратом, понял, что в моей лаборатории он будет не лишним. Задача поставлена, буду решать.

На горизонте два варианта решения — заказ набора в Китае и разработка собственной конструкции.

НЕДОСТАТКИ КОНСТРУКЦИИ С ALIEXPRESS

Как и писал в предыдущей статье, набор оказался вполне работоспособным. Практика работы со станком выявила следующие недостатки конструкции:

1. Плохо проработана конструкция каретки. На видео в предыдущей статье это хорошо заметно.
2. Ролики подвижных узлов крепятся на панелях винтами М5 и связаны с панелью только с одной стороны. При этом, как ни затягивай винты, остается люфт.

ПЛАСТИКОВЫЕ ДЕТАЛИ

Поскольку каркас из станочного профиля вполне достойный, устранить выявленные недостатки получилось переработав пластиковые детали.

Держатель лазера я достаточно хорошо описал в . Также в конструкцию я добавил дополнительную деталь, связывающую все четыре ролика на правой и левой панелях. Деталь позволила исключить люфты при перемещении панелей.

Все детали имеют достаточно простые формы и не требуют поддержек и других сложностей при печати.

Для заказа набора пластиковых деталей необходимо перейти в интернет-магазин:

Модели пластиковых деталей для печати доступны:

ДЕМОНСТРАЦИЯ РАБОТЫ

Работу гравера и его внешний вид можно оценить в следующем видео.

КОНСТРУКЦИЯ ГРАВЕРА

Каркас гравера построен на станочном алюминиевом профиле 20х40. Детали, несущие подвижные части гравера выполнены на 3D принтере. Подвижные части перемещаются на стандартных роликах. Каретка, несущая лазерный модуль позволяет регулировать высоту лазера над рабочим столом, что позволяет фокусировать мощность лазерного луча в достаточно большом диапазоне.

Сборка конструкции показана в формате 3D PDF .

СБОРКА

Конструкция весьма простая. По этой причине много времени и мучений на сборку не уйдет, если соблюдать рекомендованную последовательность сборки.

ШАГ 1. КАРКАС

Как описано выше, каркас построен из конструкционного профиля 20х40. Для скручивания профиля между собой используются внутренние уголки.

На более длинных деталях в центральных отверстиях торцов нарезана резьба для монтажа ножек и боковых панелей (на средней по длине).

Каркас скручивается на уголках, короткими деталями внутрь. На данном этапе не стоит до конца затягивать винты — сделать это лучше после установки ножек.

Ножки крепятся на винтах в четырех точках. Это сделано для того, чтобы каркас собирался без возможных перекосов.

Для начала потребуется закрепить все четыре ножки, снова не до конца затягивая крепеж.

Теперь необходимо найти максимально ровную поверхность! Выставить все детали таким образом, чтобы каркас «стоял» плотно, не играя на поверхности.

Протягиваем все крепежи, начиная с внутренних уголков и контролируя возможные перекосы угольником.

ШАГ 2. ПРАВАЯ ПАНЕЛЬ

Перед сборкой правой панели на вал двигателя необходимо установить гибкую муфту.

Затем необходимо прикрутить шаговый двигатель через проставку из пластика.

Положение кабельного вывода и проставка хорошо видны на рисунке ниже.

ШАГ 3. ЛЕВАЯ ПАНЕЛЬ

Для сборки левой панели потребуется только запрессовать подшипник в отверстие.

Я постарался исключить операцию склеивания. Для этого «пустил волну» по поверхности отверстия для установки подшипника. По этой причине необходимо с усилием вдавить подшипник.

ШАГ 4. МОНТАЖ ЛЕВОЙ ПАНЕЛИ

Затем установить сборку на профиль.

И закрепить нижние ролики. На рисунке хорошо видно, что крепежные отверстия винтов для крепления роликов имеют ход в несколько миллиметров. Это сделано для того, чтобы верхние и нижние ролики можно было хорошо стянуть на профиле, исключив люфт. Единственное, действовать потребуется аккуратно и не перетянуть. В этом случае шаговому двигателю потребуется излишнее усилие для перемещения панелей.

ШАГ 5. МОНТАЖ ПРАВОЙ ПАНЕЛИ

Для монтажа потребуются следующие детали.

Сначала потребуется установить верхние ролики.

Затем установить сборку на профиль и установить нижние ролики. Дальнейший монтаж идентичен монтажу левой панели.

После протягивания винтов потребуется проконтролировать ход панели. Она должна перемещаться достаточно легко и при этом отсутствовать люфт.

ШАГ 6. МОНТАЖ НАПРАВЛЯЮЩЕЙ КАРЕТКИ

Для передачи движения по оси Y в данной конструкции используются обе панели. Для того, чтобы не задействовать 2 шаговых двигателя, крутящий момент на левую панель передается через вал, диаметром 5мм. После подготовки деталей приступаем.

Сначала устанавливается связующий вал и зажимается стопорными винтами гибкой муфты.

При установке необходимо проконтролировать, чтобы не были забыты шкивы. Жестко крепить их в данный момент нет необходимости. При натягивании ремней потребуется регулировка.

ШАГ 7. КАРЕТКА

Сборка каретки детально рассмотрена в предыдущей статье…

Сборка не представляет особого труда.

ШАГ 8. МОНТАЖ КАРЕТКИ НА НАПРАВЛЯЮЩУЮ

Для начала потребуется собрать все необходимые детали.

Все операции монтажа идентичны операциям монтажа панелей.

ШАГ 9. МОНТАЖ РЕМНЕЙ

Ремни притягиваются винтами под гайки профиля. Потребуется по-месту отрезать 3 ремня и подготовить крепеж.

Для начала край ремень располагается в нише профиля зубом вниз. После этого устанавливается гайка. Для установки гайки потребуется усилие.

Во время натягивания ремня потребуется выставить положение шкива. Шкив выставляется так, чтобы на всем ходу ремень как можно меньше притирался к боковым граням шкива.

Для установки ремня направляющей каретки лучше приподнять ее как показано на рисунке ниже, поскольку гайки все же лучше установить в нишу с торца.

После направляющая опускается на штатное место.

Перед затягиванием второго «хвоста» ремня необходимо убедиться, что ремень натянут достаточно сильно.

На этом сборка механики завершается.

КОНТРОЛЛЕР

Описание контроллеров для управления гравером я планирую подготовить в отдельной статье. Следите за публикациями!

НАБОР ДЛЯ СБОРКИ И ЛАЗЕРНЫЙ ГРАВЕР ПОД КЛЮЧ

С декабря 2017 принимаю заказы на полный набор для сборки и собранного, настроенного и полностью готового к использованию лазерного гравера, описанного в статье. Информация доступна в интернет-магазине .

Если Вам помогла статья и есть желание поддержать новые проекты, ссылка для поддержки:

Всем доброго времени!

В этом посте хочу поделится с Вами процессом создания лазерного гравера на основе диодного лазера из Китая.

Несколько лет назад появилось желание приобрести себе готовый вариант гравера с Aliexpress с бюджетом в 15 тыс, но после долгих поисков я пришел к выводу, что все представленные варианты слишком простые и по сути являются игрушками. А хотелось что-то настольное и при этом достаточно серьезное. Спустя месяц исследований было принято решение сделать сей аппарат своими руками, и понеслась...

В тот момент у меня еще не было 3D принтера и опыта 3D моделирования, но зато с черчением все было в порядке)

Вот собственно один из тех готовых граверов из Китая.

Насмотревшись на варианты возможных конструкций механики, на листочке были сделаны первые эскизы будущего станка..))

Было принято решение, что область гравировки должна быть не меньше листа А3.

Сам лазерный модуль был куплен одним из первых. Мощностью 2W, так как это было самым оптимальным вариантом за разумные деньги.

Вот собственно сам лазерный модуль.

И так, было решено, что ось X будет ездить по оси Y и началось ее проектирование. А началось все с каретки...
Вся рама станка была сделана из алюминиевых профилей разной формы, купленных в Леруа.

На этом этапе эскизы на тетрадных листочках больше не появлялись, все чертилось и придумывалось в Компасе.

Купив 2 метра квадратного профиля 40х40 мм для построения рамы станка в конечном итоге из него была сделана только сама каретка..))

Двигатели, линейные подшипники, ремни, валы и вся электроника заказывались с Aliexpress в процессе разработки и планы о том, как будут крепиться двигатели и какая будет плата управление менялись на ходу.

Спустя несколько дней черчения в Компасе был определен более менее четкий вариант конструкции станка.

И вот ось X появилась на свет..))

Боковины оси Y (извиняюсь за качество фото).

Примерка.

И наконец первый запуск!

Была построена простенькая 3D модель общего вида станка, дабы уже точно определиться с его внешним видом и размерами.

И понеслась... Оргстекло... Покраска, проводка и прочие мелочи.

И наконец, когда все было подогнано и последняя деталь была выкрашена в черный цвет , наступила финишная прямая!

Теперь немного красивых фото))

Для фантазии современных умельцев нет предела. Они способны не только создать станок ЧПУ из cd-rom, но и изготовить лазерный модуль, который затем можно будет применять в программируемом гравере. Им под силу и эксперименты посложнее. Кое-кому удалось уже сделать 3D принтер, взяв за основу ЧПУ станок, после чего установить печатающую головку. Внедрить в жизнь, при желании, можно самые фантастические идеи.

Вторая жизнь старым приводам

Многих интересует вторичное использование компонентов техники со статусом – морально устаревшая. В интернет-ресурсах уже есть интересные публикации по поводу того, где найти применение для старых приводов CD или DVD.

Один из умельцев изготовил своими руками станок чпу из dvd-Rom, хотя для управления подойдет и CD-ROM. В ход идет все, что имеется в наличии. Станок предназначен для изготовления печатной платы в электронике и фрезеровки-гравирования небольших заготовок. Последовательность работ можно сформулировать так:

1. Понадобится три двд-ром привода для точного позиционирования, чтобы координатный станок перемещать вдоль трёх осей. Приводы должны быть разобраны, а лишние элементы убраны. На шасси должен остаться только шаговый двигатель вместе с механизмом скольжения.

ВАЖНО! Шасси разобранного привода должно быть металлическим, а не пластмассовым.

1. Поскольку двигатель от DVD – биполярный, достаточно обе обмотки прозвонить тестером, чтобы определить их предназначение.
2. Кое-кто сомневается, достаточно ли мощности моторчика, передвигался на нужное расстояние? Чтобы уменьшить усилия двигателя, важно определиться, что стол будет подвижным, а не портального типа.
3. Основание станины – 13,5х17 см, а высота брусков для вертикальной стойки станка 24 см. Хотя DVD приводы производителей могут отличаться габаритами.
4. Далее надо взять шаговые двигатели, чтобы припаять провода управления (не важно – это будут контакты двигателя или кабельный шлейф).
5. Поскольку соединение с помощью винтов здесь не приемлемо, деревянные прямоугольники (будущие платформы), которые будут передвигаться вдоль трех осей, надо приклеить к подвижным деталям двигателя.
6. Шпинделем послужит электродвигатель, имеющий два винтовых зажима. Он должен быть предельно легким, иначе механизмам от CD/DVD его будет трудно поднять.

А можно сделать и лазерный гравер

Для построения лазерного модуля ставится программная цель: он должен иметь легкую фокусировку, достаточно жесткую конструкцию, и его изготовляют, используя лишь подручные материалы.

Дело это несложное, но у исполнителя должна быть точность и аккуратность, чтобы самодельное устройство в его руках выглядело красиво и, главное, работало.

Стоит просмотреть краткую инструкцию, предложенную еще одним домашним мастером.

Нужно будет запастись такими комплектующими:

• электромотором от DVD привода;
• лазерным диодом и пластмассовой линзой из dvd привода (до 300 Мвт, чтобы она не расплавилась);
• металлической шайбой с внутренним диаметром 5 мм;
• тремя винтиками и таким же количеством маленьких пружинок от ручки с шариковым стержнем.

В таком гравере – два механизма перемещения, вертикальное перемещение для лазера не понадобится. Лазерным светодиодом пользуются как режущим или выжигающим инструментом.

ВНИМАНИЕ! Надо знать тонкости лазера. Даже его случайный отблеск может навредить зрению. Нужна предельная осторожность.

Поскольку диаметры лазерного диода и отверстия в корпусе двигателя немного отличаются, меньшее придётся расширить. Проводники, припаянные к диоду, следует заизолировать при помощи термоусадочной трубки.

Диод запрессовуют в отверстие, чтобы был достигнут хороший термоконтакт между ними. Лазерный диод сверху можно закрыть гильзой из латуни, взятой из данного двигателя. В шайбе под винты делают три выреза. Линза, вставленная в отверстие шайбы, аккуратно приклеивается, избежав попадания на нее клея.

Объектив крепится к корпусу. Убедившись, что он способен свободно перемещаться вдоль болтов, положение фиксируется. Пользуясь винтами, выполняют фокусировку луча, как можно точнее. Такой лазер из dvd приводов применяют в граверной технике.

Как можно использовать Arduino

Небольшую плату, имеющую собственный процессор и память, контакты – Ардуино – используют в процессе проектирования электронных устройств. Своего рода, это – электронный конструктор, имеющий взаимодействие с окружающей средой. Через контакты к плате можно подключить лампочки, датчики, моторы, роутеры, магнитные замки к дверям – всё, что питается от электричества.

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.

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

Шаг 2: Электросхема

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

В приложенных файлах 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

К счастью программное обеспечение для данной мозгоподелки бесплатно и с открытым исходным кодом. Все необходимое находится по нижеприведенным ссылкам:

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

Удачных самоделок !