Как сделать лазер. Делаем лазер гравер своими руками. Лазерный гравер своими руками – отличное решение для мастерской Лазерный гравер сборка
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:
- 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.
- Поскольку двигатель от DVD – биполярный, достаточно обе обмотки прозвонить тестером, чтобы определить их предназначение.
- 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.
- Основание станины – 13,5х17 см, а высота брусков для вертикальной стойки станка 24 см. Хотя DVD приводы производителей могут отличаться габаритами.
- Далее надо взять шаговые двигатели, чтобы припаять провода управления (не важно – это будут контакты двигателя или кабельный шлейф).
- Поскольку соединение с помощью винтов здесь не приемлемо, деревянные прямоугольники (будущие платформы), которые будут передвигаться вдоль трех осей, надо приклеить к подвижным деталям двигателя.
- 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.
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:
- Плохо проработана конструкция каретки. На видео в предыдущей статье это хорошо заметно.
- 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:
Граверы широко применяются в различных отраслях производства не только для гравировки различных материалов, но и для сверления миниатюрных отверстий, полирования, шлифования, фрезерования. Такие же операции с их помощью можно выполнять в домашних условиях. Если это требуется только изредка, или нужно просто сэкономить на покупке инструмента, то мини-дрель можно сделать самостоятельно из ненужной техники, которая часто лежит неиспользуемая в гаражах или кладовых комнатах. С помощью самодельных бормашин можно будет выполнять такие же операции, как и с заводским инструментом аналогичной мощности, только понадобится применять соответствующие насадки.
Граверы по особенностям своего функционирования делят на фрезерные и лазерные. В первых материал обрабатывается различными насадками. В лазерных моделях всю работу выполняет лазерный луч — это бесконтактный способ гравировки . При этом такое устройство относится к категории высокотехнологичного оборудования. Но самодельный гравер возможно сделать и в домашних условиях.
Чтобы создать лазерный гравер своими руками, понадобятся следующие детали, инструменты и материалы:
- шаговые электродвигатели из dvd-привода;
- вычислительная платформа Arduino;
- плата Proto Board с дисплеем;
- концевые выключатели для двигателей;
- лазерный модуль (например, мощностью 3 Вт);
- устройство регулировки величины постоянного напряжения;
- система охлаждения лазера;
- MOSFET (транзистор);
- платы для сборки элементов управления электродвигателями;
- корпус;
- зубчатые шкивы и ремни для них;
- различных размеров подшипники;
- доски из дерева: 2 штуки размером 135х10х2 см и еще две — 125х10х2 см;
- 4 круглых металлических стержня сечением 10 мм;
- смазка;
- хомуты, болты с шайбами и гайками;
- тиски;
- слесарные инструменты;
- сверла;
- электролобзик или циркулярная пила;
- напильники либо наждачная бумага;
- компьютер или ноутбук.
Шаговые электромоторы можно взять не только из DVD, но и из принтера, который практически не используется.
Станок собирают по такому алгоритму:
- создают основание;
- монтируют направляющие с подвижными каретками;
- собирают электрическую схему;
- устанавливают нужные программы на компьютер;
- проводят юстировку (настройку) лазерной головки;
- проверяют работоспособность станка.
Схема подсоединения шаговых электрических моторов, взятых из струйного принтера либо DVD, показана на фотографии ниже.
Вся последовательность действий, позволяющая собрать лазерный гравер на arduino, в деталях продемонстрирована в видеоролике далее.
Созданный ЧПУ-гравер обойдется гораздо дешевле , чем любые лазерные модели заводского производства. Его можно будет использовать для изготовления печатей, для фоторезиста, для работ с деревом, фанерой, пластиком, картоном, пенополистиролом и пробковыми листами. Также возможно выполнение гравировки по металлу.
Сборка электрического гравера со штативом и гибким валом
Электрический гравер – это самая распространенная в домашних условиях разновидность данного рода инструментов. Чтобы сделать функционально полноценное устройство самостоятельно, способное соперничать с аналогами промышленного производства, понадобится электродвигатель, который работает от переменного тока 220 V . Такие электрические моторы можно взять со следующей техники:
- катушечных магнитофонов советского образца;
- DVD-проигрывателей;
- стиральных машин;
- угловых шлифовальных машин;
- электрических швейных машин.
Последний вариант является оптимальным, потому что есть возможность регулировки числа оборотов в достаточно широком диапазоне с помощью встроенного реостата.
Для бытового использования достаточно бормашины со скоростью вращения двигателя на холостом ходу до 6 тысяч оборотов в минуту.
Держать в одной руке электромотор от любой из перечисленных разновидностей техники неудобно, а также в большинстве случаев просто невозможно. Поэтому понадобится гибкий вал для гравера . При этом общий вид будущего устройства получится, приблизительно, как на фотографии далее.
Функциональные возможности создаваемого приспособления для гравирования будут зависеть от применяемых при сборке материалов и механизмов. Мотор можно поставить на столе, но удобнее сделать штатив для гравера , вернее его подобие.
Изготовление гибкого вала
С гибким валом все относительно просто. Его можно сделать несколькими способами:
- из старого приводного вала, например, от стоматологической бормашины;
- воспользовавшись тросиком спидометра мотоцикла либо автомобиля.
Рабочую насадку на вал можно также использовать от бормашины либо изготовить самостоятельно из разных материалов, например, из дерева, текстолита, пластиковых труб. Из текстолита приспособление (ручку) для удержания оснастки делают так:
- отрезают 2 текстолитовые платины (толщина листа должна быть около 1 см) размером примерно 2 на 10 см;
- соединяют их вместе и обтачивают напильником или на наждаке снаружи, чтобы получился цилиндр;
- протачивают с внутренней стороны пазы;
- металлическими кольцами фиксируют части друг с другом;
- в переднюю часть ручки вставляют трубочку, под патрон, состоящий из двух отдельных половинок, соединяемых при помощи болта.
В итоге получится рукоять, как на фото ниже.
Сделанное внутреннее отверстие между текстолитовыми пластинами должно быть такого сечения, чтобы не препятствовать свободному вращению тросика. В патрон можно будет вставлять насадки с диаметром хвостовиков от 2 до 5 мм.
Сборка гравировальной установки
Очень просто сделать штатив (основание для установки электродвигателя) из фанеры либо того же текстолита. Для этого поступают так:
- вырезают из листа материала несколько кусков (достаточно 4) соответствующего электродвигателю размера;
- к одному из фрагментов прикрепляют мотор с помощью хомутов;
- собирают короб;
- в передней части просверливают отверстие под гибкий вал.
Созданную конструкцию подвешивают к стене.
Удобно использовать заводской держатель на струбцинах для гравера, если позволяют размеры электродвигателя. Крепление подсоединяется к любому столу. Но такое приспособление потребуется приобрести дополнительно.
Дальнейшую сборку гравировального устройства выполняют в такой последовательности:
- с помощью муфты, созданной из просверленного болта, соединяют тросик с валом электродвигателя;
- одевают на тросик резиновый шланг соответствующего диаметра и присоединяют к нему сделанную ручку;
- устанавливают пусковую кнопку;
- подсоединяют оборудование к сети;
- проверяют работоспособность сделанного приспособления.
Самодельная бормашина позволит обрабатывать древесину, кость, метал, стекло, пластик, керамические заготовки, а также разные металлы, природный и искусственный камень.
Можно также применять при создании самодельных прямошлифовальных машин электромоторы, рассчитанные на 380 V , но если их можно приспособить на 220. В таких случаях понадобится дополнительно повозиться. Информации по данному вопросу много как в интернете, так и в книгах по электротехнике.
Делаем мини-дрель из моторчика
Случается, что в домашних условиях требуется сделать маленькие отверстия в дереве либо пластике, при этом сверла от дрели не подходят. В таких случаях поможет самодельная мини-дрель из моторчика. С ее помощью может также выполняться гравировка по дереву . А если присутствует интерес к радиолюбительству, то используя созданный инструмент можно сверлить и резать платы.
Чтобы создать самодельное приспособление, потребуется взять миниатюрный электродвигатель от старого магнитофона . Подойдут даже различные модели моторчиков от детских игрушек. Если в качестве привода использовать мини-двигатель от магнитофона на 12 V, то еще потребуются такие материалы и детали:
- блок питания или несколько батарей (аккумулятор) с выходом 12 V;
- отрезок трубы из пластика (около 10 см длиной) таким сечением, чтобы внутрь можно было вставить миниатюрный электромотор;
- термоустойчивый клей;
- кнопка включения;
- проводки для электрических соединений.
Мини-дрель своими руками собирают, действуя по следующему алгоритму:
- с помощью электродрели или ножа в трубке делают отверстие под переключатель;
- смазывают моторчик клеем, чтобы зафиксировать его внутри будущего корпуса;
- вставляют электродвигатель в трубку;
- любой из проводов, по которым осуществляется питание моторчика, высовывают в просверленное в корпусе ранее отверстие, а другой конец оставляют с задней стороны корпуса;
- в отверстие под кнопку вставляют один проводок от блока питания;
- припаивают с помощью паяльника к высунутым концам переключатель, аккуратно изолируя при этом контакты;
- оставшиеся с торца трубки два проводка (от кнопки и моторчика) подсоединяют к разъему для подсоединения блока питания;
- отрезают горлышко от любой пластиковой бутылки;
- делают в крышке по центру отверстие под разъем и склеивают данные детали;
- приклеивают горлышко к трубке;
- подключают собранную мини дрель к блоку питания;
- нажатием кнопки проверяют работоспособность самоделки.
Вольтаж питающего блока следует подбирать, чтобы он соответствовал рабочему напряжению используемого электромоторчика.
Чтобы сделать мини дрель автономной, достаточно просто приспособить к ней батарейки.
Самодельный дремель из дрели и блендера
Если имеется старый либо ненужный блендер, то из него также несложно сделать мини-дрель. У этого бытового прибора уже есть удобная рукоять. Кроме самого блендера, понадобятся еще такие приспособления и дополнительные детали:
- инструменты, чтобы разобрать устройство (отвертки с разными наконечниками, плоскогубцы);
- штангенциркуль либо линейка;
- цанговый патрон;
- паяльник с набором для пайки;
- напильник для финишной обработки, наждачная бумага;
- переключатель.
Можно обойтись и без последней детали, но тогда потребуется во время работы с прямошлифовальной машиной постоянно зажимать рукой кнопку включения.
Гравер из блендера создают так:
- аккуратно разбирают бытовую технику;
- достают внутренние детали: электродвигатель и печатную плату, которая управляет работой устройства;
- используя штангенциркуль, измеряют диаметр шпинделя, чтобы приобрести подходящий под него цанговый патрон;
- если электромотор загрязнен чем-либо, например, ржавчиной, то его тщательно, с осторожностью, чтобы не повредить обмотки, очищают;
- фиксируют купленный цанговый патрон (либо сделанный самостоятельно) на шпинделе;
- кнопку включения, уже имеющуюся на блендере, заменяют переключателем: перепаивают контакты проводов;
- приспосабливают в корпусе бытового прибора отверстие под новый переключатель;
- устанавливают электродвигатель с платой на свои места внутри корпуса;
- собирают инструмент.
В зависимости от модели переделываемого блендера может понадобиться сделать дополнительные отверстия в его корпусе, либо расширять с помощью напильника уже существующие. Проделать это не составит никаких проблем
Весь описанный процесс сборки дремеля из блендера детально продемонстрирован в видеоролике ниже.
Можно не переделывать блендер, а просто подсоединить к нему гибкий вал для гравера заводского производства. Способ состыковки показан в ролике далее.
Можно также изготовить гравер из дрели. Сборка вариантов с гибким валом и без него показана в следующих видеороликах.
Изготовление гравера из 3D-принтера
Обыкновенный 3D-принтер является хорошей основой для создания гравера, с помощью которого можно будет резать различные материалы, делать поделки и выполнять другие операции. Чтобы модернизировать имеющееся устройство, потребуется дополнительно установить плату , которая будет питать оперативные цепи оборудования и лазерный модуль.
Гравировальный станок, созданный из 3D-принтера, продемонстрирован в следующем видеоролике.
Кроме рассмотренных простейших способов создания самодельной гравировальной машинки из 3D-принтера, маленького электромотора, небольшого электродвигателя, блендера и дрели существуют также другие варианты. При этом за основу используют как данную технику, так и другие электроинструменты. Народные умельцы постоянно придумывают новые модификации, проявляя конструкторскую фантазию. Реализуя на практике любой из приведенных вариантов или самостоятельную разработку, следует обеспечить безопасность создаваемой самоделки. Для этого необходимо хорошо изолировать электрические контакты и надежно выполнить сборку оборудования.
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:
- P (positive) область.
- P - N переход.
- 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:
- Полупроводниковый лазер с радиатором.
- Каретка.
- Направляющие оси X.
- Прижимные ролики.
- Шаговый двигатель.
- Ведущая шестерня.
- Зубчатый ремень.
- Крепления направляющих.
- Шестерни.
- Шаговые электродвигатели.
- Основание из листа металла.
- Направляющие оси Y.
- Каретки оси X.
- Зубчатые ремни.
- Опоры креплений.
- 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:
- Петли.
- Тактовая кнопка (старт/стоп).
- Выключатель питания Arduino.
- Выключатель лазера.
- Гнездо 2,1 х 5,5 мм для подачи 5 В питания.
- Защитный короб DC-DC инвертора.
- Провода.
- Защитный короб Arduino.
- Крепления корпуса.
- Уголки.
- Основание.
- Ножки из нескользящего материала.
- 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.
На сборку такого гравера у автора ушло 4 месяца, его мощность составляет 2 Ватта. Это не слишком много, но вполне позволяет делать гравировку на дереве и пластике. Также устройство может резать пробковое дерево. В статье имеется весь необходимый материал для создания гравера, включая STL файлы для распечатки узлов конструкции, а также электронные схемы для подключения двигателей, лазеров и так далее.
Видео работы гравировщика:
Материалы и инструменты:
Доступ к 3D-принетру;
- стержни из нержавеющей стали 5/16";
- бронзовые втулки (для подшипников скольжения);
- диод М140 на 2 Вт;
- радиатор и кулеры для создания охлаждения диода;
- шаговые двигатели, шкивы, зубчатые ремни;
- суперклей;
- деревянный брус;
- фанера;
- болты с гайками;
- акрил (для создания вставок);
- линза G-2 и драйвер;
- термопаста;
- защитные очки;
- контроллер Arduino UNO;
- дрель, режущий инструмент, саморезы и т.д.
Процесс изготовления гравера:
Шаг первый. Создаем ось Y
Сперва в Autodesk Inventor нужно разработать каркас принтера. Затем можно приступать к распечатке элементов оси Y и к ее сборке. Первая деталь, которая печатается на 3D-принтере, нужна для того, чтобы установить шаговый мотор на ось Y, подключить стальные валы и обеспечить скольжение вдоль одного из валов оси Х.
После того как деталь будет распечатана, в нее нужно установить две бронзовые втулки, они используются в качестве опор скольжения. Чтобы снизить трение втулки нужно смазать. Это отличное решение для подобных проектов, поскольку обходится дешево.
Что касается направляющих, то они сделаны из стрежней нержавеющей стали диаметром 5/16". Нержавейка имеет небольшой коэффициент трения с бронзой, поэтому отлично подходит для подшипников скольжения.
На ось Y также устанавливается лазер, он имеет металлический корпус и достаточно сильно греется. Чтобы снизить риск перегрева нужно установить алюминиевый радиатор и кулеры для охлаждения. Автор использовал старые элементы от контроллера робота.
Помимо всего прочего в блоке для лазера 1"Х1" нужно сделать отверстие 31/64" и добавить болт к боковой грани. Блок соединяется с другой деталью, которая тоже напечатана на 3D-принтере, она будет перемещаться по оси Y. Для передачи движения используется зубчатый ремень.
После сборки модуля лазера он устанавливается на оси Y. Также на этом этапе устанавливаются шаговые двигатели, шкивы и зубчатые ремни.
Шаг второй. Создаем ось X
Для создания основания гравера использовалось дерево. Самое главное при этом, чтобы две оси X находились четко параллельно, иначе устройство будет клинить. Для перемещения вдоль координаты X используется отдельный мотор, а также приводной ремень в центре по оси Y. Благодаря такой конструкции система получилась простая и отлично работает.
Для крепления поперечной балки, которая соединяет ремень с осью Y, можно использовать суперклей. Но лучше всего для этих целей распечатать на 3D-принтере специальные кронштейны.
Шаг третий. Подключаем и проверяем электронику
В самоделке используется диод типа диод M140, можно купить и более мощный, но цена будет выше. Для фокусировки луча понадобится линза и источник регулируемого питания. Линза устанавливается на лазер с помощью термопасты. Работать с лазерами нужно исключительно в защитных очках.
Чтобы проверить, как работает электроника, автор включил ее вне станка. Для охлаждения электроники используется компьютерный кулер. Работает система на контроллере Arduino Uno, который связан с grbl. Чтобы сигнал можно было передавать в режиме онлайн, используется Universal Gcode Sender. Чтобы преобразовать векторные изображения в G-код, можно использовать Inkscape с установленным плагином gcodetools. Для управления лазером используется контакт, который контролирует работу шпинделя. Это один из самых простых примеров с применением gcodetools.
Шаг четвертый. Корпус гравировщика
Боковые грани делаются из фанеры. Поскольку шаговый двигатель при работе немного выходит за пределы корпуса, в задней грани нужно сделать прямоугольное отверстие. Помимо этого нужно не забыть сделать отверстия для охлаждения, подключения питания, а также USB порта. Края верхней и передней части корпуса также изготавливаются из фанеры, в центральную часть устанавливаются стенки из акрила. Над всеми элементами, которые установлены в нижней части бокса, крепится дополнительная платформа из дерева. Она является базой для материала, с которым работает лазер.
Для изготовления стенок используется акрил оранжевого цвета, так как он отлично поглощает лучи лазера. Важно помнить, что даже отраженный луч лазера может серьезно повредить глаз. Вот, собственно, и все, лазер готов. Можно приступать к испытаниям.
Конечно, сложные изображения получаются не очень качественные, но вот простые гравировщик выжигает без труда. Также с помощью него можно без проблем резать пробковое дерево.
