Лазерный со2 чпу станок своими руками чертежи

Самодельный гравировщик лазерный: как сделать гравер ЧПУ на Ардуино своими руками

Я видел в сети много самодельных лазерных граверов и инструкций по их сборке, и захотел собрать свою собственную версию.

После многочисленных попыток, у меня получился лазерный гравер на Ардуино своими руками, надежный и приятный в использовании.

Максимальная мощность – 3 Вт, но обычно я работаю на 2 Вт, чтобы поберечь лазерный диод. Честно говоря, разница между 2 и 3 Вт практически не заметна.

Лазерный модуль с проводами и стеклянной линзой

В этой статье я покажу, что можно собрать, обходясь минимумом материалов и практически не тратясь.
Думаю, вы уже знакомы с GRBL (программа открытого проекта для Arduino, предназначенная для фрезерных — граверных станков и лазерных станков), с редактором Inkscape и с тем, как создавать файлы Gcode.

Я не буду подробно расписывать электронику, в этой статье не будет всеобъемлющей информации, возможно, в будущем я раскрою какие-то моменты более подробно — я вполне допускаю, что дал недостаточно информации, чтобы собрать гравировщик ЧПУ легко с первого раза.

• STL-файлы, готовые для распечатки
• GRBL-программу для моей конфигурации
• плагин лазерного гравировщика, который я использую для Inkscape
• файл с подсчетом стоимости деталей. Почти все их можно заказать на Aliexpress
• файлы EAGLE для создания модуля с мосфет-диодом для индикации включения-выключения гравировщика

Для печати плат рекомендую сервис OSH Park.

Файлы

• cable_through.stl
• Carriage >

Берем два линейных вала и четыре суппорта для них.

Шаг 2

1. Закрепляем валы в двух суппортах
2. Берем четыре закрытых линейных подшипника в корпусе

Шаг 3

Надеваем на валы по два подшипника и закрепляем валы в оставшихся двух суппортах

Шаг 4

Подготавливаем пластины для лазерного резака (держатели каретки).

Шаг 5

Закрепляем пластины на подшипники.
Используем винты М4 16мм.

Шаг 6

Берем еще два линейных вала, суппорты к ним, винты М5 20 мм с гайками.
Монтируем суппорты на держатели каретки.

Шаг 7

Монтируем линейные валы в суппорты на держателях, это ось Х, и проверяем ход подшипников по нижним валам, это ось Y.

Подготовьте два закрытых подшипника, 8 винтов М4 16 мм и каретку, напечатанную на 3Д принтере.
Разберите ось Х, наденьте на линейные валы подшипники и каретку, и закрепите суппорты снова.

Шаг 8

Теперь монтируем конструкцию на деревянную плиту. Движения должны быть точными и уверенными.
К этому этапу, к сожалению, не сделано фотографий.

Шаг 9

Закрепляем два электродвигателя на оси Y креплениями, напечатанными на 3Д-принтере.
Для этого используйте винты М3 10мм.
Закрутите винты, убедившись, что они выставлены ровно.

Шаг 10

Ременная передача оси Y

Соберите натяжные механизмы и привинтите их на платформу (для этого возьмите винты 5 мм с гайками).

Шаг 11

Подготовьте крепления ремней и винты М3 25 мм.
Закрепляя ремни на оси Y будьте терпеливы, это достаточно сложная работа.

Шаг 12

Устанавливаем двигатель на ось Х

Вообще, это можно было сделать и раньше.

В нашем случае делаем следующее:

• немного раскрутите винты, чтобы приподнять каретку
• под кареткой установите двигатель
• привинтите его винтами М3

Шаг 13

Ременная передача на оси Х

В отверстие детали, напечатанной на 3Д-принтере, вставьте винт М4, пластик достаточно мягкий для этого.
Наденьте шкив на винт М4 и закрепите натяжной механизм на приборе.
К этому этапу снова не сделано фотографий.

Шаг 14

Держатели ремня на оси Х

1. Подготовьте составные части для держателя ремня.
2. Вставьте винты М3 в отверстия деталей, как показано на картинке.
3. В оставшиеся 2 отверстия также вставьте винты (фото следующего шага).
4. Установите держатели ремней на место.

Шаг 15

Шаг 16

Установите держатель шнура.

Шаг 17

• 3 привода электродвигателя
• шилд CNC
• 11 перемычек (обычно идут в комплекте с шилдом)
• Плата Arduino

1. установите перемычки так, как это показано на фотографии 2. Это позволит установить двигатели на микрошаг 16 и клонировать ось Y на А.
2. подключите приводы к плате Arduino.

Шаг 18

Электроника: теплоотвод шагового двигателя

Вам нужен радиатор, без него двигатель будет пропускать шаги.

Шаг 19

Электроника: паяем коннекторы к проводам двигателей

Можно купить готовые коннекторы и соединить двигатели с шилдом CNC, но нужно будет ждать доставку и это не так просто.

Я предпочитаю купить готовые коннекторы мама-мама, разрезать их на две части и спаять с шилдом…

Шаг 20

Электроника: пробный запуск

Пришло время провести испытание:

• подключите двигатели к шилду CNC
• включите питание
• загрузите GRBL на Arduino и заставьте механизм двигаться

Если механизм работает, пора приступать к следующему шагу.

Шаг 21

Устанавливаем крепление лазера

• напечатанное на 3Д-принтере крепление для лазера
• 4 винта М3 с гайками
• радиатор
• лазерный модуль

Радиатор не должен соприкасаться с креплением лазера, так как оно пластиковое, а радиатор сильно нагревается.

Шаг 22

Устанавливаем крепление вентилятора

• напечатанное на 3Д-принтере крепление вентилятора
• 4 винта М4
• вентилятор

Теперь сделайте следующее:

1. просверлите 4 отверстия в креплении
2. вставьте винты в отверстия
3. закрепите вентилятор

Шаг 23

Корпус с прорезями, сделанными лазером, я сделал с помощью он-лайн программы MakerCase.

Шаг 24

Шаг 25

Я доработал крепление вентилятора для лучшего охлаждения, файл STL приложен. Просто напечатайте крепление на 3Д-принтере и замените им старое крепление.

Шаг 26

Я усилил ось Y, чтобы увеличить точность на ней. Также я заметил, что ось Х получилась более точной, и не могу найти этому причину.
Усиление не очень работает, но после него для нормальной работы по оси Y хватает одного мотора, поэтому левый мотор я снял.

Новое испытание показало, что после изменений работа по оси Y стала такой же точной, как и по оси Х.
Рекомендую такую доработку.

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

Сборка лазерного ЧПУ станка своими руками

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

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.

Далее была прикреплена верхняя часть корпуса электроники, пульт управления и рабочий стол уже после того, как была установлены несколько печатных плат, схема к которым прилагается в комплекте.

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.

Чипгуру

Самодельный лазер: чертежи, вопросы, решения

• Перейти на страницу:

Самодельный лазер: чертежи, вопросы, решения

Сообщение #1 Денис# » 24 янв 2016, 01:46

Всем доброго здравия!
Тема наверно немного может показаться немного бредовой, но я твердо уверен в том что если одна часть человечества что то создала, то другой и повторить не грех

Натолкнулся я в сети на гуляющие чертежи 50Вт-ного СО2 лазера. С виду всё довольно реально, стеклянные трубочки, штуцерочки, токарные работы. Судя по всему должны быть зеркала, видимо зеркала с селенидом цинка придется прикупить ну да это следующий вопрос.
Вопросы насущные к людям понимающим в этой теме:
1 Гляньте пожалуйста эти чертежи и подскажите пожалуйста тонкие места в этой установке.
2 трубки из кварцевого стекла, те что я в продаже вижу по 500 руб/м.п. или там какой нить сферический конь в вакууме должен на просвет виднеться в этих трубках?
3 это как я понимаю не совсем готовая установка? как мне понимается ещё как то луч фокусировать нужно на заготовке?
4 понятно что дальше луч на ЧПУ передавать надо, с помощью зеркал? тонкости, сложности?
5 луч фокусируем один раз перед заготовкой, или перед зеркалами его тоже предварительно фокусируют?
6 как теоретически увеличить мощность? увеличив длину трубки? Как я понимаю для этого нужно некоторое кол-во трубок закрепить параллельно и преломлять луч между ними с помощью зеркал?
7 если в качестве бюджетного варианта попробовать напылить золотом готовые зеркала? не с куска же его вышлифовавать или золото тут не лучший вариант?

Отправлено спустя 4 минуты 4 секунды:
брошюрку сюда положил: viewtopic.php?t=585

Добавил когда тема дошла до 11 страницы:
Всем вновь прибывшим участникам дискуссии хочу заметить, что где находится Китай автор этой темы в курсе, равно как и не сомневается в том что затея априори сложная. Автор темы так же отдает себе отчет в том что бесплатно это всё получиться не может, всё будет стоить денег и времени. Скорее всего много денег и много времени. Посему все комментарии подобного толка «нафиг делать это сложно/невозможно/у тебя не получится», «да в Китае на эти деньги ты их 10 купишь», «вот немцы молодцы, тебе их никогда не догнать» и пр. я буду молча сворачивать в свитки. Эти сообщения можно будет прочитать тыцнув мышем на кнопочку «Показать».
За исключением. А именно: думаю многие с удовольствием посмотрят ссылки на комплектующие на том же ebay. Не на готовые станки, а например на оптику с селенидом цинка, и пр.

Самодельный лазер: чертежи, вопросы, решения

Сообщение #2 nikirk2 » 24 янв 2016, 02:18

Самодельный лазер: чертежи, вопросы, решения

Сообщение #3 Денис# » 24 янв 2016, 03:10

Ждал!

Вот только сейчас подумал что ведь ещё помимо фокусировки ещё и продувку газами организовать надобно.

Если глобально, то ещё в старших классах школы я начал понимать что основа бизнеса это всё-таки производство. Ибо пока кто то не произведет торгашам делать нечего. Далее стало понятно Что заниматься при этом нужно либо разработкой и производством оборудования, либо добычей сырья. С сырьем у нас успешно справляется гос-во и более значимые чатлане, значит мне собственно выбора остаётся не сильно много Т.е. производство оборудования.

Если локально, то сейчас есть задачи резать дюраль и сталь до 2мм. Это в первую очередь. Далее посмотрим что там ещё режет 1085 Нм и подумаем как с этим жить
Я слышал что 1085Нм от дюрали любит в отраженку уходить, но мне режут. Однако режут Трумфом 2кВт посему и возникает вопрос какая мощность требуется для резки тонколистового металла, пока допустим до 2мм. Как я понимаю минималка 400-500 Вт, желательно 1 кВт. Вот отсюда и пляшем, если реально 3 кВт, то обсуждаем и их, очень интересно!

Что бы собрать киловатник как я понимаю придется с бубном потанцевать, посему и начал смотреть с простейшего. Ну и понимание надо как это масштабируется и чем грозит. Мне кажется что вполне реально удлинить трубку и зеркалами отюстировать луч. Да не просто, но было бы просто не было б вопросов

Ну и вообще нужно объяснение «для чайников» как это работает. Можно не углубляться в структуру генерации луча и отличие в генерации различной длинны волны, по крайней мере пока, однако пояснения что для чего очень желательны. Т.е. трубка нужна такая, а не такая, используется там то, можно применить ещё такую, но потеряем в том то. И так по каждому компоненту и его инсталяции. Понимаю что букФ будет много, но если Вы, равно как и другие опытные форумчане подключатся к теме, то может получиться интересный учебник!

Обсудим? Расскажете? Попробуем?

Самодельный лазер: чертежи, вопросы, решения

Сообщение #4 neon » 24 янв 2016, 03:44

аналогично можете и ко мне обращаться по некоторым вопросам, я тоже занимаюсь разработкой газовых лазеров. Участвовал в разработке достаточно мощных моделей, до 4 кВт. Как и было сказано, описанный лазер не сможет долго проработать в отпаянном режиме по известным причинам.

Кратко по вопросам, если решили именно делать, а не приобрести готовый, который вам обойдётся дешевле в несколько раз и может отслужить не одну тысячу часов (очень хорошие отпаянные лазеры от Reci). Сразу определитесь с этим, т. к. нюансов очень много, а помощников будет очень мало. Самое сложное и актуальное — обеспечить длительную работу лазера в отпаянном режиме, когда нет необходимости в прокачке газовой смеси и т. д. Даже далеко не все китайцы это освоили и не стоит обольщаться кажущейся простотой.

1. Я считаю что это выбор резонатора с подбором готовых зеркал, узлов юстировки и газовое оборудование (вакуумный насос, баллон с газовой смесью и т. д.) Учитывая высокую стоимость изготовления зеркал под заказ, я считаю, необходимо лазер делать на основе готовых зеркал, а не наоборот. Так будет дешевле.
2. Никаких кварцевых трубок! Они для гелия словно сито для воды. Оптимально использовать боросиликатные или керамические вакуумплотные трубки.
3. Фокусирующая оптика не сложный компонент, можно пока на этом не заострять внимание.
4. В основном применяют летающую оптику. Сложность в жесткости конструкции и юстировке. Можно неподвижно закрепить лазер и двигать стол или разместить лазер на портале, если он большой. Тогда необходимость в летающей оптике отпадает. Я сталкивался с вариантом доставки излучения по оптическому волокну, но мощность там была 40 Вт и стоил световод как весь станок вместе с лазером. В некоторых случаях это безальтернативный вариант (медицина и т. д.)
4. Фокусируют непосредственно перед обрабатываемым материалом. Если толщина одинаковая и не плавает, то проблем нет, но на практике так бывает очень редко и необходима автоматическая фокусировка.
6. Достаточно обширный вопрос со множеством тонких мест, особенно при диффузионном охлаждении. Китайцы просто увеличивают длину и делают тандем, но даже при 160-180 Вт этот лазер представляет из себя монстра, длиной 180-200 мм из двух независимых газоразрядных трубок, но с общим резонатором. Их практически не поставляют в Россию, т. к. очень хрупкие и если даже заполучите его, он может быстро выйти из строя от небрежной эксплуатации или из-за низкого качества, что часто бывает. Китайские стеклянные лазеры это игра в рулетку (за исключением фирмы, которую я указал, по другим не могу поручиться). В таких лазерах возникает известный парадокс (мало кто вообще про него знает), связанный с особенностью охлаждения. В теории мощность лазерного излучения зависит от газоразрядного объёма и казалось бы увеличивая диаметр трубки максимальная мощность излучения должна возрастать, но это не так. Удельную мощность при заданной длине можно увеличить хорошо охлаждая лазер, вплоть до отрицательных температур, но там свои нюансы и сложности (обдув оптики и т. д.) и температуру стараются держать не ниже точки росы. Другие параметры влияющие на мощность (давление и т. д.) пока не рассматриваем, т. к. есть определённая удельная мощность и её не так просто превысить. Это в общем. Возбуждение лазера не трогаем и считаем, что это будет лазер с продольным тлеющим разрядом постоянного тока (высокое напряжение), без газовой прокачки.
7. Дешевле зеркала купить готовые, чем напылять. При такой мощности используют металлические зеркала на кремниевой подложке. Напыление золотое или медной с защитным покрытием. Есть и другие варианты, но они реже встречаются. Полупрозрачное зеркало дешевле из селенида цинка использовать. Из германия дороже выйдет в несколько раз.

Некоторые дополнения. При выходной мощности 50 Вт, учитывая КПД лазера 10-12 %, в лучшем случае, высоковольтный блок питания должен быть мощностью не менее 500 Вт. До увеличения времени работы в отпаянном режиме пока ещё не дошли, ибо там свои варианты и особенности. Обычно делают лазер с запасом газа (лазеры с тремя трубками) и/или применяют различные способы регенерации газовой смеси (диссоциация до СО и O2), в лучшем случае.

если без регенерации, то только медленную прокачку, но там расход очень маленький, т. к. в таком лазере (малая мощность и т. д.) диссоциация газа идёт очень медленно или перезаправлять через определённое время, когда выходная мощность начнёт падать.

про дюралюминий можете забыть при такой длине волны, т. к. если использовать чисто CO2, то мощность должна быть очень большая. При этом используют комбинацию лазеров (очень редко) или лазеры с гораздо меньшей длиной волны. С приемлемой скоростью сталь 2 мм это примерно 200 Вт с кислородом (чистота от 99,7%) или не меньше 700 Вт без кислорода. С газом резать сложнее и дороже, но иногда без этого никак (защитный газ и т. д.) 50-100 Вт в основном это резка фанеры. дерева, пластмасс, фольги, гравировка и т. п. Плазменная резка для 2 мм стали гораздо дешевле выйдет, но ширина реза больше (относительно).

Лазерный станок своими руками: необходимое оборудование, инструкция по сборке с фото

Среди материалов для презентабельного декора фанера отличается наибольшей популярностью благодаря своим эксплуатационным качествам. Кроме того, она легка в обработке. Все большую популярность приобретают фигурные изделия из фанеры, изготавливаемые при помощи станков. Такие изделия имеют объемные узоры и тончайшую обработку. Практичные умы мастеров задаются вопросом: возможно ли сделать лазерный станок своими руками или нужно потратиться на готовый? Для начала необходимо разобраться во всех тонкостях станочной резки фанеры.

Что собой представляет лазерное устройство для фигурной резки?

Технология лазерной гравировки позволяет переносить рисунки в объеме на лист фанеры. Этот способ является инновационным, однако уже заслужил популярность среди плотников и домашних мастеров.

В основе воздействия луча лежат микроразрушения древесины, сходные по интенсивности со сваркой. При воздействии высокой температуры контактный участок подвергается выгоранию.

Установка, являющаяся ключевой деталью устройства, осуществляет лучевое воздействие лазера. Для обработки используются углеводородные лазеры, следовательно, собрать станок лазерной резки своими руками без этой детали невозможно.

Плюсы использования лазерной обработки

Интерес к сборке лазерного станка для резки фанеры своими руками обусловлен высокой стоимостью фабричных моделей. Такие устройства дают дополнительные возможности в манипуляциях с изделиями, которые недоступны при механическом воздействии. Устройства на основе лазерного воздействия используются как в промышленных масштабах, так и домашними мастерами, а также мелкими предпринимателями.

Отличительная черта резки посредством лазера – ширина шва, которая может лишь немного превышать толщину лазерного луча прибора. Это позволяет наносить точный рисунок, максимально приближенный к заданному макету. Собранный своими руками лазерный станок не уступает по качеству выполняемого среза промышленным аналогам и отличается такими же технологическими процессами внутри устройства.

Среди особенностей применения технологии лазерной резки можно выделить следующие:

1. Область взаимодействия с лучом неизбежно приобретает более темный оттенок.
2. Использование этого способа позволяет избежать механической деформации, поскольку классические усилия применять нет необходимости.
3. При выборе источника древесины для работы следует отдавать предпочтение породам с наименьшим содержанием смол.
4. При обработке лазером образуется небольшое количество стружки.
5. Выполняя большие объемы работ посредством станочной обработки, следует позаботиться о наличии системы вентилирования.
6. На равномерность среза, получаемого в процессе резки, влияет выставленный температурный режим и скорость движения луча лазера.
7. Работа лазера контролируется числовым программным управлением (ЧПУ), что позволяет полностью автоматизировать процесс обработки.

Принцип работы

Перед тем как собрать лазерный станок ЧПУ своими руками, следует разобраться с основными элементами устройства и механизмом их работы.

Типичная установка с углекислотным лазером имеет трубку, заполненную молекулами газа, в качестве основного элемента. Электрический ток, поступающий на газ-катализатор, приводит молекулы в состояние повышенной вибрации, за счет чего усиливается световой луч, проходящий через трубку. Оптические элементы, находящиеся внутри лазерной установки, усиливают поток света и выдают его многократно отраженным.

Для автономной работы станка необходим автоматизированный механизм, передвигающий лазерное устройство. Он называется устройством позиционирования, его работа координируется программным обеспечением. В момент образования отверстия в определенном месте материала лазерная каретка должна быть перемещена в другую точку, чтобы структура дерева не была разрушена.

Последовательность фигурной резки

Фигурная резка на фанерном листе включает основные этапы:

• В первую очередь создается рисунок. Это либо производится ручным нанесением на материал, либо задается электронно.
• Далее выбирается режим резки, главной характеристикой которого является мощность излучения. Интенсивность прожига, в свою очередь, напрямую зависит от толщины поверхности.
• Нанесение рисунка на материал с заданной скоростью. Как правило, высокая скорость гравировки сопровождается большим потемнением краев среза.

Возможно ли смастерить лазерный станок своими руками? Да, это реальная задача.

Чтобы собрать лазерный ЧПУ-станок своими руками, необходимо обратить внимание на скольжение направляющих; приводы в большом изобилии представлены в магазинах соответствующего профиля.

Таким образом, если использовать основные комплектующие, аналогичные таковым в заводских установках, и применять принцип равноценной замены деталей, изготовить лазерный станок для фанеры своими руками вполне реально, что подтверждает опыт изобретательных мастеров.

Комплектующие, которые понадобятся

До сборки лазерного станка своими руками необходимо позаботиться о наличии следующих важных компонентов, тандем которых позволит получить от лазерного гравировального станка, собранного своими руками, качественную работу:

1. Устройство преобразователя лазера. Лазерную пушку необходимо приобрести, так как ее изготовление трудоемко и не оправдывает приложенные усилия.
2. Также в установке должна присутствовать специальная каретка, от плавности движения которой будет зависеть результат работы станка. Направляющие можно изготовить из подручных средств, но они должны захватывать всю площадь обрабатываемой поверхности. Таким образом, понадобятся двигатели, которые необходимо будет подсоединить к электронной плате, реле, зубчатые ремни и подшипники.
3. Электронный блок питания лазерного устройства, которое также отвечает за выполнение команд, передаваемых с пункта управления на лазер.
4. Программное обеспечение, необходимое для ввода данных и требуемого рисунка или узора.
5. Также необходимо обеспечить отток вредных продуктов, образующихся в процессе сгорания. Для этого оптимальной будет налаженная система локальной вентиляции.

Сопутствующие материалы для изготовления лазерного станка своими руками

При сборке понадобятся доски, стяжки, крепежные детали, отвертка, приспособления для резки металла и дерева, шлифовки, а также смазочные и охлаждающие материалы.

Для электронного управления чаще всего используют микроконтроллер Arduino R3, также понадобятся плата с дисплеем и компьютер для управления командами.

Последовательность сборки станка

Собранный своими руками самодельный лазерный станок с ЧПУ дает повод для гордости мастеру, а также позволяет основательно разобраться в процессе филигранной обработки материалов из дерева.

Основные этапы комплектации установки можно представить в виде последовательных шагов:

1. Подготовка материалов.
2. Сбор компонентов управления.
3. Комплектация механической части.
4. Настройка параметров резки.
5. Старт работы станка.

Подготовка необходимых материалов и оборудования

Требуемые детали необходимо подготовить, они должны быть доступны в любой момент. Это позволит производить сборку в размеренном и слаженном темпе. Для того чтобы сделать лазерный станок своими руками, чертежи можно использовать готовые, а можно сделать самостоятельно.

Сборка электрической схемы

Система управления полагается на работу платы, которую можно приобрести уже готовую либо собрать на базе микросхемы. Среди наиболее простых для домашнего использования выделяют микросхему Arduino. На фото ниже представлена схема сборки электронной платы для лазерного ЧПУ станка, изготавливаемого своими руками.

Полная комплектация

Конструкция челноков для будущего устройства собирается при помощи стержней, которые вставляются в их борта, отвечающих за оси координат в двухмерной проекции. Направляющие стержни предварительно следует отшлифовать их при помощи наждачной бумаги или шлифмашины. Далее их нужно обработать подготовленной смазкой для более плавного движения.

В подвижном механизме в первую очередь монтируются механизмы для обеспечения движения, далее — шарикоподшипники. Завершающим этапом устанавливаются ремни. Собирая лазерный гравировальный станок своими руками, удобно использовать основу из металла, размером, дважды превышающим размер движущих механизмов. Креплениями могут служить саморезы, которые вставляются в заранее подготовленные отверстия. Металлический кронштейн устанавливается на центр станка, а по загнутым краям металлической основы устанавливается подшипниковая система. На образовавшуюся подвижную систему надевается ремень с зубьями и она крепится саморезом к деревянной основе.

Автоматизация и управление

Важным моментом действия агрегата, собранного своими руками, является синхронная работа двигателей направляющих, что достигается путем подключения управления, которое осуществляется платой, одинаковой для обоих механизмов.

Необходимые для запуска самодельного станка программы доступны в Сети. Требуемые утилиты нужно скачать на используемый для управления компьютер. Среди наиболее популярных для работы с лазерной резкой: Inkscape, Arduno IDE, Universal Gcode Sender (версия 1.0.7).

Указанные программы устанавливаются по стандартному шаблону, после чего можно приступать к заданию параметров контура будущего рисунка.

Для управления параметрами резки и гравировки, такими как мощность (то есть температура прожига) и скорость движения лазера, понадобится настройка платы Arduno IDE. В первую очередь следует загрузить код GRBL, который можно выбрать из предлагаемого программой перечня. Затем можно приступать к настройке параметров резки.

Задание рисунка для лазерной резки

Для задания требуемого узора или картинки можно воспользоваться оцифрованным рисунком от руки либо создать рисунок в графической программе. В ажурных узорах важно следить за тем, чтобы все элементы были связаны и основная конструкция оставалась целостной.

Скорость и степень нагрева лазерной головки можно определить, немного попрактиковавшись. Немаловажную роль играет толщина и характер используемого для обработки материала. Тонкие листы дерева требуют более аккуратного и медленного воздействия.

При загрузке изображения следует учитывать требования программы, в которой для работы используется векторный формат. Изменить параметры рисунка можно в графических редакторах Adobe Illustrator и Inkscape.

Также следует учесть, что при наличии закрашенных мест на рисунке контур этих деталей заполнен не будет.

Настройка и резка

При настройке параметров резки нужно проверить соответствие значений координат осей X и Y в программе аналогичным характеристикам векторного изображения. Далее следует задать скорость работы станка и направить лазерную головку под углом, требуемым для получения необходимой объемности рисунка на дереве.

Последнее требуемое действие – запустить резку и наслаждаться работой лазерного станка, сделанного своими руками.

Техника безопасности при резке и гравировке

Во время работы с устройством лазерной резки нужно придерживаться правил техники безопасности. Критическим моментом является потенциальная угроза, исходящая от работающего лазера. Соприкосновение лазерного луча с кожными покровами вызывает ожоги даже при непродолжительном воздействии. Кроме того, следует обезопасить глаза при работе с данным видом устройства, поскольку попадание излучения на сетчатку может спровоцировать необратимую слепоту.

В наше время любая идея изобретательного мастера по работе с деревом может быть воплощена с помощью современных технологий обработки, благодаря чему можно получить произведения искусства из грубого материала. Если есть стремление сэкономить средства на оборудовании, небольшие усилия позволят собрать лазерный станок своими руками, и он будет долго служить своему хозяину, радуя ажурными и качественными изделиями из дерева.

Внедрение технологии лазерной резки в условиях собственной мастерской позволяет не только производить изделия для собственного пользования, но и использовать ее как средство заработка.

Изготовление лазерного гравёра своими руками

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:

1. Лазерный диод из DVD-RW привода.
2. Фокусирующая линза.
3. Алюминиевый П-образный профиль или трубка из цветного металла со внутренним диаметром 15-20 мм.
4. Электролитический конденсатор 50 В, 2200 мкФ.
5. Резистор 5 Ом.
6. Плёночный конденсатор 100 нФ.
7. Тактовая кнопка.
8. Выключатель.
9. Теплопроводящий клей.
10. Аккумулятор типа 18650 и холдер для него.
11. Коробка из-под губки для обуви.
12. Скотч, в том числе и двухсторонний.
13. Клеевой термопистолет с расходниками.
14. Контроллер заряда.
15. Гнездо Jack 2,1 Х 5,5 мм.

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:

• Лазерный диод из пишущего привода.
• Радиатор для диода.
• 3 шаговых двигателя.
• 6 направляющих круглого сечения.
• Крепления для направляющих.
• 3 двойных или 6 одинарных кареток скольжения.
• Блок питания 5 В, 4 А.
• Arduino UNO.
• 2 драйвера шаговых двигателей.
• 2 выключателя.
• Лист металла 50 х 50 см и толщиной 2 мм (для основания).
• Большой лист фанеры.
• Уголки для скрепления фанеры.
• Саморезы.
• 2 мебельных петли.
• Провода сечением 0,5 мм².
• Подвижный кабель-канал.
• Пластиковые стяжки для проводов.
• Транзистор IRFZ44.
• 2 прижимных ролика.
• 5 шестерней.
• Металлический стержень (ось для шестерней и роликов).
• 4 подшипника.
• Зубчатый ремень.
• Понижающий DC-DC преобразователь на 2 А.
• Четыре концевых выключателей.
• Тактовая кнопка.
• Гнездо Jack 2,1 х 5,5 мм.
• 4 резиновые или силиконовые ножки.
• Теплопроводящий клей.
• Эпоксидная смола с отвердителем.

Схема подключения всех компонентов:

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.

Как собрать самодельный фрезерный станок с ЧПУ + Чертежи и схемы!

Возможно, меня уволят за это!

Я давно хотел разместить серию постов по теме самодельных станков с ЧПУ. Но всегда останавливал тот факт, что Станкофф — станкоторговая компания. Дескать, как же так, мы же должны продавать станки, а не учить людей делать их самостоятельно. Но увидев этот проект я решил плюнуть на все условности и поделиться им с вами.

И так, в рамках этой статьи-инструкции я хочу, что бы вы вместе с автором проекта, 21 летним механиком и дизайнером, изготовили свой собственный настольный фрезерный станок с ЧПУ. Повествование будет вестись от первого лица, но знайте, что к большому своему сожалению, я делюсь не своим опытом, а лишь вольно пересказываю автора сего проекта.

В этой статье будет достаточно много чертежей, примечания к ним сделаны на английском языке, но я уверен, что настоящий технарь все поймет без лишних слов. Для удобства восприятия, я разобью повествование на «шаги».

Предисловие от автора

Уже в 12 лет я мечтал построить машину, которая будет способна создавать различные вещи. Машину, которая даст мне возможность изготовить любой предмет домашнего обихода. Спустя два года я наткнулся на словосочетание ЧПУ или если говорить точнее, то на фразу «Фрезерный станок с ЧПУ». После того как я узнал, что есть люди способные сделать такой станок самостоятельно для своих нужд, в своем собственном гараже, я понял, что тоже смогу это сделать. Я должен это сделать! В течение трех месяцев я пытался собрать подходящие детали, но не сдвинулся с места. Поэтому моя одержимость постепенно угасла.

В августе 2013 идея построить фрезерный станок с ЧПУ вновь захватила меня. Я только что окончил бакалавриат университета промышленного дизайна, так что я был вполне уверен в своих возможностях. Теперь я четко понимал разницу между мной сегодняшним и мной пятилетней давности. Я научился работать с металлом, освоил техники работы на ручных металлообрабатывающих станках, но самое главное я научился применять инструменты для разработки. Я надеюсь, что эта инструкция вдохновит вас на создание своего станка с ЧПУ!

Шаг 1: Дизайн и CAD модель

Все начинается с продуманного дизайна. Я сделал несколько эскизов, чтобы лучше прочувствовать размеры и форму будущего станка. После этого я создал CAD модель используя SolidWorks. После того, как я смоделировал все детали и узлы станка, я подготовил технические чертежи. Эти чертежи я использовал для изготовления деталей на ручных металлообрабатывающих станках: токарном и фрезерном.

Признаюсь честно, я люблю хорошие удобные инструменты. Именно поэтому я постарался сделать так, чтобы операции по техническому обслуживанию и регулировке станка осуществлялись как можно проще. Подшипники я поместил в специальные блоки для того, чтобы иметь возможность быстрой замены. Направляющие доступны для обслуживания, поэтому моя машина всегда будет чистой по окончанию работ.

Файлы для скачивания «Шаг 1»

Шаг 2: Станина

Станина обеспечивает станку необходимую жесткость. На нее будет установлен подвижной портал, шаговые двигатели, ось Z и шпиндель, а позднее и рабочая поверхность. Для создания несущей рамы я использовал два алюминиевых профиля Maytec сечением 40х80 мм и две торцевые пластины из алюминия толщиной 10 мм. Все элементы я соединил между собой на алюминиевые уголки. Для усиления конструкции внутри основной рамы я сделал дополнительную квадратную рамку из профилей меньшего сечения.

Для того, чтобы в дальнейшем избежать попадания пыли на направляющие, я установил защитные уголки из алюминия. Уголок смонтирован с использованием Т-образных гаек, которые установлены в один из пазов профиля.

На обоих торцевых пластинах установлены блоки подшипников для установки приводного винта.