DIY lasergraver for frimerker. Vi lager en lasergraver basert på Arduino. Hvordan skjærer en CNC-lasermaskin?

I forrige artikkel beskrev jeg opplevelsen av å sette sammen og sette opp en gravør fra et kinesisk sett. Etter å ha jobbet med enheten innså jeg at den ikke ville være malplassert i laboratoriet mitt. Oppgaven er satt, jeg skal løse den.

Det er to løsninger i horisonten – å bestille et sett i Kina og utvikle ditt eget design.

DESIGNULEMPER MED ALIEXPRESS

Som jeg skrev i forrige artikkel, viste settet seg å være ganske funksjonelt. Praksisen med å jobbe med maskinen avslørte følgende designfeil:

Utformingen av vognen er dårlig designet. Dette er godt synlig i videoen i forrige artikkel.
Rullene til de bevegelige enhetene er montert på panelene med M5-skruer og kobles til panelet på kun den ene siden. Samtidig, uansett hvordan du strammer til skruene, gjenstår det noe slark.

PLASTDELER

Siden rammen laget av en maskinlaget profil er ganske anstendig, var det mulig å eliminere de identifiserte manglene ved å resirkulere plastdelene.

Jeg beskrev laserholderen ganske godt i. Jeg har også lagt til et ekstra stykke til designet som forbinder alle fire rullene på høyre og venstre panel. Denne detaljen gjorde det mulig å eliminere spill ved flytting av paneler.

Alle varer har nok enkle former og krever ikke støtte eller andre utskriftsproblemer.

For å bestille et sett plastdeler du må gå til nettbutikken:

Modeller av plastdeler for utskrift er tilgjengelige:

DEMONSTRASJON AV ARBEID

Gravørens arbeid og utseende kan vurderes i følgende video.

GRAVVERKONSTRUKSJON

Rammen til gravøren er bygget på en maskinlaget aluminiumsprofil 20x40. Delene som støtter de bevegelige delene til gravøren er laget på en 3D-printer. De bevegelige delene beveger seg på standardruller. Vognen som bærer lasermodulen lar deg justere høyden på laseren over skrivebordet, noe som lar deg fokusere kraften til laserstrålen i et ganske stort område.

Sammenstillingen av strukturen vises i 3D PDF-format.

FORSAMLING

Designet er veldig enkelt. Av denne grunn vil monteringen ikke ta mye tid og smerte hvis du følger den anbefalte monteringssekvensen.

TRINN 1. RAMMEVERK

Som beskrevet ovenfor er rammen konstruert av 20x40 strukturprofil. Innvendige hjørner brukes til å vri profilen sammen.

På lengre deler kuttes gjenger i de sentrale hullene i endene for montering av ben og sidepaneler (på den midtre lengden).

Rammen er vridd i hjørnene, med korte deler innover. På på dette stadiet Ikke stram skruene helt - det er bedre å gjøre dette etter montering av bena.

Bena er festet med skruer på fire punkter. Dette gjøres slik at rammen settes sammen uten mulige forvrengninger.

Først må du feste alle fire bena, igjen uten å stramme festene helt.

Nå må vi finne maksimum flat overflate! Ordne alle delene slik at rammen "står" tett, uten å spille på overflaten.

Vi strekker alle festene, starter fra de indre hjørnene og kontrollerer mulige forvrengninger med en firkant.

TRINN 2. HØYRE PANEL

Før montering av høyre panel må det monteres en fleksibel kobling på motorakselen.

Da må du skru trinnmotor gjennom en plastavstandsholder.

Plasseringen av kabeluttaket og avstandsstykket er godt synlig i figuren nedenfor.

TRINN 3. VENSTRE PANEL

For å sette sammen venstre panel trenger du bare å trykke lageret inn i hullet.

Jeg prøvde å eliminere limoperasjonen. For å gjøre dette "sendte han en bølge" langs overflaten av hullet for å installere lageret. Av denne grunn er det nødvendig å presse lageret godt.

TRINN 4. INSTALLASJON AV VENSTRE PANEL

Installer deretter monteringen på profilen.

Og fest de nedre rullene. Figuren viser tydelig at monteringshullene til skruene for å feste rullene har et slag på flere millimeter. Dette gjøres slik at de øvre og nedre rullene kan strammes tett på profilen, og eliminerer slør. Det eneste er at du må handle forsiktig og ikke stramme for mye. I dette tilfellet vil trinnmotoren kreve overdreven kraft for å flytte panelene.

TRINN 5. INSTALLERING AV RIKTIG PANEL

Følgende deler kreves for installasjon.

Først må du installere topprullene.

Installer deretter monteringen på profilen og installer de nedre rullene. Videre installasjon er identisk med installasjonen av venstre panel.

Etter å ha strammet skruene, må du sjekke fremdriften til panelet. Den skal bevege seg ganske lett og det skal ikke være noe spill.

TRINN 6. INSTALLERING AV GUIDEVOGNEN

Denne designen bruker begge panelene for å overføre bevegelse langs Y-aksen. For ikke å bruke 2 trinnmotorer, overføres dreiemomentet til venstre panel gjennom en aksel med en diameter på 5 mm. Etter å ha forberedt detaljene, begynner vi.

Først installeres og klemmes koblingsakselen med de fleksible koblingslåseskruene.

Under installasjonen er det nødvendig å sørge for at trinsene ikke glemmes. Det er ikke nødvendig å sikre dem stivt for øyeblikket. Justering vil være nødvendig når beltene strammes.

TRINN 7. BÆR

Vognenheten er omtalt i detalj i forrige artikkel...

Montering er ikke spesielt vanskelig.

TRINN 8. INSTALLERING AV VOGNEN PÅ SKINNEN

Først må du samle alle nødvendige deler.

Alle installasjonsoperasjoner er identiske med panelinstallasjonsoperasjonene.

TRINN 9. INSTALLASJON AV BELTER

Remmene strammes med skruer under profilmutrene. Du må kutte 3 stropper på plass og klargjøre festene.

Til å begynne med er kanten av beltet plassert i profilnisjen med tannen ned. Etter dette er mutteren installert. Det vil kreve litt kraft å installere mutteren.

Når du strammer beltet, må du stille inn posisjonen til remskiven. Remskiven er plassert slik at remmen gjennom hele løpet gni minst mulig mot sidekantene på remskiven.

For å installere styrevognbeltet er det bedre å løfte det som vist på figuren nedenfor, siden det fortsatt er bedre å installere mutterne i nisjen fra enden.

Etterpå senkes guiden til normal plass.

Før du strammer den andre "halen" av beltet, må du sørge for at beltet er tilstrekkelig strammet.

Dette fullfører monteringen av mekanikk.

KONTROLLER

Jeg planlegger å utarbeide en beskrivelse av kontrollerene for å kontrollere gravøren i en egen artikkel. Følg publikasjonene!

MONTERINGSSETT OG NØKKFERDIG LASERGRAVER

Siden desember 2017 har jeg tatt imot bestillinger på et komplett monteringssett og en montert, konfigurert og helt klar til bruk lasergraver beskrevet i artikkelen. Informasjon er tilgjengelig i nettbutikken.

Hvis artikkelen hjalp deg og du ønsker å støtte nye prosjekter, lenke for støtte:

Lasere har lenge vært en del av hverdagen vår. Guider bruker lyspekere, og byggherrer bruker en stråle for å stille inn nivåene. En lasers evne til å varme opp materialer (opp til termisk ødeleggelse) brukes til skjæring og dekorativ design.

En av søknadene er lasergravering. På ulike materialer Du kan få fine mønstre med praktisk talt ingen begrensninger på kompleksitet.

Treoverflater er flotte for brenning. Graveringer på bakgrunnsbelyst plexiglass er spesielt verdsatt.

Det er et bredt utvalg graveringsmaskiner på salg, hovedsakelig laget i Kina. Utstyret er ikke for dyrt, men å kjøpe bare for moro skyld er ikke tilrådelig. Mye mer interessant å gjøre lasergraver med egne hender.

Det er bare nødvendig å skaffe en laser med en effekt på flere W og lage et rammesystem for bevegelse i to koordinatakser.

DIY lasergraveringsmaskin

Laserpistol - ikke den beste komplekst element design, og det er alternativer. Avhengig av oppgavene kan du velge forskjellig effekt (i henhold til kostnad, opptil gratis kjøp). Håndverkere fra Midtriket tilbyr forskjellig ferdige design, noen ganger laget med høy kvalitet.

Med en slik 2W pistol kan du til og med kutte kryssfiner. Evnen til å fokusere på den nødvendige avstanden lar deg kontrollere både graveringsbredden og penetrasjonsdybden (for 3D-design).

Kostnaden for en slik enhet er omtrent 5-6 tusen rubler. Hvis høy effekt ikke er nødvendig, bruk en laveffektlaser fra en DVD-brenner, som kan kjøpes for øre på radiomarkedet.

Det er ganske brukbare løsninger, produksjonen vil ta en fridag

Det er ikke nødvendig å forklare hvordan du fjerner laserhalvlederen fra stasjonen, hvis du vet hvordan du "gjør ting" med hendene, er det ikke vanskelig. Det viktigste er å velge en slitesterk og komfortabel sak. I tillegg krever en "kamp"-laser, om enn laveffekt, kjøling. Når det gjelder en DVD-stasjon, er en passiv kjøleribbe tilstrekkelig.

For å lage en lasergraver eller CNC (datamaskin numerisk kontroll) maskin trenger vi:

DVD-ROM eller CD-ROM
- Kryssfiner 10 mm tykk (6 mm kan brukes)
- Treskruer 2,5 x 25 mm, 2,5 x 10 mm
- Arduino Uno(kompatible brett kan brukes)
- Motordriver L9110S 2 stk.
- Laser 1000 MW 405nm Blåfiolett
- Analog joystick
- Knapp
- 5V strømforsyning (jeg skal bruke en gammel, men den fungerer datamaskinenhet mat)
- Transistor TIP120 eller TIP122
- Motstand 2,2 kOhm, 0,25 W
- Koble ledninger
- Elektrisk stikksag
- Drill
- Trebor 2mm, 3mm, 4mm
- Skrue 4 mm x 20 mm
- Muttere og skiver 4 mm
- Loddebolt
- Loddemetall, kolofonium

Trinn 1 Demonter stasjonene.
For gravøren Noen vil gjøre CD- eller DVD-stasjon. Det er nødvendig å demontere den og fjerne den interne mekanismen, de kommer i forskjellige størrelser:

Det er nødvendig å fjerne all optikk og kretskortet som er plassert på mekanismen:

Du må lime et bord til en av mekanismene. Du kan lage et bord av samme kryssfiner ved å kutte ut en firkant med en side på 80 mm. Eller kutt den samme firkanten fra CD/DVD-ROM-etuiet. Deretter kan delen du planlegger å gravere presses med en magnet. Etter å ha kuttet ut firkanten, lim den på:

Til den andre mekanismen må du lime en plate som laseren deretter skal festes til. Det er mange produksjonsalternativer, og det avhenger av hva du har for hånden. Jeg brukte en modellplate i plast. Etter min mening er dette mest praktisk alternativ. Jeg fikk følgende:

Trinn 2 Lage kroppen.
For å lage kroppen til gravøren vår vil vi bruke 10 mm tykk kryssfiner. Hvis du ikke har det, kan du ta kryssfiner av mindre tykkelse, for eksempel 6 mm, eller erstatte kryssfiner med plast. Du må skrive ut følgende bilder og bruke disse malene til å kutte ut en bunndel, en toppdel og to sidedeler. På stedene merket med en sirkel, lag hull for selvskruende skruer med en diameter på 3 mm.

Etter kutting bør du få følgende:

På toppen og nedre deler du må lage 4 mm hull for å feste drivdelene dine. Jeg kan ikke umiddelbart merke disse hullene, da de er forskjellige:

Ved montering skal du bruke 2,5 x 25 mm treskruer. På steder hvor skruer er skrudd inn, er det nødvendig å forbore hull med 2 mm bor. Ellers kan kryssfineren sprekke. Hvis du har tenkt å montere saken fra plast, er det nødvendig å sørge for å koble delene med metallhjørner og bruke skruer med en diameter på 3 mm. For å gi det et estetisk utseende bør gravøren vår pusse alle delene med fint sandpapir om ønskelig, de kan males. Jeg liker svart, jeg spraymalte alle delene svarte.

Trinn 3 Klargjør strømforsyningen.
For å drive gravøren trenger du en 5 volt strømforsyning med en strøm på minst 1,5 ampere. Jeg vil bruke en gammel datamaskinstrømforsyning. Klipp av alle putene. For å starte strømforsyningen må du kortslutte de grønne (PC_ON) og svarte (GND) ledningene. Du kan sette en bryter mellom disse ledningene for enkelhets skyld, eller du kan ganske enkelt vri dem sammen og bruke strømforsyningsbryteren, hvis det er en.

For å koble til lasten sender vi ut røde (+5), gule (+12) og svarte (GND) ledninger. Lilla (standby +5) kan gi maksimalt 2 ampere eller mindre, avhengig av strømforsyningen. Det er spenning på den selv med de grønne og svarte ledningene åpne.

For enkelhets skyld limer vi gravøren til strømforsyningen med dobbeltsidig tape.

Trinn 4 Joystick for manuell kontroll.
For å angi den første graveringsposisjonen bruker vi den analoge joysticken og knappen. Vi legger alt på kretskortet og tar ut ledningene for å koble til Arduinoen. Skru den til kroppen:

Vi kobler til i henhold til følgende diagram:

Ut X - pin A4 Arduino Ut Y - pin A5 Arduino Out Sw – pin 3 Arduino Vcc - +5 Strømforsyning Gnd – Gnd Arduino

Trinn 5 Plasser det elektriske.
Vi vil plassere alt det elektriske bak gravøren vår. Vi fester Arduino Uno og motordriveren med 2,5 x 10 mm selvgjengende skruer. Vi kobler til som følger:

Vi kobler ledningene fra trinnmotoren langs X-aksen (tabell) til utgangene til L9110S-motordriveren. Videre slik:
B-IA – pinne 7 B-IB – pinne 6 A-IA – pinne 5 A-IB – pinne 4 Vcc - +5 fra strømforsyningen GND - GND

Vi kobler ledningene fra trinnmotoren langs Y-aksen (laser) til utgangene til L9110S-motordriveren. Videre slik:
B-IA – pinne 12 B-IB – pinne 11 A-IA – pinne 10 A-IB – pinne 9 Vcc - +5 fra strømforsyningen GND – GND

Hvis motorene nynner ved første oppstart, men ikke beveger seg, er det verdt å bytte de skrudde ledningene fra motorene.

Ikke glem å koble til:
+5 fra Arduino - +5 strømforsyning GND Arduino – GND Strømforsyning

Trinn 6 Installer laseren.
Internett er fullt av diagrammer og instruksjoner for å lage en laser fra en laserdiode fra en DVD-Rom-brenner. Denne prosessen er lang og komplisert. Derfor kjøpte jeg en ferdig laser med driver og kjøleradiator. Dette forenkler produksjonsprosessen for lasergraveren betraktelig. Laseren bruker opptil 500 mA, så den kan ikke kobles direkte til Arduino. Vi vil koble laseren gjennom en TIP120 eller TIP122 transistor.

En 2,2 kOm motstand må inkluderes i gapet mellom basen på transistoren og pinne 2 på Arduino.

Base – R 2,2 kOm – pin 2 Arduino Collector – GND Laser (svart ledning) Emitter – GND (felles strømforsyning) +5 laser (rød ledning) - +5 strømforsyning

Det er ikke mange tilkoblinger her, så vi lodder alt etter vekt, isolerer det og skru transistoren på baksiden av saken:

For å feste laseren godt, er det nødvendig å kutte ut en annen plate fra samme plast som platen limt til Y-aksen. Vi fester laserkjølingsradiatoren til den med skruene som er inkludert i lasersettet:

Vi setter laseren inn i radiatoren og fester den med skruene som også er inkludert i lasersettet:

Og vi skruer hele denne strukturen på gravøren vår:

Trinn 7 Arduino IDE programmeringsmiljø.
Du bør laste ned og installere Arduino IDE. Den beste måten å gjøre dette på er fra det offisielle prosjektet.

Den siste versjonen på tidspunktet for skriving av instruksjonene er ARDUINO 1.8.5. Ingen ekstra bibliotek er nødvendig. Du bør koble Arduino Uno til datamaskinen din og laste opp følgende skisse til den:

Etter å ha fylt ut skissen bør du sjekke at gravøren fungerer som den skal.

Oppmerksomhet! En laser er ikke et leketøy! En laserstråle, selv ufokusert, til og med reflektert, skader netthinnen når den kommer inn i øyet. Jeg anbefaler på det sterkeste å kjøpe vernebriller! Og alt test- og justeringsarbeid utføres kun i vernebriller. Du bør heller ikke se på laseren under graveringsprosessen uten briller.

Slå på strømmen. Når posisjonen til styrespaken endres fremover eller bakover, skal bordet bevege seg, og Y-aksen, det vil si laseren, skal bevege seg fra venstre til høyre. Når du trykker på knappen, skal laseren slå seg på.

Deretter må du justere laserfokuset. Vi tar på oss vernebriller! Legg et lite ark på bordet og trykk på knappen. Ved å endre posisjonen til linsen (vi roterer linsen), finner vi posisjonen hvor laserpunktet på arket er minimalt.

Trinn 8 Forberede behandling.
For å overføre bildet til gravøren bruker vi Processing-programmeringsmiljøet. Må laste ned fra offisiell

Det tok forfatteren 4 måneder å sette sammen en slik gravør, dens kraft er 2 watt. Dette er ikke for mye, men det lar deg gravere på tre og plast. Enheten kan også kutte balsatre. Artikkelen inneholder alt nødvendig materialeå lage en gravør, inkludert STL-filer for utskrift av designkomponenter, samt elektroniske kretser for tilkobling av motorer, lasere og så videre.

Video av gravøren på jobb:

Materialer og verktøy:

Tilgang til en 3D-printer;
- stenger fra rustfritt stål 5/16";
- bronsebøssinger (for glidelagre);
- diode M140 2 W;
- radiator og kjølere for å lage diodekjøling;
- trinnmotorer, trinser, tannremmer;
- superlim;
- trebjelke;
- kryssfiner;
- bolter med muttere;
- akryl (for å lage innsatser);
- G-2 objektiv og driver;
- termisk pasta;
- vernebriller;
- Arduino UNO-kontroller;
- bore, skjæreverktøy, skruer osv.

Produksjonsprosess for gravering:

Trinn én. Lag Y-aksen
Først må du designe rammen til skriveren i Autodesk Inventor. Deretter kan du begynne å skrive ut Y-akseelementene og sette dem sammen. Den første delen som skrives ut på en 3D-printer er nødvendig for å installere trinnmotor til Y-aksen, koble stålakslene og sørg for at den glir langs en av X-aksen.

Etter at delen er skrevet ut, må to bronsebøssinger installeres i den, de brukes som glidestøtter. For å redusere friksjonen må foringene smøres. Dette flott løsning for slike prosjekter fordi det er billig.

Når det gjelder føringene, er de laget av rustfrie stålstenger med en diameter på 5/16". Rustfritt stål har lav friksjonskoeffisient med bronse, så det er utmerket for glidelagre.

En laser er også installert på Y-aksen, den har en metallkropp og blir ganske varm. For å redusere risikoen for overoppheting må du installere aluminium radiator og kjølere for kjøling. Forfatteren brukte gamle elementer fra en robotkontroller.

Blant annet i blokken til 1"X1" laseren må du lage et 31/64" hull og legge til en bolt på sideflaten. Blokken er koblet til en annen del, som også skrives ut på en 3D-printer, den vil bevege seg langs Y-aksen For å overføre bevegelse brukes den med tannbelte.

Etter montering av lasermodulen er den installert på Y-aksen. Også på dette stadiet er trinnmotorer, trinser og registerremmer installert.

Trinn to. Lag X-aksen

Tre ble brukt til å lage bunnen til gravøren. Det viktigste er at de to X-aksene er tydelig parallelle, ellers vil enheten sette seg fast. For å bevege seg langs X-koordinaten brukes en egen motor, samt en drivrem i midten langs Y-aksen Takket være denne utformingen er systemet enkelt og fungerer perfekt.

Du kan bruke superlim for å feste tverrstangen som kobler beltet til Y-aksen. Men det er best å 3D-printe spesielle braketter for disse formålene.

Trinn tre. Vi kobler til og sjekker elektronikken
Den hjemmelagde dioden bruker en M140 diode du kan kjøpe en kraftigere, men prisen vil være høyere. For å fokusere strålen trenger du et objektiv og en regulert strømkilde. Linsen er installert på laseren ved hjelp av termisk pasta. Når du arbeider med lasere, må du kun bruke vernebriller.

For å sjekke hvordan elektronikken fungerer, skrudde forfatteren dem på utenfor maskinen. Brukes til å kjøle ned elektronikk datamaskinkjøler. Systemet kjører på en Arduino Uno-kontroller, som er koblet til grbl. For å gjøre det mulig å overføre signalet online, brukes Universal Gcode Sender. For å konvertere vektorbilder til G-kode, kan du bruke Inkscape med gcodetools-pluginen installert. For å styre laseren brukes en kontakt som styrer driften av spindelen. Dette er en av de mest enkle eksempler ved hjelp av gcodetools.

Trinn fire. Gravør kropp
Sidekantene er laget av kryssfiner. Siden trinnmotoren strekker seg litt utover kroppen under drift, må det lages et rektangulært hull i bakkant. I tillegg må du huske å lage hull for kjøling, tilkobling av strøm og også USB-port. Kantene på de øvre og fremre delene av kroppen er også laget av kryssfinervegger er installert i den sentrale delen. En ekstra treplattform er festet over alle elementene som er installert i bunnen av boksen. Det er grunnlaget for materialet som laseren arbeider med.

Akryl brukes til å lage veggene oransje farge, siden den absorberer laserstråler perfekt. Det er viktig å huske at selv en reflektert laserstråle kan skade øyet alvorlig. Det er alt, laseren er klar. Du kan begynne å teste.

Selvfølgelig er komplekse bilder ikke av særlig høy kvalitet, men gravøren kan brenne ut enkle uten problemer. Den kan også brukes til å kutte balsatre uten problemer.

God tid alle sammen!

I dette innlegget vil jeg dele prosessen med å lage en lasergravør basert på en diodelaser fra Kina.

For flere år siden hadde jeg et ønske om å kjøpe en ferdig versjon av en gravør fra Aliexpress med et budsjett på 15 tusen, men etter et langt søk kom jeg til den konklusjon at alle de presenterte alternativene er for enkle og er i hovedsak leker . Men jeg ville ha noe bordplate og samtidig ganske seriøst. Etter en måned med forskning ble det besluttet å lage denne enheten med egne hender, og så drar vi...

På det tidspunktet hadde jeg ennå ikke en 3D-printer og 3D-modelleringsopplevelse, men alt var bra med tegning)

Her er faktisk en av de ferdige gravørene fra Kina.

Etter å ha sett på alternativene for mulige mekaniske design, ble de første skissene til den fremtidige maskinen laget på et stykke papir..))

Det ble bestemt at graveringsområdet ikke skulle være mindre enn et A3-ark.

Selve lasermodulen var en av de første som ble kjøpt inn. Strøm 2W, siden det var mest det beste alternativet for rimelige penger.

Her er selve lasermodulen.

Og så ble det bestemt at X-aksen skulle bevege seg langs Y-aksen og dens design begynte. Og det hele startet med vogna...
Hele maskinrammen ble laget av aluminiumsprofiler forskjellige former, kjøpt i Leroy.

På dette stadiet dukket ikke lenger skisser opp på notatbokpapir, alt ble tegnet og oppfunnet i kompasset.

Etter å ha kjøpt 2 meter av en firkantet profil 40x40 mm for å bygge rammen til maskinen, ble det til slutt bare selve vognen laget av den..))

Motorer, lineære lagre, reimer, aksler og all elektronikk ble bestilt fra Aliexpress under utviklingsprosessen og planer for hvordan motorene skulle monteres og hva som skulle endres på styretavlen underveis.

Etter noen dagers tegning i Compass ble en mer eller mindre klar versjon av maskindesignet bestemt.