Многие из тех домашних умельцев, которые в своей мастерской занимаются изготовлением и декоративным оформлением изделий из древесины и других материалов, наверняка задумывались над тем, как сделать лазерный гравер своими руками. Наличие такого оборудования, серийные модели которого стоят достаточно дорого, позволяет не только наносить на поверхность обрабатываемого изделия сложнейшие рисунки с высокой точностью и детализацией, но и осуществлять лазерную резку различных материалов.
Самодельный лазерный станок в процессе гравировки по дереву
Самодельный лазерный гравер, который обойдется значительно дешевле, чем серийная модель, можно изготовить даже в том случае, если вы не обладаете глубокими знаниями в электронике и механике. Лазерный гравер предлагаемой конструкции собирается на аппаратной платформе «Ардуино» (Arduino) и имеет мощность 3 Вт, тогда как у промышленных моделей этот параметр составляет не менее 400 Вт. Однако даже такая невысокая мощность позволяет использовать данный аппарат для резки изделий из пенополистирола, пробковых листов, пластика и картона, а также выполнять качественную лазерную гравировку.
Этот гравер справится и с тонким пластиком
Необходимые материалы
Для того чтобы самостоятельно изготовить лазерный гравер на Arduino, потребуются следующие расходные материалы, механизмы и инструменты:
- аппаратная платформа Arduino R3;
- плата Proto Board, оснащенная дисплеем;
- шаговые двигатели, в качестве которых можно использовать электромоторы из принтера или из DVD-плеера;
- лазер, мощность которого составляет 3 Вт;
- устройство для охлаждения лазера;
- регулятор напряжения постоянного тока DC-DC;
- транзистор MOSFET;
- электронные платы, при помощи которых осуществляется управление двигателями лазерного гравера;
- выключатели концевого типа;
- корпус, в котором можно разместить все элементы конструкции самодельного гравера;
- зубчатые ремни и шкивы для их установки;
- шарикоподшипники различных типоразмеров;
- четыре деревянных доски (две из них с размерами 135х10х2 см, а две другие – 125х10х2 см);
- четыре металлических стержня круглого сечения, диаметр которых составляет 10 мм;
- болты, гайки и винты;
- смазочный материал;
- стяжки-хомуты;
- компьютер;
- сверла различного диаметра;
- циркулярная пила;
- наждачная бумага;
- тиски;
- стандартный набор слесарных инструментов.
Наибольшего вложения потребует электронная часть станка
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;
- нож;
- 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.
Электрическая часть самодельного лазерного гравера
Основным элементом электрической схемы представленного устройства является лазерный излучатель, на вход которого должно подаваться постоянное напряжение со значением, не превышающим допустимых параметров. Если не соблюсти данное требование, лазер может просто сгореть. Лазерный излучатель, используемый в гравировальной установке представленной конструкции, рассчитан на напряжение 5 В и силу тока, не превышающую 2,4 А, поэтому настройка регулятора DC-DC должна быть выполнена на силу тока 2 А и напряжение до 5 В.
Электрическая схема гравера
Транзистор MOSFET, который является важнейшим элементом электрической части лазерного гравера, необходим для того, чтобы, получая сигнал от контроллера «Ардуино», включать и выключать лазерный излучатель. Электрический сигнал, вырабатываемый контроллером, является очень слабым, поэтому воспринимать его, а затем отпирать и запирать контур питания лазера может только транзистор MOSFET. В электрической схеме лазерного гравера такой транзистор устанавливается между плюсовым контактом лазера и минусовым регулятора постоянного тока.
Шаговые электродвигатели лазерного гравера подключаются через одну электронную плату управления, что обеспечивает синхронность их работы. Благодаря такому подключению зубчатые ремни, приводимые в движение несколькими двигателями, не провисают и сохраняют стабильное натяжение в процессе своей работы, что обеспечивает качество и точность выполняемой обработки.
Следует иметь в виду, что лазерный диод, используемый в самодельной гравировальной установке, не должен перегреваться.
Для этого необходимо обеспечить его эффективное охлаждение. Решается такая задача достаточно просто: рядом с диодом устанавливают обычный компьютерный вентилятор. Чтобы исключить перегрев плат управления работой шаговых электродвигателей, рядом с ними также размещают компьютерные кулеры, так как обычные радиаторы с такой задачей не справляются.
Фотографии процесса сборки электросхемы
Фото-1
Фото-2
Фото-3
Фото-4
Фото-5
Фото-6
Как мы делали лазер из DVD-RW привода
Извлекаем лазерный модуль
Разбираем и добираемся до лазерной головки. Извлекаем лазерную головку.
Наша цель — лазерный модуль.
Перед извлечением самого модуля закоротим все его три вывода тонким медным проводом (мы взяли одну нитку из многожильного). Это нужно для подстраховки от статики.
Теперь можно извлекать лазерный модуль. Он там «сидит» довольно неплохо, поэтому нужно потрудиться и сбалансировать усилия между «раскурочить» и «не сломать».
Вот как-то так должно получиться.
Сборка схемы
Теперь перейдем к схеме. Она необходима для контроля мощности лазера. В противном случае он просто сгорит.
Мы не заморачивались и сделали навесной монтаж.
Питание
Питать нужно от 3,7в. Для переносного лазера отлично подойдут аккумуляторы от мобильных телефонов, соединенные параллельно.
Мы же воспользовались стабилизированным блоком питания.
Предостережение
Следует заранее предупредить о безжалостности лазера к сетчатке глаза.
При работе с лазером нужно обязательно пользоваться специальными очками. Вы спросите, зачем я это все пишу, ведь все равно никто этого делать не будет? Ну а вдруг! Вдруг найдется хоть один разумный человек и наденет таки специальные очки при обращении с лазером. И один или даже два глаза эти строки спасут! У нас же таковых очков не оказалось и мы все делали на свой страх и риск. А вот красные очки, в отличие от очков для безопасности, позволят лучше увидеть сам лазерный луч. Для красоты можно подпустить дыма, как мы сделали в заставке к видео.
Пробный запуск
Подключив питание, видим потребление 200мА и пучок яркого света.
В темноте работает как фонарик.
Линза для фокуссировки
Луч получился совсем не «лазерный». Нужна линза для регулировки фокусного расстояния. Для начала вполне подойдет линза из того же привода.
Через линзу получается сфокусировать луч, но без жесткого корпуса занятие утомительное.
Процесс сборки
Самодельный гравировальный станок предложенной конструкции – это устройство челночного типа, один из подвижных элементов которого отвечает за перемещение по оси Y, а два других, спаренных, – за перемещение по оси X. За ось Z, которая также оговаривается в параметрах такого 3D-принтера, принимается глубина, на которую осуществляется прожиг обрабатываемого материала. Глубина отверстий, в которые устанавливаются элементы челночного механизма лазерного гравера, должна составлять не менее 12 мм.
Рамка рабочего стола – размеры и допуски
Фото-1
Фото-2
Фото-3
Фото-4
Фото-5
Фото-6
В качестве направляющих элементов, по которым будет перемещаться рабочая головка лазерного гравировального устройства, могут выступать алюминиевые стержни диаметром не менее 10 мм. Если найти стержни из алюминия не представляется возможным, для этих целей можно использовать стальные направляющие такого же диаметра. Необходимость применения стержней именно такого диаметра объясняется тем, что в таком случае рабочая головка лазерного гравировального устройства не будет провисать.
Изготовление подвижной каретки
Фото-1
Фото-2
Фото-3
Поверхность стержней, которые будут использоваться в качестве направляющих элементов для лазерного гравировального устройства, надо очистить от заводской смазки и тщательно отшлифовать до идеальной гладкости. Затем на них следует нанести смазывающий состав на основе белого лития, который улучшит процесс скольжения.
Сборка корпуса
Установка шаговых двигателей на корпус самодельного гравировального устройства осуществляется при помощи кронштейнов, изготовленных из листового металла. Чтобы сделать такой кронштейн, лист металла, ширина которого приблизительно соответствует ширине самого двигателя, а длина в два раза превышает длину его основания, сгибают под прямым углом. На поверхности такого кронштейна, где будет располагаться основание электромотора, сверлят 6 отверстий, 4 из которых необходимы для фиксации самого двигателя, а два остальных – для крепления кронштейна к корпусу при помощи обычных саморезов.
Для установки на вал электромотора приводного механизма, состоящего из двух шкивов, шайбы и болта, также используется кусок металлического листа соответствующего размера. Чтобы смонтировать такой узел, из металлического листа формируют П-образный профиль, в котором просверливаются отверстия для его крепления к корпусу гравера и для выхода вала электродвигателя. Шкивы, на которые будут надеваться зубчатые ремни, насаживаются на вал приводного электромотора и размещаются во внутренней части П-образного профиля. Надетые на шкивы зубчатые ремни, которые должны приводить в движение челноки гравировального устройства, соединяются с их деревянными основаниями при помощи саморезов.
Установка шаговых двигателей
Фото-1
Фото-2
Фото-3
Фото-4
Фото-5
Фото-6
Пошаговая инструкция по изготовлению лазерного гравёра по дереву своими руками
Перед тем как приступить к работе, следует запомнить – лазерный луч довольно опасен. Если он попадает на роговицу глаза, необходимо немедленно обращаться к врачу. В противном случае последствия могут быть самыми плачевными, вплоть до полной потери зрения.
Подготовка материала корпуса
Для начала необходимо подготовить гильзы, чтобы они были пригодны для изготовления корпуса ручного лазерного гравёра. Для этого нужно взять сверло, хвостовик которого подходит по диаметру к горлышку гильзы от патрона 7,62 мм.
Поджимая плоскогубцами и постоянно увеличивая диаметр, можно полностью выправить гильзу, придав ей форму ровного цилиндра.
После следует проверить размеры. Выправленная гильза должна довольно плотно входить в восьмимиллиметровую. При этом она должна двигаться, что необходимо впоследствии для регулировки.
Выбор лазерного светодиода: какой подходит
Следует обратить внимание, что привод, из которого извлекается светодиод, должен иметь функцию записи. Именно записывающий лазер можно использовать как гравёр.
Для того чтобы определить, какой из двух подойдёт, нужно подать на них питание. Если свечения нет, значит, это считывающий элемент. Но стоит быть осторожным, чтобы луч при этом не попал в глаза.
Следующий шаг – подбор линзы
Линзу можно извлечь из того же привода. Они могут быть двух размеров, при этом подойдёт любая. Более крупная хорошо встанет в расправленную гильзу, ну а маленькой найдётся место позади после удаления капсюля.
Не пропустите: Маркировка шлифовальных кругов расшифровка по новому
При демонтаже линзы следует быть особенно аккуратным. Если повредить её рабочую поверхность, линза будет непригодна для гравёра, придётся искать новую.
Снять линзу несложно, она просто проклеена по краям. Для демонтажа можно использовать как нож или резачок, так и обычную шлицевую отвёртку. Правда, перед работой её потребуется немного подточить.
Удаление капсюлей из гильз и последующая сборка
Капсюли выбиваются из гильзы очень просто. Для этого потребуется кернер и круглая насадка от мясорубки. Гильза устанавливается на неё капсюлем вниз, изнутри надставляется кернер, по которому производится пара ударов молотком.
Теперь отверстия от выбитых капсюлей требуется рассверлить. Проблема заключается в том, что гильзу в тисках не зажать, она сразу помнётся.
Но выход есть. Гильзу необходимо зажать в патрон дрели или шуруповёрта. Три губки равномерно сожмут и надёжно зафиксируют её. Однако с затяжкой и здесь не стоит перебарщивать, всему есть предел.
Также можно поступить следующим образом. В патрон дрели или шуруповёрта зажимается сверло, а сама гильза фиксируется при помощи наждачной бумаги.
Однако такой способ опасен, не исключено получение травм, поэтому редакция Homius не рекомендует его использовать.
Остаётся поместить светодиод в отверстие, где был капсюль, и зафиксировать его при помощи термоклея, а также зафиксировать линзу во второй гильзе. Луч будет регулироваться вытягиванием гильзы с линзой.
Подключение электрической части для подачи питания
Для подключения можно использовать любой питающий порт. В данном случае было выбрано гнездо от отслужившего своё принтера.
Его требуется разобрать и обточить так, чтобы оно плотно встало внутри латунной трубки, после чего припаять к плюсовому контакту сопротивление на 30 Ом.
Кнопку питания также нужно модернизировать, соединив её контакты сопротивлением 50 Ом. Это позволит получить слабый луч при отпущенной кнопке, чтобы примериться. При нажатии лазер начнёт работать в полную силу.
Что же должно получиться в итоге
После того как в латунной трубке будет размещена и зафиксирована кнопка, можно собрать конструкцию воедино. При этом внешняя часть питающего штекера должна касаться трубки. Это и будет минусовым контактом.
Остаётся проверить его в работе. Кстати, он подойдёт и для выпаивания SMD-элементов, если немного убавить мощность луча, двигая гильзу с линзой.
Более подробно мастер-класс по изготовлению подобного устройства можно увидеть в этом видео.
Установка программного обеспечения
Вашему лазерному гроверу, который должен работать в автоматическом режиме, потребуется не только установка, но и настройка специального программного обеспечения. Важнейшим элементом такого обеспечения является программа, которая позволяет создавать контуры желаемого рисунка и преобразовывать их под расширение, понятное управляющим элементам лазерного гравера. Такая программа имеется в свободном доступе, и ее можно без особых проблем скачать на свой компьютер.
Программа, скачанная на управляющий гравировальным устройством компьютер, распаковывается из архива и устанавливается. Кроме того, вам потребуется библиотека контуров, а также программа, которая будет отправлять данные по создаваемому рисунку или надписи на контроллер «Ардуино». Такую библиотеку (как и программу для передачи данных на контроллер) также можно найти в свободном доступе. Для того чтобы ваша лазерная самоделка работала корректно, а гравировка, выполняемая с ее помощью, была качественной, вам потребуется настройка и самого контроллера под параметры гравировального устройства.
Особенности использования контуров
Если с вопросом о том, как сделать ручной лазерный гравер, вы уже разобрались, то необходимо прояснить и вопрос о параметрах контуров, которые могут наноситься при помощи такого устройства. Такие контуры, внутренняя часть которых не заполняется даже в том случае, если исходный рисунок закрашен, должны передаваться на контроллер гравера файлами не в пиксельном (jpeg), а векторном формате. Это значит, что изображение или надпись, наносимые на поверхность обрабатываемого изделия при помощи такого гравера, будут состоять не из пикселей, а из точек. Такие изображения и надписи можно как угодно масштабировать, ориентируясь на площадь поверхности, на которую они должны быть нанесены.
При помощи лазерного гравера на поверхность обрабатываемого изделия можно нанести практически любой рисунок и надпись, но для этого их компьютерные макеты необходимо перевести в векторный формат. Выполнить такую процедуру несложно: для этого используются специальные программы Inkscape или Adobe Illustrator. Файл, уже переведенный в векторный формат, необходимо преобразовать еще раз, чтобы его смог корректно воспринимать контроллер гравировальной установки. Для такого преобразования используется программа Inkscape Laserengraver.
