На уроке инженерии в старшей школе нам была предоставлена возможность сделать независимый мастер-проект. Я широко использовал классный лазерный гравер ЧПУ, и я подумал, что будет круто сделать мой собственный, так как он объединит несколько различных дисциплин, включая электротехнику и машиностроение. Конечно, я также был мотивирован желанием иметь свой собственный лазерный резак.
После четырех месяцев работы я очень доволен результатами! Всего 2 Вт, он не очень мощный, но он может гравировать на дереве и пластике и может резать бальзовое дерево. Это уже пригодилось для вырезания шаблонов для использования в других проектах. Наконец, я нашел способ как сделать гравер своими руками. Надеюсь, это поможет и / или вдохновит некоторых из вас сделать самодельный лазерный гравер на Ардуино!
Вот ссылка на полный перечень материалов, а также все используемые файлы STL, аннотированные изображения, показывающие детали, и принципиальные схемы.
Также я добавил PDF-файл с инструкцией для Inkscape и Universal Gcode Sender, чтобы создавать и отправлять рисунки в гравер.
ФайлыШаг 1: Макет дизайна в Inventor
Я начал с того, что создал базовую рамку в Autodesk Inventor. Дизайн изменялся и совершенствовался на протяжении всего процесса сборки, но каркас остался в основном таким же.
Шаг 2: 3D-печать и сборка оси Y
Первый элемент для печати служит трем целям:
- Удержание шагового двигателя по оси Y
- Поддержка стальных стержней оси Y
- Скольжение вдоль одного из стержней оси X
После печати вставляются два маленьких бронзовых подшипника. Эти подшипники пропитаны маслом для уменьшения трения. Я обнаружил, что они являются дешевой и эффективной альтернативой более дорогим подшипникам линейного перемещения, предназначенным для 3D-принтеров и тому подобного.
Стальные стержни — простые буровые штанги 8мм из нержавеющей стали, которые прекрасно работают. Я разрезал одну 90-сантиметровую штангу пополам ножовкой, чтобы сделать две 45-сантиметровых детали.
ФайлыШаг 3: Доделываем ось Y
Лазер, который я использовал, представлял собой диод M140 мощностью 2 Вт. Он поставляется с металлическим корпусом и проводами, но для безопасной работы без перегрева требуется радиатор. Я сделал простой радиатор из блока алюминия и нескольких ребер охлаждения от старого контроллера робота. Я просверлил отверстие 12 мм в блоке 25 х 25 мм для лазера, а также добавил стяжной винт с одной стороны. Затем я прикрутил его к другой части, напечатанной на 3D-принтере, которая скользила бы вдоль оси Y и зажимала ремень ГРМ.
Готовый узел радиатора был надвинут на стержни оси Y из шага 2. Затем другой конец был снабжен напечатанной на 3D-принтере деталью для удерживания натяжного шкива и скольжения вдоль другого стержня оси Х. Шаговый двигатель по оси Y был привинчен на место, и шкивы и зубчатые ремни были прикреплены.
ФайлыШаг 4: Построение рамы и оси X
Я построил каркас из дерева (подробности в перечне из начала статьи). Самым сложным было убедиться, что два стержня оси X выровнены и идеально параллельны. Вместо того, чтобы использовать два двигателя для привода оси X или использовать сложную систему шкивов и ремней для одновременного привода обеих сторон, я выбрал двигатель оси X и приводной ремень в центре крана оси Y. Это выглядит немного некрасиво, но все просто и работает.
Сначала поперечная балка, соединяющая ремень с любым концом крана Y-оси, была слегка приклеена суперклеем. Однако это оказалось проблематичным, поэтому, как вы увидите на последующих этапах, в конечном итоге его заменили на более прочный L-образный кронштейн из 3D-печати.
Файлы
Шаг 5: Тестирование и установка электроники
На первом рисунке показан использованный мной лазерный диод M140, хотя теперь у него еще более мощные модули. Мне потребовался объектив для фокусировки и регулируемый источник питания, поэтому я купил драйвер и объектив G-2. Они были установлены на радиатор с термопастой. Обратите внимание, что крайне важно использовать красные лазерные защитные очки при работе с этими лазерами!
Я временно подключил всю электронику вне рамки для проверки (схема прилагается). Я также использовал компьютерный кулер для вентиляции. Машина управляется Arduino Uno с запущенным grbl, и я использую Universal Gcode Sender для потоковой передачи команд gcode. Чтобы фактически превратить векторные изображения в gcode, я использую Inkscape с плагином gcodetools. Я использовал направляющий штифт шпинделя для включения и выключения лазера, поскольку это было легко сделать с помощью gcodetools.
Третье изображение показывает успешную первую гравюру. На данный момент лазерный гравер технически готов, но чтобы он выглядел немного лучше и был намного безопаснее, далее мы построим корпус вокруг всего этого.
ФайлыШаг 6: Сборка корпуса
Я построил стороны из материала для рисовальных досок и прикрутил их. Для задней стенки мне пришлось вырезать прямоугольное отверстие, так как шаговый двигатель торчал слишком далеко. Я также вырезал отверстия для вентиляции, для шнура питания и USB-порта, а также для компьютерного кулера. Углы лицевой и верхней части были закрыты той же доской, а центр оставлен открытым для прозрачной акриловой крышки. Наконец, поверх электроники была добавлена плоская деревянная платформа 3 мм, служащая основой для гравировки.
На пятой картинке я гну оранжевый акрил, который станет крышкой. Она оранжевая, чтобы заблокировать синий свет лазера, даже отраженные лучи могут серьезно повредить ваше зрение! Я закрепил её шарниром после сокращения длины, и вуаля! Готовый лазерный гравер. Гравировальный станок своими руками почти похож на то, что вы можете купить в магазине.
Шаг 7: Тесты
Вот лишь несколько примеров того, что я выгравировал с помощью этого лазерного гравера. Мона Лиза получилась не очень хорошо, но более простые черно-белые рисунки, такие как дракон, выглядят довольно симпатично. Он может также вырезать тонкую древесину бальзы, как Вы можете видеть на третьем рисунке. Спасибо за прочтение!
