Лазерный гравер по металлу своими руками

Самодельный лазерный гравер. Другой подход к проектированию.

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Всем доброго времени!

В этом посте хочу поделится с Вами процессом создания лазерного гравера на основе диодного лазера из Китая.

Несколько лет назад появилось желание приобрести себе готовый вариант гравера с Aliexpress с бюджетом в 15 тыс , но после долгих поисков я пришел к выводу, что все представленные варианты слишком простые и по сути являются игрушками. А хотелось что-то настольное и при этом достаточно серьезное. Спустя месяц исследований было принято решение сделать сей аппарат своими руками, и понеслась.

В тот момент у меня еще не было 3D принтера и опыта 3D моделирования, но зато с черчением все было в порядке)

Вот собственно один из тех готовых граверов из Китая.

Насмотревшись на варианты возможных конструкций механики, на листочке были сделаны первые эскизы будущего станка..))

Было принято решение, что область гравировки должна быть не меньше листа А3.

Сам лазерный модуль был куплен одним из первых. Мощностью 2W, так как это было самым оптимальным вариантом за разумные деньги.

Вот собственно сам лазерный модуль.

И так, было решено, что ось X будет ездить по оси Y и началось ее проектирование. А началось все с каретки.

Вся рама станка была сделана из алюминиевых профилей разной формы, купленных в Леруа.

Двигатели, линейные подшипники, ремни, валы и вся электроника заказывались с Aliexpress в процессе разработки и планы о том, как будут крепиться двигатели и какая будет плата управление менялись на ходу.

Спустя несколько дней черчения в Компасе был определен более менее четкий вариант конструкции станка.

А дальше. А дальше больше!

Боковины оси Y (извиняюсь за качество фото).

И это было только начало.

Дальше был корпус!

Была построена простенькая 3D модель общего вида станка, дабы уже точно определиться с его внешним видом и размерами.

И наконец, когда все было подогнано и последняя деталь была выкрашена в черный цвет 8) , наступила финишная прямая!

Теперь немного красивых фото))

И самое главное не забывать про технику безопасности.

Надевайте специальные защитные очки при работе с лазером!

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

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.

Как гравировать на лазерном станке

Лазерный станок используют не только для сквозной резки разнообразных материалов, но и для нанесения изображений на их поверхность. Такой метод обработки считается оптимальным в сравнении с ручным или фрезерованием. Причин тому несколько:

• максимально высокая скорость прохождения и точность позиционирования луча;
• детализированное воспроизведение фотографий, изображений, надписей и орнаментов любой сложности;
• четкий контур и отсутствие повреждений поверхности в зоне прохождения лазера;
• широкий ассортимент материалов, подходящих для работы;
• долговечность и полная невосприимчивость к любому виду внешних воздействий.

Инструкция по нанесению гравировки

Используя лазерный гравер можно декорировать практически любые изделия: портсигары, часы, ювелирные украшения, визитки, канцтовары, награды, сувениры, подарки и многое другое. Информацию о том, какой станок выбрать под ваши задачи читайте в нашей статьей «Какой лазерный гравер выбрать». Для того, чтобы полученное изображение было качественным и точным, необходимо правильно подготовить его и настроить устройство в соответствии с материалом для обработки.

• Как и все оборудование с автоматическим управлением, гравер действует по программе, заложенной в компьютер. Грамотно составленный макет является одной из составляющих безупречного конечного результата. Прежде чем отправлять файл в работу следует убедиться, что все контуры замкнуты, белые и прозрачные линии отсутствуют, а остальные не накладываются друг на друга. В макете также должна быть указана точка начала обработки, прописана последовательность хода луча и глубина его проникновения в материал.
• Правильно подобранная мощность тоже играет большую роль при работе с гравером. В целом, для выполнения подобной операции вполне достаточно лазерной трубки на 40 Вт. Такой излучатель качественно и быстро будет наносить изображения на фанеры, пластики и металлы (о специфике работы с металлическими поверхностями будет упомянуто ниже). Рекомендуемая мощность при гравировке таких материалов составляет 60-80% от номинала (для натуральной древесины этот параметр можно поднять до 100%). Скорость перемещения лазерной головки при этом может быть близка к максимальной. При работе с менее плотными поверхностями, например, бумагой, картоном или фетровой тканью, мощность следует уменьшить до 10-50% (подбирать экспериментальным путем), чтобы избежать прогорания краев.
• Еще одним важным фактором является фокусное расстояние между линзой и поверхностью. От него зависит диаметр светового пятна и глубина проникновения луча в материал с сохранением качественного реза. Чем больше фокусное расстояние, тем больше будет размер лазерной точки, поэтому большой фокус используют для нанесения надписей и изображений с низкими требованиями к детализации или при работе с толстыми материалами. Высокоточная гравировка с большим количеством мелких элементов с четким контуром требует минимального фокусного расстояния. Например, для лазерного воспроизведения фотографий или мелкого шрифта используют преимущественно линзу на 1,5 дюйма, что означает, что интервал между ней и поверхностью будет 3,81 см. Двухдюймовая линза позволяет получить хорошие, четкие изображения со средним требованием к детализации и минимальным количеством сложноконтурных или мелких участков. Линза 2,5 дюйма ставится в тех случаях, когда разрешение исходного изображения низкое и требования к детализации минимальные.
• Особое внимание следует уделить состоянию всех компонентов лазерной оптики. И сама фокусировочная линза и все три зеркала должны иметь абсолютно чистую поверхность, без пыли, признаков копоти и отпечатков пальцев, так как все это влияет на концентрацию мощности луча и параметры светового пятна (равномерность, ровные края, правильный контур).
• Качество материала и поверхности является последним пунктом инструкции по выполнению лазерной гравировки. Любые неровности на материале и изделии, которое планируется использовать для декорирования, приведут к изменению фокусного расстояния и, как следствие, к искажению изображения, поэтому поверхность следует зачистить предварительно (с целью выравнивания), после чего хорошо протереть. Что касается качества материала, то, в первую очередь, этот акцент касается фанеры, для которой очень важна сортность. Чем ниже сорт, тем больше в ней сучков, затрудняющих прохождения луча вглубь и нарушающих целостность восприятия гравировки, поэтому для гравировки рекомендуется использовать только фанеру высшего класса.

Рекомендации по работе с некоторыми материалами

Методом нанесения гравировальных изображений украшают подарки, сувениры, холодное и стрелковое оружие, предметы интерьерного дизайна, визитки, открытки, награды, памятные таблички, кожгалантерею и еще очень много изделий. Не менее обширен и список материалов, которые может гравировать лазерный станок ЧПУ. Сюда входит кожа, акрил и прочие пластики, натуральная древесина и фанера, картон и плотная бумага, некоторые ткани, резина, металлы и даже пенопласт.

Большинство материалов гравируются легко и не требуют никаких подготовительных мероприятий. Единственным уточнением может служить необходимость в усиленном обдуве при работе с кожей и древесным или пластиковым сырьем — это способствует лучшему отводу продуктов горения и препятствует излишнему затемнению краев.

Отдельных рекомендаций заслуживают следующие материалы:

• многослойные пластики гравируются линзами 2 или 2,5 дюйма на невысокой мощности и только после удаления защитной пленки. Чтобы определить подходящее значение, необходимо повышать мощность до тех пор, пока верхний слой не выгорит до базового, после чего добавить еще несколько процентов и начать работу. По завершении работы в обязательном порядке следует протереть всю оптику от нагара;
• камень лазерный луч обрабатывает неохотно, поэтому в большинстве случаев для получения качественного изображения требуется повторное прохождение всего маршрута. Предпочтительно использовать двухдюймовую линзу;
• стекло является очень чувствительным к перегреву материалом, поэтому при работе с ним следует избегать высокой мощности и низкой скорости. Для достижения максимального качества изображения и уменьшения теплового воздействия желательно предварительно покрыть поверхность стекла смоченной газетой (следить, чтобы во время гравировки она не высыхала) или обработать ее пятидесятипроцентным мыльным раствором;
• металлы являются самой сложной и капризной основой для гравировки. Без предварительной обработки такого материала нет смысла даже пытаться запускать станок (следует уточнить, что речь идет о CO2 граверах, а не об оптоволоконных лазерах, которые как раз и предназначены для работы с металлами). Для того, чтобы луч лазера не отражался от поверхности, ее необходимо покрыть специальным спреем или пастой, которую наносят кисточкой. Следует учитывать, что качество гравировки во многом зависит от толщины и равномерности слоя нанесенной эмульсии, поэтому нужно стараться покрыть металл очень тонким слоем, избегая при этом наплывов. Сама паста имеет довольно вязкую, густую консистенцию и может расслаиваться, поэтому перед использованием необходимо тщательно перемешать ее до полной однородности (допускается разбавление небольшим количеством спирта). После высыхания присадки можно приступать к гравировке. Общей рекомендацией для всех металлов является обработка на высокой скорости, но малой мощности (максимум 40 Вт).

Важно: если же на поверхность листа или изделия нанесен слой защитного лака, то его гравировка невозможна даже при условии использования пасты.

Детальный видеообзор на профессиональный лазерный станок Wattsan 6040. Внутренее устройство и технические характеристики оборудования.

Как сделать лазерный резак своими руками

Насмотревшись как жена мучается вырезая ножницами фигурки из фетра, решил облегчить ей задачу.

Пробежавшись по ссылкам гугла понял, самое оптимальное это кроить лазером.

У китайцев много разных готовых моделей, но все они так или иначе меня не устроили.
Быстро прикинул техзадание для себя:

1. Рабочее поле А3.
2. Станок должен быть потребительским. Положил материал, вставил флешку и дальше все должно делаться автоматически.
3. Простота конструкции (не так много свободного времени ).

За основу механики взята китайская схема на конструкционном алюминиевом профиле и роликах.
Электронная часть собрана на готовых компонентах используемых в 3D принтерах.
Кроме профиля и метизов все заказывалось на алиэкспресс
Профиль оказалось проще и дешевле заказать в РФ. Заказ приняли, изготовили и отправили оперативно, все порезано аккуратно и в размер.
Пока заказанные комплектующие находились в пути, прикинул и нарисовал необходимые детали из оргстекла. На оси Y стойки толщиной 10 мм, на оси Х 5 мм.

В первой попавшейся компании занимающейся наружной рекламой мне все это вырезали за час, обошлось в 600 рублей вместе с материалом (на фото в защитной пленке).

В течении 20 дней все заказанное пришло и можно было начинать сборку.

Рама собирается просто, на картинках должно быть все понятно. Не стоит весь крепеж затягивать сразу намертво, это можно сделать после окончательной регулировки.

Вместо проставочных втулок я использовал шайбы на М6, набирая необходимое количество опытным путем.

При заказе профиля я так же заказал специальные гайки, которые можно вставлять в паз и которые при затягивании проворачиваются и фиксируются.

По опыту сборки выяснилось что можно обойтись без них, обычные квадратные гайки М5 из хозмага отлично подходят.
В деталях из оргстекла предусмотрены пазы для регулировки прижима нижними роликами. Верхние сразу фиксируем жестко, нижние затягиваем прижимая руками верхние и нижние ролики к профилю. Получившаяся тележка должна двигаться по профилю без люфта и лишних усилий.

Двигатели NEMA17 с 400 шагами на оборот, работают мягко и тихо. На оси Y 2шт., поключенные к одному драйверу последовательно, на оси Х один.

Ремень GT2 шириной 6 мм, натягиваем туго, но без фанатизма. На концах фиксируем при помощи квадратной гайки М5 и полоски жести проложенной между ремнем и гайкой.
После сборки убеждаемся что все двигается руками мягко и без заеданий. После этого ослабляем силовые уголки на основной раме что бы снять все возможные напряжения появившиеся от неизбежных перекосов и тут же все затягиваем обратно. Еще раз убеждаемся в плавности движения и отсутствии люфтов.

Можно переходить к электронной части. Самое главное это конечно сам лазер, в моем случае это синий лазер с длиной волны 445нМ и мощностью 2 Вт, в комплекте с драйвером.

Драйвер позволят с помощью ШИМ управлять мощностью излучения.

К сожалению большинство лазеров на али не имеют заводской маркировки вообще и очень часто продавцы завышают мощность в 2 раза легко. В моем случае продавец повел себя уверенно и согласился на мои условия в случае проблем с качеством или мощностью.

Косвенно на мощность указывает потребляемый ток, но я больше ориентировался на видео где показана работа аналогичных по мощности лазеров от известных производителей. Кстати в известном обзоре мощность лазера явно не 2,5Вт.

В общем работой лазера я удовлетворен, более того в переписке с продавцом выяснилось что мощность можно поднять до 2,5Вт без деградации кристалла, «just as you are a professional customer, also you can adjust the laser from 1.8-2.5W by yourself.»

Установленный на свое место лазер

Для автономного управления вариантов крайне мало, я остановился на связке Mega2560+Ramps 1.4 c драйверами DRV8825 и LCD модулем со встроенным картридером.

Работать все это будет на Marlin, тем более нашлась версия оптимизированная под лазер.

Данная прошивка настроена на управление лазером СО2 через выход на вентилятор и на нем присутствует 12 вольт. Прямое подключение моего драйвера сразу вывело бы его из строя, так как входной уровень TTL на нем 5 вольт.

Пришлось немного подредактировать прошивку, переместив выход управления лазером на 5 пин.
Активировал автозапуск при появлении карты в картридере, выставил рабочее поле и остальное по мелочи.

После заливки прошивки нужно настроить ток шаговых двигателей, для этого в принципе достаточно тонкой отвертки и пальца на радиаторе драйвера. После включения двигатели встают на удержание и вращением подстроечного резистора на драйвере добиваемся что бы радиатор был горячим, но не обжигающим кожу.

В первую очередь нужно убрать болтающиеся провода, для этого лучше всего использовать гибкий кабельный канал.

Конструкция видна на фото достаточно хорошо.

Алюминиевый уголок из леруа крепится на мебельные уголки оттуда же.
Все проводные соединения пропаиваем и прячем в термоусадку.
Для удобства работы нужно установить концевые выключатели, можно ограничится двумя, но лучше на оба крайних положения осей.

Крепление придумываем по месту, мне попались очень мелкие кнопки и оказалось что их проще всего приклеить к площадке из оргстекла.

а уже ее закрепить в удобном месте

В процессе работы лазера выделяются вредные вещества и их необходимо удалять из помещения, для этого нужен корпус и система вентиляции.

По объявлению нашел фирму изготавливающую корпусную мебель и по почте отправил чертеж, через 2 дня забрал готовый корпус, обошелся в 2000 рублей.

В крышке предусмотрено смотровое окно, закрытое красным оргстеклом для защиты от отраженного излучения.

Электронику убираем в подходящий корпус

В заключение немного фото с первых опытов

Фанера 4мм, с подачей воздуха, 8 проходов.

И пара коротких видео

Вот таким образом за пару сотен долларов и небольшое количество времени можно сделать одного взрослого довольным, а несколько десятков детей счастливее.

Все эти поделки из фетра используются для изготовления учебных материалов для маленьких детей с отклонениями в развитии и достаются им совершенно бесплатно.