Лазерный резак своими руками по металлу, дереву, фанере: комплектующие и сборка

Разработка основания и осей

Машина использует шариковые винты и линейные подшипники для управления положением и движением осей X и Y.

Характеристики шариковых винтов и аксессуаров машины:

• 16 мм шариковый винт, длина – 400 мм-462 мм, включая обработанные концы;
• шаг – 5 мм;
• C7 рейтинг точности;
• BK12/BF12 шариковые опоры.

Так как шариковая гайка состоит из шариковых подшипников, катящихся в гусеничном ходу против шарикового винта очень малого трения, это означает, что двигатели могут работать на более высоких скоростях без остановки.

Вращательная ориентация шариковой гайки блокируется с помощью алюминиевого элемента. Базовая плита крепится к двум линейным подшипникам и к шариковой гайке через алюминиевый угол. Вращение вала Ballscrew приводит в линейное движение опорную плиту.

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.

Основы сборки гравера на aрдуино

Для начала предлагаю посмотреть того как выглядел весь процесс создания гравера у одного радиолюбителя:

Сильные шаговые двигатели также требуют драйверов, чтобы максимально использовать их. В данном проекте взят специальный шаговый драйвер для каждого мотора.

Ниже приведены некоторые сведения о выбранных компонентах:

1. Шаговый двигатель – 2 штуки.
2. Размер кадра – NEMA 23.
3. Крутящий момент 1.8 Нм на 255 унций.
4. 200 шагов/оборотов – за 1 шаг 1,8 градусов.
5. Ток – до 3,0 А.
6. Вес – 1,05 кг.
7. Биполярное 4-проводное соединение.
8. Шаговый драйвер – 2 штуки.
9. Цифровой степпинг-драйв.
10. Микросхема.
11. Выходной ток – от 0,5 А до 5,6 А.
12. Ограничитель выходного тока – снижает риск перегрева двигателей.
13. Сигналы управления: входы Step и Direction.
14. Частота импульсного входа – до 200 кГц.
15. Напряжение питания – 20 В – 50 В постоянного тока.

Для каждой оси двигатель непосредственно управляет шариковым винтом через соединитель мотора. Двигатели монтируются на раме с использованием двух алюминиевых углов и алюминиевой пластины. Алюминиевые углы и плита имеют толщину 3 мм и достаточно прочны, чтобы поддерживать двигатель (1 кг) без изгибов.

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.

Видео по теме: лазерный гравер своими руками

Полезные статьи

Рекомендации по резке металла при помощи газового резака
Плазменная резка металла – особенности и преимущества работы
Услуги резки металла в Курске

Гравер своими руками

Сегодня выбору покупателя представлен солидный ассортимент лазерных гравировальных станков, более тридцати общеизвестных брендов занимаются поставками подобного оборудования на мировой потребительский рынок. Цены на станки китайских производителей вполне доступны, но приобретение гравировщика без дальнейшей рациональной эксплуатации неоправданно.

Альтернативный выход в такой ситуации — это самодельный лазерный гравер по дереву. Появление гравировочной машинки в арсенале вашего домашнего инструмента открывает новые горизонты для отдыха, работы и творчества.

Есть вполне работоспособные решения, изготовление займет один выходной день

Как извлечь лазерный полупроводник из привода, объяснять не требуется, если вы умеете «делать вещи» руками – это не трудно. Главное – подобрать прочный и удобный корпус. К тому же, «боевой» лазер, пусть и маломощный, требует охлаждения. В случае с DVD приводом достаточно пассивного радиатора.

Корпус-рукоятку можно выполнить из двух латунных гильз от пистолета. Подойдут стреляные патроны от «ТТ» и «ПМ». Они имеют небольшую разницу в калибре, и отлично входят друг у друга.

Высверливаем капсюли, и на место одного из них устанавливаем лазерный диод. Латунь гильзы послужит отличным радиатором.

Остается подключить питание 12 вольт, например, от порта USB вашего компьютера. Мощности хватит, в компьютере привод запитан от того же блока питания. На этом все, лазерная гравировка своими руками в домашних условиях практически из мусора.
Если вам необходим координатный станок – можно закрепить прожигающий элемент на готовом позиционирующем устройстве.

Лазерный гравер из принтера с засохшей чернильной головкой – прекрасный способ вернуть жизнь сломанному агрегату.

Немного поработать с подачей заготовки вместо бумаги (для плоской фанеры или металлической пластины это не проблема), и у вас есть практически заводской гравер. Программное обеспечение может и не понадобиться – используется драйвер от принтера.

При наличии схемы, вы просто подключаете сигнал подачи чернил на вход лазера, и «печатаете» на твердых материалах.

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.

Изготовление гравера из 3d-принтера

Обыкновенный 3D-принтер является хорошей основой для создания гравера, с помощью которого можно будет резать различные материалы, делать поделки и выполнять другие операции. Чтобы модернизировать имеющееся устройство, потребуется дополнительно установить плату, которая будет питать оперативные цепи оборудования и лазерный модуль.

Гравировальный станок, созданный из 3D-принтера, продемонстрирован в следующем видеоролике.

Кроме рассмотренных простейших способов создания самодельной гравировальной машинки из 3D-принтера, маленького электромотора, небольшого электродвигателя, блендера и дрели существуют также другие варианты. При этом за основу используют как данную технику, так и другие электроинструменты.

Народные умельцы постоянно придумывают новые модификации, проявляя конструкторскую фантазию. Реализуя на практике любой из приведенных вариантов или самостоятельную разработку, следует обеспечить безопасность создаваемой самоделки. Для этого необходимо хорошо изолировать электрические контакты и надежно выполнить сборку оборудования.

Как изготовить более мощный аппарат

Домашних мастеров часто интересуют и более мощные лазерные станки, которые можно изготовить своими руками. Сделать лазер для резки фанеры своими руками и даже лазерный резак по металлу вполне возможно, но для этого необходимо обзавестись соответствующими комплектующими.

В зависимости от того, интересует вас лазерная резка металла своими руками или вам необходим аппарат для работ по дереву и другим материалам, следует правильно подбирать основной элемент такого оборудования – лазерный излучатель, мощность которого может быть различной.

Чтобы изготовить полноценный лазерный станок, в том числе и для резки металла своими руками, потребуются следующие расходные материалы и комплектующие:

1. контроллер, который будет отвечать за связь между внешним компьютером и электронными компонентами самого устройства, тем самым обеспечивая управление его работой;
2. электронная плата, оснащенная информационным дисплеем;
3. лазер (его мощность выбирается в зависимости от материалов, для обработки которых будет использоваться изготавливаемый резак);
4. шаговые двигатели, которые будут отвечать за перемещение рабочего стола устройства в двух направлениях (в качестве таких двигателей можно применять шаговые электромоторы от неиспользуемых принтеров или DVD-плееров);
5. охлаждающее устройство для излучателя;
6. регулятор DC-DC, который будет контролировать величину напряжения, подаваемого на электронную плату излучателя;
7. транзисторы и электронные платы для управления шаговыми электродвигателями резака;
8. концевые выключатели;
9. шкивы для установки зубчатых ремней и сами ремни;
10. корпус, размер которого позволяет разместить в нем все элементы собираемой конструкции;
11. шарикоподшипники различного диаметра;
12. болты, гайки, винты, стяжки и хомуты;
13. деревянные доски, из которых будет изготовлена рабочая рама резака;
14. металлические стержни диаметром 10 мм, которые будут использоваться в качестве направляющих элементов;
15. компьютер и USB-кабель, при помощи которого он будет соединяться с контроллером резака;
16. набор слесарных инструментов.

Если лазерный станок вы планируете использовать для работ по металлу своими руками, то его конструкция должна быть усиленной, чтобы выдерживать вес обрабатываемого металлического листа.

Наличие компьютера и контроллера в конструкции такого устройства позволяет использовать его не только в качестве лазерного резака, но и как гравировальный аппарат. С помощью данного оборудования, работа которого управляется специальной компьютерной программой, можно с высокой точностью и детализацией наносить сложнейшие узоры и надписи на поверхность обрабатываемого изделия. Соответствующую программу можно найти в свободном доступе в интернете.

По своей конструкции лазерный станок, который можно изготовить своими руками, представляет собой устройство челночного типа. Его подвижные и направляющие элементы отвечают за перемещение рабочей головки по осям X и Y. За ось Z принимается глубина, на которую выполняется резка обрабатываемого материала.

За перемещение рабочей головки лазерного резака представленной конструкции, как уже говорилось выше, отвечают шаговые электродвигатели, которые фиксируются на неподвижных частях рамы устройства и соединяются с подвижными элементами при помощи зубчатых ремней.

Подвижная каретка самодельного резкаИзготовление основания станкаКорпус лазерного станка

Очень важным этапом изготовления лазерного станка своими руками является его настройка после окончательной сборки. Настройке и регулировке подвергаются как элементы кинематической схемы резака, так и его лазерная головка. Если с первыми проблем обычно не возникает, то юстировка лазерной головки представляет собой достаточно сложный процесс, правила выполнения которого следует хорошо изучить.

В заключение предлагаем вашему вниманию пару видеороликов о сборке ещё одного варианта лазерного станка из двух DVD-приводов.

Какие материалы и механизмы потребуются

Чтобы изготовить простейший лазерный резак своими руками, вам потребуются следующие материалы и технические устройства:

• лазерная указка;
• обычный фонарик, оснащенный аккумуляторными батарейками;
• старый пишущий дисковод (CD/DVD-RW), оснащенный лазерным приводом (совершенно не обязательно, чтобы такой дисковод находился в рабочем состоянии);
• паяльник;
• набор слесарных инструментов.

Таким образом, можно изготовить простейшее устройство для лазерной резки, используя материалы, которые легко найти в домашней мастерской или в гараже.

Качество раскроя

Первый и один из наиболее значимых показателей – это высокое качество раскроенных при помощи лазера изделий. Такие детали имеют гладкий, ровный срез и характеризуются отсутствием каких-либо изъянов на обработанной поверхности.

Лазерная резка металла

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.

Конструктивные составляющие

Рассмотрим конструкцию лазерного гравера, который можно изготовить своими руками. Из принтера заимствуется лазерная пушка мощностью 3 ватта. При изготовлении лазерного гравера из dvd своими руками используем такой перечень вспомогательных элементов:

• аппаратный программатор Arduino R3;
• дисплейная плата Proto Board;
• ступенчатые двигатели, можно воспользоваться электромоторами DVD-проигрывателя;
• лазерная пушка;
• элементы охлаждения;
• электрорегулятор напряжения постоянного тока DC-DC;
• транзистор MOSFET;
• электронные платы управления двигателями;
• концевые выключатели;
• корпусная часть;
• шкивы и зубчатые, передаточные ремни;
• шариковые подшипники;
• деревянная доска (35х10х2 см — 2 шт., 125х10х2 см — 2 шт.);
• круглый металлический стержень 10 мм в диаметре — 4 шт;
• крепежные элементы, сверла, абразив, хомуты и гелеподобная смазка;
• ручные тиски, циркулярка, набор инструмента для слесарных работ.

Лазерная гравировка поверхностей

Лазерная гравировка — новейший прием нанесения на поверхность резко очерченного изображения с помощью концентрированного светового пучка.

Лазерный гравировальный станок своими руками

Лазерная пушка – не самый сложный элемент конструкции, к тому же есть варианты. В зависимости от задач, можно выбрать различную мощность (соответственно стоимость, вплоть до бесплатного приобретения). Умельцы из Поднебесной предлагают разные готовые конструкции, порой выполненные с высоким качеством.

Такой пушкой мощностью 2Вт можно даже фанеру резать. Возможность фокусировки на необходимом расстоянии позволяет контролировать как ширину гравировки, так и глубину проникновения (для 3D рисунков).

Стоимость подобного устройства порядка 5-6 тыс. рублей. Если высокая мощность не нужна – используйте маломощный лазер от пишущего привода DVD, который можно за копейки приобрести на радио рынке.

Материалы и инструменты

Ниже представлена таблица с материалами и инструментами, необходимыми для проекта «лазерный гравер на Aрдуино».

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.

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.

Особенности лазерных станков

Качественный лазерный гравер с ЧПУ отличается высокой точностью производимых работ и разнообразием опций. Числовое программное управление позволяет автоматизировать рабочий процесс, снизить риск возникновение брака, повысить производительность.

К преимуществам лазерных станков с ЧПУ относят следующие факторы:

• точность резки и обработки;
• прочный корпус;
• безопасность при резке материала;

• возможность создавать самые разные картинки с ювелирной точностью;
• разнообразие функций;
• можно обрабатывать материалы разной степени прочности;
• оперативность.

Действие лазерного ЧПУ станка осуществляется за счет прожигания обрабатываемой поверхности. Чем выше мощность лазера, тем более прочный материал можно обрабатывать на станке.

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.

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.

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.

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.

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.

Преимущества лазерной резки

Востребованность данного метода обработки материалов обуславливается несколькими факторами.

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.

Проверка работоспособности

Эта схема требует, по меньшей мере, питания 10 В постоянного тока, и имеет простой входной сигнал включения/выключения, который предоставляется Arduino. Микросхема LM317T представляет собой линейный регулятор напряжения, который настроен, как регулятор тока. В схему включен потенциометр, позволяющий регулировать регулируемый ток.

На сегодняшний день гравировка и лазерная резка — довольно прибыльное занятие, где всякий предприимчивый человек, имея нужную информацию и некоторый капитал, в состоянии недурно заработать. Лазерный гравер — это неплохое основание для реализации творческих идей, его универсальность и производительность всегда приятно удивляют мастеров.

Процесс изготовления простейшего лазерного резака

Основным рабочим элементом самодельного резака предложенной конструкции является лазерный элемент пишущего компьютерного дисковода. Выбирать именно пишущую модель дисковода следует потому, что лазер в таких устройствах отличается более высокой мощностью, позволяющей выжигать дорожки на поверхности установленного в них диска.

Лазерный излучатель, которым оснащается пишущий дисковод, размещается на специальной каретке, способной передвигаться в двух направлениях. Чтобы снять излучатель с каретки, необходимо освободить его от большого количества крепежных элементов и разъемных устройств.

Снимать их следует очень аккуратно, чтобы не повредить лазерный элемент. Кроме обычных инструментов, для извлечения красного лазерного диода (а для оснащения лазерного самодельного резака нужен именно он) потребуется паяльник, чтобы аккуратно освободить диод от имеющихся паяных соединений.

Излучатель, извлеченный из пишущего компьютерного дисковода, необходимо установить вместо светодиода, которым изначально укомплектована лазерная указка. Для выполнения такой процедуры лазерную указку нужно разобрать, разделив ее корпус на две части. В верхней из них и находится светодиод, который следует извлечь и заменить на лазерный излучатель от пишущего компьютерного дисковода.

Напряжения, которое вырабатывают источники питания в лазерной указке, недостаточно для того, чтобы обеспечить эффективность использования лазерного резака, поэтому применять их для оснащения такого устройства нецелесообразно. Для простейшего лазерного резака подойдут аккумуляторные батареи, используемые в обычном электрическом фонарике.

Таким образом, совместив нижнюю часть фонарика, в которой размещаются его аккумуляторные батареи, с верхней частью лазерной указки, где уже находится излучатель от пишущего компьютерного дисковода, можно получить вполне работоспособный лазерный резак.

Перед сборкой самодельного ручного лазерного резака предложенной конструкции из наконечника указки необходимо извлечь установленное в нем стекло, которое будет препятствовать прохождению лазерного луча. Кроме того, надо еще раз проверить правильность соединения излучателя с элементами питания, а также то, насколько точно располагается его глазок по отношению к выходному отверстию наконечника указки. После того как все элементы конструкции будут надежно соединены между собой, можно приступать к использованию резака.

Конечно, при помощи такого маломощного лазера не получится разрезать металлический лист, не подойдет он и для работ по дереву, но для решения несложных задач, связанных с резкой картона или тонких полимерных листов, он годится.

По описанному выше алгоритму можно изготовить и более мощный лазерный резак, несколько усовершенствовав предложенную конструкцию. В частности, такое устройство необходимо дополнительно оснастить такими элементами, как:

• конденсаторы, емкость которых составляет 100 пФ и 100 мФ;
• резисторы с параметрами 2–5 Ом;
• коллиматор – устройство, которое используется для того, чтобы собрать проходящие через него световые лучи в узкий пучок;
• светодиодный фонарик со стальным корпусом.

Конденсаторы и резисторы в конструкции такого лазерного резака необходимы для того, чтобы создать драйвер, через который электрическое питание будет поступать от аккумуляторных батарей к лазерному излучателю. Если не использовать драйвер и пустить ток на излучатель напрямую, последний может сразу выйти из строя.

Рабочая плоскость

Направляющими составными частями конструкции, которые обеспечат перемещение рабочей каретки механизма гравировки, могут выступать металлические стержни в диаметре минимум 10 мм. Необходимость в строгости выбора величины диаметра обусловлена предохранением рабочей головки от провисания в процессе обработки.

Поверхность направляющих стержней очищается от заводской смазки, пыли и грязи и подвергается тщательной шлифовке. После чего они обрабатываются гелевой смазкой на основе белого лития для улучшения процесса движения рабочей головки.

Разбор привода

Имея перед собой привод, первым делом снимают верхнюю крышку, открутив 4 винта. Затем извлекают подвижный механизм, который находится в центре и соединён с печатной платой гибким шлейфом. Следующая цель – лазерный диод, надёжно впрессованный в радиаторе из алюминиевого или дюралевого сплава.

Далее возможны два варианта. Первый подразумевает эксплуатацию готового лазера в виде стационарной установки вместе со штатным радиатором. Второй вариант – это сборка устройства в корпусе переносного фонарика или лазерной указки. В этом случае придётся приложить силу, чтобы раскусить или распилить радиатор, не повредив излучающий элемент.

Самодельный лазерный гравер для работы с большими площадями

В качестве основы берется любой чертеж для сборки так называемых KIT наборов от тех же друзей китайцев.

Найти алюминиевый профиль не проблема, изготовить каретки с колесиками тоже. На одну из них устанавливается готовый лазерный модуль, другая пара кареток будет перемещать направляющую ферму. Движение задают шаговые двигатели, крутящий момент передается с помощью зубчатых ремней.
Конструкцию лучше собрать внутри какого-нибудь ящика, с активной вентиляцией. Выделяющийся при гравировке едкий дым вреден для здоровья. При эксплуатации в помещении, необходима вытяжка на улицу.

Если вы работаете с металлическими пластинами, отраженные блики луча могут повредить сетчатку глаза. Лучшей защитой послужит оргстекло красного цвета. Это нейтрализует синий лазерный луч, и позволит контролировать процесс в реальном времени.

Схема управления собирается на любом программируемом контроллере. Наибольшей популярностью пользуются системы Arduino UNO, продающиеся на тех же китайских сайтах электроники. Решение недорогое, но эффективное и практически универсальное.
Самый распространенный вариант – подключение к персональному компьютеру. Создание рисунка и параметров гравировки происходит на любом стандартном графическом редакторе.

Если ваша картинка растровая – следует произвести трассировку.

Подключив и запрограммировав контроллер USB, вы сможете выводить задание на гравировку непосредственно с цифрового носителя (флешки), предварительно создав файл на компьютере. Итог:

Гравировальный станок с лазерной головкой настолько доступен, что его можно приобрести не только для коммерческого применения, но и для личного использования.

Изготовление поделок для детей, экономия на рекламных материалах для собственной фирмы, дизайнерские предметы для жилища – вот неполный перечень применения станка.

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.

Советы по сборке

Для проверки работы драйвера измеряют мультиметром силу тока, подаваемого на диод. Для этого к прибору подсоединяют нерабочий (или же второй) диод. Для работы большинства самодельных устройств достаточна сила тока 300-350 мА.

Если нужен более мощный лазер, показатель можно увеличить, но не более 500 мА.

В качестве корпуса для самоделки лучше использовать светодиодный фонарик. Он компактный и его удобно использовать. Чтобы не испачкались линзы, устройство хранят в специальном чехле.

Важно! Лазерный резак является своего рода оружием, поэтому нельзя направлять его на людей, животных и давать в руки детям. Носить его в кармане не рекомендуется.

Следует заметить, что лазерная резка своими руками толстых заготовок невозможна, но с бытовыми задачами он вполне справится.

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.

Сферы применения

Область применения лазерной гравировки довольно обширна, секрет ее популярности заключается в быстроте и качестве процесса. Себестоимость такой гравировки имеет относительно невысокий показатель.

Некоторые из производственных отраслей, в которых активно используется лазерная гравировка:

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.

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.

Универсальность метода

Вторым немаловажным преимуществом резки лазером является то, что при помощи данной процедуры стало возможным обработать практически все виды изделий, независимо от твердости сплава, из которого они изготовлены, их толщины или формы. К тому же, лазерный метод раскроя деталей не ограничивается резкой в плоскости, то есть можно производить разрез и объемных предметов.

Лазерная резка толстого металла

Установка ступенчатых двигателей

С помощью кронштейнов, изготовленных из листовой стали, к корпусу устройства крепятся ступенчатые электродвигатели. Кронштейн имеет форму прямого угла и соответствует ширине самого двигателя, а длину имеет вдвое больше его основания. В поверхности кронштейна, куда будет крепиться основание электромотора, просверливают шесть отверстий: четыре — для установки самого электродвигателя и два — для закрепления подпорки к корпусу с помощью крепежных саморезов.

Чтобы смонтировать узел приводного механизма, складывающегося из двух шкивов и болта с шайбой, на валу электромотора при помощи металлического листа формируют П-образный профиль. Затем в нем сверлятся отверстия для соединения с корпусом устройства и выхода вала двигателя.

Шкивы для посадки зубчатой ременной передачи помещаются на валу приводного мотора и располагаются внутри П-образного приспособления. Зубчатые ремни, надетые на шкивы и приводящие в движение челноки гравировального механизма, присоединяются к их деревянным основаниям саморезами.

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.

Устройство конструкции

Основной характеристикой гравера является мощность лазерной трубки устройства. В состав устройства входят следующие структурные блоки:

• Оптическая система, которая представляет собой набор из неоднородных линз и служит для фокусирования и усиления светового пучка;
• Трансмиссионная система — трехосевые сервоприводы, обеспечивающие синхронность движения лазерного источника излучения;
• Система контроля — датчики и вычислительные схемы, задача которых — обеспечение безошибочного функционирования всех систем гравера;
• Механическая система — основные опорные части и вспомогательные механизмы, составляющие устройство машины;
• Система охлаждения — осуществляет теплоотвод от излучателя и состоит из комплекта кулеров и радиаторов для отвода температур.

Электрическая часть

Главным элементом конструируемого механизма является излучатель лазера, на входных клеммах которого необходимо поддерживать постоянное напряжение величиною, не превышающей номинальных характеристик схемы. При несоответствии этого критерия существует вероятность сгорания ее составляющих.

Излучатель лазера, применяемый в установке указанной конструкции, предназначен для работы с напряжением 5 вольт при силе тока не более 2,4 ампера. Настройки электрорегулятора DC-DC производятся на значения: напряжение до 5 вольт, сила тока 2 ампера.

MOSFET транзистор служит для управления включением и выключением электронной схемы излучателя. Электросигнал, вырабатываемый программатором Ардуино, имеет довольно маленькую мощность, поэтому воспринимает его только транзистор MOSFET, который открывает или закрывает контур питания устройства излучения.

Подключение ступенчатых электродвигателей гравера реализуется на одной электронной плате управления, что способствует их синхронной работе. При этом отсутствует провисание передаточных зубчатых ремней, что создает качественную и точную обработку поверхностей.

Следует не допускать перегрева лазерного диода и плат управления ступенчатых двигателей в работе электронной схемы. Во избежание подобных ситуаций конструкцией предусмотрена система охлаждения на базе компьютерных вентиляторов и кулеров.

Электрогравер работает на основе челночного механизма, один из передвижных элементов которого обеспечивает перемещение в направлении оси Y, а два других, спаренных, — перемещение в направлении оси X.

В качестве оси Z выступает глубина прожига поверхности материала обработки. Отверстия, в которые помещаются элементы челночного механизма гравера, должны иметь глубину 12 мм и более.

Электронная составляющая

Выбранный лазерный диод – это диод мощностью 1,5 Вт, 445 нм, установленный в корпусе размером 12 мм, с фокусируемым стеклянным объективом. Такие могут быть найдены, предварительно собраны, на eBay. Так как это лазер 445 нм, свет, который он производит, является видимым синим светом.

Лазерный диод требует радиатора при работе на высоких уровнях мощности. При конструировании гравера используются две алюминиевые опоры для SK12 12 мм, как для крепления, так и для охлаждения лазерного модуля.

Интенсивность выхода лазера зависит от тока, который проходит через него. Диод сам по себе не может регулировать ток, и, если он подключен непосредственно к источнику питания, он будет увеличивать ток до тех пор, пока он не разрушится. Таким образом, для защиты лазерного диода и управления его яркостью требуется регулируемая схема тока.

Еще один вариант схемы соединения микроконтроллера и электронных деталей: