Дешевый и прочный лазерный гравер своими руками: 15 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

В этой инструкции я покажу вам, как я сделал лазерный гравер своими руками по очень низкой цене. Кроме того, большинство деталей либо утилизированы из старых вещей, либо стоят очень дешево. Это очень интересный проект для любого любителя электроники. Этот гравер сможет гравировать дерево, картон, виниловые наклейки и т. Д., А также резать бумагу благодаря лазеру мощностью 250 мВт, который мы будем использовать.

Если это руководство поможет вам каким-либо образом в создании собственного лазерного гравера, поделитесь со мной своим проектом. это сделает меня более чем счастливым.

Шаг 1. Необходимые детали / материалы и инструменты

• 2x - старые приводы DVD для восстановления механизма шагового двигателя.
• 1x - GRBL shield v4 (можно использовать и другие версии).
• 2x - драйверы шагового двигателя A4988.
• 1x - 250 мВт лазер 650 нм с регулируемой линзой (от banggood.com)
• Блок питания 12В 2-2,5А.
• Пустая печатная плата для изготовления схемы драйвера лазера.
• Мужские и женские заголовки.
• 1x - резистор 47 Ом.
• Резистор 1x- 100 кОм.
• 1x - МОП-транзистор IRFZ44N для действия с переключением лазера.
• Некоторые неодимовые магниты.
• Акриловый лист.
• Винты и гайки М3.
• Очки для защиты от лазера.
• 1x - Arduino Nano.

НЕОБХОДИМЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ:

• Сверлильный станок.
• Пистолет для горячего клея.
• Пила для резки акрила.
• Напильник под чистовую обработку.
• Настольные тиски.
• Отвертка с крестообразным шлицем и плоской головкой.
• Паяльник.

Шаг 2: Спасение шагового механизма и неодимовых магнитов

Для оси x и оси y требуются два шаговых механизма, которые могут быть восстановлены с помощью двух используемых DVD-приводов. Утилизировать шаговый механизм и неодимовые магниты довольно просто. Вы можете легко восстановить его, открыв драйвер компакт-диска с помощью отвертки с головкой Philips.

Убедитесь, что вы не повредили какие-либо части, связанные с проектом, при извлечении необходимых частей из приводов DVD.

Если вы не знакомы с мотыгой, чтобы сделать это, я оставлю ссылку на видео YouTube, в котором показано, как восстановить соответствующие части.

Шаг 3: Делаем основу для машины

Для изготовления основы я использую прозрачный акриловый лист толщиной 4 мм. Размер акрилового листа составляет приблизительно 9 x 6,6 дюйма.

Теперь нам нужно создать подставку для крепления оси Y к этой акриловой основе.

Оставьте 1 дюйм сверху и 1,5 дюйма сбоку и поместите шаговый механизм на основание. Теперь отметьте соответствующие отверстия и просверлите их, чтобы накопить шаговый механизм оси y.

Эти измерения не так уж и важны. вы можете использовать собственное пространство в соответствии с вашими потребностями.

Также я снабдил эту базу 4 прокладками из силиконовой резины, чтобы она надежно стояла на земле или в любом другом месте.

Шаг 4: Определение шаговой катушки и проводки

• Шаговые двигатели DVD - это биполярные шаговые двигатели, состоящие из двух катушек и 4 проводов.
• Нам нужно идентифицировать провода катушки 1 и 2.
• Для идентификации катушки шагового двигателя мы используем тестер непрерывности, который покажет нам, что два провода рассматривают одну и ту же катушку.
• Согласно нашему экрану grbl, это четыре штекерных разъема, разводка которых выглядит следующим образом.

1A 1B 2B 2A

Это показывает, что 1A и 1B являются частью катушки 1, а 2A и 2B являются частью второй катушки

ПРИМЕЧАНИЕ. - Для каждого процесса даны изображения, поэтому убедитесь, что вы внимательно изучили его, чтобы облегчить понимание

Шаг 5: Изготовление основной гравировальной платформы

• Для изготовления платформы для гравировки я собираюсь использовать несколько листов акрила толщиной 2 мм размером 40 мм x 22,5 мм.
• Я буду использовать похожие на дерево кусочки указанного выше размера, чтобы создать высоту около 6 мм.
• Теперь соедините кусочки друг за другом с помощью горячего клея.
• Как только все это приклеено, его нужно прикрепить к основанию механизма шагового привода.
• Это гарантирует, что между механизмом шагового драйвера и базовой платформой, которую мы будем устанавливать, будет достаточно места.
• Для мужчин

Шаг 6: Создание структуры для оси Y

• Чтобы сделать подставку для оси y и создать пространство между механизмом и основанием, я использовал четыре распорки, которые я сделал, вырезая ручку с помощью лезвия. Длина необходимых нам иноходов составляет ок. 25 мм, что должно быть достаточно для создания достаточного пространства между основанием и механизмом.
• Теперь, используя винты m3, вставьте их снизу акриловой основы, как показано на изображении.
• Теперь, используя несколько шайб как над, так и под механизмом, закрепите шаговый механизм оси Y с помощью гаек.
• Убедитесь, что винты надежно затянуты.

Шаг 7: Создание структуры для оси X

• После создания основы для оси Y, теперь пора сделать сеть для оси X.
• Для изготовления конструкции оси X я использую листовой металл толщиной 1,5 мм. Материал - нержавеющая сталь.
• Можно дешево достать из металлолома.
• Вы также можете использовать другие материалы, такие как алюминиевые уголки и т. Д., Это зависит от вас, какие ресурсы могут быть вам лучше всего доступны.
• Для изготовления подставки потребуется две цены из этого стального листа шириной 30 мм каждая. Таким образом, используя хранимое измерительное устройство, мы отметим линии.
• После этого нам нужно будет согнуть ее под углом 90 ° на расстоянии 80 мм для обеих стальных полос.
• Теперь все, что требуется, - это отрезать эти полоски и согнуть их под углом 90 °.
• Для разрезания полос вам могут потребоваться некоторые инструменты, так что если у вас есть мастерская, это будет хорошо, иначе вы можете воспользоваться помощью кого-то, кто владеет мастерской.
• После резки убедитесь, что стороны стального листа обработаны должным образом, чтобы никому не повредить.
• Для сгибания полос вы можете поймать заготовку в тисках стола, а с помощью молотка вы можете согнуть ее действительно на 90 °.
• Просто проверьте, ровно ли угол изгиба составляет 90 °, используя установленный угольник.
• Неправильный изгиб только усилит вашу работу, поэтому этот процесс должен быть идеальным.

Шаг 8: Электроника

• А вот и самая важная часть проекта.
• Для работы станка нам понадобится блок питания 12В 2 - 2,5 Ампер.
• Нам нужно правильно настроить драйверы Arduino Nano и 2 A4988 на CNC GRBL shield v4, как показано на изображении.
• Если юстировка неправильная и подается питание, это может привести к повреждению шаговых драйверов или микроконтроллера.
• После правильного совмещения драйверов и Nano нам нужно подключить его к источнику питания и компьютеру и проверить, движется ли ось в соответствующем направлении или нет.
• В моем случае, когда я попробовал, щит не отвечал на мои команды из программного обеспечения лазерного GRBL.
• Затем я проверил соединения на щите со ссылкой на принципиальную схему, которую нашел в Интернете.

ПРИМЕЧАНИЕ. Мой щит имел производственный брак. Для исправления я попробовал то же самое с щитом моих друзей и обнаружил, что у него тоже такая же проблема. Поэтому я снова припаял ступеньки и направляющие штифты A4988 по осям X и Y соответственно.

После повторной пайки штырей ступеньки и направления я смог идеально управлять осями x и y

Шаг 9: Схема цепи переключения лазера

• Лазер переключается с помощью n-канального МОП-транзистора Irfz44.
• Цифровой вывод 11 Arduino Nano подключен к затвору МОП-транзистора с помощью резисторов, показанных на схемах.
• Лазер работает с напряжением 5 вольт, поэтому для обеспечения питания используется стабилизатор напряжения LM7805.

Шаг 10: добавление резиновых ножек к основанию

• Чтобы конструкция была прочной, нам нужно добавить резиновые прокладки.
• Для резиновых прокладок я использую лист силиконового каучука толщиной 3,5 мм и вырезаю четыре круглых резиновых прокладки диаметром 20 мм.
• Теперь нам нужно прикрепить эти резиновые прокладки к основанию нашей машины. Для приклеивания к основанию мы будем использовать клей на основе синтетического каучука FEVIBOND.
• Клей должен быть нанесен на обе поверхности равномерно. После нанесения клея приклейте резиновую подушку к основанию и дайте ей высохнуть не менее 30 минут.
• Добавлять эти колодки не обязательно, но они могут помочь, когда машина находится на неровной поверхности.
• Также это защитит акриловую основу от царапин.

Шаг 11: Калибровка шагового двигателя и расчет шагов / мм

• Для калибровки любой машины с шаговыми двигателями требуются некоторые расчеты. Эти расчеты различны для разных шаговых двигателей.
• Итак, вам нужно произвести расчет для вашего шагового двигателя.
• Шаги / мм = Шаги / Оборот * (микрошаг на a4988)
• Шаги / оборот = 360 / угол шага
• Для моих шаговых двигателей количество шагов на оборот = 192.
• Следовательно, Шаг / мм = 192 * 1/16 = 12 Шагов / мм.
• Теперь эти значения можно добавить в настройках grbl программы laser grbl.

Шаг 12: Загрузка библиотеки GRBL и настройка Laser GRBL

ЗАГРУЗКА GRBL В ARDUINO -

• Для запуска этой машины нам нужно загрузить библиотеку grbl в Arduino.
• Вы можете скачать файлы по этой ссылке.
• github.com/grbl/grbl
• После скачивания вам необходимо распаковать файл.
• После распаковки вам необходимо поместить папку в следующее место - Program files-> Arduino-> Libraries. Вставьте его в это место.
• Теперь откройте Arduino ide, подключите Arduino nano и выберите правильный порт. Теперь подключите библиотеку grbl и загрузите ее в Arduino.

НАСТРОЙКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ LASERGRBL-

• Откройте программное обеспечение LASERGRBL и подключите Arduino к компьютеру.
• Убедитесь, что вы выбрали правильную скорость 11500 бод.
• Теперь подайте на схему напряжение 12 В 2,5 А. После подачи питания оба шаговых двигателя должны быть заблокированы и не должны быть свободными.
• Теперь нажмите кнопку подключения.
• Теперь нажмите файл> Открыть файл> выберите файл, который вы хотите выгравировать> нажмите ОК.
• Теперь вы можете настроить изображение в соответствии с вашими потребностями. В моем случае я использую векторизацию изображения и не использую заливку.

Шаг 13: фокусировка лазера и начало гравировки

• Теперь нам нужно закрепить лазер на оси x с помощью горячего клея.
• Теперь нам нужно держать деталь под лазером на платформе y, которую мы создали ранее.
• Теперь мы медленно пытаемся повернуть линзу лазера и сделать его более сфокусированным лучом.
• Убедитесь, что точка лазерного луча должна быть как можно меньше.
• Как только луч лазера сфокусирован достаточно, чтобы сжечь заготовку, вы должны увидеть немного дыма, который гарантирует, что заготовка начала гореть.
• Я загрузил видео о том, как это сделать, если вы не уверены.
• Как только этот шаг будет сделан, мы, наконец, начнем гравировать все, что захотим.
• Для гравировки в первый раз я использую изображения простых геометрических фигур, которые покажут нам точность станка.
• После небольшой гравировки и настройки системы я, наконец, получил чистые и точные результаты.

Шаг 14: Материалы для гравировки

1. Картон.
2. Оргалит.
3. МДФ.
4. Древесина.
5. Более слабая пластмасса.

Материалы, которые можно разрезать.

1. Бумага.
2. Виниловые наклейки.

Шаг 15: Гравировка видео

Вот несколько интервальных видео с гравировкой для вас!