Делаем самодельный 3D принтер из CD-ROM и FLOPPY – диска
Данная статья взята с зарубежного сайта и переведена мною лично. Предоставил эту статью автор: mikelllc.
Этот проект описывает конструкцию 3D принтера очень низкой бюджетной стоимости, который в основном построен из переработанных электронных компонентов.
Результатом является небольшой формат принтера менее чем за 100 $.
Прежде всего, мы узнаем, как работает общая система ЧПУ (по сборке и калибровке, подшипники, направляющие), а затем научим машину отвечать на инструкции G-кода.
После этого, мы добавляем небольшой пластиковый экструдер и даем команды на пластиковую экструзию калибровки, настройки питания драйвера и других операций, которые дадут жизнь принтеру.
После данной инструкции вы получите небольшой 3D принтер, который построен с приблизительно 80% переработанных компонентов, что дает его большой потенциал и помогает значительно снизить стоимость.
С одной стороны, вы получаете представление о машиностроении и цифровом изготовлении, а с другой стороны, вы получаете небольшой 3D принтер, построенный из повторно используемых электронных компонентов. Это должно помочь вам стать более опытным в решении проблем, связанных с утилизацией электронных отходов.
Читать про код.
Шаг 1: X, Y и Z
Необходимые компоненты:
- 2 стандартных CD / DVD дисковода от старого компьютера.
- 1 Floppy дисковод.
Мы можем получить эти компоненты даром, обратившись в сервисный центр ремонта. Мы хотим убедиться, что двигатели, которые мы используем от дисководов флоппи, являются шаговыми двигателями, а не двигатели постоянного тока.
Шаг 2: Подготовка моторчика
Компоненты:
3 шаговых двигателя от CD / DVD дисков.
1 NEMA 17 шаговый двигатель, что мы должны купить. Мы используем этот тип двигателя для пластикового экструдера, где нужны большие усилия, необходимые для работы с пластиковой нитью.
CNC электроника: ПЛАТФОРМЫ или RepRap Gen 6/7. Важно, мы можем использовать Sprinter / Marlin Open Firmware. В данном примере мы используем RepRap Gen6 электронику, но вы можете выбрать в зависимости от цены и доступности.
PC питания.
Кабели, розетка, термоусадочные трубки.
Первое, что мы хотим сделать, это как только у нас есть упомянутые шаговые двигатели, мы сможем припаять к ним провода. В этом случае у нас имеется 4 кабеля, для которых мы должны поддерживать соответствующую последовательность цветов (описано в паспорте).
Спецификация для шаговых двигателей CD / DVD: Скачать. Скачать зеркало.
Спецификация для NEMA 17 шагового двигателя: Скачать. Скачать зеркало.
Шаг 3: Подготовка источника питания
Следующий шаг заключается в подготовке питания для того, чтобы использовать его для нашего проекта. Прежде всего, мы соединяем два провода друг с другом (как указано на рисунке), чтобы было прямое питания с выключателем на подставку. После этого мы выбираем один желтый (12V) и один черный провод (GND) для питания контроллера.
Шаг 4: Проверка двигателей и программа Arduino IDE
Теперь мы собираемся проверить двигатели. Для этого нам нужно скачать Arduino IDE (физическая вычислительная среда), можно найти по адресу: http://arduino.cc/en/Main/Software.
Нам нужно, загрузить и установить версию Arduino 23.
После этого мы должны скачать прошивку. Мы выбрали Марлин (Marlin), который уже настроен и может быть загружен Marlin: Скачать. Скачать зеркало.
После того, как мы установили Arduino, мы подключим наш компьютер с ЧПУ контроллера Рампы / Sanguino / Gen6-7 с помощью кабеля USB, мы выберем соответствующий последовательный порт под Arduino инструментов IDE / последовательный порт, и мы будем выбирать тип контроллера под инструменты платы (Рампы (Arduino Mega 2560), Sanguinololu / Gen6 (Sanguino W / ATmega644P – Sanguino должен быть установлен внутри Arduino)).
Основное объяснение параметра, все параметры конфигурации находятся в configuration.h файла:
В среде Arduino мы откроем прошивку, у нас уже есть загруженный файл / Sketchbook / Marlin и мы увидим параметры конфигурации, перед тем, как загрузим прошивку на наш контроллер.
1) #define MOTHERBOARD 3, в соответствии с реальным оборудованием, мы используем (Рампы 1,3 или 1,4 = 33, Gen6 = 5, …).
2) Термистор 7, RepRappro использует Honeywell 100k.
3) PID – это значение делает наш лазер более стабильным с точки зрения температуры.
4) Шаг на единицу, это очень важный момент для того, чтобы настроить любой контроллер (шаг 9)
Шаг 5: Принтер. Управление компьютером
Управление принтером через компьютер.
Программное обеспечение: существуют различные, свободно доступные программы, которые позволяют нам взаимодействовать и управлять принтером (Pronterface, Repetier, …) мы используем Repetier хост, который вы можете скачать с http://www.repetier.com/. Это простая установка и объединяет слои.
Слайсер является частью программного обеспечения, которое генерирует последовательность разделов объекта, который мы хотим напечатать, связывает эти разделы со слоями и генерирует G-код для машины.
Срезы можно настроить с помощью параметров, таких как: высота слоя, скорость печати, заполнения, и другие, которые имеют важное значение для качества печати.
Обычные конфигурации слайсера можно найти в следующих ссылках:
В нашем случае мы имеем профиль configuret Skeinforge для принтера, которые можно интегрировать в принимающую пишущую головку программного обеспечения.
Skeinforge ссылка раздел: Скачать. Скачать зеркало.
Шаг 6: Регулирование тока и интенсивность
Теперь мы готовы протестировать двигатели принтера. Подключите компьютер и контроллер машины с помощью кабеля USB (двигатели должны быть подключены к соответствующим гнездам).
Запустите Repetier хостинг и активируйте связь между программным обеспечением и контроллером, выбрав соответствующий последовательный порт.
Если соединение прошло успешно, вы сможете контролировать подключенные двигатели с использованием ручного управления справа.
Для того, чтобы избежать перегрева двигателей во время регулярного использования, мы будем регулировать силу тока, чтобы каждый двигатель мог получить равномерную нагрузку.
Для этого мы будем подключать только один двигатель. Мы будем повторять эту операцию для каждой оси. Для этого нам понадобится мультиметр, прикрепленный последовательно между источником питания и контроллером. Мультиметр должен быть установлен в режиме усилителя (текущего) – смотри рисунок.
Затем мы подключим контроллер к компьютеру снова, включите его и измерьте ток при помощи мультиметра.
Когда мы вручную активировали двигатель через интерфейс Repetier, ток должен возрасти на определенное количество миллиампер (которые являются текущими для активации шагового двигателя). Для каждой оси ток немного отличается, в зависимости от шага двигателя.
Вам придется настроить небольшой потенциометр на управление шагового интервала и установить текущее ограничение для каждой оси в соответствии со следующими контрольными значениями:
Плата проводит ток около 80 мА
Мы подадим ток на 200 мА для Х и Y-оси степперы.
400 мА для Z-оси, это требуется из-за большей мощности, чтобы поднять пишущую головку.
400 мА для питания двигателя экструдера, поскольку он является мощным потребителем тока.
Шаг 7: Создание машины структуры
В следующей ссылке вы найдете необходимые шаблоны для лазеров которые вырезают детали. Мы использовали толщиной 5 мм акриловые пластины, но можно использовать и другие материалы, как дерево, в зависимости от наличия и цены.
Лазерная настройка и примеры для программы Auto Cad: Скачать. Скачать зеркало.
Конструкция рамы дает возможность построить машину без клея: все части собраны с помощью механических соединений и винтов. Перед лазером вырезают части рамы, убедитесь, что двигатель хорошо закреплен в CD / DVD дисководе. Вам придется измерять и изменять отверстия в шаблоне САПР.
Шаг 8: Калибровка X, Y и оси Z
Хотя скачанная прошивка Marlin уже имеет стандартную калибровку для разрешения оси, вам придется пройти через этот шаг, если вы хотите точно настроить свой принтер.
Здесь вам расскажут про микропрограммы которые позволяют задать шаг лазера вплоть до миллиметра, ваша машина на самом деле нуждается в этих точных настройках. Это значение зависит от шагов вашего двигателя и по размеру резьбы движущихся стержней ваших осей.
Делая это, мы убедимся, что движение машины на самом деле соответствует расстояниям в G-кода.
Эти знания позволят вам построить CNC-машину самостоятельно в независимости от составных типов и размеров.
В этом случае, X, Y и Z имеют одинаковые резьбовые шпильки так калибровочные значения будут одинаковыми для них (некоторые могут отличаться, если вы используете разные компоненты для разных осей).
Мы должны будем рассчитать, сколько шагов двигателя необходимы для перемещения 1 мм каретки. Это зависит от:
- Радиуса шкива.
- Шага на оборот нашего шагового двигателя.
Микро-шаговые параметры (в нашем случае 1/16, что означает, что за один такт сигнала, только 1/16 шага выполняется, давая более высокую точность в систему).
Мы устанавливаем это значение в прошивке (stepspermillimeter).
Для оси Z:
Используя интерфейс Controller (Repetier) мы настраиваем ось Z, что позволяет двигаться на определенное расстояние и измерять реальное смещение.
В качестве примера, мы подадим команду, чтобы он двигался на 10 мм и измерим смещение 37.4 мм.
Существует N количество шагов, определенных в stepspermillimeter в прошивке (X = 80, Y = 80, Z = 2560, EXTR = 777,6).
N = 2560
N = N * 10 / 37,4
Новое значение должно быть 682,67.
Мы повторяем это в течение 3 или 4 раз, перекомпилируя и перезагружая прошивки для контроллера, мы получаем более высокую точность.
В этом проекте мы не использовали конечные установки для того, чтобы сделать более точным машину, но они могут быть легко включены в прошивку и она будет готова для нас.
Мы готовы к первому испытанию, мы можем использовать перо, чтобы проверить, что расстояния на чертеже верны.
Шаг 9: Экструдер
Привод для нити состоит из NEMA 17 шагового двигателя и МК7 / MK8 типа приводной шестерни, возможно вам придется ее купить. Вы также должны будете иметь драйвера, чтобы 3D-печати экструдера шла прямо от привода, можно скачать здесь.
1) Экструдер простоя: Скачать. Скачать зеркало.
2) Экструдер тела: Скачать. Скачать зеркало.
3) Лазер: Скачать. Скачать зеркало.
Нить накала втягивается в экструдер со стороны управляющих нитей, затем подается в нагревательную камеру внутрь гибкой тефлоновой трубки.
Мы будем собирать прямой привод, как показано на рисунке, прикрепив шаговый двигатель к главной раме.
Для калибровки, поток пластика должен соответствовать кусочку пластиковой нити и расстоянию (например 100 мм), положить кусочек ленты. Затем перейдите к Repetier Software и нажмите выдавливать 100 мм, реальное расстояние и повторить Шаг 9 (операцию).
Шаг 10: Печатаем первый объект
Теперь аппарат должен быть готов для первого теста. Наш экструдер использует пластиковую нить диаметром 1.75 мм, которую легче выдавливать и более она более гибкая, чем стандартная диаметром 3 мм. Мы будем использовать PLA пластик, который является био-пластиком и имеет некоторое преимущество по сравнению с ABS: он плавится при более низкой температуре, что делает печать более легкой.
Теперь, в Repetier, мы активируем нарезки профилей, которые доступны для резки Skeinforge. Скачать. Скачать зеркало.
Мы печатаем на принтере небольшой куб калибровки (10x10x10 мм), он будет печатать очень быстро, и мы сможем обнаружить проблемы конфигурации и моторный шаг потери, путем проверки фактического размера печатного куба.
Так, для начала печати, открыть модель STL и нарезать его, используя стандартный профиль (или тот, который вы скачали) с резки Skeinforge: мы увидим представление нарезанного объекта и соответствующий G-код.
Мы подогреваем экструдер, и когда он нагреется до температуры плавления пластика (190-210C в зависимости от пластической марки) выдавим немного материала (пресс выдавливания), чтобы увидеть, что все работает должным образом.
Мы устанавливаем начало координат относительно экструзионной головки (х = 0, у = 0, z = 0) в качестве разделителя используем бумагу, головка должна быть как можно ближе к бумаге, но не касалась ее. Это будет исходное положение для экструзионной головки. Оттуда мы можем начать печать.
У вас есть вопросы, свое видение или реальный опыт по построению 3d принтеров? пожалуйста напиши нам в комментариях
Мини ЧПУ плоттер на Arduino – Инструкции
В этом проекте я покажу вам как легко и просто построить свой дешевый мини ЧПУ плоттер на арудино. Конечно, ведь можно и просто взять и купить плоттер, но во первых это очень дорого, а во вторых не нужно мне
Чпу из принтера: пошаговая инструкция, необходимые компоненты
Здравствуйте, дорогие друзья! Сегодня мы расскажем Вам про то, как создать ЧПУ из принтера.
Основной причиной того, что сейчас так часто в интернете предлагают переделать из принтера или сканеров самодельные устройства, является то, что многие современные периферийные устройства для ПК настолько сложны с функциональной точки зрения, что в переделанном виде позволяют создавать станки, способные выполнять удивительные задачи.
Приступаем к изготовлению
Чтобы начать изготавливать станок ЧПУ из старого принтера, вам потребуются некоторые запчасти, которые входят в струйные принтеры:
- Приводы, шпильки, направляющие от принтера (желательно использовать несколько старых принтеров; принтеры необязательно должны печатать);
- Привод от дисковода.
- Материал для создания корпуса — фанера, ДСП и т.п.
- Драйверы и контроллеры;
- Материалы для крепежей.
Полученные станки с числовым программным управлением смогут выполнять различные функции. Всё, в конечном итоге, зависит от устройства, которое будет располагаться на выходе станке. Чаще всего из струйных принтеров делают фрезерный станок с ЧПУ, выжигатель (при помощи установки выжигателя на выходе устройства) и сверлильные машины для создания печатных плат.
Основой является деревянный ящик из ДСП. Иногда используют готовые, но не составит труда сделать го самостоятельно.
Необходимо учесть, что внутри ящика будут располагаться электронные компоненты, контроллеры. Собирать всю конструкцию лучше всего при помощи саморезов.
Не забывайте, что детали нужно располагать друг относительно друга под углом 90 градусов и крепить максимально прочно друг к другу.
Создание самодельного станка
Прежде, чем переделать принтеры или сканеры в мини станки, которые смогут выполнять фрезерные работы, следует максимально точно собрать раму конструкции и ее основные составляющие.
На верхнюю крышку устройства требуется установить главные оси, которые являются важными компонентами среди всех профессиональных станков. Осей должно быть всего три, начало работы необходимо производить с крепления оси у. Для того чтобы создать направляющую используют мебельный полоз.
Отдельно отметим создание ЧПУ из сканера. Переделка этого устройства такая же, как и, если бы, под рукой был старый струйный принтер.
В любом сканере, есть шаговые двигатели и шпильки, благодаря, которым и производится процесс сканирования.
В станке нам пригодятся эти двигатели и шпильки, вместо сканирования и печати будет производится фрезерование, а вместо головки, которая перемещается в принтере, будет использоваться движение фрезерного устройства.
Для вертикальной оси, в самодельном ЧПУ нам пригодятся детали из дисковода (направляющая по которой перемещался лазер).
В принтерах есть так называемые штоки, именно они играют роль ходовых винтов.
Вал мотора должен быть соединен со шпилькой при помощи муфты гибкого типа. Все оси необходимо прикреплять к основаниям, выполненным из ДСП. В конструкциях такого типа фрезер перемещается исключительно в вертикальной плоскости, при этом сдвиг самой детали происходит по горизонтали.
Электронные компоненты будущих станков
Это является одним из самых важных этапов конструирования. Электроника самодельных машин является ключевым элементом управления всеми двигателями и самим процессом.
Самодельная машина может функционировать на отечественных К155ТМ7, их нам понадобиться 3 штуки.
К каждому драйверу идут проводки от своей микросхемы (контроллеры независимы).
Шаговые двигатели в самодельном аппарате должны быть рассчитаны на напряжение, не превышающее 30-35 В. Часто случалось так, что при повышенной мощности, советские микросхемы-контроллеры перегорали.
Блок питания идеально подходит от сканера. Его нужно подсоединить к блоку к кнопке включения, контроллером и сами устройством (фрезер, дрель, выжигатель и так далее).
Главная плата управления (материнская плата для станка ЧПУ своими руками) должна быть подключена к персональному компьютеру или ноутбуку.
Именно при помощи компьютера станок сможет получать четкие задания и превращать их в трехосевые движения, создавая конечные продукты. Идеальным будет программа Math3, которая позволяет создавать эскизы.
Также отлично подойдут профессиональные программы для векторной графики.
Конечно, все зависит от вашей фантазии и прочности (грузоподъемности) корпуса и рамы. Однако, чаще всего ваш аппарат сможет разрезать фанеру толщиной менее 1,5 см, трехмиллиметровый текстолит или пластик.
Самодельный лазерный гравёр: создание из принтера или DVD своими руками
Иногда бывает нужно красиво подписать подарок, но чем это сделать — непонятно. Краска расплывается и быстро стирается, маркер — не вариант. Лучше всего для этого подходит гравировка. Даже не придётся тратить на неё деньги, так как сделать лазерный гравёр своими руками из принтера сможет любой умеющий паять человек.
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:
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.
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.
Создание лазерного гравера
Для простых работ, вроде выжигания узоров на дереве, не нужны сложные и дорогие устройства. Достаточно будет самодельного лазерного гравёра, работающего от аккумулятора.
Прежде чем делать гравёр, необходимо приготовить для его сборки следующие детали:
Вытащите из DVD-привода пишущую головку.
Аккуратно извлеките фокусирующую линзу и разбирайте корпус головки до тех пор, пока не увидите 2 лазера, спрятанных в теплораспределяющие кожухи.
Один из них — инфракрасный, для считывания информации с диска. Второй, красный, — пишущий. Для того чтобы их отличить, подайте на их выводы напряжение в 3 вольта.
Распиновка выводов:
Перед проверкой обязательно наденьте тёмные очки. Ни в коем случае не проверяйте лазер, глядя на окошко диода. Смотреть нужно только на отражение луча.
Необходимо выбрать лазер, который засветился. Оставшийся можно выбросить, если не знаете, куда его применить. Для защиты от статики спаяйте все выводы диода вместе и отложите его в сторонку. Отпилите от профиля 15 см отрезок. Просверлите в нём отверстие под тактовую кнопку. Проделайте в коробке вырезы под профиль, гнездо для зарядки и выключатель.
Принципиальная схема лазерного гравёра из DVD своими руками выглядит следующим образом:
С помощью проводов к контактам В+ и В- контроллера заряда припаяйте отсек для аккумулятора. Контакты + и — идут на гнездо, оставшиеся 2 — на лазерный диод. Сначала навесным монтажом спаяйте схему питания лазера и хорошо заизолируйте её скотчем.
Проследите, чтобы выводы радиодеталей не замыкались между собой. Припаяйте к питающей схеме лазерный диод и кнопку. Поместите собранное устройство в профиль и приклейте лазер теплопроводящим клеем. Остальные детали закрепите на двухсторонний скотч. Установите на своё место тактовую кнопку.
Вставьте профиль в коробку, выведите провода и закрепите его термоклеем. Припаяйте выключатель и установите его. Ту же процедуру проделайте с гнездом для зарядки. Термопистолетом приклейте на свои места аккумуляторный отсек и контроллер заряда. Вставьте в холдер батарею и закройте коробку крышкой.
Перед началом использования нужно настроить лазер. Для этого в 10 сантиметрах от него поставьте лист бумаги, который будет мишенью для лазерного луча. Разместите фокусирующую линзу перед диодом. Отдаляя и приближая её, добейтесь прожига мишени. Приклейте линзу к профилю в месте, где был достигнут наибольший эффект.
Собранный гравёр отлично подойдёт для мелких работ и развлекательных целей вроде поджигания спичек и прожига воздушных шариков.
Помните, что гравёр — это не игрушка, детям давать его нельзя. Лазерный луч при попадании в глаза вызывает необратимые последствия, поэтому храните устройство в недоступном для детей месте.
Изготовление прибора с ЧПУ
При больших объёмах работ обычный гравёр не справится с нагрузкой. Если вы собираетесь использовать его часто и много, вам понадобится устройство с числовым программным управлением.
Сборка внутренней части
Даже в домашних условиях можно сделать лазерный гравёр. Для этого из принтера нужно извлечь шаговые двигатели и направляющие. Они будут приводить в движение лазер.
Полный список необходимых деталей выглядит следующим образом:
- Лазерный диод из пишущего привода.
- Радиатор для диода.
- 3 шаговых двигателя.
- 6 направляющих круглого сечения.
- Крепления для направляющих.
- 3 двойных или 6 одинарных кареток скольжения.
- Блок питания 5 В, 4 А.
- Arduino UNO.
- 2 драйвера шаговых двигателей.
- 2 выключателя.
- Лист металла 50 х 50 см и толщиной 2 мм (для основания).
- Большой лист фанеры.
- Уголки для скрепления фанеры.
- Саморезы.
- 2 мебельных петли.
- Провода сечением 0,5 мм².
- Подвижный кабель-канал.
- Пластиковые стяжки для проводов.
- Транзистор IRFZ44.
- 2 прижимных ролика.
- 5 шестерней.
- Металлический стержень (ось для шестерней и роликов).
- 4 подшипника.
- Зубчатый ремень.
- Понижающий DC-DC преобразователь на 2 А.
- Четыре концевых выключателей.
- Тактовая кнопка.
- Гнездо Jack 2,1 х 5,5 мм.
- 4 резиновые или силиконовые ножки.
- Теплопроводящий клей.
- Эпоксидная смола с отвердителем.
Схема подключения всех компонентов:
Вид сверху:
Расшифровка обозначений:
Измерьте длину направляющих и разделите их на две группы. В первой окажутся 4 коротких, во второй — 2 длинных. Направляющие из одной группы должны быть одинаковой длины.
Добавьте к длине каждой группы направляющих по 10 сантиметров и вырежьте по полученным размерам основание. Из обрезков согните П-образные опоры для креплений и приварите их к основанию. Разметьте и просверлите в них отверстия для болтов.
Просверлите в радиаторе отверстие и вклейте туда лазер, используя теплопроводящий клей. К нему припаяйте провода и транзистор. Болтами прикрутите радиатор к каретке.
Установите на две опоры крепления для направляющих и зафиксируйте их болтами. Вставьте в крепления направляющие оси Y, на их свободные концы наденьте каретки оси X. В них вденьте оставшиеся направляющие с установленной на них лазерной головкой. Наденьте на направляющие оси Y крепления и прикрутите их к опорам.
Просверлите отверстия в местах крепления электромоторов и шестерёночных осей. Установите на свои места шаговые двигатели и на их валы наденьте ведущие шестерни. Вставьте в отверстия заранее нарезанные из металлического стержня оси и закрепите их эпоксидным клеем. После его застывания наденьте на оси шестерни и прижимные ролики со вставленными в них подшипниками.
Установите зубчатые ремни так, как это показано на схеме. Перед закреплением натяните их. Проверьте подвижность оси Х и лазерной головки. Они должны перемещаться с небольшим усилием, вращая через ремни все ролики и шестерни.
Подключите к лазеру, двигателям и концевикам провода и стяните их стяжками. Получившиеся пучки уложите в подвижные кабель-каналы и закрепите их на каретках.
Концы проводов выведите наружу.
Изготовление корпуса
Просверлите в основании отверстия для уголков. Отступите от его краёв 2 сантиметра и начертите прямоугольник.
Расшифровка обозначений:
Вырежьте из фанеры все детали корпуса и скрепите их уголками. С помощью петель установите на корпус крышку и прикрутите его к основанию. В передней стенке вырежьте отверстие и просуньте сквозь него провода.
Соберите из фанеры защитные кожухи и вырежьте в них отверстия под кнопку, выключатели и гнёзда. Установите Arduino в кожух так, чтобы USB разъём совпал с предназначенным для него отверстием. Настройте DC-DC преобразователь на напряжение 3 В при токе 2 А. Закрепите его в кожухе.
Установите на свои места кнопку, гнездо питания, выключатели и спаяйте электрическую схему гравёра воедино. После припаивания всех проводов установите кожухи на корпус и прикрутите их саморезами. Чтобы гравёр заработал, нужно залить прошивку в Arduino.
После прошивки включите гравёр и нажмите кнопку «Старт». Лазер оставьте выключенным. Нажатие кнопки запустит процесс калибровки, во время которого микроконтроллер измерит и запомнит длину всех осей и определит положение лазерной головки. После его завершения гравёр станет полностью готовым к работе.
Прежде чем начинать работать с гравёром, нужно перевести изображения в понятный для Arduino формат. Сделать это можно с помощью программы Inkscape Laserengraver. Переместите в неё выбранное изображение и нажмите на Convert. Полученный файл отправьте по кабелю на Arduino и запустите процесс печати, включив перед этим лазер.
Такой гравёр может обрабатывать только предметы, состоящие из органических веществ: дерево, пластик, ткани, лакокрасочные покрытия и прочие. Металлы, стекло и керамику гравировать на нем не получится.
Никогда не включайте гравёр с открытой крышкой. Лазерный луч, попадая в глаза, концентрируется на сетчатке, повреждая её. Рефлекторное закрытие век вас не спасёт — лазер успеет выжечь участок сетчатки ещё до того, как они захлопнутся. При этом вы можете ничего не почувствовать, но со временем сетчатка начнёт отслаиваться, что может привести к полной или частичной потере зрения.
Если вы поймали лазерный «зайчик», как можно скорее обратитесь к офтальмологу — это поможет избежать серьёзных проблем в дальнейшем.
Лазерный гравер своими руками: материалы, сборка, установка программного обеспечения
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
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.
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-1Фото-2Фото-3
Фото-4Фото-5Фото-6
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-1Фото-2Фото-3
Фото-4Фото-5Фото-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-1Фото-2Фото-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-1Фото-2Фото-3
Фото-4Фото-5Фото-6
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.
Окончательная настройка и подготовка к работе
Изготовив лазерный гравировальный станок своими руками и закачав в его управляющий компьютер необходимое программное обеспечение, не приступайте к работе сразу: оборудование нуждается в окончательной настройке и регулировке.
В чем заключается такая регулировка? Прежде всего необходимо убедиться, что максимальные перемещения лазерной головки станка по осям X и Y совпадают со значениями, полученными при преобразовании векторного файла.
Кроме того, в зависимости от толщины материала, из которого изготовлено обрабатываемое изделие, надо отрегулировать параметры тока, подаваемого на лазерную головку. Делать это нужно для того, чтобы не прожечь изделие, на поверхности которого требуется выполнить гравировку.
Очень важным и ответственным процессом является точная настройка (юстировка) лазерной головки. Юстировка нужна для того, чтобы отрегулировать мощность и разрешение луча, вырабатываемого лазерной головкой вашего гравера.
На дорогих серийных моделях лазерных гравировальных установок юстировка выполняется при помощи дополнительного маломощного лазера, установленного в основную рабочую головку.
Однако в самодельных граверах, как правило, используются недорогие лазерные головки, поэтому такой способ точной настройки луча для них не подходит.
Испытайте свой самодельный лазерный гравер сначала на простых рисунках
Достаточно качественная юстировка самодельного лазерного гравера может быть выполнена при помощи светодиода, извлеченного из лазерной указки. Провода светодиода подсоединяются к источнику питания с напряжением 3 В, а сам он фиксируется на рабочем конце штатного лазера.
Попеременно включая и регулируя положение лучей, исходящих от тестового светодиода и лазерной головки, добиваются их совмещения в одной точке.
Удобство использования светодиода от лазерной указки заключается в том, что юстировка с его помощью может выполняться без риска нанесения вреда как рукам, так и глазам оператора гравировальной установки.
