Собираем самостоятельно лазерный резак/гравер - Своими руками
Своими руками

Собираем самостоятельно лазерный резак/гравер

>

Собираем самостоятельно лазерный резак/граверВ этой статье мастер-самодельщик расскажет нам, как из старых ДВД-приводов и лазера мощностью 250 мВт сделать ЧПУ-резак/гравер.
Ранее мастер уже делал подобное устройство, но учитывая используемые материалы и отсутствие опыта, сборка была не очень удачная.
Данная версия помимо вышеперечисленного использует в сборке детали, напечатанные на 3D-принтере, и это все вместе дало отличный результат.

Давайте посмотрим работу этого аппарата.

Инструменты и материалы:-Arduino Nano (с USB-кабелем);-DVD-привод шаговый механизм – 2 шт (можно б/у);
-Два модуля драйвера шагового двигателя A4988 или контроллер GRBL;
-Лазер 250 мВт с регулируемой линзой;
-Источник питания 12 В, 2 А, минимум;
-IRFZ44N N-КАНАЛЬНЫЙ МОП-транзистор;-Резистор 10 кОм;-Резистор 47 Ом;-Стабилизатор напряжения LM7805 (с радиатором);-Плата PCB;-Штыревые разъемы;-2,5 мм JST XH-Style;-2-контактный штекерный разъем;-1000 мкФ 16 В конденсатор;-Маленькие неодимовые магниты;-2-контактный штекер в клеммной колодке с винтовыми зажимами;-Застежки-молнии (100 мм);-Супер клей;-6x винтов M3x12;-8x винтов M2x5;-Очки для защиты от лазера;-3D-принтер;-Провода;-Отвертка;-Мультиметр;-Термоусадочная трубка;-Дрель;-Нить ABS;-Цифровой микрометр;
Шаг первый: печать деталей
Для сборки станка нужны некоторые напечатанные детали.
Все детали напечатаны из материала ABS.
Параметры печати:
Высота слоя: 0,2 мм
Заполнение: <25%
Поддержки нет
Детали для печати можно скачать, перейдя по этому адресу.
Собираем самостоятельно лазерный резак/граверШаг второй: подготовка механизма DVD-привода
Для станка требуются два механизма привода DVD, один для оси X, а второй для оси Y.
Используя небольшую отвертку с крестообразным шлицем, мастер открутил все винты и отсоединил шаговый двигатель, направляющие и толкатель.

Шаговые двигатели представляют собой 4-контактные биполярные шаговые двигатели.
Небольшой размер и низкая стоимость двигателя DVD означают, что от него нельзя ожидать
высокой точности. Эта функция обеспечивается ходовым винтом.

Такие двигатели обычно бывают с характеристиками 20 или 24 об/мин.

Процедура расчета разрешения шагового двигателя привода компакт-дисков следующая:
Чтобы измерить разрешение шагового двигателя привода CD / DVD, мастер использовал цифровой микрометр. Измерялось расстояние по винту. Общая длина винта с помощью микрометра оказалась 51,56 мм. Дальше нужно определить значение шага, которое представляет собой расстояние между двумя соседними резьбами. На этом расстоянии было подсчитано 12 нитей. Шаг = расстояние между соседними резьбами = (общая длина / количество витков = 51,56 мм) / 12 = 4,29 мм / об. Угол шага составляет 18 градусов, что соответствует 20 шагам на оборот. Теперь, когда доступна вся необходимая информация, можно рассчитать разрешение шагового двигателя: Разрешение = (расстояние между соседними нитями) / (N шагов / оборот) = (4,29 мм / оборот) / (20 шагов / оборот). ) = 0,214 мм / шаг. Это в 3 раза лучше требуемого разрешения, которое составляет 0,68 мм / шаг.
Собираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверШаг третий: сборка (механическая часть)
Дальше мастер приступает к сборке станка.
Сначала он собирает каретку. Пружина установлена для поддержания натяжения между направляющей и ходовым винтом.
Собираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверДальше собирает направляющую для оси Y.
Перед креплением каретки к рабочему столу мастер приклеил четыре неодимовых магнита. Эти магниты будут удерживать заготовку в рабочей зоне.
Собираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверДальше нужно собрать ось X.
С помощью суперклея и винта мастер прикрепил держатель к корпусу лазера.
Дальше установил и закрепил шаговый двигатель. Собрал каретку. Каретка должна свободно перемещаться по направляющим (гладкие стержни). Установил боковые стойки каркаса.
Собираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверДля подключения шаговых двигателей он использовал старый USB-кабель. У этого кабеля есть 4 жилы и он гибкий.
С помощью мультиметра нужно прозвонить двигатели и определите 2 катушки, катушку A и катушку B. Для изоляции использует термоусадочную трубку.
Собираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверТеперь осталось полностью собрать станок, соединив две его оси.
Собираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверШаг четвертый: электроника
В GRBL установлены цифровые и аналоговые выводы для Arduino.
Вывод «Step» для осей X и Y подключается к цифровым выводам 2 и 3 соответственно. Вывод «Dir» для осей X и Y подключается к цифровым выводам 5 и 6 соответственно. D11 отвечает за включения лазера. Arduino получает питание через USB-кабель. Драйверы A4988 через внешний источник питания. Заземление общее. VDD A4988 подключается к 5V Arduino.
Собираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/гравер Лазер, который мастер использовал в данной сборки, работает от 5 В и имеет отдельную систему питания. Для постоянного источника 5В от внешнего источника питания используется стабилизатор напряжения LM7805. Стабилизатор нужно обязательно устанавливать на радиатор.
N-КАНАЛЬНЫЙ МОП-транзистор IRFZ44N работает как электронный переключатель при получении цифрового высокого сигнала от контакта D11 Arduino.
Собираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверРазрешение микрошага MS0 MS1 MS2.
Low Low Low Full step.
High Low Low Half step.
Low High Low Quarter step.
High High Low Eighth step.
High High High Sixteenth step .
3 контакта (MS1, MS2 и MS3) предназначены, для выбора одного из пяти шагов, согласно приведенной выше таблице. Эти контакты имеют внутренние подтягивающие резисторы. Если оставить их отключенными, плата будет работать в режиме полного шага. Мастер использовал конфигурацию 16-го шага для плавного движения.
Собираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверПосле монтажа прикручивает платы к раме станка.
Собираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверПосле монтажа нужно отрегулировать ток шагового драйвера.
Собираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверШаг пятый: лазер
Лазер, который мастер использовал, является фокусируемым лазерным модулем 200-250mW 650nm. Внешний металлический корпус работает как радиатор для лазерного диода. Он имеет фокусируемый объектив для регулировки лазерной точки.
Собираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверУстанавливается лазер в специальный держатель.
Собираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверШаг шестой: программирование
Перед использованием станка необходимо установить код библиотеки и настроить устройство.
Загрузите GRBL.
Распакуйте на рабочий стол папку grbl-master, она находится в файле master.zip
Запустите IDE Arduino
В меню панели приложения выберите: Sketch -> #include Library -> Add Library from file.ZIP
Выберите папку grbl, которую можно найти внутри папки grlb-master.
Теперь библиотека установлена.Для проверки откройте пример под названием «grbl upload» и загрузите его на свою плату Arduino.
Собираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверШаг седьмой: программное обеспечение для отправки G-CODE
Также нужно программное обеспечение для отправки G-кода на ЧПУ. Мастер использует LASER GRBL.
Загрузить программу можно здесь.
LaserGRBL проверяет наличие COM-портов, доступных на устройстве. Список портов позволяет выбрать COM-порт, к которому подключена плата управления.

Нужно выбрать правильную скорость передачи данных для подключения в соответствии с конфигурацией прошивки устройства (по умолчанию 115200).

Для просмотра настроек нужно ввести $$ и нажать Enter после подключения к Grbl. Grbl должен ответить списком текущих системных настроек, как показано в примере ниже. Все эти настройки постоянны и хранятся в памяти. Если отключить питание, они будут загружены обратно при следующем включении Arduino.
Собираем самостоятельно лазерный резак/гравер Показать / Скрыть текст$0=10 (step pulse, usec)

$1=25 (step idle delay, msec)

$2=0 (step port invert mask:00000000)

$3=6 (dir port invert mask:00000110)

$4=0 (step enable invert, bool)

$5=0 (limit pins invert, bool)

$6=0 (probe pin invert, bool)

$10=3 (status report mask:00000011)

$11=0.020 (junction deviation, mm)

$12=0.002 (arc tolerance, mm)

$13=0 (report inches, bool)

$20=0 (soft limits, bool)

$21=0 (hard limits, bool)

$22=0 (homing cycle, bool)

$23=1 (homing dir invert mask:00000001)

$24=50.000 (homing feed, mm/min)

$25=635.000 (homing seek, mm/min)

$26=250 (homing debounce, msec)

$27=1.000 (homing pull-off, mm)

$100=314.961 (x, step/mm)

$101=314.961 (y, step/mm)

$102=314.961 (z, step/mm)

$110=635.000 (x max rate, mm/min)

$111=635.000 (y max rate, mm/min)

$112=635.000 (z max rate, mm/min)

$120=50.000 (x accel, mm/sec^2)

121=50.000 (y accel, mm/sec^2)

$122=50.000 (z accel, mm/sec^2)

$130=225.000 (x max travel, mm)

$131=125.000 (y max travel, mm)

$132=170.000 (z max travel, mm)Шаг восьмой: настройка системы
Это самая сложная часть проекта.
-Настройка лазерного луча на наименьшую возможную точку на заготовке. Это самая сложная часть, которая требует времени и терпения.
-Настройка параметров GRBL для 100, 101, 130 и 131 $.

-У мастера следующие настройки для GRBL:
$100=110.000
$101=110.000
$130=40.000
$131=40.000
Для теста мастер гравирует квадрат со сторонами 40 мм. Если настройки правильные, то линии должны быть ровные, прямые и одинаковой толщины.
-Управление подключением: здесь можно выбрать последовательный порт и соответствующую скорость передачи данных для подключения в соответствии с конфигурацией прошивки grbl.
-Управление файлами: показывает загруженное имя файла и прогресс процесса гравировки. Зеленая кнопка «Воспроизвести» запустит выполнение программы.
-Ручные команды: можно ввести любую строку G-кода и нажать «ввод». Команды будут помещены в очередь.
-Журнал команд и коды возврата команд: отображение поставленных в очередь команд, их состояния выполнения и ошибок.
-Регулировка режима перемещения: позволяет вручную позиционировать лазер. Левый вертикальный ползунок управляет скоростью движения, правый ползунок – размером шага.
-Предварительный просмотр гравировки: в этой области отображается предварительный просмотр окончательной работы. Во время гравировки маленький синий крестик будет показывать текущее положение лазера во время работы.
-Grbl reset/hoinging/unlock: эти кнопки передают команду soft-reset, hoinging и unlock на плату grbl. Справа от кнопки разблокировки можно добавить некоторые пользовательские кнопки.
-Удержание подачи и возобновление: эти кнопки могут приостанавливать и возобновлять выполнение программы, посылая команду Удержания подачи или возобновления на плату grbl.
-Подсчет строк и проекция времени: LaserGRBL может оценивать время выполнения программы на основе фактической скорости и хода выполнения.
-Переопределение статус элемента управления: показывает и изменяет фактическую скорость и переопределение мощности. Переопределения – это новая функция grbl v1.1, которая не поддерживается в более старой версии.
Собираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверШаг девятый: гравировка
Импорт растров позволяет загружать изображение любого типа в LaserGRBL и преобразовывать его в GCode без необходимости использования другого программного обеспечения. LaserGRBL поддерживает фотографии, картинки, рисунки карандашом, логотипы, значки и т.д.
Функцию можно вызвать из меню «Файл, Открыть файл», выбрав изображение типа jpg, png или bmp.

Настройки гравировки различны для всех материалов. Нужно определить скорость гравировки и качество линий.
Собираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверЛазер мощностью 250 мВт также может резать тонкую бумагу, но скорость должна быть очень низкой, т.е. не более 15 мм / мин, а лазерный луч должен быть правильно отрегулирован.
Собираем самостоятельно лазерный резак/граверТакже можно делать шаблоны из винила. Скорость меняется в зависимости от цвета винила. С черными цветами работать легче чем со светлыми.
Собираем самостоятельно лазерный резак/граверСобираем самостоятельно лазерный резак/граверВсе готово. Мастеру спасибо за инструкцию, а желающим повторить сборку советую пройти на страницу оригинала статьи и более подробно ознакомиться со статьей и комментариями под ней

SitesReady

Только те, кто предпринимают абсурдные попытки, смогут достичь невозможного. - Альберт Эйнштейн

Follow us

Don't be shy, get in touch. We love meeting interesting people and making new friends.