Доброго дня, мозгоинженеры ! Сегодня поделюсь с вами руководством о том, как сделать лазерный резак мощностью 3Вт и рабочим столом 1.2х1.2 метра под управлением микроконтроллера Arduino.
Эта мозгоподелка
родилась для создания журнального столика в стиле «пиксель-арт». Нужно было нарезать материал кубиками, но вручную это затруднительно, а через онлайн-сервис очень дорого. Тогда и появился этот 3-х ватный резак/гравер для тонких материалов, уточню, что промышленные резаки имеют минимальную мощность около 400 ватт. То есть легкие материалы, такие как пенополистирол, пробковые листы, пластик или картон, этот резак осиливает, а вот более толстые и плотные только гравирует.
Шаг 1: Материалы
Arduino R3
Proto Board – плата с дисплеем
шаговые двигатели
3-х ватный лазер
охлаждение для лазера
блок питания
регулятор DC-DC
транзистор MOSFET
платы управления двигателями
концевые выключатели
корпус (достаточно большой, чтобы вместить почти все детали списка)
зубчатые ремни
шарикоподшипники 10мм
шкивы для зубчатых ремней
шарикоподшипники
2 доски 135х 10х2 см
2 доски 125х10х2 см
4 гладких стержня диаметром 1см
различные болты и гайки
винты 3.8см
смазка
стяжки-хомуты
компьютер
циркулярная Пила
отвертка
различные сверла
наждачная бумага
тиски
Шаг 2: Электросхема
Электроцепь лазерной самоделки
информативно представлена на фото, есть лишь несколько уточнений.
Шаговые двигатели: думаю, вы заметили, что два двигателя запускаются от одной платы управления. Это нужно для того чтобы одна сторона ремня не отставала от другой, то есть два двигателя работают синхронно и сохраняют натяжения зубчатого ремня, нужное для качественной работы поделки .
Мощность лазера: при настройке регулятора DC-DC убедитесь, что на лазер подается постоянное напряжение, не превышающее технические характеристики лазера, иначе вы его просто сожжете. Мой лазер рассчитан на 5В и 2.4А, поэтому регулятор выставлен на 2А и напряжение немного ниже 5В.
Транзистор MOSFET: это важная деталь данной мозгоподелки, так как именно этот транзистор включает и выключает лазер, получая сигнал от Arduino. Так как ток от микроконтроллера очень слабый, то только этот транзистор MOSFET может его воспринимать и запирать или отпирать контур питания лазера, другие транзисторы на такой слаботочный сигнал просто не реагируют. MOSFET монтируется между лазером и «землей» от регулятора постоянного тока.
Охлаждение: при создании своего лазерного резака я столкнулся с проблемой охлаждения лазерного диода, для избежания его перегрева. Проблема решилась установкой компьютерного вентилятора, с которым лазер отлично функционировал даже при работе 9 часов подряд, а простой радиатор не справлялся с задачей охлаждения. Еще я установил кулеры рядом с платами управления двигателями, так как они тоже прилично греются, даже если резак не работает, а просто включен.
Шаг 3: Сборка
В приложенных файлах находится 3D модель лазерного резака, показывающая размеры и принцип сборки рамки рабочего стола.
Челночная конструкция: она состоит одного челнока отвечающего за ось Y, и двух спаренных челнока отвечающих за ось X. Ось Z не нужна, так как это не 3D принтер, но вместо нее лазер будет попеременно включаться и выключаться, то есть ось Z заменяется глубиной прожига. Все размеры челночной конструкции я постарался отразить на фото, уточню лишь, что все установочные отверстия для стержней в бортах и челноках глубиной 1.2см.
Направляющие стержни: стержни стальные (хотя алюминиевые предпочтительней, но стальные проще достать), довольно большим диаметром в 1 см, но такая толщина стержня позволит избежать провисания. Заводская смазка со стержней удалена, а сами стержни тщательно отшлифованы шлифмашинкой и наждачной бумагой до идеальной гладкости для хорошего скольжения. А после шлифовки стержни обработаны смазкой с белым литием, которая предотвращает окисление и улучшает скольжение.
Ремни и шаговые двигатели: Для установки шаговых двигателей и зубчатых ремней я пользовался обычными инструментами и материалами, попавшимися под руку. Сначала монтируются двигатели и шарикоподшипники, а затем сами ремни. В качестве кронштейна для двигателей был использован лист металла примерно одинаковый по ширине и в два раза больше по длине, чем сам двигатель. В этом листе просверлено 4 отверстия для крепления на двигатель и два для крепления к корпусу самоделки , лист согнут под углом 90 градусов и прикручен саморезами к корпусу. С противоположной стороны от места крепления двигателя аналогичным образом установлена подшипниковая система, состоящая из болта, двух шарикоподшипников, шайбы и металлического листа. По центру этого листа сверлиться отверстие, с помощью которого он крепится к корпусу, далее лист загибается пополам и уже по центру обоих половинок сверлится отверстие для установки подшипниковой системы. На полученную таким образом пару двигатель-подшипник надевается зубчатый ремень, который крепится к деревянному основанию челнока обычным саморезом. Более понятно этот процесс представлен на фото.
Шаг 4: Софт
К счастью программное обеспечение для данной мозгоподелки
бесплатно и с открытым исходным кодом. Все необходимое находится по нижеприведенным ссылкам:
Во и все что я хотел рассказать о своем лазерном резаке/гравере. Благодарю за внимание!
Удачных самоделок !
Изготовить лазер для резки металла своими руками. Мощность такого устройства будет небольшой, но есть способы увеличить ее за счет подручных приспособлений.
Лазерный резак - уникальное приспособление, которое полезно иметь в гараже каждого современного мужчины. Изготовить лазер для резки металла своими руками - несложно, главное соблюдать простые правила. Мощность такого устройства будет небольшой, но есть способы увеличить ее за счет подручных приспособлений. Функционала производственной машины, которая без приукрашивания - может все, самоделкой не достичь. Но для бытовых дел, этот агрегат подойдет очень кстати. Давайте рассмотрим, как его соорудить.
Все гениально просто, поэтому для создания такого оборудования, которое способно вырезать красивейшие узоры в прочных сталях, можно сделать из обычных подручных материалов. Для изготовления обязательно потребуется старая лазерная указка. Помимо этого, следует запастись:
- Фонариком, работающим на аккумуляторных батарейках.
- Старым DVD-ROM, из которого нам потребуется извлечь матрицу с лазерным приводом.
- Паяльник и набор отверток для закручивания.
Первым шагом будет являться разборка привода старого дисковода компьютера. Оттуда нам следует извлечь прибор. Будьте аккуратны, чтобы не повредить само устройство. Привод дисковода должен быть пишущим, а не просто читающим, дело в строении матрицы устройства. Сейчас в подробности вдаваться не будем, но просто используйте современные нерабочие модели.
После этого, вам обязательно нужно будет извлечь красненький диод, который прожигает диск во время записи на него информации. Просто взяли паяльник и распаяли крепления этого диода. Только ни в коем случае не бросайте его. Это чувствительный элемент, который при повреждениях может быстро испортиться.
При сборке самого лазерного резака следует учесть следующее:
- Куда лучше установить красный диод
- Каким образом будут запитываться элементы всей системы
- Как будут распределяться потоки электрического тока в детали.
Помните! На диод, который будет выполнять прожиг, требуется намного больше электричества, нежели на элементы указки.
Решается эта дилемма просто. Диод из указки меняется красной лампочкой из привода. Разобрать указку следует с той же аккуратностью, что и дисковод, повреждения разъемов и держателей, испортят ваш будущий лазер для резки металлов своими руками. Когда вы это сделали, можно приступать к изготовлению корпуса для самоделки.
Для этого вам потребуется фонарик и аккумуляторные батарейки, которые запитают лазерный резак. Благодаря фонарику у вас получится удобная и компактная деталь, не занимающая много места в быту. Ключевым моментом оборудования такого корпуса является правильно подобрать полярность. Удаляется защитное стекло с бывшего фонарика, чтобы оно не являлось преградой для направленного луча.
Последующим действием является запитка самого диода. Для этого вам необходимо подключить его к зарядке аккумуляторной батареи, соблюдая полярность. В завершении проконтролировать:
- Надежность фиксации устройства в зажимах и фиксаторах;
- Полярность устройства;
- Направленность луча.
Неточности докрутить, а когда все готово можно поздравить себя с успешной завершенной работой. Резак готов к использованию. Единственное, что нужно помнить - его мощность намного меньше, чем мощность производственного аналога, поэтому слишком толстый металл ему не под силу.
Осторожно! Мощности прибора достаточно, чтобы навредить вашему здоровью, поэтому будьте осторожны во время управления и старайтесь не запихивать пальцы под луч.
Усиление самодельной установки
Для усиления мощности и плотности луча, который и является главным режущим элементом, следует приготовить:- 2 «кондера» на 100 пФ и мФ;
- Сопротивление на 2-5 Ом;
- 3 аккумуляторные батарейки;
- Коллиматор.
Ту установку, которую вы уже собрали можно усилить, чтобы в быту получить достаточно мощности для любых работ с металлом. При работе над усилением помните, что включить напрямую в розетку ваш резак будет для него самоубийством, поэтому следует позаботиться о том, чтобы ток сперва попадал на конденсаторы, после чего отдавался батарейкам.
При помощи добавления резисторов вы можете повысить мощность вашей установки. Чтобы еще больше увеличить КПД вашего устройства, используйте коллиматор, который монтируется для скапливания луча. Продается такая модель в любом магазине для электрика, а стоимость колеблется от 200 до 600 рублей, поэтому купить ее не сложно.
Дальше схема сборки выполняется так же, как было рассмотрено выше, только следует вокруг диода накрутить алюминиевую проволоку, чтобы убрать статичность. После этого вам предстоит измерить силу тока, для чего берется мультиметр. Оба конца прибора подключаются на оставшийся диод и измеряются. В зависимости от нужд вы можете урегулировать показатели от 300 мА до 500 мА.
После того, как калибровка тока выполнена, можно переходить к эстетическому декорированию вашего резака. Для корпуса вполне сойдет старый стальной фонарик на светодиодах. Он компактный и умещается в кармане. Чтобы линза не пачкалась, обязательно обзаведитесь чехлом.
Хранить готовый резак следует в коробке или чехле. Туда не должна попадать пыль или влага, иначе устройство будет выведено из строя.
В чем разница между готовыми моделями
Стоимость является главной причиной, почему множество умельцев прибегают к изготовлению лазерного резака своими руками. А принцип работы заключается в следующем:- Благодаря созданию направленного лазерного луча происходит воздействие на металл
- Мощное излучение заставляет материал испаряться и выходить под силой потока.
- В результате благодаря малому диаметру лазерного луча получается высококачественный срез заготовки.
Глубина врезания будет зависеть от мощности комплектующих. Если заводские модели оборудуются высококлассными материалами, которые обеспечивают достаточный показатель углубления. То самодельные модели способны справиться врезаться на 1-3 см.
Благодаря таким лазерным установкам можно сделать уникальные узоры в заборе частного дома, комплектующие для декорирования ворот или ограждений. Существует всего 3 вида резаков:
- Твердотельные. Принцип работы завязан на использовании специальных сортов стекла или кристалликов светодиодного оборудования. Это недорогие производственные установки, которые используются на производстве.
- Волоконные. Благодаря использованию оптического волокна можно получить мощный поток и достаточную глубину врезания. Они являются аналогами твердотельных моделей, но благодаря своим возможностям и характеристикам по производительности лучше их. Но и дороже.
- Газовые. Из названия понятно, что для работы используется газ. Это может быть азот, гелий, углекислый газ. КПД таких устройств на 20% выше, чем у всех предыдущих. Их используют для резки, сварки полимеров, резины, стекла и даже металла с очень большим уровнем теплопроводности.
В быту без особых затрат можно получить только твердотельный лазерный резак, но его мощности при грамотном усилении, которое было разобрано выше, хватает для выполнения бытовых работ. Теперь у вас есть знания относительно изготовления такого устройства, а дальше только действовать и пробовать.
А у вас есть опыт в разработке лазерного резака по металлу своими руками? Поделитесь с читателями, оставив под этой статьей комментарий!
своими руками .Шаг 4: Оптика лазера
Для резки листа металла нужен лазерный луч с плотностью теплового потока 1550 Вт/мм2 .
100 Вт лазер может достичь такой плотности потока при размерах пятна 0,6452 мм2 (280 микрон) . Однако при той оптике, что использовалась в проекте, диаметр пучка составлял от 1,6 до 2,3 мм. В случае 1,6 мм при троекратном увеличении луча получаем диаметр 4,8 мм .
Расчет диаметра = 0.013 * M 2 * (фокусное расстояние/D), где M 2 равен 1, а D диаметр входного пучка.
Если заменить M 2 на 1.5, то получается диаметр 150 мкм. Согласно расчетам, плотность для этого пучка должна составлять 1550 Вт/мм2.
Расстояние от лазера (мм) = Диаметр пучка (мм)
- 0 мм = 1.9 мм;
- 250 мм = 2.9 мм;
- 500 мм = 4.7 мм;
- 750 мм = 6.7 мм;
- 1000 мм = 8.7 мм;
- 1500 мм = 12.9 мм;
- 2000 мм = 17.2 мм.
Таким образом, при расстоянии от лазера в 500 мм без каких-либо расширений диаметр пучка составит (предположим, что M 2 = 1.5) = 0.013 * 1.5 * (38,1/4.7) = 0.158 мм
Шаг 6: Часто задаваемые вопросы
Я хочу сделать режущую систему. Чтобы вы сделали по-другому? Существует ли способы, чтобы сэкономить время при покупке комплектующих?
Большинство механических частей, таких как: ЧПУ стол, охлаждающая система, рама, лазер довольно дешёвые. Процесс покупки не занимает много времени. Возможно самая большая техническая проблема, что стала передо мной – это использование сварочного аппарата, который может быть не у всех.
Оптика в значительной степени была самодельной и я не думаю, что она прослужит долго. Есть некоторые виды оптики, которые специально предназначены для лазера. Это позволит просто взять оптику из коробки, подключить к системе и начать резку.
Электроника. У вас должны быть двигатели, несколько контроллеров, концевые выключатели и аварийный рубильник. Соединить это все в одну интегрируемую систему было большой работой.
Есть примеры на ebay, когда продаются лазерные резаки достаточной мощности для резки металла. Они очень дорогие, требуют вентиляции и охлаждения. Прекрасный вариант для тех, у кого есть деньги.
Короткий ответ на вопрос: если у вас нет лишних $50000, то думаю большинство элементов системы следует сделать самостоятельно.
Смогу ли я резать латунь?
Нет не сможете. Проблема заключается в том, что в меди и латуни тепло распространяется довольно быстро. Из-за этого не получится сосредоточить тепловой поток в определенной точке. Металл не будет испаряться.
Сколько это все будет стоить?
При грубом подсчете… общая стоимость составляла около 15 тис. $. Стоимость лазера составила порядка $6500, стол с ЧПУ – $500, оптика – $2500. Система охлаждения – $500. Было много других непредвиденных расходов, таких как: электронные компоненты, двигатели, контроллеры, проводка для 220 В и вентиляция. На постройку лазера пошло 2 года.
Глядя на все эти станки мне пришла в голову идея переделать свой 3 D принтер в ЧПУ.
Не думаю, что это будет работать. Проблема в состоит в боковой тяге.
Во время работы принтера, положите руку на пути следования печатающей головки. Вы увидите, что даже не большое сопротивление будет препятствовать работе. Теперь подумайте о том, чтобы вместо печатающей головки установить на принтер гравер.
Представьте себе, какие проблемы возникнут при работе режущего инструмента с инерцией. Если тяжелый режущий инструмент движется в одном направлении, то быстро изменить направление движения не получится. При попытках экстренного изменения направления возможно повреждение ремней, шестерёнок или шаговиков. Большинство таких систем страдают тем, что присутствуют неточности в перемещении механизма. У системы есть люфт.
Может ли лазер нанести порез? Он оставляет ожоги?
Нет, не может. Одной из причин, по которым лазер не сможет этого сделать – это использование СО2. Луч не может проникнуть через воду, которая входит в состав кожных покровов. Другой причиной является то, что мощность пучка быстро рассеивается. В качестве эквивалентного примера – стрельба из дробовика по мишеням при расстоянии в километр. Если и получится получить порез, то кровь в ней сразу запечётся.
Шаг 7: Галерея
Различные предметы, что были сделаны с помощью лазера.
Спасибо за терпение! ЧПУшных Вам самоделок
!
Лазерный резак ЧПУ своими руками
Теперь, когда каждый может зайти в интернет и приобрести довольно приличный 3D-принтер за 200 долларов, они официально вышли из арсенала «элитного хакера» и являются обычными, правда узкоспециализированными, устройствами. Это в целом хорошо для сообщества 3D-печати, но как насчет тех, кто хочет быть в стороне от технологии? Если вы расскажете, что у вас дома есть 3D-принтер, это уже не вызовет такого изумления, как раньше. Что же делать l33t-хакеру? Делаем лазерный резак своими руками.
Изучите лазерный резак/гравер: он похож на принтер, но его легче изготовить и он обладает большей способностью причинять телесные повреждения! С помощью этого лазерного модуля также можно производить гравировку на нержавеющей стали и резать тонкую древесину.
Несмотря на то, что есть пара хороших вариантов комплектов и сборок под ключ, но, как и в первые дни 3D-принтеров, некоторые из лучших машин по-прежнему собираются на дому.
Чтобы сделать лазерный резак своими руками, в данном случае были разобраны четыре принтера и восстановлены семь высококачественных линейных стержней диаметром 8 мм, что уже само по себе является отличным советом по экономии средств. Добавив несколько дешевых подшипников LM8 UU и распечатанных на 3D-принтере кронштейнов для них, мы собрали 2D платформу с плавным ходом всего за пару сотен рублей. Рама машины собрана из алюминиевой трубы квадратного сечения, которую можно найти в хозяйственном магазине. Никакой дорогостоящей экструзии.
Для самого лазера был применен 6-ваттный лазерный модуль . Он оснащен интегрированным драйвером и охлаждением, поэтому все, что вам нужно сделать, это обеспечить его питанием и стабильными средствами перемещения над заготовкой. Они даже предлагают магнитную док-станцию, которая позволяет снимать лазер с крепления для обслуживания или замены инструмента без каких-либо приспособлений. C помощью этого лазерного модуля можно производить гравировку на нержавеющей стали и резать тонкую древесину.
Превратите лазерную указку в режущий лазер с излучателем от пишущего DVD! Это очень мощный (245 мВт) лазер, к тому же он идеально подходит по размеру к указке MiniMag.
Обращаем ваше внимание на то, что не все лазерные диоды (не все модели DVD или CD-RW) подходят для изготовления данного лазерного резака.
ОСТОРОЖНО! Как вы знаете, лазеры могут быть опасны. Никогда не наводите указатель на живое существо! Это не игрушка и обращаться с ним как с обычной лазерной указкой нельзя. Другими словами, не используйте его на презентациях или в игре с животными, не разрешайте детям играть с ним. Это устройство должно находиться в руках здравомыслящего человека, который осознает и отвечает за потенциальную опасность, которую представляет собой указатель.
Обращайтесь с лазерным излучением с крайней осторожностью. Любое попадание в глаза, за счёт преломления в хрусталике успевает выжечь несколько клеточек в глазу. Прямое попадание вызовет потерю зрения. Опасен также отражённый от зеркальной поверхности луч. Рассеянный не так опасен, но остроты зрению всё равно не добавляет.
С лазерным резаком можно проводить интересные опыты. Зажигание спичек не самый эффектный вариант. Можно прожигать бумагу, можно дистанционно лопать воздушные шарики на демонстрациях. Желательно шарик тёмного цвета, зелёный или синий, красный не лопается.
Сфокусированный луч оставляет на пластмассе чёрного цвета довольно глубокую борозду, а в прозрачном оргстекле в точке фокуса появляется небольшое пятно белого или зеркального цвета. Если такой диод приделать к головке графопостроителя, то можно гравировать на оргстекле.
Для начала вам понадобится неисправный DVD-RW (с неисправной механикой а не лазером). Хотя ломать можно не каждый DVD, к примеру Samsung вообще не подходят, там диоды бескорпусные и кристалл у него ничем не защищён, выводится из строя простым прикосновением к торцу.
Для изготовления лазерного резака своими руками лучше всего подходят приводы LG, только у разных моделей разные по мощности диоды.
Мощность установленного диода можно определить по такой характеристике привода: надо посмотреть с какой скоростью он пишет двухслойные диски, если на десятой, то мощность диода сто восемьдесят - двести, если на шестнадцатой - двести пятьдесят - двести семьдесят.
Если в наличии нет неисправного DVD-привода, то для начала попробуйте приобрести отдельно лазер на радиорынке. Если не получится тогда приобретаем неисправный DVD у старьевщиков.
Хотя DVD-приводы отличаются, в любом есть две направляющие, по которым движется каретка лазера. Снимите шурупы, освободите направляющие и выньте каретку. Отсоедините разъемы и плоские шлейфы-кабели.
Вынув каретку из привода, начните разбирать устройство с раскручивания шурупов. Мелких шурупов будет много, поэтому запаситесь терпением.
Отсоедините кабели от каретки. Там может быть два диода, один для чтения диска (инфракрасный диод) и собственно красный диод, с помощью которого осуществляется прожиг. Вам нужен второй.
К красному диоду с помощью трех шурупчиков прикреплена печатная плата. Используйте паяльник для АККУРАТНОГО снятия 3 шурупов.
Вы сможете проверить диод с помощью двух пальчиковых батареек с учетом полярности. Вам придется вытащить диод из корпуса, который будет отличаться в зависимости от привода. Лазерный диод — очень хрупкая деталь, поэтому будьте предельно аккуратны.
Так должен выглядеть ваш диод после «освобождения».
Снимите наклейку с корпуса купленной лазерной указки AixiZ и раскрутите корпус на верхнюю и нижнюю части. Внутри верхней располагается лазерный диод (5 мВт), который мы заменим. Я использовал нож X-Acto и после двух легких ударов, родной диод вышел. Вообще-то при подобных действиях диод может повредиться, но я и ранее умудрялся этого избежать. Используя очень маленькую отвертку, выбил излучатель.
я использовал немного термоклея и аккуратно установил новый DVD диод в корпусе AixiZ. Плоскогубцами я МЕДЛЕННО давил на края диода по направлению к корпусу до тех пор, пока он не встал заподлицо.
Убедитесь в том, что полярность диода определена правильно до того, как вы его установите и подключите питание! Возможно, вам придется укоротить проводки и настроить фокусировку луча.
Лазерную указку установите в подходящий фонарик на две батарейки. Вставьте батарейки (AA) на место, закрутите верхнюю часть фонарика (рассеиватель), включая вашу новую лазерную указку! Оргстекло необходимо удалить из отражателя. Внимание!! Лазерные диоды представляют опасность, поэтому не наводите луч на людей и животных.
