Самодельный гравировщик лазерный: как сделать гравер ЧПУ на Ардуино своими руками

Я видел в сети много самодельных лазерных граверов и инструкций по их сборке, и захотел собрать свою собственную версию.

После многочисленных попыток, у меня получился лазерный гравер на Ардуино своими руками, надежный и приятный в использовании.

Максимальная мощность – 3 Вт, но обычно я работаю на 2 Вт, чтобы поберечь лазерный диод. Честно говоря, разница между 2 и 3 Вт практически не заметна.

Лазерный модуль с проводами и стеклянной линзой

В этой статье я покажу, что можно собрать, обходясь минимумом материалов и практически не тратясь.
Думаю, вы уже знакомы с GRBL (программа открытого проекта для Arduino, предназначенная для фрезерных — граверных станков и лазерных станков), с редактором Inkscape и с тем, как создавать файлы Gcode.

Я не буду подробно расписывать электронику, в этой статье не будет всеобъемлющей информации, возможно, в будущем я раскрою какие-то моменты более подробно — я вполне допускаю, что дал недостаточно информации, чтобы собрать гравировщик ЧПУ легко с первого раза.

Я добавляю:

• STL-файлы, готовые для распечатки
• GRBL-программу для моей конфигурации
• плагин лазерного гравировщика, который я использую для Inkscape
• файл с подсчетом стоимости деталей. Почти все их можно заказать на Aliexpress
• файлы EAGLE для создания модуля с мосфет-диодом для индикации включения-выключения гравировщика

Для печати плат рекомендую сервис OSH Park.

Файлы

• cable_through.stl
• Carriage Idler.stl
• Carriage Laser.stl
• Carriage Motor.STL.stl
• Fan Holder.stl
• Idler Puller Holder.stl
• Laser Holder.stl
• NEMA 14 mount.stl
• Xtensionner_part1.stl
• Xtensionner_part2.stl
• YBeltHolder.stl
• YTensionner.stl
• grbl.zip
• laserengraver_smoothie.zip
• BOM Instructable.ods
• Adaptateur MOSFET GRID eagle.zip

Шаг 1

Берем два линейных вала и четыре суппорта для них.

Шаг 2

1. Закрепляем валы в двух суппортах
2. Берем четыре закрытых линейных подшипника в корпусе

Шаг 3

Надеваем на валы по два подшипника и закрепляем валы в оставшихся двух суппортах

Шаг 4

Подготавливаем пластины для лазерного резака (держатели каретки).

Шаг 5

Закрепляем пластины на подшипники.
Используем винты М4 16мм.

Шаг 6

Берем еще два линейных вала, суппорты к ним, винты М5 20 мм с гайками.
Монтируем суппорты на держатели каретки.

Шаг 7

Монтируем линейные валы в суппорты на держателях, это ось Х, и проверяем ход подшипников по нижним валам, это ось Y.

Подготовьте два закрытых подшипника, 8 винтов М4 16 мм и каретку, напечатанную на 3Д принтере.
Разберите ось Х, наденьте на линейные валы подшипники и каретку, и закрепите суппорты снова.

Шаг 8

Теперь монтируем конструкцию на деревянную плиту. Движения должны быть точными и уверенными.
К этому этапу, к сожалению, не сделано фотографий.

Шаг 9

Закрепляем два электродвигателя на оси Y креплениями, напечатанными на 3Д-принтере.
Для этого используйте винты М3 10мм.
Закрутите винты, убедившись, что они выставлены ровно.

Шаг 10

Ременная передача оси Y

Соберите натяжные механизмы и привинтите их на платформу (для этого возьмите винты 5 мм с гайками).

Шаг 11

Подготовьте крепления ремней и винты М3 25 мм.
Закрепляя ремни на оси Y будьте терпеливы, это достаточно сложная работа.

Шаг 12

Устанавливаем двигатель на ось Х

Вообще, это можно было сделать и раньше.

В нашем случае делаем следующее:

• немного раскрутите винты, чтобы приподнять каретку
• под кареткой установите двигатель
• привинтите его винтами М3

Шаг 13

Ременная передача на оси Х

В отверстие детали, напечатанной на 3Д-принтере, вставьте винт М4, пластик достаточно мягкий для этого.
Наденьте шкив на винт М4 и закрепите натяжной механизм на приборе.
К этому этапу снова не сделано фотографий.

Шаг 14

Держатели ремня на оси Х

1. Подготовьте составные части для держателя ремня.
2. Вставьте винты М3 в отверстия деталей, как показано на картинке.
3. В оставшиеся 2 отверстия также вставьте винты (фото следующего шага).
4. Установите держатели ремней на место.

Шаг 15

Шаг 16

Держатель шнура

Установите держатель шнура.

Шаг 17

Электроника

Подготовьте:

• 3 привода электродвигателя
• шилд CNC
• 11 перемычек (обычно идут в комплекте с шилдом)
• Плата Arduino

Затем:

1. установите перемычки так, как это показано на фотографии 2. Это позволит установить двигатели на микрошаг 16 и клонировать ось Y на А.
2. подключите приводы к плате Arduino.

Шаг 18

Электроника: теплоотвод шагового двигателя

Вам нужен радиатор, без него двигатель будет пропускать шаги.

Шаг 19

Электроника: паяем коннекторы к проводам двигателей

Можно купить готовые коннекторы и соединить двигатели с шилдом CNC, но нужно будет ждать доставку и это не так просто.

Я предпочитаю купить готовые коннекторы мама-мама, разрезать их на две части и спаять с шилдом…

Шаг 20

Электроника: пробный запуск

Пришло время провести испытание:

• подключите двигатели к шилду CNC
• включите питание
• загрузите GRBL на Arduino и заставьте механизм двигаться

Если механизм работает, пора приступать к следующему шагу.

Шаг 21

Устанавливаем крепление лазера

Подготовьте:

• напечатанное на 3Д-принтере крепление для лазера
• 4 винта М3 с гайками
• радиатор
• лазерный модуль

Радиатор не должен соприкасаться с креплением лазера, так как оно пластиковое, а радиатор сильно нагревается.

Шаг 22

Устанавливаем крепление вентилятора

Подготовьте:

• напечатанное на 3Д-принтере крепление вентилятора
• 4 винта М4
• вентилятор

Теперь сделайте следующее:

1. просверлите 4 отверстия в креплении
2. вставьте винты в отверстия
3. закрепите вентилятор

Шаг 23

Собранный прибор

Корпус с прорезями, сделанными лазером, я сделал с помощью он-лайн программы MakerCase.

Шаг 24

Образцы

Шаг 25

Дорабатываем вентилятор

Я доработал крепление вентилятора для лучшего охлаждения, файл STL приложен. Просто напечатайте крепление на 3Д-принтере и замените им старое крепление.

Файлы

• Fan Holder.stl

Шаг 26

Доработка гравировщика

Я усилил ось Y, чтобы увеличить точность на ней. Также я заметил, что ось Х получилась более точной, и не могу найти этому причину.
Усиление не очень работает, но после него для нормальной работы по оси Y хватает одного мотора, поэтому левый мотор я снял.

Новое испытание показало, что после изменений работа по оси Y стала такой же точной, как и по оси Х.
Рекомендую такую доработку.

Файлы

• Laser_BOTTOM.dxf
• Laser_TOP.dxf