Самодельный Лазерный гравёр с ЧПУ, в домашних условиях.
Кроме созданий проектов на Arduino, ещё я увлекаюсь созданием самодельных станков с ЧПУ. На счету у меня собрано больше 5 штук самодельных ЧПУ станков с различной кинематикой перемещения и разнообразного назначения. Сегодня пойдет речь о самодельном лазерном гравере, который я собрал в домашних условиях, а точнее в квартире. При этом использовал подручные материалы, которые лежат без дела, или которые можно не задорого купить в ближайшем магазине. С чего все началось, и для чего я собрал лазерный гравировальный станок из хлама, сейчас расскажу.
Зачем собирать самодельный ЧПУ станок из хлама?
Один знакомый сказал, что ЧПУ станки это сложно и для того, чтобы собрать работающий станок нужно очень много знать и уметь. Я ответил, что я собираю ЧПУ станки из подручных материалов, и многие работают у меня больше 2 лет верой и правдой. Показал, что я на них делаю, и где можно почитать описание моих проектов.
Спустя некоторое время этот знакомый мне говорит, что он рассказал друзьям, и они не верят, что можно собрать ЧПУ станок в домашних условиях. Да даже не то, чтобы он работал, как из магазина, а хотя бы выполнял какую-нибудь работу. И тут он меня спрашивает: «Ты можешь собрать станок не из старых принтеров, мебельных направляющих, а из материалов, которые я бы купил сам, и повторил бы станок?» Я сказал, что это вполне возможно, и приступил к реализации мини станка с ЧПУ. Скорее всего, это не последний мини ЧПУ станок в домашних условиях. В ближайшее время сделаю еще пару вариантов.
Сборка самодельного лазерного гравера с ЧПУ.
Механическая часть самодельного лазерного гравера.
Недавно делал узел из карандашей (каретку для ЧПУ), и на основе данной каретки решил собрать лазерный гравер с ЧПУ. Но нужно, как минимум, 2 оси, поэтому собрал второй узел, но немного уже. Вот так выглядят узлы оси X и Y для самодельного лазерного гравера.
Как собирал каретку, можете почитать в предыдущей статье. Про нее могу сказать одно: сделана она из карандашей, строительной шпильки и фанеры.
Закрепил с помощью реек и фанеры узлы осей Y и X. Вот такой каркас станка получился. Пора приступить к электронной составляющей самодельного ЧПУ гравировального станка.
Электроника самодельного лазерного гравера.
Доставать лазер из старого DVD привода не стал, так как меня просили сделать ЧПУ станок, который можно повторить, и все узлы можно было бы купить, например, на AliExpress. Поэтому буду использовать лазерный модуль с TTL контролером от моего лазерного гравера. Обзор гравера можно посмотреть тут.
Лазерный модуль можно использовать в такой самоделке и подешевле, например, на 500 mw.
Так как я увлекаюсь еще и Arduin, то мозгом станка будет Arduino UNO и CNC shield v3. Драйвера буду использовать самые дешёвые A4988. Описание драйверов A4988 читайте в этой статье:
Описание CNC shield v3 читайте в статье:
Для того, чтобы закрепить электронику, сделал заготовку из фанеры, которая будет крепиться с задней стороны гравера.
После чего, закрепил электронику и установил на место, где будет все стоять.
Пришло время все подключить и запрограммировать.
Схема подключения cnc shield v3.0 + arduino uno + TTl и лазер.
Подключаем все компоненты по схеме.
Правда, у меня не установлены концевые выключатели. Схему взял из интернета, самому рисовать стало лень. Но когда буду писать обзорную статью про подключение электроники, обязательно все нарисую.
Как видим, схема достаточно простая, и запутаться тут сложно. Нам нужно к шилду подключить 2 шаговых двигателя. Один подключаем в разъем, где написано X, второй в разъем с надписью Y. Соответственно, один двигатель перемещает по оси X, второй по оси Y.
C подключением лазера будьте внимательны, в зависимости от версии прошивки, подключение TTL к Arduino может быть разным.
Внимание. С прошивки GBRL 9.0i были поменяны местами Z-Max (D12) и Spn_EN (D11).
TTL модуль подключаем к D11, который является ШИМ портом, — это необходимо для управления мощностью лазера, с помощью ШИМ.
Теперь, если вы желаете подключить концевик Z_Max, то его необходимо подключить в Spn_EN, а включение лазера необходимо подключать в Z+. Вот такая путаница с распиновкой на шилде.
После подключения уложил провода, чтобы ничего не торчало и не мешало работе станка.
Прошивка для лазерного гравёра на Arduino.
Для того, чтобы гравер заработал, в Arduino нужно загрузить код. Где же его взять? Код писать самостоятельно не нужно. Добрые люди уже написали и проверили работу прошивки на тысячах, а может и на сотнях тысяч различных станках с ЧПУ. Скачать прошивку GRBL 1.1 можно с репозитория, или внизу статьи, в разделе Материалы для скачивания.
Более подробно о прошивке и настройке GRBL 1.1 буду рассказывать в следующей статье.
Настройка и калибровка самодельного станка с ЧПУ.
После того, как мы загрузили прошивку, все настройки будут стандартные, и их нужно поменять под ваш станок. Это не так и сложно, но процесс занимает некоторое время. Для калибровки нужно перемещать по оси лазерный модуль, и смотреть, как точно происходит перемещение. Например, вы переместили на 100 мм, а станок переместился на 102 мм. Это все настраивается в прошивке. Полный процесс калибровки буду рассказывать в следующей статье. А сейчас выложу скриншот моих настроек GRBL 1.1 для лазерного гравировального станка.
Программа LaserGRBL для управления лазерным гравером на Arduino.
Осталось установить программное обеспечения для компьютера, которое позволит гравировать, выбрав понравившуюся картинку. Я буду гравировать векторный логотип сайта и елочную игрушку. Исходники будут в разделе материалы для скачивания.
LaserGRBL поддерживает гравировку растровой и векторной графики, что позволяет облегчить поиск материала для гравировки.
Подробнее о программе LaserGRBL напишу отдельную статью, так как там есть некоторые фишки, которые упрощают работу с лазерным гравером. Некоторые из них вы можете увидеть в видео.
А сейчас покажу, как выглядит исходное изображение, загруженное в программу LaserGRBL, и что получается после гравировки.
Подведём итог.
В домашних условиях собрать лазерный гравер не составит большого труда. Но перед сборкой нужно определиться, чего мы ожидаем. В связи с тем, что данный станок я собрал попутно, то лазерный гравер не является первоначальной задачей. И выбор ходового винта, для данного станка, является не правильным решением. Потому что перемещение происходит медленно, а гравировка делается быстро, и я использовал только 50% мощности лазера. Это не приемлемо. Что же делать? Нужно использовать не ходовые винты, а ременную передачу, что увеличит скорость и плавность перемещения.
Если присмотреться на гравированные изделия, то можно увидеть небольшую рябь. Это связанно с тем, что по оси X ходовой винт имеет изгиб и при перемещении происходит раскачивание лазерной головы. Если такое колебание будет при фрезеровке, то зажатая фреза в материал просто не допустит такие небольшие колебания.
Более подробно настройку станка и программное обеспечение разберу в следующих статьях:
Понравился проект Самодельный Лазерный гравёр с ЧПУ, в домашних условиях? Не забудь поделиться с друзьями в соц. сетях.
А также подписаться на наш канал на YouTube, вступить в группу Вконтакте, в группу на Facebook.
Спасибо за внимание!
Технологии начинаются с простого!
Источник
Самостоятельное проектирование и сборка лазерного гравера больших размеров
Благодаря этой статье, мы с вами научимся не только изготавливать большой и легкий лазерный гравер мощностью 7,5 Вт, но и научимся работать в программе Autodesk Fusion 360.
Этот станок с ЧПУ, позволяет кроить большие листы ткани для изготовления одежды, резать фанеру до 0,7 см толщиной, резать винил, выжигать маски на печатных платах.
Шаг первый: о Autodesk Fusion 360
Autodesk Fusion 360 — это программа, объединяющая в себе множество функций. 3D-моделирование, дизайн, расчет и наглядный пример работы механизмов, проектирование, моделирование, инженерный анализ, организация производства, все это можно реализовать с помощью этой программы.
Для начала работы с программой нужно перейти на сайт Autodesk.com и загрузите программу. Затем создать учетную запись.
Шаг второй: базовая механическая сборка — импорт из McMaster-Carr
Чтобы сразу перейти к этому дизайну, можно загрузить авторский файл Autodesk Fusion 360 здесь . С его помощью можно экспортировать и печатать 3D-детали.
Чтобы научиться проектировать, давайте сделаем базовую вставку компонентов. Начнем с проектирования корпуса станка для лазерной гравировки.
Кликаем: Вставить -> Компонент McMaster-Carr.
Вводим: 5537t911 в строку поиска.
Кликаем значок сведений о продукте.
Прокручиваем страницу чтобы найти загруженную 3D-модель CAD. Теперь у пользователя есть Т-образная дорожка. Повторяем процесс для McMaster-Carr № 5537T935, чтобы получить угловые кронштейны.
Шаг третий: базовая механическая сборка — импорт с GrabCad.com
GrabCad.com — это сообщество, которое делиться своими 3D-проектами. В большинстве случаев многие устройства уже смоделированы, например, Arduino и шаговые двигатели. Так что, если их нет в каталоге McMaster-Carr, скорее всего, их можно найти на GrabCad.com.
Работа в GrabCad.com следующая:
Сначала нужно создать новую папку с именем Prefabs в Autodesk Fusion 360.
Перейти на GrabCad.com и найти интересующий объект, например, шаговый двигатель Nema 17.
Загрузить файлы на свой локальный диск и разархивировать их.
В Autodesk Fusion 360 выберите «Файл» -> «Открыть» -> «Открыть с моего компьютера» и найти распакованный файл.
После импорта файла обязательно нужно сохранить его в папке PreFabs.
После сохранения можно просто перетащить его в свои будущие проекты. Обновление этого главного файла также обновит все связанные файлы дизайна.
Дополнительные элементы, которые мастер использовал в этой сборке и загруженные из GrabCad.com:
Stepper Motor
Laser
Arduino uno
Autodesk Fusion 360 позволяет проектировать и моделировать функции проекта, а также совершенствовать его форму. Сделать это можно с помощью рабочей области Render.
В рабочей области Render можно визуализировать проект с помощью фотореалистичного освещения и шейдеров. Для этого нужно кликнуть рабочую область Render и с помощью опций настроить визуализацию.
Шаг шестой: проектирование и изготовление печатной платы
Еще одно замечательное применение Autodesk Fusion 360 — проектирование печатных плат. Рабочий процесс проектирования органично вписывается в физический проект, позволяя создавать идеальные корпуса.
Чтобы спроектировать плату нужно выполнить следующие действия:
1) Добавьте несколько заголовков в схему и соедините их вместе.
2) Разместите заголовки на 2D-макете платы.
3) Переключитесь на 3D-вид, чтобы увидеть, как он выглядит, и перетащите его в основной файл проекта, чтобы можно было спроектировать для платы корпус.
Шаг восьмой: сборка станка
Сборка очень простая, понадобится пара гаечных ключей и примерно один час времени.
Первая фотография в этом шаге — частично собранная рама. Пока печатались детали мастер провел тест двигателей, подключив электронику с другого станка.
Остальные изображения показывают процесс сборки.
Компоненты просто монтируются с помощью крепежа T-Slot.
Шаг девятый: настройка
После сборки нужно сделать ряд настроек.
Выравнивание оси.
Эта процедура необходима для обеспечения совмещения левого и правого рельсов оси Y. Нужно просто взять рулетку и измерив, расстояние от края станка, выровнять обе стороны.
Шаг на миллиметр.
По умолчанию прошивка Arduino будет иметь 250 шагов / мм, как установлено LaserGRBL и это не совпадает с реальной механикой станка.
Исходя из 5-миллиметровых тяг с шагом ремня ГРМ 2 мм, используемых в этой конструкции, шаг / мм необходимо установить на 40,170. Мастер получил эти цифры опытным путем. Прожег 50-миллиметровую линию, измерил ее истинное значение, а затем получил коэффициент расхождения. Чтобы изменить значение в LaserGRBL, кликните меню Grbl -> Grbl Configuration.
Лазерная фокусировка.
Дальше нужно отрегулировать лазер. В передней части лазера есть небольшое колесо, которое поворачивается в ту или иную сторону, чтобы отрегулировать его фокус.
Шаг десятый: работа в GRBL
Мастер использует LaserGRBL в качестве управляющего программного обеспечения для ЧПУ. Это программное обеспечение совместимо с Arduino UNO. Также, для генерации g-код можно использовать Autodesk Fusion 360. Программа очень удобна для новичков. Удобное и информативное меню с всплывающими подсказками. Чистые и точные линии для трассировки и резки. Можно связать операции травления и резки в одной программе и т.д.
Для работы в Autodesk Fusion 360:
Откройте новый файл и создайте эскиз
Добавьте текст
Нажмите кнопку Manufacture Workspace.
Щелкните пункт меню Fabrication.
Выберите Cutting.
Установите ваш инструмент на Laser и выберите Etching.
Выберите профили для травления.
Смоделируйте процесс с помощью Actions -> Simulate.
Нажмите Actions—>Post Process, чтобы сгенерировать G-код.
Откройте LaserGRBL и выберите File -> Open.
Этот процесс можно посмотреть на видео.
Источник