Лазерная гравировка на металле своими руками. Самодельный лазерный гравер

Наступило время, когда геперболоид инженера Гарина из романа Алексея Толстого переместился на кухонный стол обычной московской квартиры.

Пару лет назад в китайских интернет-магазинах можно было найти недорогие наборы лазерных граверов. Сначала мощность лазера составляла 100 мВт, потом 500 мВт… Недавно появился гравер мощностью 5 Вт, такая мощность полупроводникового лазера уже позволяет не только выжигать картинки на фанере, но и резать фанеру.

Набор для сборки лазерного резака приехал в качественной упаковке. Пенопласт в картонном ящике.
Поставляется лазерный гравер 5500mw A5 Mini Laser Engraving Machine виде комплекта для сборки: алюминиевые направляющие, шаговые двигатели, плата управления, очки для защиты глаз от лазерного излучения, детали корпуса для сборки и плата управления с фурнитурой. Чтобы собрать девайс, понадобился один вечер.

Конструкция лазерного ЧПУ проще конструкции ЗD-принтера, те же направляющие, по которым головку гоняют шаговые двигатели. Только у ЗD-принтера их три, и перемещают они головку в трёх измерениях. В нашем случае достаточно того, чтобы головка перемещалась просто по плоскости в двух измерениях. Усилия для её перемещения не надо никакого, поскольку нет механического контакта с материалом заготовки. Лазерный гравер подключается к компьютеру через стандартный USB- порт.

Деталь, которую вы хотите вырезать, или изображение, которое вы хотите выжечь, надо нарисовать в векторной программе. Программа должна сохранять файл с изображением в формате wmf.

Файл в этом формате можно импортировать в программу, управляющую гравером.

Лучше использовать для этого бесплатную программу SketchUp (достаточно простая программа для создания ЗО-моделей). Управляющая гравером программа ВenВох скачивается бесплатно с сайта продавца.

Мощность лазера, к сожалению, не регулируется. В программе устанавливается скорость передвижения головки - чем быстрее она движется, тем меньше прожигает.

А хотите резать, устанавливаете скорость поменьше. Чтобы регулировать мощность, надо заказывать дополнительную плату; установив ее, сможете регулировать мощность вручную. Для гравировки достаточно 100-500 мВт а для резки материала - 2000-5000 мВт.

При работе гравер слегка дымит. При открытой форточке дым мне не сильно мешал. Но дым задерживает луч лазера, снижая его мощность и, соответственно, глубину реза.

Все бы ничего, но знатоки лазерной резки пишут, что линза может закоптиться. Поэтому сразу после покупки станка надо делать мощную вытяжку или хотя бы устанавливать на головку гравера вентилятор.

КАК РЕЖЕТ ЛАЗЕРНЫЙ ЧПУ-СТАНОК

Как известно, лазер не режет, он прожигает Чем выше мощность лазера, тем более стойкий материал им можно обрабатывать. Суть лазерной резки в том. что материал успевает «испариться» в луче лазера раньше, чем начнут гореть прилегающие к точке резки края материала.

При глубокой резке происходит подгорание краев верхних слоев материала, поэтому глубокий рез лазером имеет трапециевидную форму с широкой стороной сверху При резке материала слабым лазером происходит нагрев и воспламенение краёв материала с этим можно бороться, используя обдув тонкой струей воздуха точки реза и множественными проходами по одной и той же траектории.

Только тут не линейная зависимость «мощность лазера-количество проходов». То есть, если вы можете прорезать тонкий лист бальзы или фанеры лазером мощностью 5 Вт. то для прореза лазером в 2 Вт придется делать не 2-3 прохода, а гораздо больше. Так что с надеждами «купить подешевле и просто гонять по нескольку раз по линиям резов» лучше расстаться. Брать надо более мощный лазер, желательно с запасом мощности.

ФОКУСИРОВКА ЛАЗЕРА

Фокусировка лазера ручная.

Подкладываем объект для гравировки.

При включении лазера на минимальной мощности, чтобы его сфокусировать на объекте гравировки, надо вручную вращать регулировку фокусирующей линзы, пока размер пятна не превратится в точку, станет минимальным. В этом случае мы получаем максимальную мощность.

При резке фанеры луч лазера, прорезав пару миллиметров, уже расфокусируется, ослабевает и не дорезает фанеру до конца. Получается, что чем глубже режем, тем слабее луч. В этом случае есть смысл фокусировать лазер на поверхности, на которой будет лежать фанерная заготовка.

Практическое применение гравера в домашних условиях

Гравер идеально походит для раскроя кожи. На кожу можно нанести любой рисунок и сразу вырезать лазером выкройки. Большой плюс лазера при резке синтетических тканей и кожи в том, что края прижигаются и потом не лохматятся. Легко гравируется пластик. Можно сделать крышке своего любимой стильную гравировку на смартфона.

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 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.

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.

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.

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.

Следует иметь в виду, что лазерный диод, используемый в самодельной гравировальной установке, не должен перегреваться.

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-1 Фото-2 Фото-3
Фото-4 Фото-5 Фото-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-1 Фото-2 Фото-3
Фото-4 Фото-5 Фото-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-1 Фото-2 Фото-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.

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-1 Фото-2 Фото-3
Фото-4 Фото-5 Фото-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.

Граверы широко применяются в различных отраслях производства не только для гравировки различных материалов, но и для сверления миниатюрных отверстий, полирования, шлифования, фрезерования. Такие же операции с их помощью можно выполнять в домашних условиях. Если это требуется только изредка, или нужно просто сэкономить на покупке инструмента, то мини-дрель можно сделать самостоятельно из ненужной техники, которая часто лежит неиспользуемая в гаражах или кладовых комнатах. С помощью самодельных бормашин можно будет выполнять такие же операции, как и с заводским инструментом аналогичной мощности, только понадобится применять соответствующие насадки.

Граверы по особенностям своего функционирования делят на фрезерные и лазерные. В первых материал обрабатывается различными насадками. В лазерных моделях всю работу выполняет лазерный луч — это бесконтактный способ гравировки . При этом такое устройство относится к категории высокотехнологичного оборудования. Но самодельный гравер возможно сделать и в домашних условиях.

Чтобы создать лазерный гравер своими руками, понадобятся следующие детали, инструменты и материалы:

шаговые электродвигатели из dvd-привода;
вычислительная платформа Arduino;
плата Proto Board с дисплеем;
концевые выключатели для двигателей;
лазерный модуль (например, мощностью 3 Вт);
устройство регулировки величины постоянного напряжения;
система охлаждения лазера;
MOSFET (транзистор);
платы для сборки элементов управления электродвигателями;
корпус;
зубчатые шкивы и ремни для них;
различных размеров подшипники;
доски из дерева: 2 штуки размером 135х10х2 см и еще две — 125х10х2 см;
4 круглых металлических стержня сечением 10 мм;
смазка;
хомуты, болты с шайбами и гайками;
тиски;
слесарные инструменты;
сверла;
электролобзик или циркулярная пила;
напильники либо наждачная бумага;
компьютер или ноутбук.

Шаговые электромоторы можно взять не только из DVD, но и из принтера, который практически не используется.

Станок собирают по такому алгоритму:

создают основание;
монтируют направляющие с подвижными каретками;
собирают электрическую схему;
устанавливают нужные программы на компьютер;
проводят юстировку (настройку) лазерной головки;
проверяют работоспособность станка.

Схема подсоединения шаговых электрических моторов, взятых из струйного принтера либо DVD, показана на фотографии ниже.

Вся последовательность действий, позволяющая собрать лазерный гравер на arduino, в деталях продемонстрирована в видеоролике далее.

Созданный ЧПУ-гравер обойдется гораздо дешевле , чем любые лазерные модели заводского производства. Его можно будет использовать для изготовления печатей, для фоторезиста, для работ с деревом, фанерой, пластиком, картоном, пенополистиролом и пробковыми листами. Также возможно выполнение гравировки по металлу.

Сборка электрического гравера со штативом и гибким валом

Электрический гравер – это самая распространенная в домашних условиях разновидность данного рода инструментов. Чтобы сделать функционально полноценное устройство самостоятельно, способное соперничать с аналогами промышленного производства, понадобится электродвигатель, который работает от переменного тока 220 V . Такие электрические моторы можно взять со следующей техники:

катушечных магнитофонов советского образца;
DVD-проигрывателей;
стиральных машин;
угловых шлифовальных машин;
электрических швейных машин.

Последний вариант является оптимальным, потому что есть возможность регулировки числа оборотов в достаточно широком диапазоне с помощью встроенного реостата.

Для бытового использования достаточно бормашины со скоростью вращения двигателя на холостом ходу до 6 тысяч оборотов в минуту.

Держать в одной руке электромотор от любой из перечисленных разновидностей техники неудобно, а также в большинстве случаев просто невозможно. Поэтому понадобится гибкий вал для гравера . При этом общий вид будущего устройства получится, приблизительно, как на фотографии далее.

Функциональные возможности создаваемого приспособления для гравирования будут зависеть от применяемых при сборке материалов и механизмов. Мотор можно поставить на столе, но удобнее сделать штатив для гравера , вернее его подобие.

Изготовление гибкого вала

С гибким валом все относительно просто. Его можно сделать несколькими способами:

из старого приводного вала, например, от стоматологической бормашины;
воспользовавшись тросиком спидометра мотоцикла либо автомобиля.

Рабочую насадку на вал можно также использовать от бормашины либо изготовить самостоятельно из разных материалов, например, из дерева, текстолита, пластиковых труб. Из текстолита приспособление (ручку) для удержания оснастки делают так:

отрезают 2 текстолитовые платины (толщина листа должна быть около 1 см) размером примерно 2 на 10 см;
соединяют их вместе и обтачивают напильником или на наждаке снаружи, чтобы получился цилиндр;
протачивают с внутренней стороны пазы;
металлическими кольцами фиксируют части друг с другом;
в переднюю часть ручки вставляют трубочку, под патрон, состоящий из двух отдельных половинок, соединяемых при помощи болта.

В итоге получится рукоять, как на фото ниже.

Сделанное внутреннее отверстие между текстолитовыми пластинами должно быть такого сечения, чтобы не препятствовать свободному вращению тросика. В патрон можно будет вставлять насадки с диаметром хвостовиков от 2 до 5 мм.

Сборка гравировальной установки

Очень просто сделать штатив (основание для установки электродвигателя) из фанеры либо того же текстолита. Для этого поступают так:

вырезают из листа материала несколько кусков (достаточно 4) соответствующего электродвигателю размера;
к одному из фрагментов прикрепляют мотор с помощью хомутов;
собирают короб;
в передней части просверливают отверстие под гибкий вал.

Созданную конструкцию подвешивают к стене.

Удобно использовать заводской держатель на струбцинах для гравера, если позволяют размеры электродвигателя. Крепление подсоединяется к любому столу. Но такое приспособление потребуется приобрести дополнительно.

Дальнейшую сборку гравировального устройства выполняют в такой последовательности:

с помощью муфты, созданной из просверленного болта, соединяют тросик с валом электродвигателя;

одевают на тросик резиновый шланг соответствующего диаметра и присоединяют к нему сделанную ручку;

устанавливают пусковую кнопку;
подсоединяют оборудование к сети;

проверяют работоспособность сделанного приспособления.

Самодельная бормашина позволит обрабатывать древесину, кость, метал, стекло, пластик, керамические заготовки, а также разные металлы, природный и искусственный камень.

Можно также применять при создании самодельных прямошлифовальных машин электромоторы, рассчитанные на 380 V , но если их можно приспособить на 220. В таких случаях понадобится дополнительно повозиться. Информации по данному вопросу много как в интернете, так и в книгах по электротехнике.

Делаем мини-дрель из моторчика

Случается, что в домашних условиях требуется сделать маленькие отверстия в дереве либо пластике, при этом сверла от дрели не подходят. В таких случаях поможет самодельная мини-дрель из моторчика. С ее помощью может также выполняться гравировка по дереву . А если присутствует интерес к радиолюбительству, то используя созданный инструмент можно сверлить и резать платы.

Чтобы создать самодельное приспособление, потребуется взять миниатюрный электродвигатель от старого магнитофона . Подойдут даже различные модели моторчиков от детских игрушек. Если в качестве привода использовать мини-двигатель от магнитофона на 12 V, то еще потребуются такие материалы и детали:

блок питания или несколько батарей (аккумулятор) с выходом 12 V;
отрезок трубы из пластика (около 10 см длиной) таким сечением, чтобы внутрь можно было вставить миниатюрный электромотор;
термоустойчивый клей;
кнопка включения;
проводки для электрических соединений.

Мини-дрель своими руками собирают, действуя по следующему алгоритму:

с помощью электродрели или ножа в трубке делают отверстие под переключатель;
смазывают моторчик клеем, чтобы зафиксировать его внутри будущего корпуса;

вставляют электродвигатель в трубку;
любой из проводов, по которым осуществляется питание моторчика, высовывают в просверленное в корпусе ранее отверстие, а другой конец оставляют с задней стороны корпуса;

в отверстие под кнопку вставляют один проводок от блока питания;
припаивают с помощью паяльника к высунутым концам переключатель, аккуратно изолируя при этом контакты;

оставшиеся с торца трубки два проводка (от кнопки и моторчика) подсоединяют к разъему для подсоединения блока питания;

отрезают горлышко от любой пластиковой бутылки;
делают в крышке по центру отверстие под разъем и склеивают данные детали;
приклеивают горлышко к трубке;

подключают собранную мини дрель к блоку питания;

нажатием кнопки проверяют работоспособность самоделки.

Вольтаж питающего блока следует подбирать, чтобы он соответствовал рабочему напряжению используемого электромоторчика.

Чтобы сделать мини дрель автономной, достаточно просто приспособить к ней батарейки.

Самодельный дремель из дрели и блендера

Если имеется старый либо ненужный блендер, то из него также несложно сделать мини-дрель. У этого бытового прибора уже есть удобная рукоять. Кроме самого блендера, понадобятся еще такие приспособления и дополнительные детали:

инструменты, чтобы разобрать устройство (отвертки с разными наконечниками, плоскогубцы);
штангенциркуль либо линейка;
цанговый патрон;
паяльник с набором для пайки;
напильник для финишной обработки, наждачная бумага;
переключатель.

Можно обойтись и без последней детали, но тогда потребуется во время работы с прямошлифовальной машиной постоянно зажимать рукой кнопку включения.

Гравер из блендера создают так:

аккуратно разбирают бытовую технику;
достают внутренние детали: электродвигатель и печатную плату, которая управляет работой устройства;
используя штангенциркуль, измеряют диаметр шпинделя, чтобы приобрести подходящий под него цанговый патрон;
если электромотор загрязнен чем-либо, например, ржавчиной, то его тщательно, с осторожностью, чтобы не повредить обмотки, очищают;
фиксируют купленный цанговый патрон (либо сделанный самостоятельно) на шпинделе;
кнопку включения, уже имеющуюся на блендере, заменяют переключателем: перепаивают контакты проводов;
приспосабливают в корпусе бытового прибора отверстие под новый переключатель;
устанавливают электродвигатель с платой на свои места внутри корпуса;
собирают инструмент.

В зависимости от модели переделываемого блендера может понадобиться сделать дополнительные отверстия в его корпусе, либо расширять с помощью напильника уже существующие. Проделать это не составит никаких проблем

Весь описанный процесс сборки дремеля из блендера детально продемонстрирован в видеоролике ниже.

Можно не переделывать блендер, а просто подсоединить к нему гибкий вал для гравера заводского производства. Способ состыковки показан в ролике далее.

Можно также изготовить гравер из дрели. Сборка вариантов с гибким валом и без него показана в следующих видеороликах.

Изготовление гравера из 3D-принтера

Обыкновенный 3D-принтер является хорошей основой для создания гравера, с помощью которого можно будет резать различные материалы, делать поделки и выполнять другие операции. Чтобы модернизировать имеющееся устройство, потребуется дополнительно установить плату , которая будет питать оперативные цепи оборудования и лазерный модуль.

Гравировальный станок, созданный из 3D-принтера, продемонстрирован в следующем видеоролике.

Кроме рассмотренных простейших способов создания самодельной гравировальной машинки из 3D-принтера, маленького электромотора, небольшого электродвигателя, блендера и дрели существуют также другие варианты. При этом за основу используют как данную технику, так и другие электроинструменты. Народные умельцы постоянно придумывают новые модификации, проявляя конструкторскую фантазию. Реализуя на практике любой из приведенных вариантов или самостоятельную разработку, следует обеспечить безопасность создаваемой самоделки. Для этого необходимо хорошо изолировать электрические контакты и надежно выполнить сборку оборудования.

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.

Устройство и принцип работы

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:

P (positive) область.
P - N переход.
N (negative) область.

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.

Мощность лазерных диодов обычно не превышает 50 Ватт. При превышении этой величины становится сложно сделать эффективную систему охлаждения, поэтому мощные диоды чрезвычайно дороги в производстве.

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:

Залудите контактные площадки на плате контроля заряда и холдере:

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:

Схема подключения всех компонентов:

Вид сверху:

Расшифровка обозначений:

Полупроводниковый лазер с радиатором.
Каретка.
Направляющие оси X.
Прижимные ролики.
Шаговый двигатель.
Ведущая шестерня.
Зубчатый ремень.
Крепления направляющих.
Шестерни.
Шаговые электродвигатели.
Основание из листа металла.
Направляющие оси Y.
Каретки оси X.
Зубчатые ремни.
Опоры креплений.
Концевые выключатели.

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.

Его ширина и длина повторяет размеры будущего корпуса. Высота у корпуса должна быть такой, чтобы в него помещались все внутренние механизмы.

Расшифровка обозначений:

Петли.
Тактовая кнопка (старт/стоп).
Выключатель питания Arduino.
Выключатель лазера.
Гнездо 2,1 х 5,5 мм для подачи 5 В питания.
Защитный короб DC-DC инвертора.
Провода.
Защитный короб Arduino.
Крепления корпуса.
Уголки.
Основание.
Ножки из нескользящего материала.
Крышка.

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.

Все уже наверное слышали, что из пишущего DVD привода можно добыть полупроводниковый лазер и зажигать им спички и прожигать тонкую бумагу.

Но автор этого видео пошел дальше и сделал вполне себе такой удобный инструмент для гравировки по органическим поверхностям. И эта идея сразу как-то по другому заиграла. Надо отметить, что видеоинструкция изготовления лазерного гравера очень подробная. Автор подробно объясняет все шаги и зачем, что нужно. Единственно, о чем автор не сказал, что даже с таким маломощным лазером стоит обращаться очень аккуратно и избегать попадание в глаза даже отраженного от любой поверхности луча. Иначе можно серьезно повредить глаз. Есть способ поднять мощность лазера. Надо просто использовать несколько полупроводниковых лазеров и фокусировать их лучи в одну точку. Но это серьезно усложнит конструкцию и потребует более мощного источника питания.

Что можно сделать из старых полотен циркулярных пил? Правильно — ножик. (0)
Очень полезный проект с подробным видео процесса изготовления ножа из полотна старых циркулярных дисков. Здесь присутствуют все этапы […]
Циркулярная пила своими руками. Распиловочный стол. (0)
Для начинающих. Такой станок может сделать своими руками каждый. Удивительно просто и доходчиво. И буквально нужен один старый советский […]
Что можно сделать из старого DVD плеера? Шикарную зарядку для смартфонов, например. (0)
Как летит время. Уже DVD видеоплееры устаревают и девать их некуда. Из очередной уходящей натуры можно еще много чего полезного […]
Где взять неодимовые магниты недорого, а бывает и совсем бесплатно. (0)
Возможно вам, также как и мне, понадобился неодимовый магнит. Не торопитесь его покупать. Есть несколько мест где можно взять их бесплатно. […]