Как сделать своими руками лазерный гравировальный станок. Самодельный лазерный гравер. Делаем мини-дрель из моторчика

Для изготовления лазерного гравера или ЧПУ (числовое программное управление) станка нам понадобится:

DVD-ROM или CD-ROM
- Фанера толщиной 10 мм (можно использовать и 6мм)
- Саморезы по дереву 2.5 х 25 мм, 2.5 х 10 мм
- Arduino Uno (можно использовать совместимые платы)
- Драйвер двигателя L9110S 2 шт.
- Лазер 1000 МВт 405nm Blueviolet
- Аналоговый джойстик
- Кнопка
- Блок питания на 5В (я буду использовать старый, но рабочий компьютерный блок питания)
- Транзистор TIP120 ил TIP122
- Резистор 2.2 kOм, 0.25 ВТ
- Соединительные провода
- Элетролобзик
- Дрель
- Сверла по дереву 2мм, 3мм, 4мм
- Винт 4 мм х20 мм
- Гайки и шайбы 4 мм
- Паяльник
- Припой, канифоль

Шаг 1 Разбираем приводы.
Для гравера подойдет любой CD или DVD привод. Необходимо его разобрать и вынуть внутренний механизм, они бывают разных размеров:

Необходимо удалить всю оптику и плату, находящуюся на механизме:

К одному из механизмов нужно приклеить столик. Можно изготовить столик из той-же фанеры, вырезав квадрат со стороной 80 мм. Или вырезать такой-же квадрат из корпуса CD/DVD-ROM-а. Тогда деталь, которую планируете гравировать, можно будет прижимать магнитом. Вырезав квадрат, приклеиваем его:

Ко второму механизму нужно приклеить пластинку к которой в последующем будет крепиться лазер. Вариантов изготовления масса и зависит от того что у вас есть под рукой. Я использовал пластиковую модельную пластину. На мой взгляд, это самый удобный вариант. У меня получилось следующее:

Шаг 2 Изготовление корпуса.
Для изготовления корпуса нашего гравера мы будем использовать фанеру толщиной 10 мм. Если ее нет, можно взять фанеру и меньшей толщины, например 6 мм, или заменить фанеру на пластик. Необходимо распечатать следующие фото и по этим шаблонам вырезать одну нижнюю часть, одну верхнюю и две боковых. В местах отмеченных кружком проделать отверстия для саморезов диаметром 3мм.

После резки должно получится следующее:

В верхней и нижней частях необходимо проделать отверстия 4 мм под крепления ваших частей приводов. Я не могу сразу разметить эти отверстия, так они бывают разные:

При сборке необходимо использовать саморезы по дереву 2.5 х 25 мм. В местах вкручивания саморезов необходимо предварительно просверлить отверстия сверлом 2 мм. Иначе фанера может треснуть. Если предполагается собирать корпус из пластика, необходимо предусмотреть соединение деталей металлическими уголками и использовать винты диаметром 3 мм. Для придания эстетического вида нашему граверу стоит зашкурить мелкой наждачной все детали, при желании можно покрасить. Мне нравится черный, я покрасил все детали в черный цвет аэрозольной краской.

Шаг 3 Подготовка блока питания.
Для питания гравера необходим блок питания на 5 вольт с силой тока не меньше 1.5 Ампер. Я буду использовать старый блок питания от компьютера. Отрезаем все колодки. Для запуска блока питания необходимо замкнуть зеленый (PC_ON) и черный (GND) провода. Можно поставить выключатель между этими проводами для удобства, а можно просто их скрутить между собой и использовать выключатель блока питания, если он есть.

Для подключения нагрузки выводим красный (+5), желтый (+12) и черный (GND) провода. Фиолетовый (дежурные +5) может выдать максиму 2 ампер или меньше, в зависимости от блока питания. Напряжение на нем есть даже при разомкнутых зеленом и черном проводах.

Для удобства приклеиваем гравер на двусторонний скотч к блоку питания.

Шаг 4 Джойстик для ручного управления.
Для выставления начальной позиции гравировки будем использовать аналоговый джойстик и кнопка. Размещаем все на монтажной плате и выводим провода для подключения к Arduino. Прикручиваем к корпусу:

Подключаем по следующей схеме:

Out X - pin A4 Arduino Out Y - pin A5 Arduino Out Sw – pin 3 Arduino Vcc - +5 Блока питания Gnd – Gnd Arduino

Шаг 5 Размещаем электрику.
Будем размещать всю электрику сзади нашего гравера. Прикручиваем Arduino Uno и драйвера двигателя саморезами 2.5 х 10 мм. Соединяем следующим образом:

Провода от шагового двигателя по оси Х (столик) подключаем к выходам драйвера двигателя L9110S. Далее так:
B-IA – pin 7 B-IB – pin 6 A-IA – pin 5 A-IB – pin 4 Vcc - +5 от блока питания GND - GND

Провода от шагового двигателя по оси Y (лазер) подключаем к выходам драйвера двигателя L9110S. Далее так:
B-IA – pin 12 B-IB – pin 11 A-IA – pin 10 A-IB – pin 9 Vcc - +5 от блока питания GND – GND

Если при первом запуске двигатели будут гудеть, но не двигаться, стоит поменять местами прикрученные провода от двигателей.

Не забудьте подключить:
+5 от Arduino - +5 блока питания GND Arduino – GND Блока питания

Шаг 6 Установка лазера.
В интернете полно схем и инструкций по изготовлению лазера из лазерного диода от пишущего DVD-Rom. Этот процесс долог и сложен. Поэтому я купил готовый лазер с драйвером и радиатором охлаждения. Это значительно упрощает процесс изготовления лазерного гравера. Лазер потребляет до 500 mA, поэтому его нельзя подключать напрямую к Arduino. Будем подключать лазер через транзистор TIP120 или TIP122.

Резистор 2.2 kOm необходимо включить в разрыв между Base транзистора и pin 2 Arduino.

Base – R 2.2 kOm – pin 2 Arduino Collector – GND Лазера (черный провод) Emitter – GND (Общий блока питания) +5 лазера (красный провод) - +5 блока питания

Соединений здесь немного поэтому паяем все на весу, изолируем и прикручиваем транзистор сзади к корпусу:

Для прочной фиксации лазера необходимо вырезать еще одну пластинку из того же пластика что и приклеенная к оси Y пластина. Прикручиваем к ней радиатор охлаждения лазера винтами входящими в комплект к лазеру:

Внутрь радиатора вставляем лазер и фиксируем его винтами, так же входящие в комплект к лазеру:

И прикручиваем всю эту конструкцию на наш гравер:

Шаг 7 Среда программирования Arduino IDE.
Следует скачать и установить Arduino IDE. Лучше всего это сделать с официального проекта.

Последняя версия на момент написания инструкции ARDUINO 1.8.5. Никаких дополнительных библиотек не требуется. Следует подключить Arduino Uno к компьютеру и залить в нее следующий скетч:

После заливки скетча следует проверить, что гравер работает как надо.

Внимание! Лазер это не игрушка! Луч лазера, даже не сфокусированный, даже отраженный, при попадании в глаза повреждает сетчатку глаза. Настоятельно рекомендую приобрести защитные очки! И все работы по проверки и настройке проводит только в защитных очках. Так же не следует смотреть без очков на работе лазера в процессе гравировки.

Включаем питание. При изменении положения джойстика вперед – назад должен двигаться столик, влево вправо – двигаться ось Y, то есть лазер. При нажатии кнопки лазер должен включаться.

Далее необходимо настроить фокус лазера. Надеваем защитные очки! Подкладываем на столик маленький лист бумаги, и нажимает на кнопку. Изменяя положения линзы (поворачиваем линзу), находим положение при котором точка лазера на листке минимальна.

Шаг 8 Подготовка Processing.
Для передачи изображения на гравер будем использовать среду программирования Processing. Необходимо скачать с официального

Внимание! Будьте осторожны при использовании лазеров. Лазер, применяемый в этой машине, может вызвать повреждение зрения и, возможно, слепоту. При работе с мощными лазерами, более 5 мВт, всегда надевайте пару защитных очков, предназначенных для блокировки длины волны лазера.

Лазерный гравер на Arduino – приспособление, роль которого – гравировка древесины и других материалов. За последние 5 лет лазерные диоды продвинулись вперед, что позволило сделать достаточно мощные граверы без особой сложности управления лазерными трубами.

Стоит осторожно гравировать другие материалы. Так, например, при использовании в работе с лазерным прибором пластмассы появится дым, который содержит опасные газы при сжигании.

В этом уроке я постараюсь дать направление мысли, а со временем мы создадим более подробный урок по реализации этого непростого устройства.

Для начала предлагаю посмотреть того как выглядел весь процесс создания гравера у одного радиолюбителя:

Сильные шаговые двигатели также требуют драйверов, чтобы максимально использовать их. В данном проекте взят специальный шаговый драйвер для каждого мотора.

Ниже приведены некоторые сведения о выбранных компонентах:

Шаговый двигатель – 2 штуки.
Размер кадра – NEMA 23.
Крутящий момент 1.8 Нм на 255 унций.
200 шагов/оборотов – за 1 шаг 1,8 градусов.
Ток – до 3,0 А.
Вес – 1,05 кг.
Биполярное 4-проводное соединение.
Шаговый драйвер – 2 штуки.
Цифровой степпинг-драйв.
Микросхема.
Выходной ток – от 0,5 А до 5,6 А.
Ограничитель выходного тока – снижает риск перегрева двигателей.
Сигналы управления: входы Step и Direction.
Частота импульсного входа – до 200 кГц.
Напряжение питания – 20 В – 50 В постоянного тока.

Для каждой оси двигатель непосредственно управляет шариковым винтом через соединитель мотора. Двигатели монтируются на раме с использованием двух алюминиевых углов и алюминиевой пластины. Алюминиевые углы и плита имеют толщину 3 мм и достаточно прочны, чтобы поддерживать двигатель (1 кг) без изгибов.

Важно! Нужно правильно выровнять вал двигателя и шариковый винт. Соединители, которые используются, имеют некоторую гибкость, чтобы компенсировать незначительные ошибки, но если ошибка выравнивания слишком велика, они не сработают!

Еще один процесс создания данного устройства можно посмотреть на видео:

2. Материалы и инструменты

Ниже представлена таблица с материалами и инструментами, необходимыми для проекта «лазерный гравер на Aрдуино».

Пункт	Поставщик	Количество
Шаговый двигатель NEMA 23 + драйвер	eBay (продавец: primopal_motor)	2
Диаметр 16 мм, шаг 5 мм, шариковый винт длиной 400 мм (тайваньский)	eBay (продавец: silvers-123)	2
16-мм ая поддержка BK12 с шариковым винтом (приводной конец)	eBay (продавец: silvers-123)	2
16 мм BF12 Поддержка шарикового винта (без ведомого конца)	eBay (продавец: silvers-123)	2
16 вал длиной 500 мм	(продавец: silvers-123)	4
(SK16) 16 опоры вала (SK16)	(продавец: silvers-123)	8
16 линейный подшипник (SC16LUU)	eBay (продавец: silvers-123)	4
	eBay (продавец: silvers-123)	2
Держатель вала 12 мм (SK12)	(продавец: silvers-123)	2
A4-размер 4,5 мм прозрачный акриловый лист	eBay (продавец: acrylicsonline)	4
Алюминиевая Плоская штанга 100 мм x 300 мм x 3 мм	eBay (продавец: willymetals)	3
50 мм x 50 мм 2.1 м Алюминиевый забор	Любой тематический магазин	3
Алюминиевая Плоская штанга	Любой тематический магазин	1
Алюминиевый угол	Любой тематический магазин	1
Алюминиевый угол 25 мм x 25 мм x 1 м x 1,4 мм	Любой тематический магазин	1
Винты с головной головкой M5 (различные длины)	boltsnutsscrewsonline.com
M5 гайки	boltsnutsscrewsonline.com
M5 шайбы	boltsnutsscrewsonline.com

3. Разработка основания и осей

Машина использует шариковые винты и линейные подшипники для управления положением и движением осей X и Y.

Характеристики шариковых винтов и аксессуаров машины:

16 мм шариковый винт, длина – 400 мм-462 мм, включая обработанные концы;
шаг – 5 мм;
C7 рейтинг точности;
BK12/BF12 шариковые опоры.

Так как шариковая гайка состоит из шариковых подшипников, катящихся в гусеничном ходу против шарикового винта очень малого трения, это означает, что двигатели могут работать на более высоких скоростях без остановки.

Вращательная ориентация шариковой гайки блокируется с помощью алюминиевого элемента. Базовая плита крепится к двум линейным подшипникам и к шариковой гайке через алюминиевый угол. Вращение вала Ballscrew приводит в линейное движение опорную плиту.

4. Электронная составляющая

Выбранный лазерный диод – это диод мощностью 1,5 Вт, 445 нм, установленный в корпусе размером 12 мм, с фокусируемым стеклянным объективом. Такие могут быть найдены, предварительно собраны, на eBay. Так как это лазер 445 нм, свет, который он производит, является видимым синим светом.

Лазерный диод требует радиатора при работе на высоких уровнях мощности. При конструировании гравера используются две алюминиевые опоры для SK12 12 мм, как для крепления, так и для охлаждения лазерного модуля.

Интенсивность выхода лазера зависит от тока, который проходит через него. Диод сам по себе не может регулировать ток, и, если он подключен непосредственно к источнику питания, он будет увеличивать ток до тех пор, пока он не разрушится. Таким образом, для защиты лазерного диода и управления его яркостью требуется регулируемая схема тока.

Еще один вариант схемы соединения микроконтроллера и электронных деталей:

5. Программное обеспечение

Эскиз Arduino интерпретирует каждый блок команд. Существует несколько команд:

1 – переместите ПРАВО на один пиксель FAST (пустой пиксель).

2 – переместите ПРАВО на один пиксель SLOW (сгоревший пиксель).

3 – переместите ЛЕВЫЙ на один пиксель FAST (пустой пиксель).

4 – переместите LEFT на один пиксель SLOW (сгоревший пиксель).

5 – перемещение вверх на один пиксель FAST (пустой пиксель).

6 – переместите UP на один пиксель SLOW (сгоревший пиксель).

7 – переместите ВНИЗ одним пикселем FAST (пустой пиксель).

8 – переместите ВНИЗ одним пикселем SLOW (сгоревший пиксель).

9 – включить лазер.

0 – выключить лазер.

r – вернуть оси в исходное положение.

С каждым символом Arduino запускает соответствующую функцию для записи на выходные выводы.

Arduino контролирует скорость двигателя через задержки между ступенчатыми импульсами . В идеальном случае машина будет запускать двигатели с одинаковой скоростью, независимо от того, гравирует ли ее изображение или пропускает пустой пиксель. Однако из-за ограниченной мощности лазерного диода машина должна немного замедляться при записи пикселя . Вот почему есть две скорости для каждого направления в списке символов команд выше.

Скетч 3-х программ для лазерного Arduino-гравера ниже:

/* Stepper motor control program */ // constants won"t change. Used here to set pin numbers: const int ledPin = 13; // the number of the LED pin const int OFF = 0; const int ON = 1; const int XmotorDIR = 5; const int XmotorPULSE = 2; const int YmotorDIR = 6; const int YmotorPULSE = 3; //half step delay for blank pixels - multiply by 8 (<8ms) const unsigned int shortdelay = 936; //half step delay for burnt pixels - multiply by 8 (<18ms) const unsigned int longdelay = 2125; //Scale factor //Motor driver uses 200 steps per revolution //Ballscrew pitch is 5mm. 200 steps/5mm, 1 step = 0.025mm //const int scalefactor = 4; //full step const int scalefactor = 8; //half step const int LASER = 51; // Variables that will change: int ledState = LOW; // ledState used to set the LED int counter = 0; int a = 0; int initialmode = 0; int lasermode = 0; long xpositioncount = 0; long ypositioncount = 0; //*********************************************************************************************************** //Initialisation Function //*********************************************************************************************************** void setup() { // set the digital pin as output: pinMode(ledPin, OUTPUT); pinMode(LASER, OUTPUT); for (a = 2; a <8; a++){ pinMode(a, OUTPUT); } a = 0; setinitialmode(); digitalWrite (ledPin, ON); delay(2000); digitalWrite (ledPin, OFF); // Turn the Serial Protocol ON Serial.begin(9600); } //************************************************************************************************************ //Main loop //************************************************************************************************************ void loop() { byte byteRead; if (Serial.available()) { /* read the most recent byte */ byteRead = Serial.read(); //You have to subtract "0" from the read Byte to convert from text to a number. if (byteRead!="r"){ byteRead=byteRead-"0"; } //Move motors if(byteRead==1){ //Move right FAST fastright(); } if(byteRead==2){ //Move right SLOW slowright(); } if(byteRead==3){ //Move left FAST fastleft(); } if(byteRead==4){ //Move left SLOW slowleft(); } if(byteRead==5){ //Move up FAST fastup(); } if(byteRead==6){ //Move up SLOW slowup(); } if(byteRead==7){ //Move down FAST fastdown(); } if(byteRead==8){ //Move down SLOW slowdown(); } if(byteRead==9){ digitalWrite (LASER, ON); } if(byteRead==0){ digitalWrite (LASER, OFF); } if (byteRead=="r"){ //reset position xresetposition(); yresetposition(); delay(1000); } } } //************************************************************************************************************ //Set initial mode //************************************************************************************************************ void setinitialmode() { if (initialmode == 0){ digitalWrite (XmotorDIR, OFF); digitalWrite (XmotorPULSE, OFF); digitalWrite (YmotorDIR, OFF); digitalWrite (YmotorPULSE, OFF); digitalWrite (ledPin, OFF); initialmode = 1; } } //************************************************************************************************************ // Main Motor functions //************************************************************************************************************ void fastright() { for (a=0; a 0){ fastleft(); } if (xpositioncount < 0){ fastright(); } } } void yresetposition() { while (ypositioncount!=0){ if (ypositioncount > 0){ fastdown(); } if (ypositioncount < 0){ fastup(); } } }

6. Запуск и настройка

Arduino представляет мозг для машины. Он выводит сигналы шага и направления для шаговых драйверов и сигнала разрешения лазера для драйвера лазера. В текущем проекте для управления машиной требуется только 5 выходных контактов. Важно помнить, что основания для всех компонентов должны быть связаны друг с другом.

7. Проверка работоспособности

Эта схема требует, по меньшей мере, питания 10 В постоянного тока, и имеет простой входной сигнал включения/выключения, который предоставляется Arduino. Микросхема LM317T представляет собой линейный регулятор напряжения, который настроен, как регулятор тока. В схему включен потенциометр, позволяющий регулировать регулируемый ток.

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.

В предыдущей статье я описал опыт сборки и наладки гравера из китайского набора. Поработав с аппаратом, понял, что в моей лаборатории он будет не лишним. Задача поставлена, буду решать.

На горизонте два варианта решения — заказ набора в Китае и разработка собственной конструкции.

НЕДОСТАТКИ КОНСТРУКЦИИ С ALIEXPRESS

Как и писал в предыдущей статье, набор оказался вполне работоспособным. Практика работы со станком выявила следующие недостатки конструкции:

Плохо проработана конструкция каретки. На видео в предыдущей статье это хорошо заметно.
Ролики подвижных узлов крепятся на панелях винтами М5 и связаны с панелью только с одной стороны. При этом, как ни затягивай винты, остается люфт.

ПЛАСТИКОВЫЕ ДЕТАЛИ

Поскольку каркас из станочного профиля вполне достойный, устранить выявленные недостатки получилось переработав пластиковые детали.

Держатель лазера я достаточно хорошо описал в . Также в конструкцию я добавил дополнительную деталь, связывающую все четыре ролика на правой и левой панелях. Деталь позволила исключить люфты при перемещении панелей.

Все детали имеют достаточно простые формы и не требуют поддержек и других сложностей при печати.

Для заказа набора пластиковых деталей необходимо перейти в интернет-магазин:

Модели пластиковых деталей для печати доступны:

ДЕМОНСТРАЦИЯ РАБОТЫ

Работу гравера и его внешний вид можно оценить в следующем видео.

КОНСТРУКЦИЯ ГРАВЕРА

Каркас гравера построен на станочном алюминиевом профиле 20х40. Детали, несущие подвижные части гравера выполнены на 3D принтере. Подвижные части перемещаются на стандартных роликах. Каретка, несущая лазерный модуль позволяет регулировать высоту лазера над рабочим столом, что позволяет фокусировать мощность лазерного луча в достаточно большом диапазоне.

Сборка конструкции показана в формате 3D PDF .

СБОРКА

Конструкция весьма простая. По этой причине много времени и мучений на сборку не уйдет, если соблюдать рекомендованную последовательность сборки.

ШАГ 1. КАРКАС

Как описано выше, каркас построен из конструкционного профиля 20х40. Для скручивания профиля между собой используются внутренние уголки.

На более длинных деталях в центральных отверстиях торцов нарезана резьба для монтажа ножек и боковых панелей (на средней по длине).

Каркас скручивается на уголках, короткими деталями внутрь. На данном этапе не стоит до конца затягивать винты — сделать это лучше после установки ножек.

Ножки крепятся на винтах в четырех точках. Это сделано для того, чтобы каркас собирался без возможных перекосов.

Для начала потребуется закрепить все четыре ножки, снова не до конца затягивая крепеж.

Теперь необходимо найти максимально ровную поверхность! Выставить все детали таким образом, чтобы каркас «стоял» плотно, не играя на поверхности.

Протягиваем все крепежи, начиная с внутренних уголков и контролируя возможные перекосы угольником.

ШАГ 2. ПРАВАЯ ПАНЕЛЬ

Перед сборкой правой панели на вал двигателя необходимо установить гибкую муфту.

Затем необходимо прикрутить шаговый двигатель через проставку из пластика.

Положение кабельного вывода и проставка хорошо видны на рисунке ниже.

ШАГ 3. ЛЕВАЯ ПАНЕЛЬ

Для сборки левой панели потребуется только запрессовать подшипник в отверстие.

Я постарался исключить операцию склеивания. Для этого «пустил волну» по поверхности отверстия для установки подшипника. По этой причине необходимо с усилием вдавить подшипник.

ШАГ 4. МОНТАЖ ЛЕВОЙ ПАНЕЛИ

Затем установить сборку на профиль.

И закрепить нижние ролики. На рисунке хорошо видно, что крепежные отверстия винтов для крепления роликов имеют ход в несколько миллиметров. Это сделано для того, чтобы верхние и нижние ролики можно было хорошо стянуть на профиле, исключив люфт. Единственное, действовать потребуется аккуратно и не перетянуть. В этом случае шаговому двигателю потребуется излишнее усилие для перемещения панелей.

ШАГ 5. МОНТАЖ ПРАВОЙ ПАНЕЛИ

Для монтажа потребуются следующие детали.

Сначала потребуется установить верхние ролики.

Затем установить сборку на профиль и установить нижние ролики. Дальнейший монтаж идентичен монтажу левой панели.

После протягивания винтов потребуется проконтролировать ход панели. Она должна перемещаться достаточно легко и при этом отсутствовать люфт.

ШАГ 6. МОНТАЖ НАПРАВЛЯЮЩЕЙ КАРЕТКИ

Для передачи движения по оси Y в данной конструкции используются обе панели. Для того, чтобы не задействовать 2 шаговых двигателя, крутящий момент на левую панель передается через вал, диаметром 5мм. После подготовки деталей приступаем.

Сначала устанавливается связующий вал и зажимается стопорными винтами гибкой муфты.

При установке необходимо проконтролировать, чтобы не были забыты шкивы. Жестко крепить их в данный момент нет необходимости. При натягивании ремней потребуется регулировка.

ШАГ 7. КАРЕТКА

Сборка каретки детально рассмотрена в предыдущей статье…

Сборка не представляет особого труда.

ШАГ 8. МОНТАЖ КАРЕТКИ НА НАПРАВЛЯЮЩУЮ

Для начала потребуется собрать все необходимые детали.

Все операции монтажа идентичны операциям монтажа панелей.

ШАГ 9. МОНТАЖ РЕМНЕЙ

Ремни притягиваются винтами под гайки профиля. Потребуется по-месту отрезать 3 ремня и подготовить крепеж.

Для начала край ремень располагается в нише профиля зубом вниз. После этого устанавливается гайка. Для установки гайки потребуется усилие.

Во время натягивания ремня потребуется выставить положение шкива. Шкив выставляется так, чтобы на всем ходу ремень как можно меньше притирался к боковым граням шкива.

Для установки ремня направляющей каретки лучше приподнять ее как показано на рисунке ниже, поскольку гайки все же лучше установить в нишу с торца.

После направляющая опускается на штатное место.

Перед затягиванием второго «хвоста» ремня необходимо убедиться, что ремень натянут достаточно сильно.

На этом сборка механики завершается.

КОНТРОЛЛЕР

Описание контроллеров для управления гравером я планирую подготовить в отдельной статье. Следите за публикациями!

НАБОР ДЛЯ СБОРКИ И ЛАЗЕРНЫЙ ГРАВЕР ПОД КЛЮЧ

С декабря 2017 принимаю заказы на полный набор для сборки и собранного, настроенного и полностью готового к использованию лазерного гравера, описанного в статье. Информация доступна в интернет-магазине .

Если Вам помогла статья и есть желание поддержать новые проекты, ссылка для поддержки:

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.