Чертежи лазерного станка чпу

Любой лазерный станок с ЧПУ отлично справляется, например, с изготовлением подарочных сувениров, мебели, гравировке по различным материалам и созданием рекламных продуктов. Используя лазерный агрегат можно забыть о ручной резке. Выжигание на любой поверхности проходит без проблем.

Сделать лазерный станок с ЧПУ своими руками несложно, это как собрать конструктор из компонентов, ниже мы и поговорим о том, как это делается и какие компоненты нам нужны.

Устройство лазерного ЧПУ станка

Первые аппараты подобного класса обладали одним общим и весьма существенным недостатком, это их высокая цена. Сейчас лазерные станки стоят намного дешевле и даже небольшие предприятия способны получить их в использование. Стоит простейшее оборудование такого класса примерно 50 000 рублей.

Но если речь пойдет о полноценном станке, его цена увеличится как минимум в 4 раза. Из-за того, что станки стали доступными, внимание к ним начало бурно расти. Первое, что интересует людей, сталкивающихся с подобными машинами, это то, как они работают.

Точно так же, как и в фрезерных станках, самодельные лазерные аналоги управляются ЧПУ модулем. Поэтому они собраны из таких основных деталей:

1. Рама.
2. Горизонтальная платформа (рабочий стол).
3. Место для инструментов (тут стоит рабочий модуль – лазер).

Сам лазер состоит из таких деталей:

• трубка лазера;
• головка излучающей части;
• отражатели (обычные зеркала);
• линзы для фокусировки пучка.

Во время работы лазерного ЧПУ станка в трубку поступает специальный раствор на основе азота и диоксида углерода также добавлен и гелий. Через данную смесь (рабочее вещество) подается ток высокого напряжения, в результате формируется лазерный луч.

Перед тем как попасть на рабочую поверхность пучок направляется через зеркала и фокусируется в точку при помощи линз. Головка излучателя при помощи шаговых двигателей смещается в нужное место и, согласно программе, рисует заданный узор. Для охлаждения лазера, а, точнее, его трубки, используется жидкостная система, состоящая из насоса и водяного контура.

Принцип работы

Перед тем как приступить к сборке подобного агрегата в домашних условиях, важно понять, как он работает. Существует три основных условия, которые позволяют лазеру нормально работать. Если хоть одно из них не будет соблюдено, пучок нужной интенсивности попросту не возникнет. Вот эти условия:

1. Источник питания.
2. Рабочая среда.
3. Резонатор оптического типа.

Источник энергии наполняет рабочую среду фотонами определенного заряда.

В другом конце трубки устанавливается матовое стекло, через которое и выходит пучок фотонов. Луч формируется таким образом, что все его фотоны встречаются в одной маленькой точке налагая друг на друга свою энергию, в результате обрабатываемый материал обжигается.

Видео: лазерный ЧПУ станок своими руками.

Делаем своими руками

Для того чтобы изготовить такой аппарат в одиночку нужно разбираться в устройстве станка. Давайте подробно рассмотрим, из чего состоит станок:

• Главная деталь аппарата – это его корпус. Лучше всего делать его разборным. В случае настройки или поломки получить доступ к механизму будет легче. Хорошо бы оснастить раму ящичками для инструмента, заготовок и готовых изделий.
• Подъемные столы. Нужно делать стол так, чтобы он мог регулироваться по высоте. Толь с поднимающимися и опускающимися платформами можно заниматься гравировкой. Можно изготовить механизм поднятия стола ручкой или поставить сервоприводы, которые будут делать все за вас при помощи кнопок.
• Ротор. Это деталь, которая будет поворачивать заготовку цилиндрического типа для ее полной обработки. Если вы планируете работать с круглыми изделиями, ротор придется устанавливать в любом случае.
• Направляющие. Делать их нужно из металла или пластика и придать круглого или квадратного сечения. Первые детали сделать проще, и они смогут справиться с любой задачей начиная от гравировки и заканчивая резкой. К тому же скорость круглых направляющих (скорость работы) выше, чем у квадратных. Направляющие со временем изнашиваются, поэтому будьте готовы приобрести и установить новые детали по прошествии какого-то времени.
• Рабочая поверхность. Для станков, которые будут работать с деревом целесообразно будет установить специальные ножки-ламели. Если вы устанавливаете заготовку другого типа или большего размера, такие ножи просто снять и убрать. Если на вашем будущем станке будут обрабатываться мелкие детали, установите решетку, которая не даст им провалиться внутрь механизма. Данную решетку нужно время от времени чистить дабы избежать ее полного засорения.
• Компрессор и вытяжка. Эти детали нужны для отбора сажи и стружки, получаемой в процессе работы лазерного станка для резки фанеры. Чем мощнее будет всасывающий эффект, тем качественнее пойдет обработка. Помимо мелких фрагментов заготовки, данные агрегаты отводят дым, который образуется в процессе обжига заготовки.
• Указатель. Это индикатор (можно использовать портативный лазер), который указывает обслуживающему персоналу на то место, которое будет обрабатываться следующим. Когда речь идет о станках с ЧПУ, такой указатель использовать вовсе не обязательно.
• Электронные компоненты станка для резки фанеры, изготавливаемого своими руками. Важно выбрать правильное оборудование для обеспечения передачи сигнала к шаговому двигателю и лазеру. В качестве управляющего элемента можно выбрать одну из программируемых плат Arduino. Данные комплекты стоят сравнительно недорого и на их основе можно собрать любой управляющий механизм. По программированию и монтажу таких систем в сети существует масса материалов, при наличии минимальных навыков работе с паяльником трудностей установка Arduino у вас не вызовет.

Также нужно позаботиться о программном обеспечении, которое вы будете использовать для создания электронного чертежа будущей детали. ПО нужно для передачи заготовки в цифровом виде с ПК на сам станок-самоделку.

В этом посте мы расскажем вам историю о том, как построить ЧПУ лазерный станок своими руками, которую нам поведал один из подписчиков.

В этом посте мы расскажем вам историю о том, как построить ЧПУ лазерный станок своими руками, которую нам поведал один из подписчиков.

Предисловие

Пару месяцев назад я просматривал записи с конкурса, в котором увидел несколько довольно крутых гравировальных машин, и я подумал: «Почему бы мне не создать свою собственную?». И так я и сделал, но не хотелось копировать чужой проект, я хотел сделать свой собственный уникальный ЧПУ станок своими руками. И так началась моя история …

Технические характеристики

Этот лазерный гравер оснащен 1,8 Вт 445 нм лазерным модулем, конечно, это ничто по сравнению с промышленными лазерными резаками, которые используют лазеры более 50 Вт. Но для нас будет достаточно и этого лазера. Он может вырезать бумагу и картон, и может выгравировать все виды древесины или изделия из фанеры. Я еще не тестировал другие материалы, но уверен, что он может наносить гравировку на многие другие поверхности. Сразу зайду наперед и скажу, что он имеет большое рабочее поле размером около 500×380 мм.

Кому под силу сделать такой лазерный станок? Каждому, не важно, вы инженер, юрист, учитель или студент, как я! Все, что вам необходимо – терпение и большое желание получить действительно качественный станок.

Мне потребовалось около трех месяцев, чтобы спроектировать и построить эту гравировальную машину, в том числе я около месяца ждал детали. Конечно, такую работу можно выполнить и быстрее, но мне всего 16 лет, поэтому работать я мог только на выходных.

Нужные материалы для сборки

Понятно, что вы не сможете сделать лазерный гравер, не имея нужных деталей, поэтому я составил спецификацию с почти всем необходимым для его изготовления. Практически все детали куплены на Aliexpress, потому что это дешево, и есть бесплатная доставка для большинства товаров. Другие детали, такие как обработанные стержни и листы МДФ (можно сделать из фанеры), были куплены в местном строительном магазине. Лазер и драйвер лазера были заказаны на ebay.
Я попытался найти самые низкие цены для всех деталей (не включая доставку).

Было потрачено много времени, прежде чем я пришел к этому дизайну. Сначала я сделал несколько других, но именно этот был действительно самым красивым из всех остальных. Первым делом я нарисовал все детали в графическом редакторе и распечатал их в натуральном размере.
Весь гравер я собираю из листов МДФ толщиной 18 мм и 12 мм.
Выбор пал на этот дизайн также потому что можно было легко прикрепить ось Z и инструмент, превратив наш станок в фрезерный.

Конечно, я мог бы сделать другой, более простой дизайн … Но нет! Хотелось чего-то особенного!

Процесс сборки

Распечатав чертежи, у меня появились детали, которые необходимо было собрать в кучу. Первое, что я сделал, – это установил дверь корпуса электроники с левой стороны и замок с петлей (дверца устанавливается без трудностей, поэтому я сделал это в первую очередь. Чтобы собрать корпус для электроники, я использовал множество L-образных железных скоб с отверстиями под саморезы. Если корпус планируется изготавливать из фанеры, то предварительно необходимо просверлить в ней также отверстия под саморезы.

Сначала была взята снова левая сторона корпуса электроники и установлена на нее передняя и задняя части корпуса при помощи скоб. Я не использовал винты или гвозди для установки крышки и панели управления, а прикрутил те же скобы к стенкам и просто положил крышку с панелью на них чтобы в дальнейшем при установке электроники не возникало никаких неудобств.

Отложив корпус электроники в сторону и взяв опорную плиту и опорные части оси Х необходимо установить их таким образом, как показано на фотографиях, убедившись, что ось Х и крепление мотора находятся на правой стороне станка с ЧПУ. Теперь можно смело установить корпус электроники таким же образом, как и показано на рисунках.

Далее были взяты два 700-мм вала, нанизаны на них по два линейных подшипника на каждый, и они были зафиксированы на самом станке при помощи специальных концевых опор для шлифованных валов.
На данном этапе у меня получилось вот что:

Уберите в сторону эту половину лазерного станка на некоторое время и займитесь подвижной частью X, а ось Y поддержите и прикрепите на весу опоры вала к движущейся части оси X гайками и болтами и прикрепите двумя гайками опору на ось Х.

1. Теперь возьмите два 500-миллиметровых вала, наденьте по одному линейному подшипнику на каждый вал, наденьте опору вала на каждый конец каждого вала и установите их на станок.
2. Прикрепите ходовую гайку оси Y на подвижную часть оси Y с помощью гаек и болтов, и прикрутите ее к линейным подшипникам с помощью саморезов.
3. Прикрепите ходовой винт и шаговый двигатель.
4. Подсоедините все это к другой половине гравера и закрепите ходовой винт и шаговый двигатель.

Теперь у вас должно выйти что-то похожее на то, что изображено на этом фото:

Электроника для станка

Я также установил деревянную деталь в корпус электроники, чтобы закрепить шаговый двигатель.

Далее была прикреплена верхняя часть корпуса электроники, пульт управления и рабочий стол уже после того, как была установлены несколько печатных плат, схема к которым прилагается в комплекте.

Ну или можно просто положить крышку и панель на гравёре, чтобы полюбоваться проделанной работой и великолепным дизайном.»

Выводы

Это, пожалуй, и вся информацию, которую он нам донес, но это довольно неплохая инструкция для тех, у кого есть мечта собрать собственноручно хороший самодельный лазерный станок для домашних и хоббийных целей.

Сама сборка лазерного гравера не особо затратная, поскольку количество деталей минимально, да и стоимость их не особо высока. Самыми дорогими деталями являются, наверное, шаговые двигатели, направляющие и, конечно же, детали самой лазерной головки с системой охлаждения.

Именно этот станок заслуживает особого внимания, поскольку не каждый лазерный гравер позволяет быстро устанавливать на 3 ось фрезерную машинку и превращать станок в полноценный ЧПУ фрезер.

В заключение хочется сказать: если вам действительно хочется самому собрать качественный станок ЧПУ своими руками, который будет служить верой и правдой долгие годы, не нужно экономить на каждой детали и пытаться сделать направляющие ровнее заводских или заменять ШВП на шпильку с гайкой. Такой станок работать хоть и будет, но качество его работы и постоянная настройка механики и программного обеспечения просто расстроит вас, заставив пожалеть о потраченном на него времени и средствах.

При поддержке "Алаев и Ко" Лаб. г. Саратов/г. Москва

• Темы без ответов
• Активные темы
• Поиск
• Топлист сообщений
• Благодарности

Изготовление лазерного ЧПУ станка своими руками

Модератор: Алаев Ян

• Отправить тему по email
• Версия для печати

• Перейти на страницу:

Изготовление лазерного ЧПУ станка своими руками

Сообщение Алаев Ян » 27 янв 2016, 14:29

История создания лазерного ЧПУ своими руками

1. Разъемы для подключения шаговых двигателей GX16-4 http://www.ebay.com/itm/5Pcs-Aviation-Plug-16mm-4 . m4af93d41ee:g:sYYAAOSwezVWwZ95
2. Шаговые двигатели Nema23 http://www.ebay.com/itm/24V-Nema-23-Stepper-Motor . m33a8b043c0:g:3AgAAOSwLVZV6T-n
3. Лазерный диод 2Вт 450 нм 12В http://www.ebay.com/itm/Focusable-high-power-2W-4 . m4d35e48d3a:g:xScAAOSwxp9W9Uug
4. Защитные очки на длину волны 450 нм http://www.ebay.com/itm/Protective-Goggles-for-Vi . m1c39365467:g:2rYAAOSw0e9Us-ck
5. Крепежный уголок для шагового двигателя Nema23 http://www.ebay.com/itm/For-57mm-NEMA23-Stepper-M . m35f77bf7b6:g:TpsAAOSwnH1WbE8Y
6. Армированный ремень шириной 6 мм http://www.ebay.com/itm/5-Meter-197-6mm-Width-GT2 . m43cb91bc4b:g:vr0AAOSwq7JUEday
7. Шкив для ременной передачи http://www.ebay.com/itm/5PCS-lot-GT2-Timing-Pulle . 46a0mN8y5RI51dnaKfVrGeEKEyA
8. Держатели цилиндрических валов http://www.ebay.com/itm/4pcs-SK10-SK12-SK16-Linea . 11f0mgaualeopJ430M7mIsL85SQ
9. Уголки для соединения панелей короба /viewtopic.php?f=74&t=241&p=18663#p18663

Сообщение Алаев Ян » 27 янв 2016, 14:52

Достаточно давно я заинтересовался темой ЧПУ станков. Опыт был нулевой, знания только поверхностные, разумеется, собирать станок самостоятельно не вариант вообще в таком начале, поэтому я купил свой первый фрезер с пониманием того, что станок на убой и на нем я буду учиться. Достаточно быстро я его освоил, но так как это был фрезер, то вскоре пришло время, когда шуметь было нельзя и станок был убран до лучших времен. Лучшие времена так и не наступили, а желание использовать ЧПУ все усиливалось. Я решил, что самый правильный путь – использовать ЧПУ по назначению, раз уж он есть, но так как фрезеровать нельзя, нужно делать что-то другое. Было решено переделать фрезер под лазер. Сказано, сделано. Я нашел компанию, где мне оказали всестороннюю помощь и техническую поддержку и провели необходимую модернизацию станка http://www.escosar.ru. Станок был переделан. За что им ОГРОМНОЕ СПАСИБО! Все заработало! Ура! Пока велись переделки я периодически изучал тематику ЧПУ и все постепенно становилось на свои места. И вот я получил желанный лазерный ЧПУ. Начал изучать его, но реальность оказалась весьма сильно отличающейся от теории. К примеру, подготовленный код в симуляторе выглядел вот так:

Речь идет о том, что при попытке нарисовать стробометки (черные точки) на каком-то этапе набегает ошибка и в конечном итоге станок теряет ноль. Т.е. это либо шаги пропускаются, либо люфты осей набирают погрешность, либо еще что-то. Вариантов много. Самое забавное – это тот факт, что только я, наверное, мог придумать такую программу по рисованию стробометок, обычные нормальные люди ограничиваются сравнительно линейными рисунками (вроде того змЕя по центру) и в этом случае никаких проблем со смещением не возникает. В конечном итоге, станок – собранный механизм, его блок управления тоже неведомая коробка и что там внутри одному богу известно. Максимум, что можно было сделать – играться настройками при формировании кода и настройками управляющего контроллера. Я, наверное, перепробовал все возможные варианты после чего решил, что хочу во всем досконально разобраться и хочу иметь гибкую систему подключений позволяющую менять источник сигнала управления (ПК или контроллер), менять драйвера двигателей на другие, менять сам станок даже, к примеру, меня совсем не устраивала ось Х, так как там передача винт-гайка, а для лазера нужна быстрая ось, а следовательно ременная передача. В конечном итоге было решено все разобрать и механику станка и неведомую коробку управления станком и сделать все по своему. Так как проблема так и не была решена настройками, а в таком виде меня результат не устраивал. Дурная голова ногам/рукам покоя не дает.

Прежде чем разобрать свой станок я некоторое время поработал на нем. Ниже покажу некоторые из полученных результатов.

Был даже изготовлен жертвенный стол для удобства установки деталей в обработку.

В заключение этой предыстории, хочется обозначить, что все же меня не устроило в том, что было:
В электронике – полное незнание содержимого блока управления и его возможностей, как оказалось позже, внутри было собрано все на ужасных соплях с применением весьма устаревшего драйвера PLC002 работающего максимум в режиме полушага, для лазера, где требуется плавный ход, такой режим, наверное, недопустим в принципе, там нужно шаги делить на 8, а лучше на 16 частей. В механике меня не устраивали люфты и скорость работы, под лазер я хотел получить быстрые перемещения, а это означало, что ходовые винты надо заменять на ременную передачу. В конечном итоге, я взялся за самостоятельное строительство станка о чем здесь и хочу рассказать.

Для анализа разработанных G-кодов я пользуюсь программой-просмоторщиком. Скачать ее можно здесь

Сразу хочу добавить, что эта программа будет опознана антивирусом как вирус, добавьте ее в исключение, вирусов там нет. Проверено.

Сообщение Роман Мирошниченко » 27 янв 2016, 15:09

Пожалуй, это правильное решение .

Это я слишком тормознул. После нашего разговора про изготовление плинтов на ЧПУ:

Алаев Ян писал(а): #26 Алаев Ян » 27.06.2014, 19:32

Просто я впервые сталкиваюсь с подобной работой по изготовлению под заказ и давно, очень давно вынашиваю идею различных работ по дереву и мягкому металлу с помощью станка с ЧПУ. К чему я это, у меня есть станок с ЧПУ небольших габаритов, но он пока стоит без дела, а я ищу пути его пристроить в жизни. Просто такие работы, как изготовление плинта – это высокоточные работы и уверен, что ЧПУ с ними справится лучше любого мастера, делающего вручную. Не знаю, как будет работать Ваш мастер, но повторяемость и производительность работы станка ЧПУ не идет ни в какое сравнение с ручным трудом. Соответственно, при лучшем качестве, можно держать цену ниже ручной работы.

Сообщение Алаев Ян » 27 янв 2016, 15:25

да без проблем, если в габариты попадем – у меня есть мастер со своим станком ЧПУ под дерево.

В конечном итоге я полностью разобрал механику станка – раз тридцать про себя сказал слово "рукожопые" (прошу прощения, станок был куплен с рук в Москве), но других слов нет. Мой фрезер явно ранее эксплуатировался на фрезеровке металла, так как все сопряжения ходовой винт-гайка изношены, там достаточно большие люфты (в собранном станке это было не так заметно, так как портал держался по всем осям сразу, а когда осталась только одна степень свободы, одна ось, то на каждой оси гайка просто болтается. ). Вот вам и одна из возможных причин такого печального результата. Я отдал гайку на переделку токарю, но оказалось, что нарезать трапецеидальную резьбу с шагом под ходовой винт это большая проблема. В общем, токаря под эту задачу я так и не нашел. Пока отложил эти сопряжения на хранения, так как сейчас они мне не особо нужны. Я до этого решил, что буду делать все на быстром ременном приводе, поэтому данная задача временно не актуальна. Как вариант, можно нарезать метрическую резьбу и использовать шпильку, но это 10 шагов назад в станкостроении, уж лучше ходовой винт и гайка с люфтом, чем шпилька и гайка с метрической резьбой. Купить новый узел не проблема, стоит просто дорого. Ременный привод значительно дешевле.

Электронику станка я тоже разобрал. Внутри оказался достаточно старый контроллер/драйвер PLC002 подключенный не по документации. Про рукожопых я вспомнил еще несколько раз . Контроллер тоже собирали где-то в Москве незнамо кто. Пришлось все вынуть, собрать по документации и подключить так, чтобы был свободный доступ ко всему, так как драйвер работает максимум в режиме полушага и это далеко не айс по современным меркам ЧПУ. Вероятнее всего я заменю этот модуль на более быстрые и функциональные драйвера ШД. В свободном доступе ко всему у меня получилось вот так:

Стоит отметить, что я добавил туда индикатор выходной мощности лазера. Я собрал его на базе Arduino Nano. Индикация в диапазоне 10-100% – это очень удобно, чтобы не на глаз настраивать мощность излучения, а на точный режим. Когда надо будет непрорезать насквозь, а, например, на нужную глубину, или сделать нужный оттенок серого, я точно оценю этот индикатор по достоинству. У меня используется синий лазерный диод, поэтому я и индикатор мощности лазера сделал синим .

На данный момент я был озадачен имеющейся конструкцией станка ЧПУ, так как было понятно, что то, что есть мало подходит под лазер. Я пошел по лобовому пути. У меня была куплена тумба с поверхностью 500 х 500 мм под старый станок ЧПУ и поскольку другого места под него у меня нет, то я недолго думая заказал новую раму размером 500 х 500 мм. Конечно, хотелось бы сделать большего размера, но для маркировки в рамках моих задач рабочего поля должно хватить. Сейчас жду заказанные детали для ЧПУ и вот-вот должны выточить новую раму для ЧПУ из МДФ. Изначально хотел сделать сварную раму из квадратной металлической трубы, но найти зимой человека, который сделает такую сварную конструкцию не представилось возможным. Впрочем, опорная рама из МДФ меня вполне устроит.

В качестве источника сигналов управления станком ЧПУ я использую ПК с установленной программой Mach3 и автономный контроллер AG-CNC-1. Так как никакой унификации здесь нет, все контроллеры/драйверы подключаются по разному, пришлось городить переходник, чтобы можно было оперативно менять источник сигнала управления.

У меня контроллер со спецпрошивкой и умеет работать как с лазером, так и со шпинделем (у них немного разная логика включения/выключения во время исполнения G-кода).

В перспективе я планирую попробовать управление через программу LinuxCNC c ОС Linux (она по идее должна работать максимально близко к реальному времени). Планирую проверить работу GRBL и, возможно, работу автономного контроллера другого производителя. Это крайний случай, если с этими вариантами счастья не найду.