Самодельный миниатюрный лазерный гравер на Arduino Uno

Материалы и инструменты

Для создания гравера вам понадобятся следующие основные компоненты:

• Arduino UNO (с USB-кабелем).
• 2 шаговых двигателя от DVD-приводов.
• 2 контроллера для шаговых двигателей A4988 и соответствующая плата расширения для Arduino.
• Лазер мощностью 250 мВт с настраиваемой оптикой.
• Блок питания (минимум — 12В, 2А).
• 1 N-канальный полевой транзистор IRFZ44N.

Вот список необходимых инструментов:

• Паяльник.
• Дрель.
• Напильник по металлу.
• Наждачная бумага.
• Кусачки.
• Клеевой пистолет.

Принцип работы самодельной гравировальной установки

Самодельный гравер предложенной конструкции работает по следующему принципу. Вращение от электродвигателя посредством шкивов и резинового пассика передается на гибкий вал, который, в свою очередь, сообщает его рабочей насадке и зафиксированному в ней инструменту.

Гравировальная машинка своими руками может быть изготовлена и в другом конструктивном исполнении, которое предполагает, что гибкий вал соединяется с электродвигателем посредством переходной муфты. Одним концом такая муфта насаживается на вал электродвигателя и надежно фиксируется на нем при помощи штифта, а в квадратное отверстие, выполненное на ее втором конце, вставляется подвижный сердечник гибкого вала.

Устройство простейшего самодельного гравера

После того как все конструктивные элементы будущего самодельного гравера подготовлены, приступают к его изготовлению.

1. Для надежного и устойчивого крепления всех элементов конструкции гравера необходимо сделать простейшую станину-основание, для чего можно использовать лист текстолита или толстой фанеры, вырезав из него кусок требуемого размера. На заранее размеченных местах на поверхности такого основания крепятся электродвигатель и кронштейн с хомутом, в котором будет фиксироваться задний наконечник гибкого вала. После затягивания крепежной гайки на хомуте кронштейна конец гибкого вала должен надежно в нем зафиксироваться.
2. Заранее подготовленные шкивы, которые также можно снять со старой бытовой техники, фиксируются на валу электродвигателя и на подвижном сердечнике гибкого вала. Чтобы выполнить такую фиксацию, необходимо во фланцевой части шкивов и на валах просверлить отверстия, в которые затем будут вставлены штифты. Обеспечить надежность соединения поможет обычная эпоксидная смола. Передача вращения от электродвигателя гибкому валу, осуществляемая при помощи шкивов и пассиков, удобна тем, что, изменяя диаметры используемых шкивов, можно регулировать частоту вращения, сообщаемого гроверу.
3. Заключительными этапами изготовления гравера предложенной конструкции являются установка резинового пассика на шкивы гибкого вала и электродвигателя, подключение мотора к электрическому питанию, фиксация рабочей насадки с инструментом на переднем конце гибкого вала и тестирование готового устройства.

Чтобы сделать свой гравер более безопасным в эксплуатации, изготовьте для его электродвигателя и ременной передачи компактный кожух (можно использовать обычную фанеру). Поскольку руки при работе с устройством заняты удерживанием обрабатываемого изделия и рабочей насадки, можно оснастить гравер ножной педалью для его включения и выключения. Основным элементом такой педали, корпус которой также часто делают из фанеры, является обычная толчковая кнопка.

В качестве привода для гравера можно использовать болгарку с «полетевшим» редуктором.

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.

Варианты оболочки

Если ради того, чтобы сделать приспособление для зажима, будет необходимо зайти на Aliexpress либо иной похожий портал в поиске цангового патрона, с кожухом все значительно легче. Для его создания сгодится хлам, которое по обыкновению выбрасывается.

Разберем несколько вариаций.

• Флакон от дезодоранта-антиперспиранта. Отдельные емкости из пластика безупречно подходят по габаритам под мотор от аудиомагнитофона либо проигрывателя компакт–дисков. В ситуации, когда двигатель немного больше по габаритам, следует вставить его с незначительной натяжкой. В крышке флакона от антиперспиранта надо прорезать отверстие для выведения цангового патрона. Для большей практичности в самом низу можно поставить гнездо для подсоединения источника питания, а с боковой стороны кнопочку включения/отключения. Это дает возможность держать дрель в стороне от блока.

Что требуется учесть, при создании самодельного гравера?

При изготовлении и эксплуатации любого лазерного оборудования важно учитывать, что излучение опасно для человека. При настройке и тестировании лазеров появляется риск ожогов, нарушения зрения. Это указывает на необходимость соблюдения мер безопасности. Прежде всего, необходимы затемненные очки, защищающие глаза. В целом сборка своими руками гравера мало отличается от монтажа иных систем с элементами оптики и электроники.

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.

Зажимной механизм

Следующий важный компонент устройства – патрон, применяемый для удерживания сверла. Чтобы изготовить приспособление для зажима, необходимо заранее приобрести цанговый патрон. Он являет собой зажимное устройство, способное крепко держать предметы цилиндрической формы. Закрепив сверло в цанговом патроне и сильно зажав его на оси мотора, надо всего лишь подключить к мотору устройство питания либо батарейки.

Подобный упрощенный вариант мини-дрели уже способен просверливать отверстия.

Если у вас нет желания дальше обременять себя, и вы будете использовать инструмент не очень часто, можно оставить его в таком виде.

Впрочем, удерживать «обнаженный» мотор в руках дискомфортно, да и мини-дрель смотрится малопривлекательно. Чтобы довести начатое до финиша, понадобятся оболочка и отдельные компоненты управления.

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.

» data-lazy-type=»iframe» src=»data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″>