Gravador làser imprès en 3D de bricolatge amb aprox. Àrea de gravat de 38x29cm: 15 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Una paraula per endavant: aquest projecte fa ús d'un làser amb una gran quantitat de potència radiada. Això pot resultar molt perjudicial per a diferents materials, la pell i especialment els ulls. Així que tingueu precaució quan utilitzeu aquesta màquina i intenteu bloquejar totes les radiacions làser directes i reflectides per aconseguir que es produeixi alguna cosa fora de la màquina

Utilitzeu ulleres de protecció adequades a la freqüència del làser utilitzat

Fa un temps vaig fer un mini gravador làser, basat en dues unitats de CD. Després vaig fer-ne una de més gran basant-me en les coses que tenia al meu taller (vegeu el meu "gravador làser ràpid, brut i barat" que es pot instruir). El petit funciona bé, però és petit. El més gran és més gran, però a causa del joc de les parts no és tan precís.

Però ara tinc una impressora 3D. Vaig decidir fer-ne una de zero amb peces que compraré i peces que dissenyaré i imprimiré jo mateixa. Així ho vaig fer.

He pagat uns 190 euros per les peces sense el làser que ja tenia.

Sí, és dimarts, això torna a ser una instrucció per a un gravador làser. Però crec que tots els instructius que podeu llegir sobre un tema, afegir molta informació i un altre angle de perspectiva que us pot ajudar a decidir què voleu fer.

I, de nou, és cert, podeu comprar un gravador làser complet per aquesta quantitat de diners (probablement un de més petit), però la diversió de construir-lo vosaltres mateixos, per a mi, no té preu, a més de saber exactament com es combina tot. I, a més, vaig experimentar molt bé descobrint quina dimensió hauria de tenir els dissenys (ho admeto: per inspiració he buscat una mica a Internet els gravadors que podeu comprar com a kit) de les coses que heu d’imprimir per fer-les treballar. Et fa entendre millor tot el tema.

En aquest instructiu us mostraré què he comprat, què he imprès i com es combina per fer un gravador làser de 38x29 cm (mida de gravat / tall).

Vaig imprimir totes les parts imprimibles amb la meva impressora Davinci pro 3 en 1: les parts blaves amb PLA i les coses blanques (els autobusos de distància) amb ABS.

Configuració de la impressora PLA:

• 210 graus C
• sense llit climatitzat
• Capes de 0,25 mm
• gruix de la closca (superfície normal, superior i inferior) 4 capes
• 80% de farciment (excepte les "plaques de suport del cinturó" que imprimeixen aquelles amb un 100% de farciment)
• totes les velocitats a 30 mm / s (excepte la velocitat d'impressió i de retracció a 60 mm / s i la capa inferior a 20 mm / s)
• vora 5 mm
• sense suports
• proporció d'extrusió 100%

Configuració de la impressora ABS:

configuració normal de l'ABS amb un 100% d'ompliment

Tingueu en compte que l’anglès no és la meva llengua materna i us demano disculpes per endavant per errors gramaticals i ortogràfics.

Pas 1: llista de materials

Aquesta és la llista de coses que he comprat:

• 1x perfil d'alumini extrusions 2020, longitud 1 m
• 2x perfil d'alumini 2040 extrusions, longitud 1 m
• 1x eix de 8 mm de diàmetre, longitud aproximada de 44 cm
• 4x juntes de cantonada d'alumini amb corresponents femelles i cargols
• 1 lot de femelles corredisses (on el compro, el lot és de 20 unitats. No les feu servir totes)
• Rodes de niló 12x 23 mm (mida interior 5 mm) especialment per als perfils usats
• 1 coixinet de boles, 22 mm a l'exterior, 8 mm a l'interior
• 2x politja GT2, forat de 8 mm, per a cinturó de 6 mm d'ample (20 dents)
• 1x politja GT2, forat de 5 mm, per a cinturó de 6 mm d'ample (20 dents)
• 1x acoblament d'eix flexible de 5 mm a 8 mm
• 2 metres de corretja dentada GT2 de 6 mm
• 2 motors pas a pas NEMA17 (1,8 graus / pas, 4,0 kg / cm) 42BYGHW609L20P1X2, o simular
• 2 cables de motor pas a pas, 1 m (si voleu utilitzar guies de cables, necessiteu cables més llargs)
• 4x interruptor de límit, distància del forat de 10 mm (la placa de muntatge impresa és per a aquesta distància)
• 1x Aduino Nano
• 2x controlador pas a pas StepStick DRV8825 amb dissipador de calor
• Cargols de 12x m6 x 30 mm
• Cargols, femelles i arandeles de 8x m5 x 30 mm
• Perns, femelles i arandeles de 4x m5 x 55 mm
• 4x m3 x n mm (on n és el valor que depèn de la profunditat dels forats m3 dels motors i el gruix de la placa de 7 mm + la longitud dels autobusos de llarga distància)
• 4x m3 x n mm (on n és el valor que depèn de la profunditat dels forats m3 dels motors i del gruix de la placa de 7 mm)
• alguns cargols m4 per als suports de la corretja i la placa de muntatge del commutador de límit

també cal:

• 1x condensador 100uF
• 1x resistència de 220 Ohm
• 1x led
• 1x polsador (interruptor d'alliberament del motor)
• 1x tauleta de pa adequada
• 1 alimentació de 12 V o un adaptador que proporciona prou amplificadors.
• 1x làser compatible amb TTL, preferiblement igual o superior a 500 mW. Unes potències més altes redueixen força bé el temps de gravat. Faig servir un làser de 2 W i això funciona molt bé.

I quan hàgiu acabat el breadboarding:

• 1x Tauler de prototipatge / fibra de vidre PCB (34x52 forats / 9x15cm) (o fer un PCB gravat)
• 1x endoll jack de 2,1 x 5,5 mm d’entrada (la part que es soldarà a la PCB i el connector de l’adaptador)

Coses per imprimir:

• Peus LE3
• Rodes de suport de distància central de calibre LE3 LE3
• LE3 calibre de rodaments de boles 21,5 22 22,5 mm
• Autobusos a distància LE3
• Motor LE3 i costat oposat
• Porta-motor làser LE3
• Porta cinturons LE3 marc 20x40
• Marc de placa de muntatge del commutador de límit LE3 20x40
• Clip de cable LE3 marc 20x40
• ********************** afegit l'11 de maig de 2021 ************************ ******
• **** Motor LE3 i costat oposat amb distància d'eix regulable ****
• ****
• **** Després d'ajustar la distància, podeu fixar el suport de cargol exèntric al seu lloc
• **** dos cargols parker. Hi ha dos forats per costat per fer-ho.
• ****
• **** Aquests poden substituir "motor LE3 i costat oposat" que no té una distància d'eix ajustable.
• ****
• ***************************************************************************

i, si cal:

Muntatges per cable LE3 i muntatge per PCB

Pas 2: imprimiu fitxers STL

Pas 3: peces impreses en 3D

Aquestes són totes les parts impreses

Pas 4: eines que necessiteu

Probablement tingueu la majoria de maquinari que necessiteu al taller, com ara:

• Capes
• Tornavisos
• Soldador
• Tieraps
• Un toc i matriu
• Una pinça

No molt més realment. Però el més important és tenir o tenir accés a una impressora 3D.

Pas 5: Preperacions

Talla els perfils en les longituds següents:

• el perfil 2020: 2 peces de 37 cm cadascuna
• el perfil 2040: 2 peces de 55 cm cadascuna i una peça de 42 cm.

Podeu veure els perfils amb una serra mecànica, però si teniu accés a una serra talladora industrial (com jo), heu d’utilitzar-la. Els resultats són molt millors.

Ara teniu 5 peces de marc. Veure foto. 1

El següent que cal fer és tocar el fil M6 a tots els perfils 2040. Veure foto. 2

En realitat, aquestes són les úniques preparacions que heu de fer.

Pas 6: el marc principal

Ajuntar el marc principal és fàcil i directe (fig. 1 i 2). En acabar, teniu una bona idea de la mida.

Després d'imprimiu els peus, "Peus LE3" (foto 3), foradeu els forats de 6 mm i forneu-los amb cargols de 8 m6 al marc.

Com podeu veure, no vaig imprimir les peces completament massives, sinó buides per una cara. Això estalvia molt de filament i temps d’impressió, i és molt fort. El costat llis cap a dins o cap a fora (foto 4) no té cap diferència quant a la robustesa, és una tria cosmètica.

Pas 7: assegureu-vos que les mides d'impressió siguin correctes i ajunteu el carro

És important esbrinar la precisió que imprimeix la impressora. Amb aquest propòsit he realitzat alguns calibres de prova:

Què fer:

1. imprimeix els "autobusos de distància LE3" (blanc a la foto 2)
2. imprimeix les "rodes de suport de distància central LE3 Test Caliber" i el "calibre LE3 de rodament de boles"
3. perforar els forats dels eixos de les rodes (parabolts de 5 mm) amb un trepant de 5 mm
4. deixat a la foto. L'1 és el calibre de prova per determinar la mida del forat del rodament de boles per deixar-lo ajustat. Hi ha tres mides diferents: 21,5, 22 i 22,5 mm. Aquests són els valors que es donen en el disseny de la impressió. El forat on millor s’adapta el coixinet (cal posar-hi força per introduir-lo) és el que necessiteu.
5. Es veu just el calibre per provar la distància entre les rodes de guia. És important que no hi hagi joc entre el marc del 2040 i les rodes. Ho podeu esbrinar amb aquest calibre. Simplement fixeu tres rodes amb cargols de 5 mm i els espaiadors i proveu a quina distància (58 o 59 mm) es mou el marc amb certa resistència a través de les rodes.

Nota:

en els dissenys d'impressió he utilitzat 22,5 mm per al forat de rodament i una distància de 58 mm entre les rodes. Això funciona perfectament per a mi. Si aquests valors no us funcionen, haureu de modificar el disseny.

Després d'esbrinar les mides adequades i d'imprimir el "motor LE3 i el costat oposat", primer foradeu els forats de les dues plaques.

Ajunteu el carro (foto 2).

Necessiteu el marc 2040, de 42 cm de llarg, i el motor i les plaques de rodament, perns de 4 m6, perns de 8 m5 i femelles.

1. perforar els forats: 3 mm per als forats del motor, 5 mm per als forats de l'eix de la roda, 6 mm per als forats per fixar la placa al perfil
2. cargoleu les dues rodes superiors en una de les plaques (utilitzeu volanderes de 5 mm entre els autobusos i les rodes, les rodes han de girar lliurement!)
3. quan recolzeu aquestes rodes sobre el marc, munteu les dues rodes inferiors com a wel
4. feu el mateix amb l’altre costat (a la foto 2, la placa del motor és al davant i la placa del coixinet a la part posterior)
5. cargol amb perns de 4 m6 el marc 2040 entre les plaques

Ara podeu moure el carruatge. Està bé si sents certa resistència, et diu que no hi ha joc. Els motors són prou resistents per manejar-ho.

De fet, aquest conjunt és una forma general de combinar la resta d’aquesta màquina. A partir d’ara, per tant, estaré menys expandit i assenyalaré només coses importants. Les imatges també diuen molt.

Pas 8: Axel i motor

1. Utilitzeu els 4 autobusos de llarga distància per cargolar el motor a la placa (heu d’esbrinar la longitud adequada dels cargols, depèn de la profunditat dels forats del motor)
2. col·loqueu el coixinet al seu lloc
3. empènyer l'eix de 8 mm pel coixinet i, al mateix temps, posar les politges de 8 mm i l'acoblador de l'eix flexible de 5 mm a 8 mm a l'eix
4. subjecteu-ho tot de manera que les dents de la politja quedin exactament per sobre de la ranura del marc

Pas 9: el suport làser / motor i les corretges

El suport làser / motor:

• Imprimeix "Suport motor làser LE3"
• Imprimeix "Portacinturó LE3 marc 20x40"
• Traieu els suports de la corretja a 3,2 mm i toqueu el fil de 4 mm als forats
• perforar els forats del suport làser / motor fins als diàmetres adequats. Els forats addicionals del costat làser serveixen per muntar una placa de muntatge làser universal que encara no he dissenyat.
• munteu el suport làser / motor complet
• treure temporalment el perfil del carro de 2040
• llisqueu el perfil per les rodes. Està bé si heu de fer força força per col·locar el perfil a l’abast. Quan mantinc el quadre perpendicular al terra, fins i tot amb el motor muntat, la gravetat no mourà el suport làser / motor.
• poseu als dos costats un porta-cinturons
• torneu a posar el perfil amb el suport làser / motor.

A la foto. 1 es pot veure com es combina (la foto es va fer en una etapa posterior. Havia oblidat fer-ne una abans). No oblideu les rentadores entre els autobusos i les rodes! No us importi el làser, només es tracta d’un conjunt de proves.

Els cinturons. Primer el del suport làser:

1. conduir el cinturó sota les rodes i sobre la politja com a la foto. 2
2. conduïu el cinturó pels dos costats sota els porta-cinturons (assegureu-vos que teniu la longitud suficient per poder agafar un tros de cinturó pels dos costats)
3. per un costat, empenyeu el suport del cinturó el més lluny possible i fixeu el pern (no és necessari subjectar-lo molt fort)
4. ara feu el mateix a l’altre costat i al mateix temps tireu de la corretja de manera que hi hagi una tensió raonable entre la politja i les rodes

Per a les dues corretges del carro (fig. 3 i 4) feu el mateix, però amb la diferència que només heu d’apartar un peu (traieu el pern superior i afluixeu el inferior) i introduïu dos cinturons en un. lateral. Ara podeu lliscar l’altre sota el carro cap a l’altre costat. Assegureu-vos també que, després de tensar les dues corretges, el carro estigui completament en angle recte.

ps

si imprimiu els porta-cinturons en una etapa anterior, podeu inserir-los al marc abans del muntatge

Pas 10: els interruptors de límit + titulars

Primera impressió:

• Marc de placa de muntatge del commutador de límit LE3 20x40
• Clip de cable LE3 marc 20x40

A la foto. 1 i 2 veieu els interruptors de límit muntats al quadre principal. La distància entre ells és d'aprox. 45 cm (distància de gravat de 38 cm + amplada de la placa de 7 cm)

A la foto. 3 i 4 els interruptors de límit del travesser, distància: 36 cm (29 + 7). Després del muntatge, comproveu si els interruptors estan situats correctament (sense col·lisions mecàniques).

Tot el treball mecànic està pràcticament fet ara.

Ja podeu connectar els interruptors i utilitzar els clips de cable per assegurar els cables a les ranures del marc lateral.

Pas 11: l'electrònica

• Pic. 1 mostra esquemàticament les connexions entre les parts
• Pic. 2 com han de ser les connexions del tauler de control.
• Pic. 3 i 6 la taula de treball en directe real
• Pic. 4 el costat de filferro de la placa de prototipus que he fet
• Pic. 5 la part lateral. Fixeu-vos en totes les connexions de capçalera femenines de l'Arduino, les plaques de controladors i totes les connexions de cable. Aquestes connexions permeten que els quadres de commutació (quan no siguin necessaris) siguin més fàcils.

He dissenyat frens de moutning per a la placa de prototipat de 9x15 cm perquè pugueu fixar la placa al perfil del 2020. Aquests frens formen part del fitxer d'impressió "Muntatges de cables LE3 i muntatge PCB" (fig.7 i 8).

Hi ha 3 connexions a cada placa de control per controlar la resolució del pas: M0, M1 i M2. Amb aquestes connexions podeu determinar la resolució del pas en funció de com connectar-les a + 5V. Allà he creat a la placa de prototipatge línies de pont per a cadascuna de les 3 línies dels dos bussejadors. Es troben als cercles grocs de la foto. 5.

Amb aquests ponts podeu configurar fàcilment la resolució del pas:

M0 M1 M2 Resolució

• baixa baixa baixa Completa
• alt baix baix Mig
• baixa alta baixa 1/4
• alta màxima baixa 1/8 (aquest és el paràmetre que faig servir i es dibuixen a les imatges)
• baixa baixa alta 1/16
• alta màxima 1/32

On alta significa: connectat a + 5V (línia de pont tancada).

No trobareu aquests ponts a la taula o al diagrama, però teniu la idea i els podeu implementar vosaltres mateixos si cal.

Podeu ometre aquests ponts i establir la resolució de pas permanentment a la resolució de pas desitjada. Fins ara no he canviat la configuració del pont: la resolució 1/8 funciona bé.

Tampoc no trobeu l'interruptor a la foto. 5 (cantonada superior dreta). Aquest commutador que he implementat commuta entre D12 i D11 a la placa Arduino per dirigir el làser, resp. M03 i M04 (Gcode). Però em constato que amb els programes adequats ja no cal que utilitzeu M03, així que ho he deixat fora dels plans. En canvi, la línia TTL està directament connectada a D11 (M04).

Ps.

si us plau, tingueu en compte que, a l’escema, els dos connectors (5 cables i 4 cables) eren necessaris per a mi perquè havia construït jo mateix el sistema làser amb un ventilador de refrigeració separat. Però si teniu un mòdul làser i no voleu regular la potència del làser. Només necessiteu les 3 línies superiors del connector de 5 línies i l'alimentació hauria de provenir de la font d'alimentació que ve amb el làser.

Pas 12: programari

Programes utilitzats per a aquest propòsit instructiu:

• GRBL, versió 1.1 (biblioteca arduino)
• LaserGRBL.exe, programa per enviar imatges en rodanxes o gràfics vectorials al gravador / tallador
• Inkscape, programa de dibuix vectorial
• JTP Laser Tool V1.8, complement necessari per a Inkscape per crear un fitxer Gcode per a LaserGRBL
• Bloc de notes ++

A Internet podeu trobar molta informació sobre com instal·lar, descarregar i utilitzar aquests programes.

El primer que heu de fer és alterar el fitxer config.h de la biblioteca GRBL:

1. després de descarregar GRBL v1.1, obriu config.h amb Notepad ++ (podeu trobar config.h al directori GRBL)
2. cerqueu les línies que veieu a la foto. 1, 2 i 3 i canvieu-los segons la part dreta de la imatge (a l'esquerra de les imatges veieu les línies originals i a la dreta les modificades)
3. deseu el fitxer

Ara carregueu la biblioteca GRBL al vostre controlador nano Arduino:

1. connecteu el vostre Arduino al vostre ordinador
2. inicieu el programa Arduino
3. trieu Esbós
4. trieu Importa biblioteca
5. trieu afegir biblioteca
6. aneu al directori on es troba GRBL i feu clic (no obert) al directori GRBL (el directori on heu modificat el fitxer config.h)
7. feu clic a obre
8. Ignoreu el missatge sense categoritzar bla bla bla i tanqueu el programa Arduino
9. Aneu al directori … GRBL / examples / grblUpload i inicieu grblUpload.ino
10. ara s'inicia el programa Arduino i comença la compilació. Quan hàgiu acabat, ignoreu el missatge d'espai de memòria massa baix i tanqueu el programa Arduino.

En aquesta etapa, la placa Arduino es carrega amb GRBL i la configuració de Homing i els límits de límit són correctes.

Ara heu de fer saber a GRBL a la placa Arduino quines velocitats, dimensions, etc. són necessàries per fer funcionar el gravador.

• connecteu el vostre Arduino al vostre ordinador
• Inicieu laserGRBL.exe
• feu clic al botó de connexió (a més del camp de la velocitat en bauds)
• escriviu $$ al camp d’ordres d’enviament (a sota del camp de progrés) i premeu [Retorn]
• Canvieu els valors segons la llista de la imatge. 4. Només cal que escriviu les línies que s'han de canviar al camp d'ordres d'enviament (a sota del camp de progrés). Per exemple: escriviu $ 100 = 40 [Retorn]
• Repetiu això per canviar tota la línia.
• després podeu tornar a escriure $$ per veure o totes les possibilitats són correctes

Mentre realitzeu la prova de proves, vegeu més avall, també heu d’ajustar la quantitat d’amplis que van als motors. Podeu girar el petit retallador a les dues taules de pas per fer-ho, però desconnecteu el tauler de l’alimentació abans de fer-ho. Baixeu-vos i llegiu el full de dades de stepstick. Ajusteu els retalladors pas a pas fins que els motors funcionin suaument i no perdin mai un pas. Els retalladors dels meus taulers fan aproximadament 3/4 girs a la dreta.

Ara podeu provar el gravador per veure si tots els moviments funcionen bé i, molt important !, si els interruptors de límit funcionen. Si s'activa un interruptor de límit, la màquina passa a un estat d'error. A laserGRBL podeu llegir com resoldre aquest programari basat en programari, $ x o alguna cosa així, i ara el commutador d'alliberament del motor és útil: en l'estat d'error probablement un dels commutadors encara està activat, ara premeu l'interruptor d'alliberament del motor i estireu una mica el carro desitjat de l'interruptor per deixar-lo anar. Ara podeu "restablir" i "assignar" a la màquina.

Bàsicament, ja esteu preparats per a la vostra primera calibració.

Pas 13: Calibre

El següent procediment és un extracte d'una part del meu "gravador làser ràpid, brut i barat" que es pot instruir i us pot ajudar si teniu desviacions en les mesures de la vostra producció de gravat

Per al calibratge de 100 $ (x, pas / mm) i 101 $ (y, pas / mm), he fet el següent:

1. He omplert el valor 80 aproximadament tant per $ 100 com per $ 101
2. després dibuixo un quadrat d’una mida determinada, posem per cas 25mm a Inkscape i començo a gravar **
3. El primer resultat no serà un quadrat amb la mida adequada, 25x25mm.
4. Comenceu amb l'eix x:
5. diguem que A és el valor que voleu per 100 $ i B és el valor de 100 $ (80) i C és el valor d’Inkscape (25) i D és el valor que mesureu al quadrat gravat (aproximadament 40)
6. llavors A = Bx (C / D)

En aquest exemple, el valor nou de 100 $ (A) és 80x (25/40) = 80x0, 625 = 50

El mateix podeu fer amb l’eix y (101 dòlars).

El resultat és bastant precís. Si utilitzeu exactament els mateixos motors, corretges i politges per als eixos x i y, els valors de 100 $ i 101 $ seran els mateixos."

** Si feu un quadrat de calibratge a Inkscape, utilitzeu el connector JTP Laser Tool V1.8 per crear un fitxer Gcode (vectorial) que podeu carregar a laserGRBL. Assegureu-vos que empleneu M04 per encendre i M05 per apagar el làser al connector JTP Laser Tool V1.8.

Pas 14: llest

Si tot anava bé, ara heu gravat un quadrat amb una mida exacta de 25 mm.

Ara podeu gravar / retallar qualsevol cosa que vulgueu: imatges en escala de grisos, dibuixos vectorials, patrons per tallar, etc. I això amb molta precisió.

foto 1, els caràcters inferiors són molt petits (la distància entre dues línies a la regla és d’1 mm)

foto 2, alguns primers resultats a escala de grisos.

pic. 3, bastant precís.

El vídeo mostra el gravador treballant.

Pas 15: últim pas

Ara tot està funcionant bé, podeu començar ajustant bé l’aparell amb guies de cable i un bonic PCB. He creat alguns muntatges de guia de cables que podeu imprimir i utilitzar per adjuntar guies de cables (imprimeu el fitxer "Muntatges de cable LE3 i muntatge de PCB").

Si feu servir guies de cables, els cables del motor d’1 metre de llarg no són prou llargs i heu de comprar cables més llargs o fer extensions de cable (això és el que vaig fer jo). A les imatges veieu com he fet ús de les guies (i els suports) de cables. I, per ser honest, el guiatge de cables fa que sigui molt més fàcil de gravar, ja que no cal tenir por dels cables cremats o dels cables enganxats entre parts, etc.

Espero que aquest instructiu us sigui inspirador i també sigui una font d’informació per fer un gravador làser. He experimentat molt divertit dissenyant-lo i construint-lo i sé que hauríeu de fer-ho a l'hora de construir aquesta cosa.

Feliç construcció