Делаем лазерный резак/гравер формата А3

Насмотревшись как жена мучается вырезая ножницами фигурки из фетра, решил облегчить ей задачу.
Пробежавшись по ссылкам гугла понял, самое оптимальное это кроить лазером.

 

Первоначально обзор делался для сайта mysku.ru и потом был перенесен сюда.

У китайцев много разных готовых моделей, но все они так или иначе меня не устроили.

Быстро прикинул техзадание для себя:
1. Рабочее поле А3.
2. Станок должен быть потребительским. Положил материал, вставил флешку и дальше все должно делаться автоматически.
3. Простота конструкции (не так много свободного времени ).

За основу механики взята китайская схема на конструкционном алюминиевом профиле и роликах, обзор конструктора на таком принципе не так давно был здесь.
Электронная часть собрана на готовых компонентах используемых в 3D принтерах.
Кроме профиля и метизов все заказывалось на алиэкспресс

Файл Excel с активными ссылками
Профиль оказалось проще и дешевле заказать в РФ. Заказ приняли, изготовили и отправили оперативно, все порезано аккуратно и в размер.
Пока заказанные комплектующие находились в пути, прикинул и нарисовал необходимые детали из оргстекла. На оси Y стойки толщиной 10 мм, на оси Х 5 мм.
В первой попавшейся компании занимающейся наружной рекламой мне все это вырезали за час, обошлось в 600 рублей вместе с материалом (на фото в защитной пленке).

В течении 20 дней все заказанное пришло и можно было начинать сборку.

Рама собирается просто, на картинках должно быть все понятно. Не стоит весь крепеж затягивать сразу намертво, это можно сделать после окончательной регулировки.

Вместо проставочных втулок я использовал шайбы на М6, набирая необходимое количество опытным путем.

При заказе профиля я так же заказал специальные гайки, которые можно вставлять в паз и которые при затягивании проворачиваются и фиксируются.

По опыту сборки выяснилось что можно обойтись без них, обычные квадратные гайки М5 из хозмага отлично подходят.

В деталях из оргстекла предусмотрены пазы для регулировки прижима нижними роликами. Верхние сразу фиксируем жестко, нижние затягиваем прижимая руками верхние и нижние ролики к профилю . Получившаяся тележка должна двигаться по профилю без люфта и лишних усилий.

Двигатели NEMA17 с 400 шагами на оборот, работают мягко и тихо. На оси Y 2шт., поключенные к одному драйверу последовательно, на оси Х один.

Ремень GT2 шириной 6 мм, натягиваем туго, но без фанатизма. На концах фиксируем при помощи квадратной гайки М5 и полоски жести проложенной между ремнем и гайкой.

После сборки убеждаемся что все двигается руками мягко и без заеданий. После этого ослабляем силовые уголки на основной раме что бы снять все возможные напряжения появившиеся от неизбежных перекосов и тут же все затягиваем обратно. Еще раз убеждаемся в плавности движения и отсутствии люфтов.

Можно переходить к электронной части. Самое главное это конечно сам лазер, в моем случае это синий лазер с длиной волны 445нМ и мощностью 2 Вт, в комплекте с драйвером.
Лазер такой мощности крайне опасен, не рекомендую включать его вообще до установки в рабочее положение.
Специальные защитные очки и изучение этой статьи помогут вам избежать проблем
Драйвер позволят с помощью ШИМ управлять мощностью излучения.

К сожалению большинство лазеров на али не имеют заводской маркировки вообще и очень часто продавцы завышают мощность в 2 раза легко. В моем случае продавец повел себя уверенно и согласился на мои условия в случае проблем с качеством или мощностью.
Косвенно на мощность указывает потребляемый ток, но я больше ориентировался на видео где показана работа аналогичных по мощности лазеров от известных производителей. Кстати в известном обзоре мощность лазера явно не 2,5Вт.
В общем работой лазера я удовлетворен, более того в переписке с продавцом выяснилось что мощность можно поднять до 2,5Вт без деградации кристалла, «just as you are a professional customer, also you can adjust the laser from 1.8-2.5W by yourself.»

Установленный на свое место лазер

Для автономного управления вариантов крайне мало, я остановился на связке Mega2560+Ramps 1.4 c драйверами DRV8825 и LCD модулем со встроенным картридером.


Работать все это будет на Marlin, тем более нашлась версия оптимизированная под лазер.

Данная прошивка настроена на управление лазером СО2 через выход на вентилятор и на нем присутствует 12 вольт. Прямое подключение моего драйвера сразу вывело бы его из строя, так как входной уровень TTL на нем 5 вольт.
Пришлось немного подредактировать прошивку, переместив выход управления лазером на 5 пин.
Активировал автозапуск при появлении карты в картридере, выставил рабочее поле и остальное по мелочи.
После заливки прошивки нужно настроить ток шаговых двигателей, для этого в принципе достаточно тонкой отвертки и пальца на радиаторе драйвера. После включения двигатели встают на удержание и вращением подстроечного резистора на драйвере добиваемся что бы радиатор был горячим, но не обжигающим кожу.
Файлы для управляющей программы удобно готовить с помощью Inkscape и вот этого плагина.
На этом обзор можно и завершить, на этой стадии уже можно что то начать резать или гравировать, но лучше потратить еще немного сил и времени что бы привести все это в более менее нормальный вид.

В первую очередь нужно убрать болтающиеся провода, для этого лучше всего использовать гибкий кабельный канал.
Конструкция видна на фото достаточно хорошо.


Алюминиевый уголок из леруа крепится на мебельные уголки оттуда же.
Все проводные соединения пропаиваем и прячем в термоусадку.
Для удобства работы нужно установить концевые выключатели, можно ограничится двумя, но лучше на оба крайних положения осей.

Крепление придумываем по месту, мне попались очень мелкие кнопки и оказалось что их проще всего приклеить к площадке из оргстекла.

а уже ее закрепить в удобном месте

В процессе работы лазера выделяются вредные вещества и их необходимо удалять из помещения, для этого нужен корпус и система вентиляции.
По объявлению нашел фирму изготавливающую корпусную мебель и по почте отправил чертеж, через 2 дня забрал готовый корпус, обошелся в 2000 рублей.

В крышке предусмотрено смотровое окно, закрытое красным оргстеклом для защиты от отраженного излучения.

Электронику убираем в подходящий корпус

В заключение немного фото с первых опытов
Фетр








Картон


Туристический коврик, толщина 5мм.

Фанера 4мм, с подачей воздуха, 8 проходов.

Гравировка на картоне, 1000мм/м

И пара коротких видео

Вот таким образом за пару сотен долларов и небольшое количество времени можно сделать одного взрослого довольным, а несколько десятков детей счастливее.
Все эти поделки из фетра используются для изготовления учебных материалов для маленьких детей с отклонениями в развитии и достаются им совершенно бесплатно.