Как сделать лазерный ЧПУ-станок своими руками?

Современные аппараты с ЧПУ позволяют автоматизировать процесс обработки деталей и обеспечивают высокое качество. Однако стоят они дорого, а потому не всякий человек может себе позволить такую «роскошь» дома. Таким мастерам поможет лазерный ЧПУ-станок своими руками, который можно сделать, ознакомившись с основными принципами конструирования и сборки на конкретном примере.

• Материалы для сборки лазерного станка ЧПУ своими руками
• Как собрать лазерный станок ЧПУ своими руками: пошаговая инструкция
• Электроника для самодельного лазерного ЧПУ станка
• Настройка и отладка самодельного лазерного станка

Материалы для сборки лазерного станка ЧПУ своими руками

На фото показан простой лазерный станок, изготовленный своими руками.

Для его изготовления использованы такие материалы и комплектующие:

1. ДСП, МДФ или фанера для корпуса.
2. Направляющие элементы – металлические стержни диаметром 10–12 мм.
3. Держатели направляющих.
4. Линейные и опорные подшипники, втулки скольжения разного диаметра.
5. Шаговые двигатели. Их надо 3 шт. для установки по осям X, Y, Z. Вполне подходят электродвигатели от принтеров или DVD-плееров.
6. Ходовые винты и гайки.
7. Контроллер шаговых двигателей.
8. Блок питания контроллера.
9. Мягкая муфта для передачи плавного хода и обеспечения соосности шагового двигателя.
10. Кабели и провода, в т. ч. USB-кабель.
11. Шкивы для ременной передачи и ремни зубчатого типа.
12. Концевые выключатели.
13. Компьютер.

Для сборки лазерного станка необходимо приготовить головку с лазером. Он подбирается в зависимости от необходимой мощности излучения. Хорошо подходит диод от пишущего DVD-плеера (красное свечение). Можно приспособить источник из лазерной указки или светодиодного фонарика. Для фокусировки луча потребуются линзы, которые можно извлечь из тех же устройств, где находился лазер. Самое верное – купить готовый лазерный излучатель. Нельзя забывать об его охлаждении, для этого нужен охлаждающий радиатор.

Для сборки схемы контроля и управления нужна электронная плата с информационным дисплеем, транзисторы и электронные платы для управления шаговыми двигателями, диоды, резисторы и другие детали. На фото показан стандартный набор деталей для электроники.

Для изготовления станка своими руками надо заранее приготовить такой инструмент: болгарка, электродрель, паяльник, ножовка и ножовка по металлу, электролобзик, отвертка, плоскогубцы, ключи (гаечные и торцевые), напильники, шило, молоток, штангенциркуль, линейка, угольник, ножницы. Потребуются и расходные материалы: изолента, герметик, суперклей, скотч, шурупы, винты, болты, скобы, хомуты.

Как собрать лазерный станок ЧПУ своими руками: пошаговая инструкция

Самостоятельная сборка ЧПУ станка осуществляется в следующем порядке:

1. Раскрой и изготовление основания. Проще всего для него использовать фанеру толщиной 10–12 мм. Основание может быть прямоугольным или скругленным. При создании мощного станка его изготавливают из металла.

2. Закрепление на основании неподвижных боковых стенок. Они могут быть из фанеры, ДСП, дерева или металла. На стенках сверлятся отверстия для установки направляющих стержней.

3. Установка направляющих по оси Y. Предварительно на них нанизываются опоры скольжения для подвижных боковых стенок каркаса. Вариант таких опор приведен на фото.

4. Изготовление подвижных боковых стенок. Сверление в них отверстий для направляющих по оси Х и установка их на стенках.

5. Закрепление подвижных стенок на опорах.

6. Сборка рабочей головки станка. Ниже показана принципиальная схема каркаса в сборе с универсальной головкой, на которой можно крепить лазерный излучатель, шпиндель или иной рабочий орган. Его чертеж приведен на следующем фото. Конкретно для лазерного излучателя можно собрать более легкую конструкцию лазерной головки с радиатором охлаждения.

7. Монтаж электрической части. Подведение электропитания, установка концевых выключателей, кнопок пуска и аварийной остановки. Пример элегантной компоновки ячейки для размещения электрической схемы показан на фото.

8. Монтаж электроники и подключение управляющей платы, контроллера.

После проверки всех элементов можно начинать подготовку станка к работе.

Электроника для самодельного лазерного ЧПУ станка

В станках с ЧПУ важнейшую роль играет электронная начинка. Она должна обеспечить управление прибором с компьютера путем выдачи команд шаговым двигателям и руководства траекторией движения рабочего органа. Для этого необходима управляющая программа, которая обеспечит подачу нужных команд на контроллер в форме G-кодов. Обязательно устанавливается порт LPT.

Важно! Для восприятия команд и распределения их по шаговым двигателям в контроллере располагается управляющая плата. Популярностью пользуется стандартная плата KY-2012 (5 Axis CNC Breakout Board for Stepper Motor Driver с DB25 Cable). Часто станки делаются на базе Arduino.

Настройка и отладка самодельного лазерного станка

Для работы станка с ЧПУ необходимо в компьютер загрузить программное обеспечение, т. е. УП. Загрузка готовой программы осуществляется с внешнего носителя (дискеты, флешки, магнитные ленты). Она должна быть многофункциональной, но простой в использовании. Выбирают УП в зависимости от назначения станка.

Наиболее популярные программы:

1. ArtCAM. Позволяет создавать сложные объемные рельефы. Можно вставить один рельеф в другой.
2. LinuxCNC. Это универсальная программа для многофункционального использования. Для функционирования необходим объем памяти не менее 4 ГБ.
3. Mach3. Совместима с операционной системой Windows. Имеет доступную цену и русифицированную версию.
4. Mach4. Это одна из самых быстрых программ. Совместима практически с любой операционной системой.
5. MeshCAM. Программа особо подходит для управления двухсторонней обработки объемных изделий.
6. SimplyCam. Прекрасно справляется со сложным гравированием.
7. CutViewer. Обеспечивает визуализацию процесса обработки и высокую производительность.
8. CadStd. Это простая программа для создания схем и графиков, чертежей любой сложности. Выдает DXF-файлы, загружаемые в CAM-программы для генерации правильных траекторий обработки заготовок.

После выбора оптимальной УП она загружается в карте памяти, жестком диске компьютера или на твердотельном накопителе. Для подготовки станка на конкретную операцию загружается графическое изображение или чертеж детали после обработки. Графический файл нужно предварительно перевести в формат DXF, Exeilon, HPGL или Gerber. Настойку можно проконтролировать по монитору. Команды подаются в форме G- и М-кодов, понятных для платы контроллера. Траектория описывается по 3–5 координатам. Настройка и отладка программы обеспечивается строго в соответствии с инструкцией. При проведении настройки на дисплее отображается информация о том, какими клавишами надо пользоваться.

Отладка станка производится на шаблонах. Прибор настраивается на проведение стандартных операций, при этом контролируется точность обработки. После тестовых опробований станок можно запускать в рабочем режиме. На фото показаны результаты практического использования.

Лазерные станки с ЧПУ обеспечивают высокую точность обработки деталей из разных материалов. При правильном подходе самодельные аппараты способны значительно расширить возможности домашних мастеров. Важно учитывать советы специалистов при конструировании и сборке, а также соблюдать технику безопасности при эксплуатации.