Станок лазерной резки металла своими руками: процесс изготовления

Лазерный

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

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.

Читайте также:  На что необходимо обратить внимание в ЧПУ лазере

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.

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.

Читайте также:  Делаем красивую шкатулку на ЧПУ станке своими руками

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.

Среди материалов для презентабельного декора фанера отличается наибольшей популярностью благодаря своим эксплуатационным качествам. Кроме того, она легка в обработке. Все большую популярность приобретают фигурные изделия из фанеры, изготавливаемые при помощи станков. Такие изделия имеют объемные узоры и тончайшую обработку. Практичные умы мастеров задаются вопросом: возможно ли сделать лазерный станок своими руками или нужно потратиться на готовый? Для начала необходимо разобраться во всех тонкостях станочной резки фанеры.

Что собой представляет лазерное устройство для фигурной резки?

Технология лазерной гравировки позволяет переносить рисунки в объеме на лист фанеры. Этот способ является инновационным, однако уже заслужил популярность среди плотников и домашних мастеров.

В основе воздействия луча лежат микроразрушения древесины, сходные по интенсивности со сваркой. При воздействии высокой температуры контактный участок подвергается выгоранию.

Установка, являющаяся ключевой деталью устройства, осуществляет лучевое воздействие лазера. Для обработки используются углеводородные лазеры, следовательно, собрать станок лазерной резки своими руками без этой детали невозможно.

Плюсы использования лазерной обработки

Интерес к сборке лазерного станка для резки фанеры своими руками обусловлен высокой стоимостью фабричных моделей. Такие устройства дают дополнительные возможности в манипуляциях с изделиями, которые недоступны при механическом воздействии. Устройства на основе лазерного воздействия используются как в промышленных масштабах, так и домашними мастерами, а также мелкими предпринимателями.

Отличительная черта резки посредством лазера – ширина шва, которая может лишь немного превышать толщину лазерного луча прибора. Это позволяет наносить точный рисунок, максимально приближенный к заданному макету. Собранный своими руками лазерный станок не уступает по качеству выполняемого среза промышленным аналогам и отличается такими же технологическими процессами внутри устройства.

Среди особенностей применения технологии лазерной резки можно выделить следующие:

1. Область взаимодействия с лучом неизбежно приобретает более темный оттенок.
2. Использование этого способа позволяет избежать механической деформации, поскольку классические усилия применять нет необходимости.
3. При выборе источника древесины для работы следует отдавать предпочтение породам с наименьшим содержанием смол.
4. При обработке лазером образуется небольшое количество стружки.
5. Выполняя большие объемы работ посредством станочной обработки, следует позаботиться о наличии системы вентилирования.
6. На равномерность среза, получаемого в процессе резки, влияет выставленный температурный режим и скорость движения луча лазера.
7. Работа лазера контролируется числовым программным управлением (ЧПУ), что позволяет полностью автоматизировать процесс обработки.

Принцип работы

Перед тем как собрать лазерный станок ЧПУ своими руками, следует разобраться с основными элементами устройства и механизмом их работы.

Типичная установка с углекислотным лазером имеет трубку, заполненную молекулами газа, в качестве основного элемента. Электрический ток, поступающий на газ-катализатор, приводит молекулы в состояние повышенной вибрации, за счет чего усиливается световой луч, проходящий через трубку. Оптические элементы, находящиеся внутри лазерной установки, усиливают поток света и выдают его многократно отраженным.

Для автономной работы станка необходим автоматизированный механизм, передвигающий лазерное устройство. Он называется устройством позиционирования, его работа координируется программным обеспечением. В момент образования отверстия в определенном месте материала лазерная каретка должна быть перемещена в другую точку, чтобы структура дерева не была разрушена.

Последовательность фигурной резки

Фигурная резка на фанерном листе включает основные этапы:

• В первую очередь создается рисунок. Это либо производится ручным нанесением на материал, либо задается электронно.
• Далее выбирается режим резки, главной характеристикой которого является мощность излучения. Интенсивность прожига, в свою очередь, напрямую зависит от толщины поверхности.
• Нанесение рисунка на материал с заданной скоростью. Как правило, высокая скорость гравировки сопровождается большим потемнением краев среза.

Возможно ли смастерить лазерный станок своими руками? Да, это реальная задача.

Чтобы собрать лазерный ЧПУ-станок своими руками, необходимо обратить внимание на скольжение направляющих; приводы в большом изобилии представлены в магазинах соответствующего профиля.

Таким образом, если использовать основные комплектующие, аналогичные таковым в заводских установках, и применять принцип равноценной замены деталей, изготовить лазерный станок для фанеры своими руками вполне реально, что подтверждает опыт изобретательных мастеров.

Комплектующие, которые понадобятся

До сборки лазерного станка своими руками необходимо позаботиться о наличии следующих важных компонентов, тандем которых позволит получить от лазерного гравировального станка, собранного своими руками, качественную работу:

1. Устройство преобразователя лазера. Лазерную пушку необходимо приобрести, так как ее изготовление трудоемко и не оправдывает приложенные усилия.
2. Также в установке должна присутствовать специальная каретка, от плавности движения которой будет зависеть результат работы станка. Направляющие можно изготовить из подручных средств, но они должны захватывать всю площадь обрабатываемой поверхности. Таким образом, понадобятся двигатели, которые необходимо будет подсоединить к электронной плате, реле, зубчатые ремни и подшипники.
3. Электронный блок питания лазерного устройства, которое также отвечает за выполнение команд, передаваемых с пункта управления на лазер.
4. Программное обеспечение, необходимое для ввода данных и требуемого рисунка или узора.
5. Также необходимо обеспечить отток вредных продуктов, образующихся в процессе сгорания. Для этого оптимальной будет налаженная система локальной вентиляции.

Сопутствующие материалы для изготовления лазерного станка своими руками

При сборке понадобятся доски, стяжки, крепежные детали, отвертка, приспособления для резки металла и дерева, шлифовки, а также смазочные и охлаждающие материалы.

Для электронного управления чаще всего используют микроконтроллер Arduino R3, также понадобятся плата с дисплеем и компьютер для управления командами.

Последовательность сборки станка

Собранный своими руками самодельный лазерный станок с ЧПУ дает повод для гордости мастеру, а также позволяет основательно разобраться в процессе филигранной обработки материалов из дерева.

Основные этапы комплектации установки можно представить в виде последовательных шагов:

1. Подготовка материалов.
2. Сбор компонентов управления.
3. Комплектация механической части.
4. Настройка параметров резки.
5. Старт работы станка.

Подготовка необходимых материалов и оборудования

Требуемые детали необходимо подготовить, они должны быть доступны в любой момент. Это позволит производить сборку в размеренном и слаженном темпе. Для того чтобы сделать лазерный станок своими руками, чертежи можно использовать готовые, а можно сделать самостоятельно.

Сборка электрической схемы

Система управления полагается на работу платы, которую можно приобрести уже готовую либо собрать на базе микросхемы. Среди наиболее простых для домашнего использования выделяют микросхему Arduino. На фото ниже представлена схема сборки электронной платы для лазерного ЧПУ станка, изготавливаемого своими руками.

Полная комплектация

Конструкция челноков для будущего устройства собирается при помощи стержней, которые вставляются в их борта, отвечающих за оси координат в двухмерной проекции. Направляющие стержни предварительно следует отшлифовать их при помощи наждачной бумаги или шлифмашины. Далее их нужно обработать подготовленной смазкой для более плавного движения.

В подвижном механизме в первую очередь монтируются механизмы для обеспечения движения, далее – шарикоподшипники. Завершающим этапом устанавливаются ремни. Собирая лазерный гравировальный станок своими руками, удобно использовать основу из металла, размером, дважды превышающим размер движущих механизмов. Креплениями могут служить саморезы, которые вставляются в заранее подготовленные отверстия. Металлический кронштейн устанавливается на центр станка, а по загнутым краям металлической основы устанавливается подшипниковая система. На образовавшуюся подвижную систему надевается ремень с зубьями и она крепится саморезом к деревянной основе.

Автоматизация и управление

Важным моментом действия агрегата, собранного своими руками, является синхронная работа двигателей направляющих, что достигается путем подключения управления, которое осуществляется платой, одинаковой для обоих механизмов.

Необходимые для запуска самодельного станка программы доступны в Сети. Требуемые утилиты нужно скачать на используемый для управления компьютер. Среди наиболее популярных для работы с лазерной резкой: Inkscape, Arduno IDE, Universal Gcode Sender (версия 1.0.7).

Указанные программы устанавливаются по стандартному шаблону, после чего можно приступать к заданию параметров контура будущего рисунка.

Для управления параметрами резки и гравировки, такими как мощность (то есть температура прожига) и скорость движения лазера, понадобится настройка платы Arduno IDE. В первую очередь следует загрузить код GRBL, который можно выбрать из предлагаемого программой перечня. Затем можно приступать к настройке параметров резки.

Задание рисунка для лазерной резки

Для задания требуемого узора или картинки можно воспользоваться оцифрованным рисунком от руки либо создать рисунок в графической программе. В ажурных узорах важно следить за тем, чтобы все элементы были связаны и основная конструкция оставалась целостной.

Скорость и степень нагрева лазерной головки можно определить, немного попрактиковавшись. Немаловажную роль играет толщина и характер используемого для обработки материала. Тонкие листы дерева требуют более аккуратного и медленного воздействия.

При загрузке изображения следует учитывать требования программы, в которой для работы используется векторный формат. Изменить параметры рисунка можно в графических редакторах Adobe Illustrator и Inkscape.

Также следует учесть, что при наличии закрашенных мест на рисунке контур этих деталей заполнен не будет.

Настройка и резка

При настройке параметров резки нужно проверить соответствие значений координат осей X и Y в программе аналогичным характеристикам векторного изображения. Далее следует задать скорость работы станка и направить лазерную головку под углом, требуемым для получения необходимой объемности рисунка на дереве.

Последнее требуемое действие – запустить резку и наслаждаться работой лазерного станка, сделанного своими руками.

Техника безопасности при резке и гравировке

Во время работы с устройством лазерной резки нужно придерживаться правил техники безопасности. Критическим моментом является потенциальная угроза, исходящая от работающего лазера. Соприкосновение лазерного луча с кожными покровами вызывает ожоги даже при непродолжительном воздействии. Кроме того, следует обезопасить глаза при работе с данным видом устройства, поскольку попадание излучения на сетчатку может спровоцировать необратимую слепоту.

В наше время любая идея изобретательного мастера по работе с деревом может быть воплощена с помощью современных технологий обработки, благодаря чему можно получить произведения искусства из грубого материала. Если есть стремление сэкономить средства на оборудовании, небольшие усилия позволят собрать лазерный станок своими руками, и он будет долго служить своему хозяину, радуя ажурными и качественными изделиями из дерева.

Внедрение технологии лазерной резки в условиях собственной мастерской позволяет не только производить изделия для собственного пользования, но и использовать ее как средство заработка.

Автор:

Лазерная резка является наиболее прогрессивной, но и дорогой по стоимости технологией. Зато с ее помощью можно достичь таких результатов, которые не под силу другим способам обработки металла. Способности лазерных лучей придавать любому материалу нужную форму поистине безграничны.

Уникальные возможности лазера основываются на характеристиках:

• Четкая направленность – за счет идеальной направленности лазерного луча энергия фокусируется в точке воздействия с минимумом потерь,
• Монохроматичность – у лазерного луча длина волн фиксирована, а частот — постоянна. Это позволяет сфокусировать его обычными линзами,
• Когерентность – у лазерных лучей высокий уровень когерентности, поэтому их резонансные колебания усиливают энергию на несколько порядков,
• Мощность – вышеперечисленные свойства лазерных лучей обеспечивают фокусировку энергии высочайшей плотности на минимальной площади материала. Это позволяет разрушать или прожигать любой материал на микроскопически малом участке.

Устройство и принципы работы

Любое лазерное устройство состоит из следующих узлов:

• источника энергии;
• рабочего органа, продуцирующего энергию;
• оптоусилителя, оптоволоконного лазера, системы зеркал, усиливающих излучение рабочего органа.

Лазерным лучом точечно создается нагрев и плавление материала, а после продолжительного воздействия — его испарение. В результате шов выходит с неровным краем, испаряющийся материал осаждается на оптике, что сокращается срок ее эксплуатации.

Для получения ровных тонких швов и удаления паров используют технику выдувания инертными газами или сжатым воздухом продуктов расплава из зоны воздействия лазера.

Заводские модели лазеров, оборудованные высококлассными материалами, могут обеспечить хороший показатель углублений. Но для бытового использования у них слишком высокая цена.

Модели, изготовленные в домашних условиях, способны врезаться в металл на глубину 1-3 см. Этого хватит, чтобы изготовить, например, детали для декорирования ворот или заборов.

Лазерная резка металла

В зависимости от используемой технологии резаки бывают 3-х видов:

• Твердотельные. Компактны и удобны в использовании. Активный элемент – кристалл полупроводника. У моделей с малой мощностью вполне доступная цена.
• Волоконные. В качестве элемента излучения и накачки используется стекловолокно. Достоинствами волоконных лазерных резаков являются высокий КПД (до 40%), длительный срок эксплуатации и компактность. Так как при работе выделяется мало тепла, нет нужды в установке системы охлаждения. Можно изготавливать модульные конструкции, позволяющие объединять мощности нескольких головок. Излучение транслируется по гибкому оптоволокну. Производительность таких моделей выше твердотельных, но их стоимость дороже.
• Газовые. Это недорогие, но мощные излучатели, основанные на использовании химических свойств газа (азота, углекислого газа, гелия). С их помощью можно варить и резать стекло, резину, полимеры и металлы с очень высоким уровнем теплопроводности.

Самодельный бытовой лазер

Для выполнения ремонтных работ и изготовления металлических изделий в быту часто требуется лазерная резка металла своими руками. Поэтому домашние умельцы освоили изготовление и успешно пользуются ручными лазерными устройствами.

По стоимости изготовления для бытовых нужд больше подходит твердотельный лазер.

Мощность самодельного прибора, конечно же, нельзя даже сравнивать с производственными аппаратами, но для использования в бытовых целях он вполне подойдет.

Как собрать лазер, используя недорогие запчасти и ненужные предметы.

Для изготовления простейшего прибора понадобятся:

• лазерная указка;
• фонарик на аккумуляторных батареях;
• пишущий CD/DVD-RW (подойдет старый и неисправный);
• паяльник, отвертки.

Как сделать ручной лазерный гравер

Процесс изготовления лазерного резака

1. Из компьютерного дисковода нужно извлечь красный диод, который прожигает диск при записи. Обратите внимание, что дисковод должен быть именно пишущим.

После демонтажа верхних крепежей, извлекают каретку с лазером. Для этого аккуратно снимают разъемы и шурупы.

Для извлечения диода необходимо распаять крепления диода и извлечь его. Делать это нужно предельно аккуратно. Диод очень чувствительный и его легко повредить, уронив или резко встряхнув.

1. Из лазерной указки извлекают содержащийся в ней диод, и вместо него вставляют красный диод из дисковода. Корпус указки разбирают на две половинки. Старый диод вытряхивают, подковырнув острием ножа. Вместо него помещают красный диод и закрепляют клеем.
2. В качестве корпуса лазерного резака проще и удобнее использовать фонарик. В него вставляется верхний фрагмент указки с новым диодом. Стекло фонарика, являющееся для направленного лазерного луча преградой, и части указки надо удалить.

Лазерная указка

На этапе подключения диода к питанию от аккумуляторных батарей важно четко соблюсти полярность.

1. На последнем этапе проверяют, насколько надежно зафиксированы все элементы лазера, правильно подключены провода, соблюдена полярность и ровно установлен лазер.

Лазерный резак готов. Из-за малой мощности использовать в работе с металлом его нельзя. Но если необходим прибор, режущий бумагу, пластик, полиэтилен и другие подобные материалы, то этот резак вполне подойдет.

Как усилить мощность лазера для резки металла

Изготовить более мощный лазер для резки металла своими руками можно, оснастив его драйвером, собранным из нескольких деталей. Посредством платы резаку обеспечивается нужная мощность.

Понадобятся следующие детали и приборы:

1. пишущий CD/DVD-RW (подойдет старый или неисправный), со скоростью записи больше 16х;
2. аккумуляторы по 3,6 вольт – 3 шт.;
3. конденсаторы на 100 пФ и на 100 мФ;
4. сопротивление 2-5 Ом;
5. коллиматор (вместо лазерной указки);
6. стальной светодиодный фонарь;
7. паяльник и провода.

К диоду нельзя подключать источник тока напрямую, иначе он сгорит. Диод берет подпитку от тока, а не от напряжения.

Лазерный коллиматор

Фокусировка лучей в тонкий луч производится при помощи коллиматора. Он используется вместо лазерной указки.

Продается в магазине электротоваров. В этой детали есть гнездо, куда монтируется лазерный диод.

Сборка лазерного резака такая же, как у описанной выше модели.

Чтобы снять статичность с диода, вокруг него наматывают алюминиевую проволоку. С этой же целью можно использовать антистатические браслеты.

Советы по сборке

Для проверки работы драйвера измеряют мультиметром силу тока, подаваемого на диод. Для этого к прибору подсоединяют нерабочий (или же второй) диод. Для работы большинства самодельных устройств достаточна сила тока 300-350 мА.

Если нужен более мощный лазер, показатель можно увеличить, но не более 500 мА.

В качестве корпуса для самоделки лучше использовать светодиодный фонарик. Он компактный и его удобно использовать. Чтобы не испачкались линзы, устройство хранят в специальном чехле.

Важно! Лазерный резак является своего рода оружием, поэтому нельзя направлять его на людей, животных и давать в руки детям. Носить его в кармане не рекомендуется.

Следует заметить, что лазерная резка своими руками толстых заготовок невозможна, но с бытовыми задачами он вполне справится.

Видео по теме: Как собрать Лазер своими руками

Используемые источники:

• https://vseochpu.ru/lazernyj-stanok-svoimi-rukami/
• https://labuda.blog/190980
• https://promzn.ru/rezka-metalla/lazer-svoimi-rukami.html