Самодельный лазерный станок с ЧПУ для резки материалов

Возможность изготовления из неиспользуемой или пришедшей в негодность техники чего-то полезного привлекает многих домашних мастеров. Одним из таких полезных устройств является лазерный резак. Имея в своем распоряжении подобный аппарат (некоторые делают его даже из обычной лазерной указки), можно выполнять декоративное оформление изделий из различных материалов.

Самодельным лазерным резаком можно вырезать тонкие деревянные детали или сделать гравировку на стекле

Что такое станок для лазерной резки с ЧПУ?

Станок для лазерной резки имеет подъемный стол, предназначенный для крепления и движения заготовки относительно луча. Движение может быть линейное около вертикальной оси координат.

Справка : станок имеет разную мощность грузоподъемности, площадь и может двигаться с помощью механического или электрического приводов.

Преимущества самодельного инструмента

Несмотря на то, что высокую точность такой инструмент предоставить не может, в быту его использовать довольно выгодно. Разметка в любом случае будет точнее, а сам процесс значительно проще, чем при использовании водяного уровня. Именно по этой причине такое оборудование пользуется востребованностью среди бытовых потребителей. К положительным характеристикам инструмента относятся:

• большая длина луча;
• минимальная погрешность;
• большая скорость разметки.

Что нужно, чтобы собрать станок с ЧПУ для лазерной резки самостоятельно?

Для самостоятельной сборки лазерного станка следует позаботиться о наличии важных инструментов, тандем которых позволит получить от изделия качественную работу.

Для резки металла

Основной элемент — лазер пишущего дисковода для ПК, который имеет высокую скорость записи. Также понадобятся:

• фонарик;
• указка лазерная;
• паяльник;
• слесарные принадлежности.

Если необходим более мощный инструмент, то нужны дополнительные части для производства драйвера:

• резисторы 2–5 Ом;
• конденсаторы (100 пФ и 100 мФ);
• фонарик на светодиодах;
• мультиметр.

Большую мощность можно получить, если применить купленный в магазине лазерный диод мощностью 60 Вт.

Изделие для лазерной резки металла, изготовленное самостоятельно, лучше всего установить на раму, для контроля применить ПК, который оснащен программой. Поэтому помимо лазера необходимы:

• корпус;
• электромоторы;
• транзисторы и платы;
• регулятор;
• шкивы и зубчатые ремни;
• листовая сталь для производства кронштейнов;
• гайки, стяжки, шарикоподшипники;
• контроллер и выключатели;
• стержни металлические и доски.

Для резки фанеры

Чтобы сделать станок для резки фанеры , потребуются следующие элементы:

• МДФ, ДСП или фанера;
• направляющие части — стержни из металла размером 12 мм;
• держатели;
• подшипники и втулки скольжения;
• шаговые двигатели;
• ходовые гайки и винты;
• контроллер;
• блок питания контроллера;
• муфта;
• провода и кабели;
• шкивы;
• выключатели;
• компьютер.

Для резки дерева

За основу устройств по дереву необходимо взять твердые породы дерева, сталь, алюминий. Для качественной работы комплекса нужна разработка суппортов. В момент их движения недопустимы движения, так как это вызовет неточное фрезерование. Также для сборки станка для резки дерева потребуются следующие комплектующие:

• направляющие из стали, хорошо отшлифованные;
• суппортный механизм из текстолита;
• шаговые моторы, лучше использовать образцы 24 В и 5 А;
• блок фиксации рабочего органа, конфигурация которого зависит от имеющегося в наличии инструмента.

Изготовление простого уровня из указателя лазерного типа

Из всего перечня элементов такого нивелира купить необходимо только указатель. Остальные детали вспомогательного назначения вполне возможно изготовить самостоятельно. Задачей представленного процесса — соорудить надежный крепеж, который даст возможность прибору вращаться вокруг воображаемой оси полностью беспрепятственно. Инструмент состоит из таких деталей:

• указатель лазерный;
• брус из дерева (длина — 0.5 метра, ширина и толщина — 25×25 мм соответственно);
• шнур, предназначенный для строительных работ;
• дрель для просверливания отверстий;
• опора (подойдет обычная палка).

Для сборки оборудования достаточно совершить простые действия, описанные ниже.

• Брусок с обеих сторон просверливаются. В результате образовываются аккуратные отверстия, которые обязательно должны быть параллельны относительно друг друга. Одно из проделанных отверстий будет использовано, чтобы надежно закрепить указку, а в другое поместиться шнур строительный.
• Указатель надежно закрепляется в отверстии и происходит закрепление веревки, предоставляющей возможность устанавливать устройство над поверхностью пола. Отверстие, просверленное специально для шнура, должно быть оптимального диаметра, чтобы этот шнур свободно проходил через него.
• В отверстие, которое подготовили заранее, продевается веревка и закрепляется максимально надежно.

Как сделать станок лазерной резки с ЧПУ своими руками?

Собранное своими руками устройство с ЧПУ дает повод для гордости мастеру и позволяет подробно разобраться в филигранной обработке материалов.

Для резки металла

Первый шаг для изготовления лазерного станка для резки металла — разборка дисковода для извлечения из него лампочки. Она находится в каретке и закреплена. Крепления необходимо распаять паяльником.

Справка : в процессе работы не нужно подвергать лампочку сильным механическим действиям, которые могут повредить ее.

Прежде чем собирать станок, нужно определиться, от чего именно он будет питаться, куда будет смонтирован светодиод и как распределить ток.

Справка : для диода необходим более мощный ток, чем для частей указки.

• Необходимо аккуратно разобрать указку и заменить диод лампочкой, которую вы вытащили из дисковода. Для крепления лучше всего применить клей.
• Мощности указки может не хватить, поэтому ее увеличивают батарейками для фонарика. Для этого нижние элементы фонарика совмещают с той частью указки, в которой находится лампочка. Из фонарика убирают стекло и подсоединяют лампочку.
• При самостоятельном выполнении устройства около лампочки накручивается алюминиевая проволока. Части резистора присоединяют к батарейкам по схеме. Тут нужна точность и соблюдение полярности.
• Корпусом для такого станка служит фонарик из металла. После монтажа корпуса из дерева устанавливают стержни.
• Для установки электромоторов нужны кронштейны из листовой стали, которые согнуты под прямым углом.
• Кронштейны также следует сделать и для закрепления привода, только листы согнуть буквой П. Ремни с основанием соединяют саморезами.

Для резки фанеры

Самостоятельная сборка устройства для резки фанеры происходит в следующем порядке:

• Раскрой и производство основания. Лучше всего для него использовать фанеру толщиной двенадцать миллиметров.
• Крепление на данном основании неподвижных стенок и просверливание отверстий для установки направляющих стержней.
• Установка направляющих по оси Y. На них заранее нанизывают опоры скольжения для боковых элементов каркаса.
• Выполнение боковых подвижных стенок. В них нужно просверлить отверстия для направляющих по оси Х и установить их на стенках.
• Крепление стенок на опорах.
• Сборка рабочей головки устройства.
• Установка электрической части. В нее входит подведение электропитания, монтаж выключателей, кнопок пуска и аварийная остановка.
• Установка электроники и подключение контроллера.
• После проверки всех частей можно начинать работу на самодельном станке.

Для резки дерева

Последовательность действий для изготовления аппарата для резки дерева следующая:

• Монтаж осей суппортного элемента и их фиксация по краям машины.
• Притирание суппортов. Нужно двигать их по направляющим до тех пор, пока движение не станет плавным.
• Затяжка винтов для фиксации суппортного станка.
• Крепление элементов на основу рабочего механизма.
• Монтаж муфт и ходовых винтов.
• Установка моторов. Они крепятся к болтам муфт.

Электронные элементы находятся в автономном шкафу для обеспечения минимума сбоев при работе устройства. Плоскость для монтажа рабочей машины должна быть без перепадов, так как в конструкции не предусмотрены винты регулировки уровней. После завершения всего вышеперечисленного можно смело переходить к работе станка.

Устройство и принцип работы

Главным элементом гравёра является полупроводниковый лазер. Он испускает сфокусированный и очень яркий луч света, который прожигает обрабатываемый материал. Регулируя мощность излучения, можно изменять глубину и скорость прожига.

В основе лазерного диода лежит полупроводниковый кристалл, сверху и снизу которого находятся P и N области. К ним подсоединены электроды, по которым подводится ток. Между этими областями расположен P — N переход.

В сравнении с обычным лазерный диод выглядит великаном: его кристалл можно подробно рассмотреть невооружённым взглядом.

Расшифровать значения можно следующим образом:

1. P (positive) область.
2. P — N переход.
3. N (negative) область.

Торцы кристалла отполированы до идеального состояния, поэтому он работает как оптический резонатор. Электроны, стекая из положительно заряженной области в отрицательную, возбуждают в P — N переходе фотоны. Отражаясь от стенок кристалла, каждый фотон порождает два себе подобных, те, в свою очередь, тоже делятся, и так до бесконечности. Цепная реакция, протекающая в кристалле полупроводникового лазера, называется процессом накачки. Чем больше энергии подаётся на кристалл, тем больше её накачивается в лазерный луч. В теории, насыщать его можно до бесконечности, но на практике все обстоит иначе.

При работе диод нагревается, и его приходится охлаждать. Если постоянно наращивать подаваемую на кристалл мощность, рано или поздно наступит момент, когда система охлаждения перестанет справляться с отводом тепла и диод сгорит.

Мощность лазерных диодов обычно не превышает 50 Ватт. При превышении этой величины становится сложно сделать эффективную систему охлаждения, поэтому мощные диоды чрезвычайно дороги в производстве.

Существуют полупроводниковые лазеры на 10 и более киловатт, но все они — составные. Их оптический резонатор накачивается маломощными диодами, количество которых может достигать нескольких сотен.

В гравёрах составные лазеры не используются, так как их мощность слишком велика.

Чертежи лазерных плоттеров с ЧПУ своими руками

Для функционирования плоттера с ЧПУ при создании графиков необходимы три оси: X, Y и Z. Первые две оси находятся под углом 90 градусов друг к другу так, что любая точка на поверхности определяется значением X и Y. Ось Z применяют для подъема и опускания пера на бумагу.

Для резки металла

Чтобы грамотно выполнить чертеж для лазерной резки металла, есть программы, которые работают с векторными графическими файлами. В них сохраняются чертежи для лазерной резки. При конвертации чертежа иногда могут появляться некоторые искажения или случайно добавленные элементы. Вы должны следить за этим, чтобы их вовремя исправить. Чертежи должны поддерживать форматы программных пакетов «Автокад» или «Корел Дро».

Для лазерной резки металла допустимо применять схематичный чертеж детали в компьютерной форме. Для этого используются форматы CDR или DWG-файлы. Эскиз детали должен быть схематическим объектом с замкнутым контуром. В нем могут быть прорези и отверстия.

Для резки фанеры

При создании чертежа для лазерной резки фанеры должны учитываться прокладки и подключения электрооборудования. Это поможет уменьшить количество ошибок при проектировании станка.

Можно сделать чертеж вручную, но лучше использовать такие программы, как «Компас», «Автокад» или «Визио». В них возможно исправить чертеж, а в «Визио» есть готовые шаблоны по электрооборудованию.

Способы организации вытяжки

Есть два основных метода установки вентиляции в помещении:

• С выводом на улицу. Дешевый, но требующий значительных усилий, вариант. Для вывода трубы на улицу или крышу потребуется проделывать отверстия; также окружающие люди могут быть против посторонних запахов вокруг цеха. Для организации такого варианта нужен вентилятор с производительностью минимум 150 м3/ч, только не канальный. Устанавливать вентилятор желательно на расстоянии 7 метров от станка. Обязателен клапан перед выводом на улицу, тогда внутрь помещения не будут попадать загрязнения с улицы.
• С системой фильтрации воздуха. Подразумевает приобретения специальной вытяжки, в которую устанавливается фильтр механической очистки, задерживающий наиболее крупные частички грязи, а также фильтр с активированным углем, удаляющие лишние запахи. Подобные вытяжки не требуют вывода на улицу и могут монтироваться в небольших цехах или мастерских. Производительность подбирается исходя из мощности станка и вида производимых работ. Нужно не забывать регулярно менять фильтрующие кассеты.

Помните, что качественно организованная вентиляция — это чистый воздух, комфорт и здоровье сотрудников предприятия.

Этапы создания самоделки

Преобразование лазерной указки

Первым делом необходимо из указки сделать излучатель, который будет проецировать на стену четкую точку (к сожалению, «нарисовать» непрерывную линию на плоскости, как дорогие покупные инструменты, он в любом случае не сможет, нужны специальные линзы). Для этого возьмем самую простую насадку, без рисунка, заклеиваем ее картоном и в центре прокалываем маленькое отверстие. Теперь, когда мы накрутим насадку на указку и включим ее, на плоскости появится яркая четкая точка.

Составные детали конструкции

Главный элемент промышленного лазерного уровня – специальный лазерный излучатель. В самодельном нивелире его роль с успехом сыграет копеечная лазерная указка, которую можно купить в любом отделе канцтоваров. Это только главная деталь, но не единственная, весь список необходимого таков:

• лазерная указка;
• строительный уровень (пузырьковый);
• колышек с квадратным или круглым диаметром (d=5-6см) длиной 1-1,3м (можно воспользоваться держаком от лопаты);
• плотная фанера или доска;
• кусок пористой резины.