איך לבנות מכונת חיתוך לייזר משלך?

מבוא

כולם יודעים שכדי להפוך ליצרן מוסמך או עשה זאת בעצמך, באמצעות א חיתוך בלייזר הוא בעצם קורס חובה לכניסה, אבל ייתכנו בעיות רבות. אם אתה יכול לבנות אחד בעצמך, האם הבעיה תיפתר בקלות?

הפרויקט שאני רוצה לשתף הוא מכונת חיתוך לייזר שנעשתה בשנה שעברה. אני מאמין שכולם מכירים את חותך הלייזר (המכונה גם א חרט לייזר מהסיבה שהוא יכול לבצע עבודות חריטה בלייזר), וזה גם חפץ עבור יצרנים ליצור פרויקטים. יתרונותיו כגון עיבוד מהיר, שימוש יעיל בצלחות והגשמת טכנולוגיית חיתוך שתהליכים מסורתיים אינם יכולים להשיג אהובים מאוד על כולם.

בדרך כלל כשמשתמשים במכונת CNC לעבודה, יש את הבעיות הבאות בהשוואה לחיתוך בלייזר, יש צורך להתקין ולהחליף את הכלי לפני העבודה, הגדרת הכלי, רעש מוגזם, זמן עיבוד ארוך, זיהום אבק, רדיוס הכלים ועוד בעיות. העליונות של החיתוך הובילה לרעיון לייצר מכונת חותך לייזר לבד.

לאחר שקיבלתי את הרעיון הזה, התחלתי לבצע בדיקת היתכנות על הרעיון הזה. לאחר מחקרים והשוואות מרובות של סוגים שונים של מכונות חותכי לייזר, בשילוב עם תנאים וצרכי ​​עיבוד משלה, לאחר שקלול היתרונות והחסרונות, הכנתי תכנית בנייה שלב אחר שלב בתכנון וביצוע מודולרי, הניתנים להסרה ושדרוג.

לאחר 60 יום, כל חלק במכונה מאמץ עיצוב מודולרי. באמצעות הרעיון של מודולריזציה, העיבוד והייצור נוחים, וההרכבה הסופית מספיקה, והלחץ הכספי לא יהיה גדול מדי, וניתן לרכוש את החלקים הנדרשים שלב אחר שלב. גודל המכונה שהושלמה מגיע ל-1960mm*1200mm* 1210mm, שבץ העיבוד הוא 1260mm*760mm, וכוח החיתוך הוא 100W. זה יכול לעבד מספר רב של חלקים בו זמנית, ויש לו את הפונקציות של חיתוך לייזר, חריטה, סריקה, כיתוב וסימון.

תכנון פרוייקט

כל ייצור הפרויקט כולל 7 חלקים עיקריים, דהיינו: מערכת בקרת תנועה, תכנון מבנה מכני, מערכת בקרת צינורות לייזר, מערכת מנחה אור, מערכת ניפוח אוויר ופליטת אוויר, מערכת מיקוד תאורה, אופטימיזציה של תפעול והיבטים נוספים.

הרעיון הכללי ליצירת האותיות הוא:

1. שבץ של מכונת חותך לייזר המיוצר חייב להיות גדול כדי למלא את הפער כי טווח העיבוד של מכונת CNC אינו גדול מספיק, מה שיכול לחסוך את הטרחה של חיתוך מוקדם של הסדין. אתה יכול גם להשתמש בפונקציית שרבוט הלייזר שלו כדי לשרבט ישירות לוחות גדולים, מה שפותר את בעיית השרבוט הידני.

2. מכיוון שהמהלך גדל, הספק של חותך הלייזר לא יכול להיות נמוך מדי, אחרת, ללייזר יהיה הפסד מסוים בהולכת האוויר, כך שההספק הכולל לא יכול להיות נמוך מ- 100W.

3. על מנת להבטיח את הדיוק והפעולה החלקה של חותך הלייזר, בחירת החומר הכוללת חייבת להיות כולה מתכת.

4. זה נוח לשימוש ולתפעול.

5. המבנה המעוצב יכול לעמוד בתוכנית השדרוג ההמשך.

לוח בקרה

חותך לייזר עשה זאת בעצמך

עם המסגרת והתוכנית הכללית של רעיון עשה זאת בעצמך, בואו נתחיל את 8 השלבים לבניית חותך לייזר. אפרט על תהליך העשייה הספציפי ועל הפרטים הכרוכים בכך.

שלב 1. עיצוב מערכת בקרת תנועה

השלב הראשון הוא מערכת בקרת התנועה. אני משתמש בלוח אם הלייזר RDC1S-B (EC). לוח אם בקרה זה יכול לשלוט ב-6442 צירים, כלומר X, Y, Z ו-U. לוח האם מגיע עם מסך תצוגה אינטראקטיבי. ניתן להשלים את מצב הריצה של המכונה, אחסון קבצי עיבוד ואיתור באגים של המכונה דרך מסך הפעולה, אך דבר אחד שיש לשים לב אליו הוא שצריך לחבר את פרמטרי בקרת המנוע של ציר XYZ למחשב לצורך הגדרת פרמטרים.

לדוגמא: האצה והאטה ללא עומס, האצת חיתוך והאטה, מהירות ללא עומס, תיקון שגיאות מיקום מנוע, בחירת סוג לייזר. מערכת הבקרה מופעלת על ידי 24V DC, שדורש א 24V החלפת ספק כוח. על מנת להבטיח את יציבות המערכת, 2 24V נעשה שימוש בספקי כוח מיתוג, אחד 24V2A מספק ישירות את לוח האם, והשני 24V15A מספק כוח ל-3 מנועים, בעוד שה 220V מסוף הכניסה מחובר עם a 30A מסנן כדי להבטיח את הפעולה היציבה של המערכת.

בדיקת מערכת בקרה

לאחר קביעת הפרמטרים, ניתן לחבר את המנוע לבדיקת סרק. בשלב זה, ניתן לאמת את קו חיבור המנוע, כיוון המנוע, כיוון פעולת המסך, הגדרות חלוקת מנוע צעד, יבוא קבצי חיתוך להפעלת ניסיון. המנוע שבחרתי הוא מנוע צעד דו-פאזי 2 באורך של 57 מ"מ, מכיוון שנותרו רק 57 בפרויקט הקודם, אז השתמשתי בו ישירות מתוך מחשבה לא לבזבז אותו. הנהג שבחרתי הוא TB6600, שהוא מנוע צעד רגיל. לנהג המנוע, החלוקה מוגדרת ל-64.

אם אתה רוצה שמערכת חיתוך הלייזר תהיה בעלת ביצועים טובים יותר במהירות גבוהה, תוכל לבחור במנוע צעד תלת פאזי, בעל מומנט גדול יותר וביצועים טובים מאוד במהירות גבוהה. כמובן, לאחר בדיקות עוקבות, נמצא כי מנוע הצעד הדו-פאזי 3 מסוגל במלואו להזיז במהירות גבוהה של ציר ה-X בעת סריקת תמונות בלייזר, ולכן אשתמש בו לעת עתה, ואחליף את המנוע אם יהיה צורך לשדרג אותו מאוחר יותר.

מבחינת מערכת הגנת הבטיחות, יש להפריד את פריסת המעגל הכוללת ממתח גבוה ומתח נמוך. בעת חיווט, יש צורך לשים לב לא להיות מוצלבים. הנקודה החשובה ביותר היא שזה חייב להיות מקורקע. כי כאשר המתח הגבוה עובר, מסגרת המתכת והמעטפת יפיקו חשמל מושרה, וכשהיד נוגעת בו, תהיה תחושת קהות. בשלב זה, עלינו לשים לב להארקה יעילה, והתנגדות ההארקה הטובה ביותר היא לא יותר מ-4 אוהם (צריך לבדוק את חוט ההארקה), כדי למנוע תאונות התחשמלות, בנוסף, מתג ההפעלה הראשי צריך להוסיף גם מתג הגנה מפני דליפה.

מפסק גבול

לוח ההפעלה צריך להתקין גם מתג עצירת חירום, מתג הפעלה עם מפתח, מתגי גבול בציר X, Y, Z לכל ציר תנועה, מתג הגנה מפני מים בטמפרטורה קבועה לצינור הלייזר, מתג עצירת חירום להגנה על פתיחת מכסה לשיפור בטיחות מכונת חותך הלייזר.

פריסת מעגל

על מנת להקל על תחזוקה לאחר מכן, ניתן לסמן כל מסוף בהתאם.

שלב 2. תכנון מכני

השלב השני הוא תכנון המבנה המכני. שלב זה הוא המוקד של כל מכונת חיתוך הלייזר. דיוק המכונה ותפעול המכונה צריכים להתממש על ידי מבנה מכני סביר. בתחילת התכנון, הבעיה הראשונה שעומדת בפניה היא לקבוע את מסלול העיבוד, וגיבוש מסלול העיבוד מחייב את האידיאולוגיה המנחה הראשונית. כמה היקף עיבוד הוא צריך?

תכנון מכני

גודל לוח עץ הוא 1220mm* 2400mmעל מנת למזער את מספר קרשי החיתוך, רוחב קרש העץ הוא 1200mm כטווח עיבוד האורך, ורוחב העיבוד חייב להיות גדול מ-600mm, אז קבעתי את הרוחב על בערך 700mm, והאורך והרוחב כל אחד ועוד 60mm אורך להידוק או מיקום. בדרך זו, ניתן להבטיח שטווח העיבוד האפקטיבי בפועל יהיה 1200mm* 700mmעל פי ההערכה הכללית של טווח מסלול העיבוד, הגודל הכולל קרוב ל-2 מטרים, שאינו עולה על הטווח המרבי של 2 מטרים למשלוח אקספרס, העונה על הדרישות.

אביזרים לחומרה

השלב הבא הוא רכישת אביזרי חומרה, ראש לייזר, אנטי אחד, 2 אנטי, גלגלת סינכרונית וכן הלאה. בחרתי בתקן האירופאי 4040 פרופיל אלומיניום עבה למסגרת הראשית, מכיוון שדיוק ההתקנה של ציר XY קובע את דיוק העיבוד העתידי, והחומרים חייבים להיות מוצקים. חלק קרן ה-X של ראש הלייזר עשוי ממנו 6040 פרופיל אלומיניום עבה, והרוחב רחב יותר מה 4040 של ציר ה-Y, מכיוון שכאשר ראש הלייזר נמצא במצב האמצעי, פרופיל האלומיניום יתעוות אם החוזק אינו מספיק.

אביזרים לחומרה

עיצוב מבנה ציר XY

לפני תכנון מבנה ציר ה-XY, יש למדוד ולשרטט את אביזרי החומרה והחלקים השונים, ולאחר מכן לבצע את התכנון המבני באמצעות תוכנת AutoCAD.

עיצוב מבנה ציר XY

השידור של ציר ה-X מואט על ידי מנוע הדריכה דרך הגלגלת הסינכרונית ויציאה לחגורה הסינכרונית, והקצה הפתוח של החגורה הסינכרונית מחובר לראש הלייזר. הסיבוב של מנוע הצעדים בציר X מניע את החגורה הסינכרונית להזיז את ראש הלייזר לרוחב; השידור של ציר ה-Y הוא יחסית זה קצת יותר מסובך. כדי לגרום למחוונים הליניאריים הימניים והשמאליים לנוע באופן סינכרוני עם מנוע אחד, יש לחבר 2 מודולים ליניאריים במקביל לציר אופטי, ואז הציר האופטי מונע על ידי מנוע צעד כדי להניע את 2 המחוונים הליניאריים בו זמנית, כדי להזיז את ציר ה-Y. ציר ה-X תמיד יכול להיות במצב אופקי.

עיבוד והרכבת חלקים

לאחר השלמת התכנון, השלב הבא הוא עיבוד והרכבת החלקים, עיבוד מרווח ציר X, 3D להדפיס את תושבת הציר האופטי של ציר Y, ​​להרכיב את מסגרת פרופיל האלומיניום, להתקין את המדריך הליניארי וכו'. החלק הקריטי והמייגע ביותר הוא התאמת הדיוק. תהליך זה דורש איתור באגים חוזר ודורש סבלנות.

ציר Y מחובר לציר האופטי

1. הציר האופטי מקובע על ידי 2 צימודים וסוגריים של ציר אופטי.

2. עבדו את לוח הגיבוי של ציר ה-X כדי לחבר את פרופיל האלומיניום בציר ה-X עם 2 המודולים הליניאריים של ציר ה-Y.

3. במהלך התקנת מסגרת פרופיל האלומיניום בציר XY יש להבטיח את האנכיות והמקביליות של המסגרת בתהליך זה, ולכן נדרשות מדידות חוזרות במהלך התהליך על מנת להבטיח מידות מדויקות. בעת התקנת 2 המנחים הליניאריים על ציר ה-Y, ודא שהמובילים מקבילים לפרופיל האלומיניום, ומדוד על ידי מחוון חוגה כדי לוודא שהמקביליות נמצאת בפנים. 0.05mm.

התקן ראש לייזר X-Axis, מדריך לינארי, שרשרת גרירת טנק ומנוע צעד

4. בעת התקנת מסילת ההובלה הליניארית, יש צורך לוודא כי מסילת ההובלה מקבילה לפרופיל האלומיניום. יש למדוד את מסילת ההדרכה של כל קטע על ידי מחוון חיוג כדי להבטיח שההקבלה נמצאת בפנים 0.05mm, מה שמניח בסיס טוב להתקנה הבאה.

תקן את מיקום ציר ה-X

5. כדי להתקין את החגורה הסינכרונית של ציר ה-Y, ראשית ודא שציר ה-X נמצא במצב אופקי, והשתמש במחוון חיוג כדי לסמן את המונה. לאחר המדידה, נמצא שלפרופיל האלומיניום עצמו יש עקמומיות של בערך 0.05mm, כך שהדיוק האופקי צריך להיות נשלט בתוך 0.1mm (רצוי ש-2 מחווני החיוג מאופסים לאפס), והמיקום של 2 המחוונים וציר ה-X קבוע עם קליפ.

השחילו את רצועות התזמון משני הצדדים

6. העבירו את רצועת הטיימינג משני הצדדים וקבעו את רצועת הטיימינג משמאל. לאחר מכן אפס את מחוון חוגת המגע השמאלי לאפס, מדוד את השגיאה האופקית בצד השני, כוונן את השגיאה האופקית ל-0.1mm, ותקן את זה עם קליפ. ואז לתקן את החגורה הסינכרונית הנכונה. בשלב זה, עקב פעולת ההתקנה בצד ימין, השגיאה האופקית בהחלט תגדל. לאחר מכן הזיזו שוב את מחוון החיוג לצד שמאל לאפס, ושחררו את הצימוד הימני כדי להזיז את ציר ה-X. החלק את המחוון, כוונן את השגיאה האופקית ל-0.1mm, ותקן את צימוד המומנט עם קליפ.

7. כעת ניתן לשחרר את המהדקים משני הצדדים, לבדוק האם ציר ה-X נמצא במצב אופקי כאשר ציר ה-Y נע, לסובב את גלגל הסינכרון של ציר ה-Y ולחזור על תהליך המדידה הקודם. אם יתגלה שציר ה-X לא מסונכרן, יכול להיות שההידוק של החגורה הסינכרונית שונה משני הצדדים או שהדיוק של כל מבנה לא הותאם כראוי, אז צריך לחזור לשלב הקודם ולהתאים אותו שוב. כל עוד מותאמת הליכות החגורה הסינכרונית, יש להתאים שוב את ציר ה-X עד להזזת ציר ה-Y, וציר ה-X נמצא תמיד בטווח השגיאה האופקי של 0.1mm. זכרו להתאזר בסבלנות בשלב זה.

התאם את מסגרת ציר XY

8. בדקו האם אטימות רצועות הטיימינג משני הצדדים עקבית, ורצוי ללחוץ בעדינות כלפי מטה עד לעומק של 1-2 ס"מ, כדי שהעומקים משני הצדדים יהיו עקביים.

9. התקן את מנוע הצעד. בעת התקנת המנוע, אתה צריך לשים לב להתאמת האטימות שלו. אם החגורה הסינכרונית רופפת מדי, היא תגרום להשפעת התנועה, ואם היא הדוקה מדי, החגורה הסינכרונית תיסדק.

התקן את מנוע הצעד של ציר ה-Y

בדוק את יציבות המנגנון המכני

חבר את מערכת הבקרה לבדיקת יציבות המבנה המכאני, חבר את המחשב כדי לנפות באגים בפרמטרי המנוע, למדוד את הסטייה בין הגרף המצויר לגודל התכנון, להתאים את כמות הפולסים של מנוע הצעד בהתאם לסטיית המרחק בפועל, ולבדוק אם יש פער גב במנגנון. האם כל שבץ הוא קוהרנטי והאם נקודות החיתוך מחוברות. ציור חוזר מתבצע, ודיוק המיקום החוזר מזוהה על ידי ציור חוזר. כמובן שניתן לזהות את דיוק המיקום החוזר של המנגנון באמצעות מחוון חיוג קבוע ומד.

חבר את מערכת הבקרה לבדיקה

לאחר חזרה על הציור 3 פעמים, אתה יכול לראות שכל המשיכות הן מקום ללא כל רוח רפאים, מה שמצביע על כך שהרילוקיישן בסדר. נכון לעכשיו, ציר XY כבר יכול לצייר גרפיקה. אם מוסיפים את פונקציית הרמת העט, היא יכולה להפוך לפלוטר בקנה מידה גדול. כמובן, המטרה האמיתית היא לייצר מכונת חותך לייזר, אז אנחנו צריכים להמשיך לעבוד קשה.

לאחר השלמת ציר XY, השלב הבא הוא יצירת ציר Z. לפני ביצוע ציר Z, אנחנו צריכים לעשות 3D דוגמנות ועיצוב המסגרת הכוללת. מכיוון שציר Z מחובר למשטח החיתוך ומקובע על מודול המסגרת, יש לתכנן אותו וליצור אותו יחד. ציר Z מממש את הפונקציות העולה והיורד, ואז מודול ציר XY ממוקם ישירות עליו, והשילוב יכול לממש את הפונקציה של ציר XYZ.

עיצוב פלטפורמת הרמה Z-Axis

בעזרת דוגמנות Solidworks, תכנן את המסגרת הכוללת ומבנה ציר ה-Z של שולחן החיתוך בלייזר. דרך ה 3D בפרספקטיבה, ניתן לגלות ולתקן במהירות בעיות מבניות.

בניין פלטפורמה ניתנת להזזה

עם המסגרת והמבנה במקומם, ניתן ליצור את הפלטפורמה הניתנת להזזה בתחתית המכונה. כל מכונת חותך הלייזר מונחת על הפלטפורמה. המכונה גדולה יחסית. זה לא ריאלי לבנות את שולחן החיתוך בלייזר ואז להזיז אותו למעלה. התהליך ישפיע גם על דיוק המכונה, כך שניתן לבנות אותה רק על הפלטפורמה הניידת התחתונה.

1. כעת התחל לבנות את הפלטפורמה הניידת בתחתית, ראשית קנה את הפלדה המרובעת 1 מעובה להכנת המסגרת.

2. הפלדה המרובעת מרותכת אחת אחת, והיא מאוד חזקה לאחר סיום, ואין בעיה שכל האדם יושב עליה.

3. רתכו 4 גלילים למסגרת והשאירו מרווח של 600mm פער בצד שמאל. המטרה העיקרית היא לשמור מקום למים בטמפרטורה קבועה ולמשאבת אוויר. כעת, לאחר שמסגרת הפלטפורמה הניידת מולחמה, יש צורך להתקין שכבת עץ בחלק העליון והתחתון.

4. בנו את המסגרת של המכונה וקנו פרופילי אלומיניום מהאינטרנט. הדגם הוא 4040 פרופילי אלומיניום בתקן לאומי. הסיבה העיקרית לשימוש בפרופיל אלומיניום סטנדרטי לאומי זה היא שהוא קל משקל יחסית, קל לטיפול לאחר ההתקנה, בעל חוזק טוב, והפינות המעוגלות סביבו קטנות יחסית כדי להקל על העיצוב וההתקנה של לוחות מתכת הבאים.

כדי לבנות מסגרת מכונה בסלון, היא גדולה מכדי להתאים אותה.

הרכיבו ציר XY ומסגרת מכונה

5. הרכיבו את ציר ה-XY ואת מסגרת המכונה, הניחו את המסגרת המושלמת על הפלטפורמה הניידת, ולאחר מכן התקינו את ציר ה-XY שפותח באגים על מסגרת המכונה. ההשפעה הכללית עדיין טובה.

6. התחל ליצור את יריעת התמיכה בציר Z, כתוב את יריעת האלומיניום וקבע את מיקום החור. בצע כמה קידוחים והקשה כדי ליצור 4 דפי תמיכה זהים.

הרכיבו את בורג ההרמה של ציר ה-Z

7. הרכיבו את בורג ההרמה של ציר Z, והרכיבו את הבורג בצורת T, הגלגלת הסינכרונית, מושב המיסבים, לוחית התמיכה ואום האוגן.

8. התקן את בורג ההרמה של ציר Z, מנוע הצעד ורצועת התזמון. עקרון הרמת ציר Z: מנוע הדריכה מהדק את החגורה הסינכרונית דרך גלגלי המתיחה משני הצדדים. כאשר המנוע מסתובב, הוא מניע את 4 ברגי ההרמה להסתובב באותו כיוון, כך ש-4 נקודות התמיכה נעות מעלה ומטה בו זמנית, ומשטח החיתוך מחובר לנקודות התומכות בו זמנית. תנועה למעלה ולמטה. בעת התקנת לוח חלת הדבש, אתה צריך לשים לב להתאמת השטיחות. השתמש במחוון חיוג כדי למדוד את ההבדל h8 של כל המסגרת, והתאם את ההבדל h8 ל-0.1mm.

מבנים מכניים כגון מבנה נתיב אוויר, נתיב אור לייזר ועור מתכת יוסברו בפירוט מאוחר יותר כאשר המערכת המתאימה מעורבת. לאחר מכן, החלק השלישי יוצג.

שלב 3. הגדרת מערכת בקרת צינורות לייזר

1. בחר באפשרות CO2 דגם צינור לייזר. צינור הלייזר מחולק לשני סוגים: צינור זכוכית וצינור תדר רדיו. צינור ה-RF משתמש במתח נמוך של 30V בדיוק גבוה, נקודה קטנה וחיים ארוכים, אך המחיר יקר. בעוד שאורך החיים של צינור הזכוכית הוא כ-1500 שעות, הנקודה גדולה יחסית, והיא מונעת על ידי מתח גבוה, אך המחיר זול. אם אתם חותכים רק עץ, עור, אקריליק, צינורות הזכוכית יעילים לחלוטין, ורוב חותכי הלייזר בשוק משתמשים כיום בצינורות זכוכית. עקב בעיית העלות, בחרתי בצינור זכוכית בגודל 160.0mm*60mm, קירור צינור הלייזר צריך להשתמש בקירור מים, וזה מים בטמפרטורה קבועה.

ספק כוח לייזר

ספק הכוח של צינור הלייזר שבחרתי הוא 100W ספק כוח לייזר. הפונקציה של ספק כוח הלייזר מוצגת. האלקטרודה החיובית של צינור הלייזר פולטת מתח גבוה של כמעט 10,000 וולט. בשל הריכוז הגבוה CO2 גז בצינור עירור פריקת מתח גבוה, לייזר באורך גל של 10.6um נוצר בזנב הצינור. שימו לב שהלייזר הזה הוא אור בלתי נראה.

CW5000 Chiller מים

2. בחר מקרר מים. צינור הלייזר יפיק טמפרטורה גבוהה במהלך שימוש רגיל, ויש לקרר אותו על ידי זרימת מים. אם הטמפרטורה גבוהה מדי ולא מתקררת בזמן, הדבר יגרום לנזק בלתי הפיך לצינור הלייזר, וכתוצאה מכך לירידה חדה בחיים או להתפוצצות צינור הלייזר. המהירות שבה טמפרטורת המים יורדת קובעת גם את הביצועים של צינור הלייזר.

ישנם 2 סוגים של קירור מים, האחד הוא קירור אוויר, והשני הוא שיטת הקירור באמצעות קירור מדחס אוויר. אם צינור הלייזר הוא בערך 80W, קירור אוויר יכול להיות מוכשר, אבל אם הוא חורג 80W, יש להשתמש בשיטת קירור המדחס. אחרת, לא ניתן לדכא את החום כלל. המים בטמפרטורה הקבועה שאני בוחר הוא CW5000 דֶגֶם. אם הכוח של צינור הלייזר משודרג, המים בטמפרטורה קבועה זו עדיין יכולים להיות מוכשרים. המכונה כולה כוללת מערכת בקרת טמפרטורה, דלי אחסון מים, מדחס אוויר וצלחת קירור. הרכב מודול.

3. התקן את צינור הלייזר, התקן את צינור הלייזר על בסיס הצינור, התאם את ה-h8 של צינור הלייזר כך שיתאים לגובה העיצוב, ושימו לב לטפל בזה בזהירות.

התקנת צינורות לייזר

חבר את צינור יציאת המים בטמפרטורה קבועה. יש לציין שכניסת המים 1 נכנסת מהקוטב החיובי של צינור הלייזר, כניסת המים החיובית של צינור הלייזר צריכה לפנות כלפי מטה, מי הקירור נכנסים מלמטה, ואז יוצאים מהקוטב השלילי של צינור הלייזר, ואז חוזרים אל החזרה דרך מתג ההגנה על זרימת המים. מיכל המים בטמפרטורה קבועה משלים מחזור. כאשר מחזור המים נפסק, מתג ההגנה על המים מנותק, ואות המשוב נשלח ללוח הבקרה, אשר מכבה את צינור הלייזר כדי למנוע התחממות יתר.

חבר את מד זרם

4. הקוטב השלילי של צינור הלייזר מחובר למד זרם, ולאחר מכן בחזרה לקוטב השלילי של ספק הכוח של הלייזר. כאשר צינור הלייזר פועל, מד הזרם יכול להציג את הזרם של צינור הלייזר בזמן אמת. באמצעות הערך המספרי, אתה יכול להשוות את ההספק שנקבע ואת ההספק בפועל כדי לשפוט אם צינור הלייזר פועל כרגיל.

5. חברו את מעגל אספקת הלייזר, מים בטמפרטורה קבועה, מתג הגנה מפני מים, מד זרם, והכינו משקפי מגן (מכיוון שצינור הלייזר פולט אור בלתי נראה, עליכם להשתמש במשקפי מגן מיוחדים של 10.6um), וקבעו את הספק של צינור הלייזר ל-40%, הפעל את מצב התפרצות, הנח את לוח הבדיקה מול לוח הלייזר, לחץ על המתג, לחץ על המתג, שלח את המתג בצינור הלייזר. אפקט הבדיקה טוב מאוד.

השלב הבא הוא להתאים את מערכת הנתיבים האופטיים.

שלב 4. הגדרת מערכת מדריך אור שפופרת לייזר

החלק הרביעי הוא הגדרת מערכת מנחה האור של צינור הלייזר. כפי שמוצג באיור למעלה, אור הלייזר הנפלט מצינור הלייזר נשבר על ידי מראה ל-4 מעלות למראה השניה, והמראה השניה נשברת שוב ב-90 מעלות למראה השלישית. השבירה גורמת ללייזר לירות כלפי מטה לכיוון עדשת המיקוד, אשר לאחר מכן ממקדת את הלייזר ליצירת נקודה עדינה מאוד.

הקושי של מערכת זו הוא שלא משנה היכן נמצא ראש הלייזר בתהליך העיבוד, הנקודה הממוקדת חייבת להיות באותה נקודה, כלומר, הנתיבים האופטיים חייבים להיות חופפים במצב הנע, אחרת קרן הלייזר תוסט ולא ייפלט אור.

עיצוב הנתיב האופטי של מראה השטח הראשון

תהליך ההתאמה של תושבת המראה: המראה והלייזר נמצאים בזווית של 45 מעלות, מה שמקשה על שיפוט נקודת הלייזר. יש צורך 3D הדפס סוגר של 45 מעלות לכוונון עזר, הדבק את הנייר בעל המרקם על החור העובר והלייזר מופעל. מצב צילום נקודתי (בזמן 0.1S, כוח 20% כדי למנוע חדירה), התאם את הגובה, המיקום וזווית הסיבוב של התושבת, כך שנקודת האור נשלטת במרכז החור העגול.

עיצוב הנתיב האופטי של מראה פני השטח השני

מיקום ההתקנה המדויק וההתקנה h8 של תושבת המראה השניה מתקבלים דרך 3D עיצוב נתיב המראה של השטח השני, ותושבת המראה של השטח השני מותקן במדויק על ידי מדידת קליפר הוורנייר (התקן אותו קודם למיקום ההתחלתי).

התאם את זווית ההשתקפות של מראה המשטח הראשון

תהליך התאמת הזווית של מראה פני השטח 1: הזיזו את ציר ה-Y קרוב למראה, נקודת הלייזר, ואז הזיזו את קצה ציר ה-Y הרחק, ושוב נקדו. בשלב זה, יימצא כי 2 הנקודות אינן חופפות, אם הנקודה הקרובה גבוהה יותר והנקודה הרחוקה נמוכה יותר, אזי צריך לכוונן את המראה כדי להסתובב כלפי מעלה, ולהיפך; השלב הבא הוא להמשיך וליצור נקודות, רחוקות וקרובות, אם הנקודה הקרובה היא שמאלה והנקודה הרחוקה היא מימין, אתה צריך לכוונן את המראה כדי להסתובב שמאלה, ולהיפך, עד שהנקודה הקרובה חופפת לנקודה הרחוקה כנקודה, זה אומר שהנתיב האופטי של מראה פני השטח השני מקביל לחלוטין לכיוון התנועה של ציר ה-Y.

עיצוב נתיב אופטי של מראה פני השטח השלישי

תהליך התאמת הזווית של מראה המשטח השני: הזיזו את ציר ה-Y למראה המשטח הראשון, ואז הזיזו את ציר ה-X לקצה הקרוב, בצעו נקודות לייזר, לאחר מכן הזיזו את ציר ה-X לקצה הרחוק, ולאחר מכן בצעו את נקודות הלייזר, בשלב זה, ראו אם הנקודה הקרובה גבוהה יותר והנקודה הרחוקה נמוכה יותר, עליכם לכוונן את פני השטח ולהסתובב כלפי מעלה. בשלב הבא, המשך לעשות נקודות, נקודה אחת רחוקה ונקודה קרובה, אם הנקודה הקרובה היא שמאלה והנקודה הרחוקה היא מימין, עליך לכוונן את המראה של פני השטח השני כדי להסתובב שמאלה, ולהיפך, עד שהנקודה הקרובה והנקודה הרחוקה חופפים כנקודה אחת, מה שאומר שהנתיב האופטי של מראת פני השטח השלישית הקרובה הוא מקביל לחלוטין לכיוון התנועה של ה-X לציר. לאחר מכן הזיזו את ציר ה-Y לקצה הרחוק, וסמנו נקודה בקצה הקרוב ובקצה הרחוק של ציר ה-X, אם הם אינם חופפים זה אומר ש-2 נתיבי המראה אינם חופפים, ויש צורך לחזור לכוונון זווית המראה של פני השטח 1 עד ל-2 הנקודות בציר ה-X בקצה הקרוב של ציר ה-Y וה-2 בקצה הקרוב של ציר ה-Y וה-3. ציר ה-Y מקריים לחלוטין.

למעשה, ההתאמה לא הסתיימה בשלב זה. בדוק אם כתם האור של מחזיק עדשת המראה במשטח השלישי נמצא במרכז המעגל. כאשר נקודת האור היא משמאל, יש להזיז את מחזיק עדשת המראה של המשטח השני לאחור, ולהיפך. התאם את המיקום של צינור הלייזר כולו כדי לנוע למטה, ולהיפך. כאשר מחליפים את תושבת המראה של המשטח השני, עלינו לחזור שוב על תהליך התאמת הזווית של עדשת המראה של המשטח השני. כאשר מחליפים את ה-h3 של שפופרת הלייזר, עלינו לחזור על כל תהליך כוונון העדשה מעבר אחד (כולל: תהליך ההתאמה של תושבת המראה של השטח הראשון, עדשת המראה ה-2 ומראה השטח השני), ולבצע שוב את הנקודות עד שנקודת האור נמצאת במיקום המרכזי ו-2 הנקודות מקבילות לחלוטין.

התאם את זווית ההשתקפות של מראה המשטח השלישי

תהליך ההתאמה של זווית המראה משטח 3: ההתאמה של המראה היא להוסיף 2 נקודות של הרמה והורדה של ציר Z על בסיס המראה, כלומר 8 נקודות. עקרון ההתאמה הוא קודם כל לקבוע את נקודת ההרמה של 1 הנקודות ואז להעביר את ציר ה-X לקצה השני, ואז לפגוע בנקודת ההרמה. אם הנקודה הגבוהה של נקודת האור גבוהה מהנקודה הנמוכה, אתה צריך לסובב את עדשת המראה של המשטח השלישי לאחור, ולהיפך. סובב ימינה ולהיפך.

אם לא תמיד ניתן לכוונן את נקודת האור כך שתתאים, זה אומר שהנתיב האופטי של מראה פני השטח השלישי אינו עולה בקנה אחד עם ציר ה-X, ויש צורך לחזור כדי לכוונן את הזווית של עדשת המראה של המשטח השני. יש צורך לחזור כדי לכוונן את ה-h3 של צינור הלייזר, ולאחר מכן להתחיל מסוגר הפוך כדי לכוונן אותו שוב עד ש-2 הנקודות מקבילות לחלוטין.

עדשת מיקוד

ישנם 4 סוגים של עדשות מיקוד: 50.8, 63.5, 76.2 ו-101.6. בחרתי 50.8mm.

הכנס את עדשת המיקוד לתוך הגליל של ראש הלייזר, כשהצד הקמור פונה כלפי מעלה, הנח לוח עץ משופע, הזיז את ציר ה-X כדי ליצור נקודה בכל 2mm, מצא את המיקום עם הנקודה הדקה ביותר, מדוד את המרחק בין ראש הלייזר ללוח העץ, מרחק זה זהו מיקום אורך המוקד המתאים ביותר לחיתוך לייזר, והנתיב האופטי הותאם בשלב זה.

שלב 5. הגדרת מערכת הפליטה

החלק החמישי הוא הגדרת ניפוח האוויר והפליטה. עשן סמיך יווצר במהלך חיתוך לייזר, וחלקיקי העשן העבים יכסו את לוחית המיקוד ויפחיתו את כוח החיתוך. הפתרון הוא להגדיל את משאבת האוויר מול לוחית המיקוד.

משאבת האוויר שאני בוחר היא משאבת האוויר של מדחס האוויר, הסיבה העיקרית היא שלחץ האוויר גבוה יחסית, וניתן להגביר את יעילות החיתוך עקב פעולת הגז בזמן החיתוך. אות המוצא מחובר מהלוח הראשי כדי לשלוט על שסתום הסולנואיד, ושסתום הסולנואיד שולט במשאבת האוויר כדי להפריח אוויר.

פרויקטים בחיתוך עץ בלייזר

לאחר ההתקנה, אני לא יכול לחכות לעשות חיתוך ניסיון של 6mm לוח רב שכבתי, אשר ניתן לחתוך בצורה חלקה, והאפקט הוא מאוד אידיאלי. הבעיה היחידה היא שמערכת הפליטה לא הושלמה, והעשן גדול יחסית.

חותכים את לוח הנירוסטה בהתאם לגודל העיצוב, וקבע את לוח הנירוסטה עם ברגים לאחר הקידוח. המכונה כולה סגורה לחלוטין, ומשאירה רק את כניסת האוויר ויציאת האוויר.

מאוורר הפליטה קבוע על הקיר, וצריך ליצור תושבת.

3D יציאת אוויר מודפסת

מאוורר הלחץ הבינוני משתמש ב- a 300W power, יציאת אוויר מלבני שתוכננה במיוחד לפי גודל חלון סגסוגת אלומיניום משלו.

שלב 6. הגדרת מערכות תאורה ומיקוד

החלק השישי הוא מערכת התאורה והמיקוד, המשתמשת באספקת חשמל עצמאית 6V רצועת תאורה לד, ותאורת LED מתווספת לחלק מערכת הבקרה, אזור העיבוד ואזור האחסון בו זמנית.

ראש לייזר צולב נוסף מאחורי ראש הלייזר לצורך מיקוד. הוא משתמש בספק כוח עצמאי של 5V ומצויד במתג עצמאי. מיקום ראש הלייזר נקבע על ידי קו הצלב. קו הלייזר האופקי משמש לשפוט את עומק הלוח. המרכז מציין שהלוח אינו שטוח או שאורך המוקד אינו מותאם כראוי, ניתן לכוונן את הפוקוס של ציר Z למעלה ולמטה, ולהתאים את הקו האופקי למרכז.

התקן לייזר קרוס פוקוס

סטפ 7. אופטימיזציה תפעולית

החלק השביעי הוא אופטימיזציה של הפעולה. על מנת להקל על עצירת החירום, מתג עצירת החירום מתוכנן בחלק העליון קרוב למשטח העבודה, ובצד מותקנים מתג מפתח, ממשק USB ויציאת ניפוי באגים. החזית מתוכננת עם מתג ההפעלה הראשי, מתג בקרת ניפוח אוויר ופליטה, מתג תאורת LED, מתג מיקוד לייזר, המאפשר להשלים את כל הפעולות תחת פאנל אחד.

פריסת לחצן החלף

דלתות הארונות מעוצבות משני צידי המכונה, הצד השמאלי משמש לאחסון הכלים המשמשים את חותך הלייזר, והצד הימני משמש לבדיקה ותחזוקה. יש חלון בדיקה בתחתית החזית. כאשר חומר עבודה נשמט, ניתן להוציא אותו מלמטה. ניתן גם לראות אם כוח הלייזר מספיק והאם הוא נחתך בזמן, כדי להגדיל את ההספק בזמן.

הוספתי גם דוושת רגל. כשצריך להפעיל את חותך הלייזר, צריך רק לדרוך על דוושת הרגל להשלמת הפעולה, מה שחוסך את פעולת הכפתור המייגעת, שהיא מהירה ונוחה מאוד.

שלב 8. בדיקה וניפוי באגים

לבסוף, יש צורך לבדוק את הפונקציות של מערכת חיתוך הלייזר, לשפר את פרמטרי החיתוך בתהליך השימוש כדי להשיג תוצאות טובות יותר, ולתקן באגים בפונקציות של חיתוך לייזר וחריטה בלייזר.

פרויקטים של חיתוך בלייזר

בשלב זה, כל מכונת חותך הלייזר הסתיימה לבנות. כמה צווארי בקבוק וקשיים שנתקלו בתהליך היצירה התגברו בזה אחר זה באמצעות עבודה קשה. חווית עשה זאת בעצמך היא בעלת ערך רב. באמצעות הפרויקט הזה, למדתי הרבה על מכונות חיתוך לייזר. יחד עם זאת, אני מאוד אסיר תודה על העזרה של מובילי התעשייה, שהפכה את הפרויקט לפחות מעקפים.

שאלות נפוצות

איזה סוג של מקור לייזר עליי להשתמש עבור חיתוך לייזר DIY?

הבחירה הנפוצה ביותר לבנייה עצמית היא CO2 שפופרת לייזר מזכוכית, בדרך כלל ב 40W-100W טווח. CO2 צינורות הם במחירים נוחים, זמינים באופן נרחב, וחוטכים ביעילות אל-מתכות כמו עץ, אקריליק ובד. הבנת עד כמה שונים גנרטורים לייזר עבודה עוזרת לך לבחור את המקור הנכון עבור החומרים המיועדים לך. מקורות לייזר סיב מציעים ביצועים מעולים על מתכות אך יקרים ומורכבים משמעותית לשילוב במסגרת ביתית.

איזו תוכנה אני צריך כדי להפעיל חיתוך לייזר ביתי?

חותך לייזר DIY דורש גם תוכנת עיצוב (כמו Inkscape, LightBurn או CorelDRAW) ליצירת קבצי וקטור וגם תוכנת בקר כדי לתרגם את העיצובים הללו לתנועות מכונה. רוב מערכות הבנייה הביתיות משתמשות בבקרים בקוד פתוח כמו GRBL או Smoothieware. להשוואה מעמיקה יותר של אפשרויות תואמות, מדריך זה בנושא... תוכנה לחריטה וחיתוך לייזר מכסה את התוכניות הפופולריות ביותר בשימוש הן במכונות עשה זאת בעצמך והן במכונות מסחריות.

איך חותך לייזר DIY משתווה למכונה שנבנתה במפעל?

בנייה עצמית יכולה לחסוך כסף מראש, אך בדרך כלל פוגעת בדיוק, בתכונות בטיחות ובאמינות. מכונות שנבנו במפעל כוללות אופטיקה מכוילת, תאי חיתוך סגורים, מערכות אוורור מתאימות ותעודות בטיחות CE/FDA שקשה לשכפל בבית. כיצד פועלת מכונת חיתוך לייזר ברמה הטכנית, חושף כמה פרטים הנדסיים מושקעים ביצירת איכות חיתוך עקבית, החל מיישור הקורה ועד סיוע באספקת גז.

האם זול יותר לבנות מכונת חיתוך לייזר או לקנות אחת כזו?

עשה זאת בעצמך בסיסי CO2 חותך לייזר יכול לעלות בין $500-2,000 דולר בחלקים, אבל עלויות נסתרות מצטברות במהירות: מראות, עדשות, מערכות קירור, מאווררי פליטה, חיווט וחומרי מארז. לאחר שלוקחים בחשבון את זמן ההרכבה ופתרון בעיות, תחביב CO2 חותך וחרט לייזר לעיתים קרובות מספק תמורה טובה יותר עם כיסוי אחריות, תמיכה טכנית וביצועים מוכנים לייצור ישר מהקופסה.

אילו אמצעי בטיחות הם קריטיים בעת בניית מכונת חיתוך לייזר?

קרינת לייזר, ספקי כוח במתח גבוה ואדים רעילים הם 3 הסכנות הגדולות ביותר. כל בנייה עשה זאת בעצמך חייבת לכלול הגנה מתאימה לעיניים המדורגת לאורך גל הלייזר שלך, תא חיתוך סגור לבלימת הקרן, מערכת פליטה עם סינון פחם פעיל ואמצעי כיבוי אש. סקירת הנחיות מבוססות חששות בטיחותיים של מכונות CNC מספק לך רשימת תיוג בסיסית לפעולה בטוחה. דילוג על אחד מאמצעי הזהירות הללו עלול לגרום לפציעה חמורה, שריפה או חשיפה לרעלים.

האם אני יכול לבנות חותך לייזר שגם חרוט?

כן, רוב חותכי הלייזר הניתנים לביצוע עצמי יכולים לחרוט על ידי התאמת הגדרות ההספק והמהירות. בהספק נמוך יותר ובמהירויות גבוהות יותר, הלייזר מסיר חומר משטחי מבלי לחתוך דרכם, ויוצר עיצובים חרוטים על עץ, אקריליק, עור ואלומיניום אנודייז. איכות החריטה תלויה במידה רבה בדיוק מיקוד הקרן ובקשיחות מערכת התנועה. לעיון במה שניתן להשיג, סקירה זו של... למה משמש חותך לייזר מכסה את מלוא מגוון יישומי החיתוך והחריטה על פני סוגי חומרים שונים.