Ручной лазерный резак. Лазерная резка дерева своими руками

Лазерный резак ЧПУ своими руками

Теперь, когда каждый может зайти в интернет и приобрести довольно приличный 3D-принтер за 200 долларов, они официально вышли из арсенала «элитного хакера» и являются обычными, правда узкоспециализированными, устройствами. Это в целом хорошо для сообщества 3D-печати, но как насчет тех, кто хочет быть в стороне от технологии? Если вы расскажете, что у вас дома есть 3D-принтер, это уже не вызовет такого изумления, как раньше. Что же делать l33t-хакеру? Делаем лазерный резак своими руками.

Изучите лазерный резак/гравер: он похож на принтер, но его легче изготовить и он обладает большей способностью причинять телесные повреждения! С помощью этого лазерного модуля также можно производить гравировку на нержавеющей стали и резать тонкую древесину.

Несмотря на то, что есть пара хороших вариантов комплектов и сборок под ключ, но, как и в первые дни 3D-принтеров, некоторые из лучших машин по-прежнему собираются на дому.

Чтобы сделать лазерный резак своими руками, в данном случае были разобраны четыре принтера и восстановлены семь высококачественных линейных стержней диаметром 8 мм, что уже само по себе является отличным советом по экономии средств. Добавив несколько дешевых подшипников LM8 UU и распечатанных на 3D-принтере кронштейнов для них, мы собрали 2D платформу с плавным ходом всего за пару сотен рублей. Рама машины собрана из алюминиевой трубы квадратного сечения, которую можно найти в хозяйственном магазине. Никакой дорогостоящей экструзии.

Для самого лазера был применен 6-ваттный лазерный модуль . Он оснащен интегрированным драйвером и охлаждением, поэтому все, что вам нужно сделать, это обеспечить его питанием и стабильными средствами перемещения над заготовкой. Они даже предлагают магнитную док-станцию, которая позволяет снимать лазер с крепления для обслуживания или замены инструмента без каких-либо приспособлений. C помощью этого лазерного модуля можно производить гравировку на нержавеющей стали и резать тонкую древесину.

Сделанный своими руками, пригодится в каждом доме.

Конечно же, самодельный прибор не сможет обрести большую мощность, которую имеют производственные аппараты, но все же кое-какую пользу в быту от него можно будет получить.

Самое интересное, что изготовить лазерный резак можно с помощью старых ненужных предметов.

Например, своими руками изготовить лазерный прибор позволит применение старой лазерной указки.

Чтобы процесс по созданию резака продвигался как можно быстрее, необходимо подготовить следующие предметы и инструменты:

указка лазерного типа;
фонарик на аккумуляторных батареях;
старый CD/DVD-RW пишущий, можно вышедший из строя, – из него понадобится привод с лазером;
электропаяльник и комплект отверток.

Процесс по изготовлению резака своими руками начинается с разборки привода, откуда необходимо достать прибор.

Извлечение нужно сделать по максимуму аккуратным, при этом придется проявить терпение и быть внимательным. В устройстве присутствует много разных проводов с практически одинаковой структурой.

Выбирая DVD привод, нужно учитывать, чтобы он был пишущим, так как именно такой вариант позволяет делать записи с помощью лазера.

Запись выполняется в ходе испарения тонкого металлического слоя с диска.

В процессе чтения, лазер функционирует наполовину своих технических возможностей, слегка освещая диск.

В процессе демонтажа верхнего крепежного элемента взгляд упадет на каретку с лазером, который может передвигаться в нескольких направлениях.

Каретку необходимо бережно извлечь, аккуратно снять разъемы и шурупы.

Затем можно перейти к снятию красного диода, за счет него происходит прожиг диска – это легко можно сделать своими руками при помощи электропаяльника. Извлеченный элемент не стоит встряхивать, а тем более ронять.

После того как основная деталь будущего резака находится на поверхности, нужно сделать тщательно продуманный план сборки лазерного резака.

При этом необходимо учесть следующие моменты: как лучше поместить диод, как подсоединить его к источнику питания, ведь для диода пишущего устройства требуется больше электроэнергии, чем для основного элемента указки.

Данный вопрос можно решить несколькими методами.

Чтобы сделать ручной резак с более-менее высокой мощностью, необходимо достать находящийся в указке диод, после чего поменять его на элемент, извлеченный из DVD привода.

Поэтому лазерную указку разбирают также осторожно, как и привод пишущего DVD устройства.

Предмет раскручивают, затем разделяют его корпус на две половины. Сразу же на поверхности можно будет увидеть деталь, которую и нужно заменить своими руками.

Для этого родной диод из указки снимается и аккуратно заменяется более мощным, его надежное крепление можно выполнить с использованием клея.

Возможно, снять старый диодный элемент сразу не получится, поэтому его можно подковырнуть бережно кончиком ножа, затем слегка встряхнуть корпус указки.

На следующем этапе изготовления лазерного резака нужно сделать для него корпус.

Для этой цели пригодится фонарик с аккумуляторными батарейками, что позволит лазерному резаку получить электроподпитку, приобрести эстетичный вид, и удобство использования.

Для этого в корпус фонарика своими руками необходимо внедрить модифицированную верхнюю часть бывшей указки.

Затем нужно подключить к диоду зарядку, посредством находящейся в фонарике аккумуляторной батареи. Очень важно в процессе подключения точно установить полярность.

До того как фонарик будет собран, необходимо снять стекло и прочие лишние элементы указки, которые могут стать помехой лучу лазера.

На завершающем этапе проводится подготовка лазерного резака к использованию.

Для комфортной ручной работы все этапы работы над прибором необходимо строго соблюдать.

С этой целью нужно проконтролировать надежность фиксации всех внедренных элементов, правильность полярности и ровность установки лазера.

Итак, если все вышеизложенные в статье условия сборки были точно соблюдены, резак готов к применению.

Но так как самодельный ручной прибор наделен невысокой мощностью, то вряд ли из него получится полноценный лазерный резак по металлу.

Что идеально сможет выполнять резак, так это сделать отверстия в бумаге или полиэтиленовой пленке.

А вот наводить на человека лазерное приспособление, сделанное своими руками нельзя, здесь его мощности будет достаточно, чтобы навредить здоровью организма.

Как можно усилить самодельный лазер?

Чтобы сделать своими руками более мощный лазерный резак для работы по металлу, нужно использовать приборы из следующего списка:

DVD-RW привод, нет разницы рабочий или нет;
100 пФ и мФ – конденсаторы;
2-5 Ом резистор;
3 шт. аккумуляторные батареи;
паяльник, провода;
стальной фонарь на светодиодных элементах.

Сборка лазерного резака для ручной работы происходит по следующей схеме.

С применением указанных приборов происходит сборка драйвера, впоследствии он посредством платы сможет обеспечивать лазерному резаку определенную мощность.

При этом к диоду ни в коем случае нельзя подсоединять электропитание напрямую, так как диод сгорит. Также нужно принять во внимание, что диод должен брать подпитку не от напряжения, а от тока.

В качестве коллиматора используется корпус, оснащенный оптической линзой, за счет которой будут скапливаться лучи.

Данную деталь легко отыскать в специальном магазине, главное, что в ней присутствует паз для установки диода лазера. Цена данного устройства небольшая, примерно составляет 3-7$.

Кстати, лазер собирается так же, как и вышерассмотренная модель резака.

В качестве антистатического изделия также может применяться проволока, ею обматывают диод. После чего можно приступать к компоновке драйверного устройства.

Прежде чем перейти к полной ручной сборке лазерного резака, нужно проверить работоспособность драйвера.

Сила тока замеряется с помощью мультимера, для этого берут оставшийся диод и проводят измерения своими руками.

С учетом скорости тока, подбирают его мощность для лазерного резака. К примеру, у одних вариантов лазерных устройств сила тока может равняться 300-350 мА.

У других, более интенсивных моделей, она составляет 500 мА, при условии использования другого драйверного устройства.

Чтобы самодельный лазер выглядел более эстетично, и им можно было удобно пользоваться, для него нужен корпус, в качестве которого вполне может использоваться стальной фонарик, функционирующий на светодиодах.

Как правило, упомянутый прибор наделен компактными размерами, которые позволят поместиться ему в кармане. Но во избежание загрязнений линзы, заранее нужно приобрести или сшить своими руками чехол.

Особенности производственных лазерных резаков

Не каждому по карману цена лазерного резака по металлу производственного типа.

Такое оборудование применяют для обработки и разделки металлических материалов.

Принцип действия лазерного резака строится на выработке инструментом мощного излучения, наделенного свойством испарять или выдувать металлический расплавленный слой.

Такая производственная технология при работе с разными типами металла способна обеспечить высокое качество среза.

Глубина обработки материалов зависит от вида лазерной установки и характеристик обрабатываемых материалов.

На сегодняшний день используется три вида лазеров: твердотельные, волоконные и газовые.

Устройство твердотельных излучателей основывается на использовании в качестве рабочей среды конкретных сортов стекла или кристаллов.

Здесь в пример можно привести недорогие установки, эксплуатируемые на полупроводниковых лазерах.

Волоконные – их активная среда функционирует за счет применения оптических волокон.

Данный тип устройства является модификацией твердотельных излучателей, но как утверждают специалисты, волоконный лазер успешно вытесняет свои аналоги с области металлообработки.

При этом оптические волокна являются основой не только резака, но и гравировального станка.

Газовые – рабочая среда лазерного устройства сочетает углекислый, азотный и гелиевый газы.

Так как КПД рассматриваемых излучателей не выше 20%, их используют для резки и сварки полимерных, резиновых и стеклянных материалов, а также металла с высокой степенью теплопроводности.

Здесь в пример можно взять резак по металлу выпускаемый компанией Ханса, применение лазерного устройства позволяет резать медь, латунь и алюминий, в данном случае минимальная мощность станков только выигрывает у своих аналогов.

Схема работы привода

Эксплуатироваться от привода может лишь настольный лазер, данный тип устройства представляет собой портально-консольную машину.

По направляющим рейкам устройства лазерный блок может перемещаться как вертикально, так и горизонтально.

В качестве альтернативы портальному устройству была изготовлена планшетная модель механизма, ее резак перемещается только по горизонтали.

Другие существующие варианты лазерных станков имеют рабочий стол, оснащенный приводным механизмом и наделенный свойством перемещаться в разных плоскостях.

На данный момент имеется два варианта управления приводным механизмом.

Первый обеспечивает перемещение заготовки за счет эксплуатации привода стола, или перемещения резака выполняется за счет функционирования лазера.

Второй вариант предусматривает одновременное перемещение стола и резака.

При этом первая модель управления по сравнению со вторым вариантом считается намного проще. Но вторая модель все-таки отличается высокой производительностью.

Общей технической характеристикой рассмотренных случаев является необходимость внедрения в устройство блока ЧПУ, но тогда цена для сборки прибора для ручной работы станет выше.

Всем привет. После покупки принтера и осознания принципа работы ЧПУ станков стал смотреть на другие виды станков. Отец хотел фрезер, а меня больше интересовала гравировка. Посчитав сколько будет стоить более менее вменяемый фрезер стало понятно, что сначала появится гравер. Так у меня появился диодный лазер на 2.5вт.

Станину решил делать с запасом и получилось рабочее поле 70х60см. Каретки и прочие узлы были напечатаны. После начала эксплуатации стало понятно, что рабочее поле я сделал явно с излишним запасом, по факту больше чем формат А4 гравировать не приходилось. Далее после одной удачной модернизации принтера у меня осталось много профилей и из них была собрана мини версия гравера четко формата А4, как удачно не правда ли?)) А большая рама перекочевала на стенку где провела полгода. Для гравировки я использовал платное ПО позволяющее динамически менять скорость и мощность работы лазера, это многократно ускоряло процесс и качество получилось отличное. Со временем я немного изменил конструкцию поставив двигатели на станину, не нравилось мне, что они утяжеляют каретки и перегибают ремни. К чему этот эпилог? К тому, что на момент сбора информации о стоимости разных видов лазеров мне объявили, что для сборки СО2 меньше чем с 500$ и не подходи. Случилось так, что у меня появилось много свободного времени, и более подробно изучив лазерные СО2 станки появилось непонимание где тут 500$. Поразмыслив над тем, что можно сделать самому применив 3д принтер, в SolidWorks была смоделирована почти полная сборка станка. Вывод был таков, что по сути нужны только лазерные составляющие в виде самой лазерной трубки, БП к ней, зеркала и линза. Все остальное можно было распечатать, либо раздобыть)))

Каретки решил делать на колесиках, во-первых, если не использовать фирменные контроллеры, то скорость работы не слишком высока, и голова лазера у меня получилась очень легкой, а если колесики с головой принтера справляются, то почему не справятся лазерной, во-вторых, колесики у меня просто имелись с двойным запасом.

Стоимость лазерной составляющей оказалось лишь 12000р (с учетом платной доставки). Для пробы была заказана лазерная трубка всего на 40вт. Заказывал на Али, специализированных продавцов оказалось всего 3, и один явно перевешивал по заказам, а пообщавшись с ним стало понятно почему, менеджеры очень общительные и быстро отвечают на любые вопросы. Заказ был сделал и настало томительное ожидание, скрашиваемое сборкой всех остальных частей станка.

Довольно много различных частей осталось от сборки Re-D-Bot и его последующих модификаций. Дозаказать пришлось сущие мелочи вроде пружинок и подшипников с бортиками. Наконец пригодилась большая станина.

Корпус станка решено было делать из ЛДСП, хотелось, чтобы станов был компактным, так как места в мастерской становится все меньше.

Прикинул размеры корпуса исходя из размеров трубки с станины вышел квадрат 105х105см, высоту решил делать 20см, этого было вполне достаточно для работы с материалами до 50мм. Раскрой листа на корпус и стол, на котором он будет стоять обошелся в 2100р (включая стоимость самого листа).

Полным ходом шла печать различных узлов станка, благо все было смоделировано с учетом последующей печати и это помогло избежать проблем "узел не подходит к месту". Хотя все равно некоторые узлы пришлось дорабатывать, к примеру голова имела лишь 1 свободу регулировки, по высоте, вот только добраться до гаек для затяжки стоило множества потраченных нервов, пришлось дорабатывать, так же оказалось, что задняя часть каретки головы вроде как и не несет особой нагрузки, но при изрядной натяжке ремней ее просто выворачивало.

Кстати о степенях свободы. Заводские крепления зеркал имело по 2-3 степени свободы (это кроме возможности поворачивать зеркало), что несколько усложнило юстировку зеркал. В своем проекте я дал им лишь по 1 свободе, голова вверх/вниз, боковое вперед/назад, зеркало у лазера тоже вниз/вверх, вот и все. Меньше подвижности -меньше шансов ошибиться.

В заводских конструкция за подгонку фокуса отвечает подъемный механизм стола, меня этот вариант не устраивал, и я стал думать над тем, чтобы фокус можно было регулировать на голове, так был смоделирован цанговый зажим втулки с находящейся внутри линзой. Печать всех частей производил из PETG, отсутствие усадки позволяет выставлять точные размеры не переживая,

что детали не будут подходить друг к другу.

Сразу скажу, что этот узел пришлось переделать, так как если линза по каким-либо причинам пачкается то при работе она начинает неслабо греться, так однажды линза вплавилась в цилиндр и была разбита при попытке ее вынуть.

Покупать готовую голову жаба не позволяла и вдруг на глаза попался старый линзованый фонарик, в нем узел со светодиодом и драйвером отлично подходил для зажима линза, размеры совпадали, оставалось лишь откромсать лишнюю часть фонаря (он кстати был нерабочий, деньги за него вернули)). Так же были проблемы с носиком обдува, оказалось что луч нагревает не только точку на поверхности, но и воздух вокруг себя, из за этого кончик постоянно плавился решено было сделать вставку, для этого отлично подошли уже испорченные сопла для принтера, только решено было рассверлить до 2мм отверстие, чтобы оставалось проистранство на погрешность установки. Лазер пришел за неделю до НГ, праздники обещали быть плодотворными)))

Большая подстава получилась с валом который должен был синхронизировать каретки Y. Его обещали изготовить, но постоянно кормили завтраками вплоть до 31 числа, а потом и вовсе сказали что будет только 9го… Ожидание было невыносимо и было принято решение временно использовать шпильку, но так как 8мм шпилька совсем не 8мм, было решено использовать 5мм с использованием втулок. Этот трюк вполне сработал (кстати вал мне отдали только 29 января и то не 8мм, а 8.2 да еще и кривой).

Поскольку лазерная голова довольно легкая ее передвижением занимался NEMA17 напрямую, а вот для балки Y пришлось ставить шкивы в итоге получив передаточное 1:2. Не густо конечно, но вполне достаточно.Долго думал над охлаждением трубки, решено делать на элементах Пельтье, но пока зима в соседней комнате (гараж) и так всегда +10°, было принято решение просто вывести трубки охлаждения с емкостью туда. Воду качал небольшой насос с али за 500р, заявлено 800л/час, оптимистичные китайцы, но около 200 он выдает а нам этого предостаточно.

Конструкция была собрана и станок наконец ожил.Недостатком моей компактной конструкции оказалось жуткое неудобство юстировки, для нее приходилось снимать боковую стенку, иначе к винтам не подлезть. Но это все мелочи. Полчаса пострелушек в фанеру и бумагу и все зеркала отъюстированы. Первые резы показали что без вытяжки можно разве что бумагу резать. В качестве нее отлично подошел старый вентилятор 140х140мм, уж не знаю от чего он, но дует он крайне мощно, а шумит наравне с пылесосом. Испытание вытяжки проводились электронной сигаретой (именно для таких целей она и приобреталась) и результат был отличный.

Далее начались испытания возможностей 40вт трубки. Результаты меня несколько поразили. Про 4мм фанеры и говорить не стоит. Оргстекло нашлось только 1мм, его лазер режет даже на крайне малых мощностях. В 1 проход удалось резать до 8мм фанеры, но медленно. Получилось даже прорезать 12мм, но в 3 прохода, хотя о качестве реза говорить не стоит…Испытания и пробные изделия делались из довольно плохой фанеры 44 сорта причем пролежавшей в гараже 2 года. При попытке купить хорошую выяснил, что в моем городе этим занимается ТОЛЬКО 1 контора и ожидание 3 недели. Сижу жду)))

Ах да, то о чем вообще стать – стоимость станка с учетом покупки всех частей составляет менее 16000 рублей. И это с полем 60х70см. А поле может быть практически любых размеров.

Больше фотографий можете увидеть перейдя по ссылке на альбом Так же прикладываю “смету” с ссылками.

Все фото из статьи

Трудно ли собрать аппарат для лазерной резки фанеры своими руками? Каких проблем можно ожидать на разных стадиях реализации проекта? Что из оборудования придется покупать? В статье мы постараемся найти ответы на эти вопросы.

Плюсы и минусы лазерной резки

При реализации любого масштабного проекта всегда встает вопрос его целесообразности. Мы попробуем помочь читателю дать на него самостоятельный ответ.

Выгоды

Прибор для лазерной резки фанеры на практике способен работать не только с ней. В списке обрабатываемых материалов – кожа, ткани, оргстекло, пластики, словом, все материалы, которые имеют невысокую теплопроводность и сравнительно низкую температуру горения;
Благодаря ЧПУ станок позволит резать с высочайшей точностью , создавая детализованные контуры;
Резкой его возможности не ограничиваются. Лазерные станки для резки фанеры вполне способны выполнять функции гравера. Варьируя скорость передвижения каретки и мощность луча, они могут создавать сложные изображения с переходами тонов;
Благодаря фокусировке луча ширина разреза может быть минимальной – от 1/100 мм, что опять-таки положительно влияет на точность изготовления деталей или детализацию наносимого на заготовку изображения.

Проблемы

Разумеется, без них тоже не обойдется:

Цена закупаемого оборудования будет отнюдь не копеечной. Наиболее популярное решение для недорогих самодельных граверов – извлеченный из пишущего DVD-привода лазерный диод – для резки фанеры не походит категорически ввиду малой мощности. Минимальная мощность лазера для резки фанеры – 20 ватт; при сколь-нибудь значительной толщине материала ее лучше увеличить до 40 – 80;

Справка: углекислотная лазерная трубка такой мощности при заказе непосредственно у китайских производителей обойдется заказчику в 15 – 20 тысяч рублей по текущему курсу. К расходам на лазер добавится стоимость сложной и дорогой системы фокусировки, DSP -контроллера, драйвера шаговых моторов и кареток.

Жизненный цикл трубки составляет от 3 до 8 тысяч часов , после чего ей требуется замена;
Лазеру требуется жидкостное охлаждение. В промышленных условиях для этой цели используется охладительная установка, работающая по принципу теплового насоса – чиллер. Минимальная стоимость такого агрегата составляет 35 – 45 тысяч рублей;

Однако: при незначительной продолжительности работы можно обойтись баком емкостью в 80 – 100 литров и водяной помпой, которая будет прокачивать его содержимое через рубашку трубки.

ЧПУ подразумевает наличие не только особого программного обеспечения , но и эскизов контура изготавливаемого изделия. Чертежи для лазерной резки фанеры найти не так уж легко; самостоятельное же их построение займет весьма продолжительное время;
Наконец, резка материала осуществляется за счет его быстрого нагрева и испарения. При этом края реза неизбежно обугливаются, а помещение заполняется дымом. Раз так – придется конструировать закрытый корпус с прозрачной крышкой и системой интенсивной принудительной вентиляции.

Конструктивное исполнение

Итак, как устроен самодельный лазер для резки фанеры?

Основа станины – алюминиевая профтруба размером 40х60, скрепленная мебельным уголком и саморезами по металлу. Корпус собран из недорогой ЛДСП – он не испытывает значительных нагрузок в процессе работы.

Обратите внимание: по периметру корпуса пущена 12-вольтовая светодиодная лента. Подсветка позволит визуально контролировать процесс резки.

Непосредственно на трубах станины закреплены направляющие, обеспечивающие движение кареток по поперечной оси.

К кареткам прикручена продольная труба с еще одной направляющей – уже под каретку, обеспечивающую непосредственно движение головки.

А вот и сама лазерная головка для резки фанеры. Фольга использована для герметизации соединения трубки с штуцером.

что детали не будут подходить друг к другу.

Больше фотографий можете увидеть перейдя по ссылке на альбом Так же прикладываю “смету” с ссылками.