Лазерный резак своими руками. Лазерный резак для резки фанеры, дерева, металла своими руками: советы по сборке

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.

Доброго дня, мозгоинженеры ! Сегодня поделюсь с вами руководством о том, как сделать лазерный резак мощностью 3Вт и рабочим столом 1.2х1.2 метра под управлением микроконтроллера Arduino.

Эта мозгоподелка родилась для создания журнального столика в стиле «пиксель-арт». Нужно было нарезать материал кубиками, но вручную это затруднительно, а через онлайн-сервис очень дорого. Тогда и появился этот 3-х ватный резак/гравер для тонких материалов, уточню, что промышленные резаки имеют минимальную мощность около 400 ватт. То есть легкие материалы, такие как пенополистирол, пробковые листы, пластик или картон, этот резак осиливает, а вот более толстые и плотные только гравирует.

Шаг 1: Материалы

Arduino R3
Proto Board – плата с дисплеем
шаговые двигатели
3-х ватный лазер
охлаждение для лазера
блок питания
регулятор DC-DC
транзистор MOSFET
платы управления двигателями
концевые выключатели
корпус (достаточно большой, чтобы вместить почти все детали списка)
зубчатые ремни
шарикоподшипники 10мм
шкивы для зубчатых ремней
шарикоподшипники
2 доски 135х 10х2 см
2 доски 125х10х2 см
4 гладких стержня диаметром 1см
различные болты и гайки
винты 3.8см
смазка
стяжки-хомуты
компьютер
циркулярная Пила
отвертка
различные сверла
наждачная бумага
тиски

Шаг 2: Электросхема

Электроцепь лазерной самоделки информативно представлена на фото, есть лишь несколько уточнений.

Шаговые двигатели: думаю, вы заметили, что два двигателя запускаются от одной платы управления. Это нужно для того чтобы одна сторона ремня не отставала от другой, то есть два двигателя работают синхронно и сохраняют натяжения зубчатого ремня, нужное для качественной работы поделки .

Мощность лазера: при настройке регулятора DC-DC убедитесь, что на лазер подается постоянное напряжение, не превышающее технические характеристики лазера, иначе вы его просто сожжете. Мой лазер рассчитан на 5В и 2.4А, поэтому регулятор выставлен на 2А и напряжение немного ниже 5В.

Транзистор MOSFET: это важная деталь данной мозгоподелки, так как именно этот транзистор включает и выключает лазер, получая сигнал от Arduino. Так как ток от микроконтроллера очень слабый, то только этот транзистор MOSFET может его воспринимать и запирать или отпирать контур питания лазера, другие транзисторы на такой слаботочный сигнал просто не реагируют. MOSFET монтируется между лазером и «землей» от регулятора постоянного тока.

Охлаждение: при создании своего лазерного резака я столкнулся с проблемой охлаждения лазерного диода, для избежания его перегрева. Проблема решилась установкой компьютерного вентилятора, с которым лазер отлично функционировал даже при работе 9 часов подряд, а простой радиатор не справлялся с задачей охлаждения. Еще я установил кулеры рядом с платами управления двигателями, так как они тоже прилично греются, даже если резак не работает, а просто включен.

Шаг 3: Сборка

В приложенных файлах находится 3D модель лазерного резака, показывающая размеры и принцип сборки рамки рабочего стола.

Челночная конструкция: она состоит одного челнока отвечающего за ось Y, и двух спаренных челнока отвечающих за ось X. Ось Z не нужна, так как это не 3D принтер, но вместо нее лазер будет попеременно включаться и выключаться, то есть ось Z заменяется глубиной прожига. Все размеры челночной конструкции я постарался отразить на фото, уточню лишь, что все установочные отверстия для стержней в бортах и челноках глубиной 1.2см.

Направляющие стержни: стержни стальные (хотя алюминиевые предпочтительней, но стальные проще достать), довольно большим диаметром в 1 см, но такая толщина стержня позволит избежать провисания. Заводская смазка со стержней удалена, а сами стержни тщательно отшлифованы шлифмашинкой и наждачной бумагой до идеальной гладкости для хорошего скольжения. А после шлифовки стержни обработаны смазкой с белым литием, которая предотвращает окисление и улучшает скольжение.

Ремни и шаговые двигатели: Для установки шаговых двигателей и зубчатых ремней я пользовался обычными инструментами и материалами, попавшимися под руку. Сначала монтируются двигатели и шарикоподшипники, а затем сами ремни. В качестве кронштейна для двигателей был использован лист металла примерно одинаковый по ширине и в два раза больше по длине, чем сам двигатель. В этом листе просверлено 4 отверстия для крепления на двигатель и два для крепления к корпусу самоделки , лист согнут под углом 90 градусов и прикручен саморезами к корпусу. С противоположной стороны от места крепления двигателя аналогичным образом установлена подшипниковая система, состоящая из болта, двух шарикоподшипников, шайбы и металлического листа. По центру этого листа сверлиться отверстие, с помощью которого он крепится к корпусу, далее лист загибается пополам и уже по центру обоих половинок сверлится отверстие для установки подшипниковой системы. На полученную таким образом пару двигатель-подшипник надевается зубчатый ремень, который крепится к деревянному основанию челнока обычным саморезом. Более понятно этот процесс представлен на фото.

Шаг 4: Софт

К счастью программное обеспечение для данной мозгоподелки бесплатно и с открытым исходным кодом. Все необходимое находится по нижеприведенным ссылкам:

Во и все что я хотел рассказать о своем лазерном резаке/гравере. Благодарю за внимание!

Удачных самоделок !

Лазер для резки металла своими руками сегодня может сделать каждый. И этот факт не может не радовать, ведь резак – это уникальное приспособление, с помощью которого без особого труда можно качественно и точно разрезать металл практически любой толщины.

Преимущества лазерной резки

Востребованность данного метода обработки материалов обуславливается несколькими факторами.

Качество раскроя

Первый и один из наиболее значимых показателей – это высокое качество раскроенных при помощи лазера изделий. Такие детали имеют гладкий, ровный срез и характеризуются отсутствием каких-либо изъянов на обработанной поверхности.

Универсальность метода

Вторым немаловажным преимуществом резки лазером является то, что при помощи данной процедуры стало возможным обработать практически все виды изделий, независимо от твердости сплава, из которого они изготовлены, их толщины или формы. К тому же, лазерный метод раскроя деталей не ограничивается резкой в плоскости, то есть можно производить разрез и объемных предметов.

Возможность автоматизации процесса

Третье достоинство – это возможность автоматизации процесса резки металла лазером при помощи компьютерного оборудования. Данное свойство позволяет экономить не только время, но и денежные средства на изготовлении специальных литейных форм, необходимых для производства изделий. Это повышает производительность установки.

В ходе контролируемой компьютером резки металла получаются более качественные детали, которые не требуют дополнительного обтачивания и шлифовки.

Отметим, что все вышеперечисленные качества присущи, в той или иной степени, всем лазерным резакам металла, как промышленным, так и самодельным. Единственное различие между ними лежит в мощности данных приборов. Так, изготовленные вручную лазеры для резки металла имеют меньшую мощность по сравнению с профессиональными лазерными станками. Они отлично подходят для резки фанеры и тонких листов металла, но не способны справиться со сверхтвердыми и толстыми металлическими изделиями, в отличие от специального оборудования.

Но, несмотря на это, самодельные резаки пользуются большей популярностью среди народных умельцев. А все потому, что промышленные установки стоят достаточно дорого, и не каждый может позволить купить себе такой лазер домой. К тому же, в домашнем хозяйстве нет необходимости использовать сверхмощный резак металла, достаточно и самого простого, сделанного своими руками.

Какие материалы и устройства потребуются для изготовления лазера для резки металла?

Лазерный резак металла изготовить самостоятельно возможно, заручившись следующими инструментами и материалами:

• лазерная указка;
• самый простой фонарик с аккумуляторными батарейками;
• старый пишущий компьютерный дисковод (CD/DVD-ROM), оснащенный матрицей с лазером (можно в нерабочем состоянии);
• паяльник;
• набор отверток.

Стоит заранее подготовить место для создания устройства. Рабочую зону необходимо освободить от посторонних предметов, обеспечить себе удобное расположение и хорошее освещение.

После того, как все необходимое подготовлено, можно переходить непосредственно к сборке лазерного резака металла.

Пошаговая инструкция по изготовлению лазера для резки металла

Первым шагом в процессе создания самодельного резака является разборка привода старого пишущего лазерного дисковода компьютера. Для этого необходимо аккуратно разобрать устройство и извлечь сам прибор, не повредив его целостность.

Затем требуется извлечь диод красного цвета, который прожигает диск во время записи на него информации. Этот диод, по-другому – лазерный излучатель, размещается на специальной каретке, оснащенной большим количеством крепежных элементов. Чтобы снять излучатель, нужно распаять все крепления при помощи паяльника. Важно выполнить все действия с максимальной аккуратностью, так как любое повреждение диода может стать причиной выхода его из строя.

Следующий этап сборки лазерного резака металла подразумевает установку излучателя на место светодиода, которым укомплектована указка. Для этого следует осторожно разобрать указку на 2 части, не повредив разъемы и держатели. Затем достать светодиод и поставить на его место лазер. Закрепить его, при необходимости, можно при помощи обычного клея ПВА.

Далее следует изготовление корпуса для лазерного самодельного резака. Собрать корпус для лазера можно при помощи фонарика и аккумуляторных батареек, совместив нижнюю часть обыкновенного фонарика, в которой расположены батарейки, с верхней частью указки (перед сборкой из наконечника указки необходимо извлечь установленное в нем стекло), где находится излучатель.

В ходе выполнения такого соединения важно правильно, соблюдая полярность, подключить диод к зарядке аккумуляторной батареи.

После выполнения всех шагов резак будет готов к работе! Важно помнить, что прибор при нарушении правил техники безопасности может нанести вред здоровью! Будьте осторожны!

Лазерный резак, сделанный своими руками

В чем разница между готовыми изделиями

Главной причиной, по которой многие отдают предпочтение лазерному самодельному резаку, является низкая стоимость данного устройства. Нельзя не отметить тот факт, что несложные задачи домашний лазер для резки металла выполняет ничуть не хуже заводского.

Это объясняется единым принципом действия любого лазерного резака металла, который заключается в следующем:

Принцип работы лазерной резки

• В ходе процедуры резки лазер воздействует на металлическую поверхность таким образом, что на ней образуется окислитель, который повышает коэффициент поглощения энергии.
• Мощное излучение заставляет материал нагреваться.
• В месте соприкосновения луча лазера с металлом создается очень высокая температура, приводящая к расплавлению металлической поверхности.

Отличие в работе заводского и лазерного самодельного резака лежит в их мощности, а соответственно и в глубине врезания лазера в поверхность метала. Так, заводские модели оборудуются высококлассными материалами, что обеспечивает достаточный показатель углубления. Самодельные же резаки способны врезаться всего на 1-3 см.

Многие мастера изготавливают из неиспользуемого оборудования что-то новое, в том числе самодельные лазерные станки для резки металла. Хотя большой мощности достичь невозможно, для бытового использования функционала достаточно. Повысить его позволяется использование некоторых подручных средств.

Как собрать станок для лазерной резки металла самостоятельно

Умельцы изготавливают лазерные резаки своими руками из-за их высокой стоимости. В быту можно создать только твердотельный резак, обладающий мощностью, позволяющей врезаться в металл всего на 1-3 см. Этого достаточно для изготовления декоративных элементов. Лазер работает за счет кристаллов, используемых в светодиодном оборудовании, и специальных стекол.

Необходимые материалы

Главный элемент – лазер пишущего дисковода для компьютера, обладающего высокой скоростью записи (чем она выше, тем больше мощность). Кроме него требуется:

• фонарик на батарейках;
• лазерная указка;
• паяльник;
• слесарные инструменты.

Если нужен более мощный инструмент, потребуются дополнительные элементы для изготовления драйвера:

• резисторы 2-5 Ом;
• два конденсатора (емкость 100 пФ и 100 мФ);
• коллиматор (сборщик лучей света в пучок);
• светодиодный фонарик (корпус должен быть металлический);
• мультиметр.

Если нет драйвера между батареями и лампочкой, она может сгореть.

Еще большую мощность можно получить, если использовать приобретенный в магазине лазерный диод на 60 Вт.

Такой станок лазерной резки металла своими руками лучше всего установить на раму, для контроля использовать компьютер, оснащенный специальной программой. Поэтому кроме лазера потребуется:

• корпус, вмещающий все элементы;
• шаговые электромоторы (из DVD-плееров или принтеров);
• платы и транзисторы, управляющие электромоторами;
• регулятор, контролирующий напряжение на излучателе;
• зубчатые ремни и шкивы для них;
• листовая сталь для изготовления кронштейнов;
• шарикоподшипники, стяжки, гайки, болты, винты, хомуты;
• выключатели кольцевые;
• контроллер и USB-кабель, соединяющий его с компьютером, и плата с дисплеем;
• система охлаждения;
• доски и стержни из металла.

Из досок изготавливается рама, металлические стержни выполняют роль направляющих.

Важно! Существует возможность купить комплект для лазерных резаков для электронной начинки.

Процесс изготовления

Первый шаг – разборка дисковода, чтобы извлечь из него лампочку. Она установлена в каретке и укреплена. Крепления распаиваются паяльником. Во время работы не следует подвергать лампочку сильным механическим воздействиям, способным повредить ее.

Перед сборкой резака необходимо определиться, от чего он будет питаться, куда вмонтировать диод и как распределить токи.

Важно! Для диода требуется более мощный ток, чем для элементов указки.

Нужно осторожно разобрать указку и заменить диод лампочкой, извлеченной из дисковода. Для крепления лучше всего использовать клей. Важно, чтобы глазок лампочки расположился по центру отверстия.

Мощности указки для резака недостаточно, ее повышают при помощи батареек для фонарика. Для этого нижняя часть фонарика совмещается с частью указки, в которой размещена лампочка из дисковода. Из фонарика удаляется стекло, лампочка подключается, соблюдая полярность.

Внимание! Мощности достаточно для того, чтобы прожечь кожу на руках!

При повышении мощности драйвером нужно накрутить вокруг лампочки проволоку из алюминия, убирающую статичность, и вмонтировать ее в коллиматор. При изготовлении лазера для резки металла своими руками элементы резистора присоединяются к батарейкам по последовательной схеме. Требуется точность при определении полярности. Для изменения силы тока к диоду подключается мультиметр, позволяющий регулировать показатель в пределах 300 мА до 500 мА.

Корпусом устройства для ручной лазерной резки металла по-прежнему может служить металлический фонарик.

Для самого мощного варианта после монтажа корпуса из досок устанавливаются стержни. Предварительно их шлифуют и смазывают составом, содержащим литий.

Для монтажа пошаговых электромоторов требуются кронштейны из листовой стали, согнутой под прямым углом. Требуются 6 отверстий для крепления саморезами листа и двигателя. Кронштейны нужно сделать и для крепления привода, созданного из двух шкивов. Только листы нужно согнуть в форме буквы П. Так же необходимы отверстия для крепления профиля и выхода вала, на который потом насаживаются шкивы для ремней. Ремни с основанием соединяются при помощи саморезов.

Чтобы резак работал автоматически, нужна специальная программа, которую можно скачать и установить на компьютер бесплатно.

Важно! Если планируется выполнять гравировочные работы, то следует скачать библиотеку контуров. Для настройки программного обеспечения требуется время.

Конечная стоимость

Размер затрат зависит от того, какая мощность у готового изделия.

Цены на материалы

Самый простой резак можно сделать почти бесплатно, если дома есть фонарик, лазерная указка и паяльник. Чтобы усилить его, придется потратить 546-1520 рублей. Лазерная установка для резки металла своими руками на раме самая дорогая. Даже, если дома есть подручные материалы для изготовления корпуса и системы охлаждения, электромоторы, доски, куски стали, винты, гайки, выключатели, придется потратить около 5000 рублей.

Преимущества и недостатки домашнего метода резки

Резка металлов лазером обладает высокой точностью, не деформирует материал, позволяет получить качественную поверхность среза. Раскрой бесконтактный, без механического воздействия и пыли. Но этот метод не подходит для толстого металла, так как подкаливание может создать проблемы при последующей обработке.

Техника безопасности

Во время работы обязательно нужно надевать защитные очки и перчатки, стараться не смотреть прямо на луч. В помещении не должно быть веществ, которые легко воспламеняются. Рядом должен быть огнетушитель (не порошковый). Так как для человека опасен не только луч, но и его отражение, нельзя работать с металлами, имеющими светоотражающую поверхность. Регулярно нужно проверять на целостность проводку, по которой проходит ток.

Шаг 4: Оптика лазера

Для резки листа металла нужен лазерный луч с плотностью теплового потока 1550 Вт/мм2 .

100 Вт лазер может достичь такой плотности потока при размерах пятна 0,6452 мм2 (280 микрон) . Однако при той оптике, что использовалась в проекте, диаметр пучка составлял от 1,6 до 2,3 мм. В случае 1,6 мм при троекратном увеличении луча получаем диаметр 4,8 мм .

Расчет диаметра = 0.013 * M 2 * (фокусное расстояние/D), где M 2 равен 1, а D диаметр входного пучка.

Если заменить M 2 на 1.5, то получается диаметр 150 мкм. Согласно расчетам, плотность для этого пучка должна составлять 1550 Вт/мм2.

Расстояние от лазера (мм) = Диаметр пучка (мм)

• 0 мм = 1.9 мм;
• 250 мм = 2.9 мм;
• 500 мм = 4.7 мм;
• 750 мм = 6.7 мм;
• 1000 мм = 8.7 мм;
• 1500 мм = 12.9 мм;
• 2000 мм = 17.2 мм.

Таким образом, при расстоянии от лазера в 500 мм без каких-либо расширений диаметр пучка составит (предположим, что M 2 = 1.5) = 0.013 * 1.5 * (38,1/4.7) = 0.158 мм

Шаг 6: Часто задаваемые вопросы

Я хочу сделать режущую систему. Чтобы вы сделали по-другому? Существует ли способы, чтобы сэкономить время при покупке комплектующих?

Большинство механических частей, таких как: ЧПУ стол, охлаждающая система, рама, лазер довольно дешёвые. Процесс покупки не занимает много времени. Возможно самая большая техническая проблема, что стала передо мной – это использование сварочного аппарата, который может быть не у всех.

Оптика в значительной степени была самодельной и я не думаю, что она прослужит долго. Есть некоторые виды оптики, которые специально предназначены для лазера. Это позволит просто взять оптику из коробки, подключить к системе и начать резку.

Электроника. У вас должны быть двигатели, несколько контроллеров, концевые выключатели и аварийный рубильник. Соединить это все в одну интегрируемую систему было большой работой.

Есть примеры на ebay, когда продаются лазерные резаки достаточной мощности для резки металла. Они очень дорогие, требуют вентиляции и охлаждения. Прекрасный вариант для тех, у кого есть деньги.

Короткий ответ на вопрос: если у вас нет лишних $50000, то думаю большинство элементов системы следует сделать самостоятельно.

Смогу ли я резать латунь?

Нет не сможете. Проблема заключается в том, что в меди и латуни тепло распространяется довольно быстро. Из-за этого не получится сосредоточить тепловой поток в определенной точке. Металл не будет испаряться.

Сколько это все будет стоить?

При грубом подсчете… общая стоимость составляла около 15 тис. $. Стоимость лазера составила порядка $6500, стол с ЧПУ – $500, оптика – $2500. Система охлаждения – $500. Было много других непредвиденных расходов, таких как: электронные компоненты, двигатели, контроллеры, проводка для 220 В и вентиляция. На постройку лазера пошло 2 года.

Глядя на все эти станки мне пришла в голову идея переделать свой 3 D принтер в ЧПУ.

Не думаю, что это будет работать. Проблема в состоит в боковой тяге.

Во время работы принтера, положите руку на пути следования печатающей головки. Вы увидите, что даже не большое сопротивление будет препятствовать работе. Теперь подумайте о том, чтобы вместо печатающей головки установить на принтер гравер.

Представьте себе, какие проблемы возникнут при работе режущего инструмента с инерцией. Если тяжелый режущий инструмент движется в одном направлении, то быстро изменить направление движения не получится. При попытках экстренного изменения направления возможно повреждение ремней, шестерёнок или шаговиков. Большинство таких систем страдают тем, что присутствуют неточности в перемещении механизма. У системы есть люфт.

Может ли лазер нанести порез? Он оставляет ожоги?

Нет, не может. Одной из причин, по которым лазер не сможет этого сделать – это использование СО2. Луч не может проникнуть через воду, которая входит в состав кожных покровов. Другой причиной является то, что мощность пучка быстро рассеивается. В качестве эквивалентного примера – стрельба из дробовика по мишеням при расстоянии в километр. Если и получится получить порез, то кровь в ней сразу запечётся.

Шаг 7: Галерея

Различные предметы, что были сделаны с помощью лазера.

Спасибо за терпение! ЧПУшных Вам самоделок !