Устройства станка для лазерной резки металла

Устройство лазерного станка для резки металла

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.

Какой лазер нужен для резки фанеры

Выбор лазера для резки фанеры непосредственно зависит от задач, которые предстоит решать с помощью аппарата.

В первом приближении можно считать, что необходимая мощность оптической установки находится в прямой зависимости от толщины обрабатываемых фанерных листов. На практике существуют и другие условия, влияющие на выбор определенных параметров станка для резки. Например, на предприятии, где используются большие циркулярки для резки крупных листов фанеры, оптимальным вариантом может стать лазерный станок малой мощности: чтобы резать небольшие листы.

Лазерные аппараты для резки фанеры обладают рядом преимуществ, которые отличают их от станков для механической обработки:

  • Высокая точность резки;
  • Возможность создания объектов сложной формы;
  • Удобство в работе;
  • Отсутствие шума и опилок в процессе.

Все вышеперечисленные достоинства возможны благодаря тому, что в лазерных станках рабочим «инструментом» является тонкий луч света, обладающий высокой мощностью. Луч прожигает фанерную плиту, оставляя тонкий и узкий разрез, как хирургический скальпель. Благодаря числовому программному управлению станок способен отрисовать орнамент любой сложности. Поэтому, наиболее подходящий инструмент для создания декоративных фанерных элементов — лазерный станок с ЧПУ.

К условным недостаткам можно отнести стоимость лазерного станка. Этот недостаток относится только к мощным устройствам с большой рабочей поверхностью. Цена базовых моделей сравнима с фрезерными станками аналогичной площади. Если вы обладаете достаточной компетенцией, то можете собрать лазерный станок любой мощности своими руками. Работа потребует немало времени, но и экономия финансов будет существенной.

В зависимости от мощности и функционала, станки делятся на типы. Поскольку в настоящее время даже бюджетные модели оснащаются ЧПУ, мы не будем рассматривать в качестве опции станки с ручным управлением.

  • Резательно-гравировальный станок — маломощный аппарат, предназначенный для гравировки по фанере и для резки тонких листов;
  • Промышленный аппарат — универсальный станок, который подходит для раскроя листов фанеры любой толщины.
Читайте также:  К классификации по механизму воздействия коррозионной среды на металл не относится коррозия

По мощности лазерной головки:

  • До 50 Вт — маломощные устройства;
  • От 50 до 90 Вт — универсальные устройства;
  • От 100 Вт — аппараты промышленного класса.

Распространена зависимость между мощностью лазерного станка и размерами рабочей области. Выше мощность — больше площадь обрабатываемой поверхности. Исключения случаются очень редко.

Конечная стоимость

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

Цены на материалы

Материал и инструмент Цена (рубли)
Самый дешевый вариант
Фонарик на батарейках От 250
Лазерная указка 700-10000
Паяльник 230-500
Усиленный дешевый вариант
Резистор От 100
Конденсатор копейки
Коллиматор 200-600
Светодиодный фонарик 190-700
Мультиметр 56-120
Мощный на раме
Светодиод 60 Вт От 3000
Транзисторы От 290
Регулятор напряжения 140-500
Шкив 250-550
Зубчатый ремень 70-149
Контроллер От 2000
USB-кабель 3,5-13

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.

Что такое лазерный модуль для резки фанеры

Лазерный модуль — это узел, который состоит из лазерной головки и других необходимых для эксплуатации элементов: оптической системы, блока питания, системы охлаждения и управляющей электроники. Реализация определенной схемы модуля зависит от мощности и типа излучателя, а также от предназначения станка.

По предназначению станка лазерные модули подразделяются на:

  • Коллимированные — для создания лазерным лучом решетки или окружности;
  • Сфокусированные — для последовательного формирования линии.

На практике, как правило, все лазерные модули для резки фанеры фокусируют излучение в одной точке. Во-первых, такая система гораздо дешевле и проще в обслуживании. Во-вторых, так ЧПУ-станок может формировать любые линии. Поэтому сфокусированные модули позволяют вырезать не только прямоугольники и круги, но и объекты произвольной формы.

Также лазерные модули подразделяют на типы, в зависимости от длины испускаемой излучателем световой волны. В случае со станками для резки фанеры — и диодные, и CO2-лазеры принадлежат к устройствам, работающим в инфракрасном диапазоне.

Гидроабразивная технология

Гидроабразивная резка – это технология обработки тонкой высокоскоростной струей воды с добавлением частиц абразивного материала – абразива.

Оборудование для такой резки позволяет работать не только с металлом, но и с пластмассой, деревом, керамикой.

Следует отметить, что данным способом можно работать с любым металлом, не подверженным коррозии.

На станке есть возможность настроить глубину резки, что особенно актуально, когда требуется резка до определенной толщины, а не насквозь.

Процесс гидроабразивной резки происходит следующим образом: вода под давлением подается в смесительную камеру, в которой вода смешивается с абразивом.

Затем через твердосплавное сопло смесь подается на место среза. После чего струя гасится водой из специального резервуара.

Температура во время резки не превышает 90°.

Достоинствами данной технологии являются:

отсутствие деформации материала из-за низких температур резки;

возможность разрезания металлов толщиной до 3 см, иных материалов – толщиной до 10 см;

универсальность оборудования, подходящего для резки большого количества материалов;

наличие оборудования, способного работать автономно, без человека.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Технология резки металла резаком

Однако резка гидроабразивом имеет и недостатки, которые касаются не самой технологии, а оборудования:

  1. Появление конусности. Срез металла вырезается неровно, а в виде воронки. Устранить конусность можно специальным оборудованием:
  2. Неизменная скорость. Скорость является одинаковой и для тонкого, и для толстого металла, что влечет за собой большие энергозатраты.

Плазменная технология

Фигурная плазменная резка листового металла дает возможность обрабатывать плазмой материал толщиной до 10 см.

Различные покрытия, ржавчина, загрязнения не снижают качество резки. Принцип работы следующий: в сопло плазмотрона подается газ под давлением.

Под действием электроимпульсов газ становится плазмой и образуется электрическая дуга между режущей головкой и стальным листом.

Резка осуществляется за счет струи плазмы. Основой метода является воздушно-плазменная дуга постоянного тока прямого действия.

В процессе резки плазмой металл раскаляется до 30000°.

Читайте также:  Кресло для руководителя easy chair 509 tpu бежевое экокожа металл

К достоинствам плазменной резки можно отнести:

высококачественный и чистый разрез;

отсутствие высокотемпературного воздействия, приводящего к деформации материала;

По сравнению с резкой лазером, плазменная технология более производительная, менее затратная, имеет больший диапазон обрабатываемых материалов. Плазмой можно резать металл толщиной до 150 мм.

К недостаткам плазменной резки можно отнести большую ширину резки, которая способна увеличиваться пропорционально силе тока плазменной дуги, а также конусность кромки, которая образуется из-за формы плазменной струи.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Технология фрезеровки металла

Плазменная резка является самой востребованной для вырезания фигур, так как сочетает в себе основные критерии по соотношению цена-качество.

Лазерная технология

Лазерная технология является универсальной, так как дает возможность обрабатывать любые металлические сплавы, ведь на станке устанавливаются определенные параметры для каждого металла.

Главной особенностью лазерной резки является отсутствие контакта металла и режущего устройства.

Лазерная резка материала осуществляется тонким сфокусированным световым лучом, благодаря которому металлический лист нагревается и проплавляется насквозь.

Преимуществами лазерной резки являются:

отсутствие деформации материала;

возможность вырезания сложных контуров;

отсутствие последующей обработки.

Оборудование бывает твердотелым и газовым. Твердотелый инструмент довольно простой в управлении и использовании.

Лазерный стержень производится из неодимового стекла, обладающего способностью пропускать импульсный лучевой поток мощностью 6кВт.

В газовом станке установлена газоразрядная трубка вместо стеклянного стержня.

Трубка заполняется углекислым газом, азотом, гелием. Электроимпульсы активизируют молекулы газа, которые начинают излучать энергию, превращающуюся в направленный пучок.

Мощность некоторых моделей оборудования составляет 20 кВт. Такое оборудование отличается дороговизной.

Лазерная технология обработки листового металла дает возможность формировать любые сложные фигуры с минимумом отходов.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Технология гидроабразивной резки металла

Благодаря точечному лучевому воздействию получаются гладкие и ровные кромки без неровностей не требующие дополнительной обработки.

Исключением для лазерной обработки является алюминий и сплавы алюминия с нержавейкой. Алюминий плохо поддается лазерной резке в связи с его отражающей способностью.

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.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Выбираем болгарку для дома и дачи

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.

Источник

Устройство лазерного станка

Конструкция современных лазеров довольно проста. Независимо от производителя, лазерный резально-гравировальный аппарат будет состоять из координатного стола, летающей оптики, излучающего элемента и вспомогательных механизмов. Остановимся подробнее на каждом из элементов конструкции.

1. Координатный стол

Координатный стол лазерного станка предназначен для точного позиционирования фокусирующего элемента относительно изделия. Точность контуров, скоростные показатели при гравировке и контурном рисовании, качество изделий зависят, в первую очередь, от этого элемента конструкции. Несущую функцию выполняет станина или корпус станка. К ней предъявляются требования жёсткости и точности геометрии. Для точного и плавного перемещения подвижных элементов, на станину установлены направляющие. От их качества зависит долговечность лазерно-гравировального станка и нагрузка на приводящую часть конструкции. В качестве привода, передающего усилие с моторов на подвижные части, могут выступать как зубчатые ремни, так и шарико-винтовые пары.

Читайте также:  Для чего скупают металлолом

Существует множество способов сконструировать привод, у каждого есть свои достоинства, которые проявляют себя при правильном выборе сферы применения. Приводит в движение конструкцию мотор. На каждую ось координатного стола он свой. Могут использоваться сервомоторы и микрошаговые двигатели, которые, через свою систему управления подключены к контроллеру. Контроллер является основным управляющим элементом. Он получает программу с компьютера и перемещает с помощью координатного стола зеркала летающей оптики.

2. Летающая оптика

Для того, чтобы лазерное излучение попало точно в нужное место на материале, на подвижных частях координатного стола лазерно-гравировального станка установлена система зеркал. Луч, покидая излучающий элемент, встречает на своём пути первое, неподвижное, зеркало. Эта судьбоносная встреча меняет его траекторию, он отражается.

Для того, чтобы энергия луча не рассеялась зеркало изготовлено из специального материала и отполировано с высокой точностью, либо покрыто составом, уменьшающим рассеяние. После того, как первое, неподвижное, зеркало отразило луч, он попадает на второе зеркало, которое подвижно и. отразив луч, снова меняет его траекторию под прямым углом, направляя лазерный луч к третьему зеркалу, которое, в свою очередь отражает луч в фокусирующий элемент – линзу. Надо заметить, что в зависимости от мощности излучающего элемента диаметр луча на выходе из него может достигать десяти миллиметров. Линза фокусирует энергию луча в пятно диаметром всего в две десятые миллиметра. Вся энергия, излученная лазерной трубкой, оказывается в этом крохотном пятнышке.

3. Лазерная лампа

В качестве излучающего элемента в лазерных станках наиболее распространено использование стеклянных отпаянных ламп.

Лазерная лампа наполнена смесью газов на основе углекислоты. В ней организован оптический резонатор и два кольцевых электрода. При работе лазера на эти электроды подаётся высокое напряжение, приводящее к образованию тлеющего разряда, подобного разряду в неоновой рекламе. В этом разряде происходит движение электронов от положительного электрода к отрицательному и при пересыщении энергией происходит свечение — выделение фотонов, которые по инерции пролетают электрод и отражаются от первого, полупрозрачного зеркала резонирующего контура. Пролетая путь внутри тлеющего разряда эти фотоны сталкиваются с электронами и вызывают лавинообразное выделение себе подобных, долетая до второго, полностью не прозрачного зеркала, они отражаются от него. Зеркала расположены друг от друга на рассчитанном расстоянии, что приводит к резонансу системы. В результате энергия фотонов становится настолько велика, что первое, полупрозрачное зеркало уже не удерживает их и трубка излучает лазер. Излучение лазера когерентное и одномодовое, что означает, что все фотоны летят рядом и в одном направлении, не сталкиваясь и не рассеиваясь. Отраженное от зеркал летающей оптики и сфокусированное линзой излучение производит работу — жжёт. Соответственно происходит горение и образование дыма, который следует удалять.

4. Вспомогательные устройства при лазерной резке

Для того, что бы процесс работы на лазерно-гравировальном станке приводил к жизнеутверждающим результатам, доставлял удовольствие и продолжался как можно дольше следует использовать вспомогательные устройства. Важнейшее из них — устройство охлаждения. При работе излучающего элемента выделяется тепло, которое может привести к повреждению трубки, его нужно отводить. Для отвода тепла используют теплоноситель и аппарат для обеспечения циркуляции и охлаждения теплоносителя — чиллер. Чиллер, по сути, это холодильная установка с компрессором, испарителем и хладагентом. Она оснащена контроллером, который умеет поддерживать температуру, оптимальную для работы лазерной лампы.

Следующее по важности устройство — воздушный компрессор. Он обеспечивает избыточное давление в фокусирующем узле, что не позволяет продуктам горения оседать на линзе. Вторая функция — продувка места реза. Для получения поверхности реза с минимумом следов горения в воздушную магистраль можно подать инертный газ.

Конечно, продукты горения, которые выделяются при лазерной обработке, следует удалять, для этого используют системы вентиляции высокой производительности. Как минимум в шестьсот кубометров в час.

Укомплектовав свою лазерную машину всеми этими устройствами, можно быть уверенным, что все доступные для лазерной обработки материалы будут обработаны качественно и без вреда для станка и оператора.

Источник

Поделиться с друзьями
Металл
Adblock
detector