Технология лазерной резки металла – оборудование, особенности, видео

Лазерный резак своими руками по металлу, дереву, фанере комплектующие и сборка

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

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

Какие материалы и механизмы потребуются

Чтобы изготовить простейший лазерный резак своими руками, вам потребуются следующие материалы и технические устройства:

  • лазерная указка;
  • обычный фонарик, оснащенный аккумуляторными батарейками;
  • старый пишущий дисковод (CD/DVD-RW), оснащенный лазерным приводом (совершенно не обязательно, чтобы такой дисковод находился в рабочем состоянии);
  • паяльник;
  • набор слесарных инструментов.

Чем выше скорость записи привода, тем мощнее получится лазерный резак

Таким образом, можно изготовить простейшее устройство для лазерной резки, используя материалы, которые легко найти в домашней мастерской или в гараже.

Процесс изготовления простейшего лазерного резака

Основным рабочим элементом самодельного резака предложенной конструкции является лазерный элемент пишущего компьютерного дисковода. Выбирать именно пишущую модель дисковода следует потому, что лазер в таких устройствах отличается более высокой мощностью, позволяющей выжигать дорожки на поверхности установленного в них диска. В конструкции дисковода считывающего типа также присутствует лазерный излучатель, но его мощность, используемая лишь для подсвечивания диска, невысока.

Извлечение лазерного модуля из привода потребует аккуратности

Лазерный излучатель, которым оснащается пишущий дисковод, размещается на специальной каретке, способной передвигаться в двух направлениях. Чтобы снять излучатель с каретки, необходимо освободить его от большого количества крепежных элементов и разъемных устройств. Снимать их следует очень аккуратно, чтобы не повредить лазерный элемент. Кроме обычных инструментов, для извлечения красного лазерного диода (а для оснащения лазерного самодельного резака нужен именно он) потребуется паяльник, чтобы аккуратно освободить диод от имеющихся паяных соединений. Извлекая излучатель из посадочного места, следует соблюдать аккуратность и осторожность, чтобы не подвергать его сильному механическому воздействию, которое может стать причиной его выхода из строя.

Для резака нужен светодиод с красным свечением

Излучатель, извлеченный из пишущего компьютерного дисковода, необходимо установить вместо светодиода, которым изначально укомплектована лазерная указка. Для выполнения такой процедуры лазерную указку нужно разобрать, разделив ее корпус на две части. В верхней из них и находится светодиод, который следует извлечь и заменить на лазерный излучатель от пишущего компьютерного дисковода. Закрепляя такой излучатель в корпусе указки, можно использовать клей (важно только следить за тем, чтобы глазок излучателя располагался строго по центру отверстия, предназначенного для выхода луча).

Для контроля мощности нужно собрать простейшую электросхему, иначе светодиод может выйти из строя

Напряжения, которое вырабатывают источники питания в лазерной указке, недостаточно для того, чтобы обеспечить эффективность использования лазерного резака, поэтому применять их для оснащения такого устройства нецелесообразно. Для простейшего лазерного резака подойдут аккумуляторные батареи, используемые в обычном электрическом фонарике. Таким образом, совместив нижнюю часть фонарика, в которой размещаются его аккумуляторные батареи, с верхней частью лазерной указки, где уже находится излучатель от пишущего компьютерного дисковода, можно получить вполне работоспособный лазерный резак. Выполняя такое совмещение, очень важно соблюсти полярность аккумуляторных батарей, которые будут питать электроэнергией излучатель.

Схема резака на основе лазерной указки

Перед сборкой самодельного ручного лазерного резака предложенной конструкции из наконечника указки необходимо извлечь установленное в нем стекло, которое будет препятствовать прохождению лазерного луча. Кроме того, надо еще раз проверить правильность соединения излучателя с элементами питания, а также то, насколько точно располагается его глазок по отношению к выходному отверстию наконечника указки. После того как все элементы конструкции будут надежно соединены между собой, можно приступать к использованию резака.

В принципе для самодельного резака этой конструкции можно использовать любой подходящий корпус

Конечно, при помощи такого маломощного лазера не получится разрезать металлический лист, не подойдет он и для работ по дереву, но для решения несложных задач, связанных с резкой картона или тонких полимерных листов, он годится.

Проба резака. Изолента режется как ножом по маслу

Читайте также:  Ламборджини Венено Родстер (Lamborghini Veneno Roadster) 2019 - фото, цена, характеристики

По описанному выше алгоритму можно изготовить и более мощный лазерный резак, несколько усовершенствовав предложенную конструкцию. В частности, такое устройство необходимо дополнительно оснастить такими элементами, как:

  • конденсаторы, емкость которых составляет 100 пФ и 100 мФ;
  • резисторы с параметрами 2–5 Ом;
  • коллиматор – устройство, которое используется для того, чтобы собрать проходящие через него световые лучи в узкий пучок;
  • светодиодный фонарик со стальным корпусом.

Конденсаторы и резисторы в конструкции такого лазерного резака необходимы для того, чтобы создать драйвер, через который электрическое питание будет поступать от аккумуляторных батарей к лазерному излучателю. Если не использовать драйвер и пустить ток на излучатель напрямую, последний может сразу выйти из строя. Несмотря на более высокую мощность, такой лазерный станок для резки фанеры, толстого пластика и тем более металла также не получится.

Как изготовить более мощный аппарат

Домашних мастеров часто интересуют и более мощные лазерные станки, которые можно изготовить своими руками. Сделать лазер для резки фанеры своими руками и даже лазерный резак по металлу вполне возможно, но для этого необходимо обзавестись соответствующими комплектующими. При этом лучше сразу изготовить свой лазерный станок, который будет отличаться достойной функциональностью и работать в автоматическом режиме, управляясь внешним компьютером.

В зависимости от того, интересует вас лазерная резка металла своими руками или вам необходим аппарат для работ по дереву и другим материалам, следует правильно подбирать основной элемент такого оборудования – лазерный излучатель, мощность которого может быть различной. Естественно, лазерная резка фанеры своими руками выполняется устройством меньшей мощности, а лазер для резки металла должен оснащаться излучателем, мощность которого составляет не менее 60 Вт.

Для серьезного станка лучше потратиться приобрести лазерный диод нужной мощности

Чтобы изготовить полноценный лазерный станок, в том числе и для резки металла своими руками, потребуются следующие расходные материалы и комплектующие:

  1. контроллер, который будет отвечать за связь между внешним компьютером и электронными компонентами самого устройства, тем самым обеспечивая управление его работой;
  2. электронная плата, оснащенная информационным дисплеем;
  3. лазер (его мощность выбирается в зависимости от материалов, для обработки которых будет использоваться изготавливаемый резак);
  4. шаговые двигатели, которые будут отвечать за перемещение рабочего стола устройства в двух направлениях (в качестве таких двигателей можно применять шаговые электромоторы от неиспользуемых принтеров или DVD-плееров);
  5. охлаждающее устройство для излучателя;
  6. регулятор DC-DC, который будет контролировать величину напряжения, подаваемого на электронную плату излучателя;
  7. транзисторы и электронные платы для управления шаговыми электродвигателями резака;
  8. концевые выключатели;
  9. шкивы для установки зубчатых ремней и сами ремни;
  10. корпус, размер которого позволяет разместить в нем все элементы собираемой конструкции;
  11. шарикоподшипники различного диаметра;
  12. болты, гайки, винты, стяжки и хомуты;
  13. деревянные доски, из которых будет изготовлена рабочая рама резака;
  14. металлические стержни диаметром 10 мм, которые будут использоваться в качестве направляющих элементов;
  15. компьютер и USB-кабель, при помощи которого он будет соединяться с контроллером резака;
  16. набор слесарных инструментов.

Компоненты электронной начинки можно подобрать по отдельности или приобрести набор из комплектующих для станка ЧПУ

Если лазерный станок вы планируете использовать для работ по металлу своими руками, то его конструкция должна быть усиленной, чтобы выдерживать вес обрабатываемого металлического листа.

Наличие компьютера и контроллера в конструкции такого устройства позволяет использовать его не только в качестве лазерного резака, но и как гравировальный аппарат. С помощью данного оборудования, работа которого управляется специальной компьютерной программой, можно с высокой точностью и детализацией наносить сложнейшие узоры и надписи на поверхность обрабатываемого изделия. Соответствующую программу можно найти в свободном доступе в интернете.

По своей конструкции лазерный станок, который можно изготовить своими руками, представляет собой устройство челночного типа. Его подвижные и направляющие элементы отвечают за перемещение рабочей головки по осям X и Y. За ось Z принимается глубина, на которую выполняется резка обрабатываемого материала. За перемещение рабочей головки лазерного резака представленной конструкции, как уже говорилось выше, отвечают шаговые электродвигатели, которые фиксируются на неподвижных частях рамы устройства и соединяются с подвижными элементами при помощи зубчатых ремней.

Подвижная каретка самодельного резка

Очень важным этапом изготовления лазерного станка своими руками является его настройка после окончательной сборки. Настройке и регулировке подвергаются как элементы кинематической схемы резака, так и его лазерная головка. Если с первыми проблем обычно не возникает, то юстировка лазерной головки представляет собой достаточно сложный процесс, правила выполнения которого следует хорошо изучить.

В заключение предлагаем вашему вниманию пару видеороликов о сборке ещё одного варианта лазерного станка из двух DVD-приводов.

Лазерный станок для резки металла. Виды, особенности и назначения

Среди большого разновидностей инструментов для раскройки металла, лазер выделяется не только точностью, но и высоким качеством производимых манипуляций. Такой инструмент не используется в индивидуальных мастерских, а приобретается исключительно для больших производств, где происходит обработка металла в автоматическом порядке.

Читайте также:  Почему растут цены на бензин, как рассчитывается цена на бензин на АЗС «ЛУКОЙЛ»

Его достаточно настроить один раз по заданным параметрам, и он будет работать без дополнительных настроек. Также есть и ручные варианты управления, которые удобны для индивидуальных производств.

Общие принципы работы лазерного станка

Основной инструмент в лазерном станке — луч лазера. Именно он разрушает металлические поверхности при помощи высоких показателей плотности энергии. Лазерный луч в инструменте имеет свои нюансы, за счет которых достигается результат по резке металлических конструкций:

  1. Луч лазера монохроматичен — равные параметры длины и частоты волны.
  2. Лазерный луч легко сконцентрировать даже на небольшой точке обрабатываемой поверхности.
  3. Рассматриваемый луч способен увеличивать мощность за счет различных видов колебаний.

По сути, луч концентрируется на рабочей поверхности и нагревает место разреза до температуры плавления металла.

Важно. Резка металлических конструкций может происходить по двум разным схемам: при помощи плавления и при помощи испарения.

При помощи процесса испарения осуществляется разрезание тонкой стали. Для толстых листов крепкого металла такая процедура не целесообразно, за счет высокого уровня энергозатрат.

Использование метода плавления более распространенный метод, при котором используется особая технология.

Лазерный луч всегда идеально направлен, а потому работает с минимальными потерями. Результат всегда мощнее, чем от любого даже слишком сильного светового прожектора.

Станок для резки металла лазером

Способы обработки металла лазером могут отличаться в зависимости от толщины изделия и от его состава. Некоторые сплавы могут без проблем отделяться от общей конструкции, а другие — с трудом.

Чтобы сократить количество используемой энергии необходимо применять катализирующий газ. Он увеличивает возможную толщину обрабатываемого материала. В качестве катализатора может использоваться:

  • чистый кислород;
  • обычный воздух;
  • смесь инертных газов;
  • чистый азот.

Так выглядит газолазерный станок, который помогает разрезать любые конструкции, а также самые сложные детали из металла.

Зачем газ в лазерном станке?

Применение газа в таком инструменте обусловлено ускорением самого процесса в несколько раз. Если газ не использовать, то энергия лазера будет сведена к минимуму.

В итоге станок получается еще более универсальным.

При этом кислород, который чаще всего используется в лазерном станке, окисляет металл и снижает его свойства отражения. Также кислород убирает из места разреза все остатки металла, а также побочные продукты горения. Благодаря этому расширяется область доступа лазерного луча к месту разреза.

Ручной лазер для резки металла

Вне зависимости от фирмы производителя ручные лазеры для разрезания металлом имеют несколько рабочих узлов, каждый из которых имеет свои особенности и свои функции:

  1. Собственно источник энергии.
  2. Рабочий узел, который излучает энергию.
  3. Узлы, которые повышают силу излучения от рабочего узла. Это чаще всего оптоусилители, зеркала, а также оптоволоконный лазер.

Важно. Собственно лазерные головки бывают двух разновидностей: твердые, а также газовая.

Размещение энергоосветительных камер, включает в себя рабочий, функционирующий орган, который излучает необходимое количество энергии. Активное тело может представлять собой:

  1. Рубиновый узел в виде прута.
  2. Неодимовые пластины.
  3. Аллюмоиттриевые гранаты.

Луч в итоге имеет большое количество отражений, а это приводит к накачке лазера энергией. Затем луч прорывается через стекло.

Мощность стандартного лазера, который чаще всего используется на средних и мелких предприятиях, составляет 5 кВт.

Разновидность системы, которая применяется в большинстве таких типов лазерного станка — продольная система закачки газа. В таком типаже происходит пропускание основного аза или его смеси через специальную, электрогазоразрядную головку. В этот де узел подается и электричество для возбуждения газа.

Преимущества и недостатки газовой лазерной резки

Применение станков с лазером имеет целый ряд преимуществ. Среди основных плюсов:

  1. Большой ассортимент оборудования, который можно приобрести в специализированных магазинах. При этом с каждым годом ассортимент все больше увеличивается.
  2. Лазерный станок осуществляет разрезание металла практически любой толщины, что очень полезно для любого вида производства.
  3. Прекрасно обрабатывает сплавы и металлы с повышенными показателями прочности.
  4. Излучатель не способен механически воздействовать на обрабатываемую поверхность. Это не позволяет образовываться на обрабатываемой поверхности дефектам.
  5. Высокие показатели времени обработки. Это позволяет в несколько раз повысить производительность труда, что положительно сказывается на всех показателях производства.
  6. Дополнительно не нужны никакие процедуры доводки, а также разные дополнительные прессы.
  7. Огромный ассортимент производимой продукции: это и протсо порезанные листы, и сложные конфигурации деталей.

Минусы

Недостатки также имеются, и их стоит в обязательном варианте рассматривать, чтобы не ошибиться в выборе:

  1. Большое количество потребляемой энергии. Затраты на электричество при наличии такого станка ан производстве всегда будут высокими. Особенно это касается тех станков, которые работают без газового состава.
  2. Слишком толстые металлы и конструкции, например, рельсы такой станок не сможет.
  3. Высокая стоимость оборудования. Даже для маленького гаража и индивидуальной мастерской цены на лазер начинаются от 100 тысяч рублей. А для крупных предприятий цифры исчисляются миллионами.
Читайте также:  Езда на приспущенных шинах автомобиля — в чем опасность Движение24

Основные разновидности

Для самых разных предприятий можно выбрать различные виды лазерного станка. Всего их существует 3 вида:

  1. Твердотопливные — имеют лампу накачки, работают как в постоянном, так и в импульсном режиме.
  2. Газовые — простые станки для ручного управления.
  3. Газодинамические — аналогичный вариант газовым излучателям, но разница только в температуре, которая необходима для нагрева. Они самые дорогие, а потому только на некоторых предприятиях имеется смысл использовать.

Именно такая качественная обработка дает максимальные параметры по качеству обрабатываемых деталей, а также по уровню производительности. За частую лазерные станки для резки металла не всегда доступны по цене, а при отсутствии газового топлива, еще и очень расходные по параметрам электроэнергии.

Но для большинства производств это лучший вариант, по обработке металла, его разрезке, гравировке и прочих манипуляций. По итогу все специалисты отрасли по металлообработке прогнозируют положительное будущее для лазерных станков на самых разных уровнях обработки металлических конструкций. Причем прогноз не зависит от уровня производства и размеров предприятия.

Возможна ли лазерная резка металла своими руками: этапы обработки и характеристики оборудования

Традиционно для резки металла в домашних условиях используют механические инструменты – пилы, диски. Они относительно доступны по стоимости и просты в эксплуатации. Но такой способ имеет ряд недостатков. Альтернатива ему – лазерная резка металла, которая возможна своими руками. С ее помощью можно делать прямые или фигурные заготовки с большой точностью.

Технология лазерной резки

Для анализа целесообразности применения лазера в качестве режущего инструмента необходимо разобраться в сути процессов, происходящих в структуре металла во время его обработки. В отличие от механического воздействия, локальный термический нагрев сопровождается другими типами изменения материала.

Этапы лазерной обработки:

  1. Воздействие когерентного излучения на определенный участок заготовки.
  2. Нагрев поверхности до температуры плавления.
  3. Формирование первичного реза.
  4. Испарение металла на заданную глубину.

В процессе этого на границе воздействия происходит изменение структуры материала. По краям формируются небольшие зоны наплыва расправленного металла, в этой области он становится более хрупким. Но так как зона этих изменений измеряется в микронах – ими, в большинстве случаев, пренебрегают.

Преимущества и недостатки резки металла лазером

Главной проблемой использования лазерных станков по резке металла в бытовых условиях является их высокая стоимость. Для обеспечения работы они комплектуются устройствами высокой мощности (СО2), обязательно наличие системы удаления паров металла и водяного охлаждения рабочего тела лазера.

Преимущества лазерной обработки металлов:

    высокая точность реза и его минимальная ширина; оперативность раскроя листового материала; нет эффекта деформации краев, свойственных для механической обработки; возможность создавать различные формы; работа в автоматическом или полуавтоматическом режиме.

Определяющим критерием выбора оборудования считается его стоимость и функциональность. Лазерные станки трудоемки в обслуживании, характеризуются высокой стоимостью. Цена модели со средними показателями производительности составляет около 200 тыс. рублей.

Характеристики станков

Оборудование для лазерной резки делается рамочного типа. Это означает, что максимально допустимый размер заготовки ограничен габаритами рабочего стола. Изменение положения режущей головки относительно листа металла происходит во время движения каретки. Заранее составляется программа по обработке.

Эти компоненты определяют основные характеристики станка:

    размер рабочего стола; максимальная глубина реза; скорость обработки – мм/с; точность позиционирования; степень автоматизации работы.

В последнем случае используется ЧПУ с возможностью внесения алгоритмов движения луча по заготовке. Они составляются с помощью специального программного обеспечения. Нужно учитывать, что номинальная мощность лазера не изменяется. Контролировать глубину реза можно только временем воздействия луча на определенный участок листа.

Можно ли сделать станок для резки металла лазером

Фактически оборудование для лазерной резки металла применяется только в комплектации больших производственных линий. В кустарном производстве большую популярность приобрели станки для гравировки. Они отличаются от вышеописанных меньшей мощностью, небольшими габаритами и относительно доступной ценой.

Сложность самостоятельного изготовления режущего оборудования подобного типа обусловлена следующими факторами:

    высокая стоимость лазерной установки; сложность сборки и настройки станка; дорогостоящее обслуживание.

В отличие от лазерного режущего оборудования гравировальный станок можно сделать своими руками. Для этого достаточно приобрести станину с подвижной кареткой, шаговые двигатели, ЧПУ и лазер. Не стоит доверяться рекомендациям некоторых источников и пытаться применить светодиодный элемент, аналогичный используемому в CD -приводах. Он не обладает необходимым показателем мощности.

Из вышеизложенного можно сделать вывод, что актуальная технология лазерной резки металла не позволяет применять ее в бытовом или полупрофессиональном уровне. Лучше всего остановиться на классических методах резки металла – плазменном, газовом, или пиле и диске.

Однако некоторые умельцы собирают установки для лазерной резки металла — смотрите видео:

Ссылка на основную публикацию
Технические характеристики автомобиля Волга ГАЗ-24 и ее модификаций Автомобиль ГАЗ-24; Волга
Автомобиль ГАЗ-2410 технические характеристики, устройство двигателя, цена и фото ГАЗ-2410 «Волга» выпускался на Горьковском автомобильном заводе с конца 1985 по...
Теория музыки построение аккордов, изменение тональности
Сольфеджио ДШИ Бирюч Задания для обучения с применением дистанционных образовательных технологий учащихся по дополнительным предпрофессиональным программам в области музыкального искусства...
Теория Пилотная волна — Pilot wave theory
Пси волны РЕЧЬ это звуки порожденные мыслью. Уже прошло более ста лет, как в мозгу человека обнаружены так называемая «зона...
Технические характеристики автомобиля газ 3307
ГАЗ-3307, схема и технические характеристики самосвала, устройство дизель-двигателя и расход топлива Грузовой автомобиль ГАЗ-3307 появился в конце 1980-х годов. Эта...
Adblock detector