Народные умельцы, изобретатели и рационализаторы никогда не переводились в нашей стране. Многие из этих увлеченных людей хотели бы знать, где продается
Устройство и принципы работы
Любое лазерное устройство состоит из следующих узлов:
- источника энергии;
- рабочего органа, продуцирующего энергию;
- оптоусилителя, оптоволоконного лазера, системы зеркал, усиливающих излучение рабочего органа.
Лазерным лучом точечно создается нагрев и плавление материала, а после продолжительного воздействия — его испарение. В результате шов выходит с неровным краем, испаряющийся материал осаждается на оптике, что сокращается срок ее эксплуатации.
Для получения ровных тонких швов и удаления паров используют технику выдувания инертными газами или сжатым воздухом продуктов расплава из зоны воздействия лазера.
Заводские модели лазеров, оборудованные высококлассными материалами, могут обеспечить хороший показатель углублений. Но для бытового использования у них слишком высокая цена.
Модели, изготовленные в домашних условиях, способны врезаться в металл на глубину 1-3 см. Этого хватит, чтобы изготовить, например, детали для декорирования ворот или заборов.
Лазерная резка металла
В зависимости от используемой технологии резаки бывают 3-х видов:
- Твердотельные. Компактны и удобны в использовании. Активный элемент – кристалл полупроводника. У моделей с малой мощностью вполне доступная цена.
- Волоконные. В качестве элемента излучения и накачки используется стекловолокно. Достоинствами волоконных лазерных резаков являются высокий КПД (до 40%), длительный срок эксплуатации и компактность. Так как при работе выделяется мало тепла, нет нужды в установке системы охлаждения. Можно изготавливать модульные конструкции, позволяющие объединять мощности нескольких головок. Излучение транслируется по гибкому оптоволокну. Производительность таких моделей выше твердотельных, но их стоимость дороже.
- Газовые. Это недорогие, но мощные излучатели, основанные на использовании химических свойств газа (азота, углекислого газа, гелия). С их помощью можно варить и резать стекло, резину, полимеры и металлы с очень высоким уровнем теплопроводности.
Особенности
Нихромовый резак изготавливается с применением проволоки из нихрома. Это особый сплав, в составе которого несколько металлов:
- хром;
- никель;
- железо;
- кремний;
- марганец.
Качество такой проволоки регламентировано отечественными стандартами (ГОСТ 8803-89 и 127660.
Хром обеспечивает проволоке необходимую прочность, а никель пластичность. Такие сплавы можно похвалить за большое сопротивление току.
Чем больше толщина, тем меньше сопротивление, от которого, в свою очередь, зависит и уровень нагрева проволоки.
Если говорить о положительных качествах нихрома, то обязательно нужно упомянуть пластичность. Таким образом, производителю удается получить конечный продукт с желаемым сечением. Оно, в свою очередь, может быть в виде:
- овала;
- трапеции;
- квадрата.
Есть и другие качества, за которые ценятся нихромовые резаки. Этот металл не ржавеет, он устойчив к коррозии даже в агрессивной газовой и жидкой среде.
Более того, резаки обладают высокой жаропрочостью, устойчивостью к механическим воздействиям, небольшим весом.
Один из главных недостатков – высокая стоимость, которая не могла не отразиться на спросе.
Нихромовым резаком называют устройство, которое используется для фигурного выпиливания из дерева и пенопласта. В его конструкции предусмотрено два главных элемента:
- режущая часть;
- источник питания.
Поскольку конструкция у агрегата простая, изготовить инструмент можно и самостоятельно в домашних условиях. В сравнении с простым лобзиком такой агрегат обладает массой преимуществ.
Одно из них – отсутствие металлической рамки, соответственно, и глубина пропила ничем не ограничивается. Вот почему нихромовый резак чаще всего используют для выпиливания объемных деталей.
Инструмент демонстрирует высокую скорость пропила, при этом пользователю нет необходимости прилагать лишние усилия. Благодаря таким качествам можно существенно сэкономить время.
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.
Виды
Электролобзик не сравнится с нихромовым резаком по скорости и качеству работы. Агрегат всегда идет в комплекте с нитью, но при необходимости можно заменить режущий элемент, если тот за долгий срок работы порвался.
Среди всего предлагаемого оборудования описываемого типа можно выделить резаки:
- по дереву;
- для пенопласта.
С помощью таких агрегатов нередко осуществляется резка пластика.
Простой электрический резак
Рассматривая, как сделать резак для пенопласта , следует изучить конструкцию простейшего оборудования этого класса, которое работает от электричества. При этом потребуется подготовить тонкую гитарную струну и несколько батареек (например, от фонарика).
Принцип работы этого оборудования прост. Конструкция из батареек образует единый блок. К нему подсоединяют гитарную струну. При прохождении электрического тока по цепи, она будет нагреваться. Именно в таком состоянии струна сможет легко разрезать лист пенопласта.
При работе такого инструмента материал будет плавиться. Струна нагревается до 120 ºС и даже больше. При этом вполне можно разрезать несколько больших плит из пенопласта. Если же требуется выполнить большой объем работы этот вариант не подойдет. Быстро сядут батарейки. Придется предусмотреть вариант подключения системы в бытовую сеть.
Процесс изготовления лазерного резака
- Из компьютерного дисковода нужно извлечь красный диод, который прожигает диск при записи. Обратите внимание, что дисковод должен быть именно пишущим.
После демонтажа верхних крепежей, извлекают каретку с лазером. Для этого аккуратно снимают разъемы и шурупы.
Для извлечения диода необходимо распаять крепления диода и извлечь его. Делать это нужно предельно аккуратно. Диод очень чувствительный и его легко повредить, уронив или резко встряхнув.
- Из лазерной указки извлекают содержащийся в ней диод, и вместо него вставляют красный диод из дисковода. Корпус указки разбирают на две половинки. Старый диод вытряхивают, подковырнув острием ножа. Вместо него помещают красный диод и закрепляют клеем.
- В качестве корпуса лазерного резака проще и удобнее использовать фонарик. В него вставляется верхний фрагмент указки с новым диодом. Стекло фонарика, являющееся для направленного лазерного луча преградой, и части указки надо удалить.
Лазерная указка
На этапе подключения диода к питанию от аккумуляторных батарей важно четко соблюсти полярность.
- На последнем этапе проверяют, насколько надежно зафиксированы все элементы лазера, правильно подключены провода, соблюдена полярность и ровно установлен лазер.
Лазерный резак готов. Из-за малой мощности использовать в работе с металлом его нельзя. Но если необходим прибор, режущий бумагу, пластик, полиэтилен и другие подобные материалы, то этот резак вполне подойдет.
Критерии выбора
Прежде чем выбирать резак, необходимо знать, на какие моменты в первую очередь требуется обращать внимание.
Самое главное – проволока, от нее и ее характеристик зависит дальнейшее использование инструмента. Если на ее поверхности присутствует буква Н, значит, она идеально подходит для создания нагревательных элементов.
Именно такой проволокой и должен быть оснащен инструмент.
При наличии ограничительной рамки в конструкции резака ограничивается и глубина пропила. При изготовлении агрегата самостоятельно этот элемент не используется в конструкции, поэтому обрабатывать можно материал любой толщины.
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:
- контроллер, который будет отвечать за связь между внешним компьютером и электронными компонентами самого устройства, тем самым обеспечивая управление его работой;
- электронная плата, оснащенная информационным дисплеем;
- лазер (его мощность выбирается в зависимости от материалов, для обработки которых будет использоваться изготавливаемый резак);
- 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);
- охлаждающее устройство для излучателя;
- регулятор DC-DC, который будет контролировать величину напряжения, подаваемого на электронную плату излучателя;
- транзисторы и электронные платы для управления шаговыми электродвигателями резака;
- концевые выключатели;
- шкивы для установки зубчатых ремней и сами ремни;
- корпус, размер которого позволяет разместить в нем все элементы собираемой конструкции;
- шарикоподшипники различного диаметра;
- болты, гайки, винты, стяжки и хомуты;
- деревянные доски, из которых будет изготовлена рабочая рама резака;
- металлические стержни диаметром 10 мм, которые будут использоваться в качестве направляющих элементов;
- компьютер и USB-кабель, при помощи которого он будет соединяться с контроллером резака;
- 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
Изготовление основания станка
Корпус лазерного станка
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.
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.
https://www.youtube.com/watch?v=ZrWeAWfVtQA
Из чего сделать?
Каждый, имея под рукой минимальное количество деталей, способен своими руками собрать нихромовый резак для выполнения простейших бытовых задач. Такой лобзик из нихромовой поволоки при соблюдении схемы сборки прослужит ни один год.
В сети интернет мастера не стесняются делиться поделками. Если собирать инструмент самостоятельно, уйдет столько же средств, сколько на сборку лобзика. Но при этом функционал будет сильно отличаться.
В качестве источника питания можно использовать любой, с показателем 12V, при этом сила тока должна быть на уровне от 5 до 10 А. идеальным решением станет компьютерный блок.
Режущий элемент – нихромовая проволока.
Для изготовления потребуется предварительно сделать ручку с зажимом с одного конца. Проволоку прикрепляют с одной стороны, с другой устанавливают грузик и подсоединяют контакты к блоку питания.
Как только аппарат будет включен в сеть, режущий элемент станет сильно нагреваться. Именно за счет создаваемой температуры удается распилить без труда фанерный лист. Это то же самое, что порезать горячим ножом масло.
Края будут немного обожжены, как после использования лазерного станка.
Работать специалисты советуют на улице, поскольку при эксплуатации такого оборудования материал немного дымится. Подойдет и помещение с хорошо организованной вентиляцией.
Как сделать нихромовый резак своими руками, смотрите далее.
Черновая распиловка
Ели мы говорим о резке деревянных деталей, то в большинстве случаев имеется в виду процесс распиливания. Эта методика применяется максимально широко, начиная от превращения целых стволов в доски и брусья нужного размера и заканчивая подгонкой деталей под заданные габариты.
Процесс распиловки может осуществляться с использованием разных инструментов:
| Тип инструмента | Принцип работы |
| Пила-ножовка |
|
|
|
|
Обратите внимание! Резка дерева болгаркой (ручной шлифовальной машинкой) является нежелательной, поскольку этот инструмент не предназначен для подобных работ. При использовании шлифовального или отрезного круга древесина будет воспламеняться от трения, а пильный диск может либо раскрошиться, либо просто вырвать инструмент из рук – в любом случае травмы могут быть очень серьезными.
Конечно, здесь описаны только основные виды инструментов, используемых для распиловки, однако этого будет достаточно, чтобы ориентироваться в общих принципах работы.
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.
Видео:
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.
Сборка лазерного резака такая же, как у описанной выше модели.
Чтобы снять статичность с диода, вокруг него наматывают алюминиевую проволоку. С этой же целью можно использовать антистатические браслеты.