كيفية بناء آلة القطع بالليزر الخاصة بك؟

المقدمة

يعلم الجميع أنه لكي تصبح صانعًا مؤهلًا أو محترفًا في الأعمال اليدوية، يجب عليك استخدام قطع الليزر في الأساس، يعد هذا مقررًا إلزاميًا للقبول، ولكن قد يكون هناك العديد من المشكلات. إذا تمكنت من بناء واحد بنفسك، فهل سيتم حل المشكلة بسهولة؟

المشروع الذي أريد مشاركته هو آلة قطع بالليزر تم تصنيعها العام الماضي. أعتقد أن الجميع على دراية بآلة القطع بالليزر (المعروفة أيضًا باسم الليزر نظرًا لقدرتها على إنجاز أعمال النقش بالليزر، فهي أيضًا أداة مفيدة لصناع المشروعات. إن مزاياها مثل المعالجة السريعة والاستخدام الفعال للألواح وتحقيق تقنية القطع التي لا يمكن للعمليات التقليدية تحقيقها تحظى بحب الجميع.

عادةً ما تكون هناك مشكلات عند استخدام آلة CNC للعمل مقارنة بالقطع بالليزر، حيث يلزم تثبيت الأداة وتغييرها قبل العمل، وضبط الأداة، والضوضاء المفرطة، ووقت المعالجة الطويل، وتلوث الغبار، ونصف قطر الأداة وغيرها من المشكلات. أدت تفوق القطع إلى فكرة صنع آلة القطع بالليزر بنفسك.

بعد أن خطرت لي هذه الفكرة، بدأت في إجراء دراسة جدوى لهذه الفكرة. وبعد إجراء العديد من الأبحاث والمقارنات بين أنواع مختلفة من آلات القطع بالليزر، جنبًا إلى جنب مع ظروفها الخاصة واحتياجات المعالجة، وبعد موازنة الإيجابيات والسلبيات، قمت بعمل خطة بناء خطوة بخطوة بتصميم وتصنيع وحدات قابلة للفصل والترقية.

بعد 60 يومًا، يتبنى كل جزء من الماكينة تصميمًا معياريًا. من خلال مفهوم التجميع المعياري، تكون المعالجة والإنتاج مريحة، والتجميع النهائي كافٍ، ولن يكون الضغط المالي كبيرًا جدًا، ويمكن شراء الأجزاء المطلوبة خطوة بخطوة. يصل حجم الماكينة المكتملة إلى 1960mm*1200mm* 1210mm، ضربة المعالجة هي 1260mm*760mm، وقوة القطع هي 100Wيمكنها معالجة عدد كبير من الأجزاء في وقت واحد، ولديها وظائف القطع بالليزر والنقش والمسح والكتابة والعلامات.

تخطيط المشروع

يتضمن إنتاج المشروع بأكمله 7 أجزاء رئيسية وهي: نظام التحكم في الحركة، تصميم الهيكل الميكانيكي، نظام التحكم في أنبوب الليزر، نظام توجيه الضوء، نظام نفخ الهواء والعادم، نظام تركيز الإضاءة، تحسين التشغيل والجوانب الأخرى.

الفكرة العامة لصنع الحرف الأول هي:

1. يجب أن تكون ضربة آلة القطع بالليزر المنتجة كبيرة لملء الفجوة التي يتراوح نطاق معالجةها آلة التصنيع باستخدام الحاسب الآلي ليس كبيرًا بما يكفي، مما قد يوفر عليك عناء قطع الورقة مسبقًا. يمكنك أيضًا استخدام وظيفة النقش بالليزر لنقش ألواح كبيرة مباشرةً، مما يحل مشكلة النقش اليدوي.

2. نظرًا لزيادة الشوط، لا يمكن أن تكون قوة قاطع الليزر منخفضة للغاية، وإلا، فإن الليزر سيكون له خسارة معينة في التوصيل الجوي، وبالتالي لا يمكن أن تكون الطاقة الإجمالية أقل من 100W.

3. لضمان الدقة والتشغيل السلس لقاطعة الليزر، يجب أن يكون اختيار المواد الإجمالية كلها معدنية.

4. مريحة للاستخدام والتشغيل.

5. يمكن للهيكل المصمم تلبية خطة الترقية اللاحقة.

لوح التحكم

ماكينة قص الليزر بنفسك

مع الإطار العام لفكرة "اصنعها بنفسك" والخطة، فلنبدأ الخطوات الثماني لبناء قاطعة ليزر. وسأشرح بالتفصيل عملية التصنيع المحددة والتفاصيل المتضمنة.

الخطوة 1. تصميم نظام التحكم في الحركة

الخطوة الأولى هي نظام التحكم في الحركة. أستخدم اللوحة الأم لليزر RDC1S-B (EC). يمكن للوحة التحكم هذه التحكم في 6442 محاور، وهي X وY وZ وU. تأتي اللوحة الأم مع شاشة عرض تفاعلية. يمكن إكمال حالة تشغيل الماكينة وتخزين ملفات المعالجة وتصحيح أخطاء الماكينة من خلال شاشة التشغيل، ولكن هناك شيء واحد يجب ملاحظته وهو أن معلمات التحكم في المحرك للمحور XYZ يجب توصيلها بالكمبيوتر لضبط المعلمات.

على سبيل المثال: التسارع والتباطؤ بدون تحميل، تسارع القطع والتباطؤ، سرعة بدون تحميل، تصحيح خطأ موضع المحرك، اختيار نوع الليزر. يتم تشغيل نظام التحكم بواسطة 24V DC، والذي يتطلب 24V مصدر الطاقة التبديلي. من أجل ضمان استقرار النظام، 2 24V يتم استخدام مصادر الطاقة التبديلية، واحدة 24V2A يزود اللوحة الأم مباشرة، والآخر 24V15A يوفر الطاقة لثلاثة محركات، في حين 220V تم توصيل طرف الإدخال بـ 30A فلتر لضمان التشغيل المستقر للنظام.

اختبار نظام التحكم

بعد ضبط المعلمات، يمكنك توصيل المحرك لاختبار الخمول. في هذه المرحلة، يمكنك التحقق من خط توصيل المحرك واتجاه المحرك واتجاه تشغيل الشاشة وإعدادات تقسيم المحرك المتدرج واستيراد ملفات القطع للتشغيل التجريبي. المحرك الذي اخترته هو محرك متدرج ثنائي الطور 2 بطول 57 مم، لأنه لم يتبق سوى 57 في المشروع السابق، لذلك استخدمته مباشرة بفكرة عدم إهداره. المحرك الذي اخترته هو TB6600وهو محرك متدرج عادي. في برنامج تشغيل المحرك، يتم ضبط التقسيم الفرعي على 64.

إذا كنت تريد أن يتمتع نظام القطع بالليزر بأداء عالي السرعة أفضل، فيمكنك اختيار محرك متدرج ثلاثي الطور، والذي يتميز بعزم دوران أكبر وأداء عالي السرعة جيد جدًا. بالطبع، بعد الاختبارات اللاحقة، وجد أن محرك التدرج ثنائي الطور 3 قادر تمامًا على الحركة عالية السرعة لمحور X عند مسح الصور بالليزر، لذلك سأستخدمه في الوقت الحالي، وسأستبدل المحرك إذا كان من الضروري ترقيته لاحقًا.

من حيث نظام حماية السلامة، يجب فصل تخطيط الدائرة الإجمالي عن الجهد العالي والجهد المنخفض. عند التوصيل، من الضروري الانتباه إلى عدم وجود تقاطعات. النقطة الأكثر أهمية هي أنه يجب أن يكون مؤرضًا. لأنه عندما يمر الجهد العالي، فإن الإطار المعدني والقشرة سيولدان كهرباء مستحثة، وعندما تلمسه اليد، سيكون هناك شعور بالخدر. في هذا الوقت، يجب أن ننتبه إلى التأريض الفعال، وأفضل مقاومة للتأريض لا تزيد عن 4 أوم (تحتاج إلى اختبار سلك التأريض)، لمنع حوادث الصدمات الكهربائية، بالإضافة إلى ذلك، يحتاج مفتاح الطاقة الرئيسي أيضًا إلى إضافة مفتاح حماية من التسرب.

جهاز محدد

تحتاج لوحة التشغيل أيضًا إلى تثبيت مفتاح إيقاف الطوارئ، ومفتاح طاقة بمفتاح، ومفاتيح حد المحور X، Y، Z لكل محور حركة، ومفتاح حماية الماء بدرجة حرارة ثابتة لأنبوب الليزر، ومفتاح إيقاف الطوارئ لحماية فتح الغطاء لتحسين سلامة آلة القطع بالليزر.

تخطيط الدائرة

لتسهيل الصيانة اللاحقة، يمكن وضع علامة على كل محطة وفقًا لذلك.

الخطوة 2. التصميم الميكانيكي

الخطوة الثانية هي تصميم الهيكل الميكانيكي. هذه الخطوة هي محور آلة القطع بالليزر بأكملها. يجب تحقيق دقة الآلة وتشغيل الآلة من خلال هيكل ميكانيكي معقول. في بداية التصميم، تتمثل المشكلة الأولى التي تواجهها في تحديد مسار المعالجة، ويتطلب صياغة مسار المعالجة أيديولوجية توجيهية أولية. ما مقدار نطاق المعالجة المطلوب؟

تصميم ميكانيكي

حجم لوح الخشب هو 1220mm* 2400mm. من أجل تقليل عدد ألواح التقطيع، يكون عرض لوح الخشب 1200mm كنطاق معالجة الطول، ويجب أن يكون عرض المعالجة أكبر من 600mmلذلك قمت بتعيين العرض عند حوالي 700mm، وطول وعرض كل زائد 60mm الطول المطلوب للتثبيت أو التموضع. وبهذه الطريقة، يمكن ضمان أن يكون نطاق المعالجة الفعلي 1200mm* 700mmوفقًا للتقدير العام لمدى مسار المعالجة، فإن الحجم الإجمالي يقترب من مترين، وهو ما لا يتجاوز الحد الأقصى لمدى مترين للتسليم السريع، وهو ما يلبي المتطلبات.

اكسسوارات الأجهزة

الخطوة التالية هي شراء ملحقات الأجهزة، رأس الليزر، بكرة مضادة واحدة، وبكرتين مضادتين، وبكرة متزامنة وما إلى ذلك. اخترت المعيار الأوروبي 4040 ملف تعريف ألومنيوم سميك للإطار الرئيسي، لأن دقة تركيب المحور XY تحدد دقة المعالجة المستقبلية، ويجب أن تكون المواد صلبة. يتكون جزء شعاع المحور X من رأس الليزر من 6040 ملف الألمنيوم السميك، والعرض أوسع من 4040 من المحور Y، لأنه عندما يكون رأس الليزر في الوضع الأوسط، فإن ملف الألومنيوم سوف يتشوه إذا لم تكن القوة كافية.

اكسسوارات الأجهزة

تصميم هيكل المحور XY

قبل تصميم هيكل المحور XY، قم أولاً بقياس ورسم ملحقات الأجهزة والأجزاء المختلفة، ثم قم بتنفيذ التصميم الهيكلي من خلال برنامج AutoCAD.

تصميم هيكل المحور XY

يتم إبطاء نقل المحور X بواسطة المحرك المتدرج من خلال البكرة المتزامنة وإخراجها إلى الحزام المتزامن، ويتم توصيل الطرف المفتوح للحزام المتزامن برأس الليزر. يعمل دوران المحرك المتدرج للمحور X على دفع الحزام المتزامن لتحريك رأس الليزر جانبيًا؛ يكون نقل المحور Y نسبيًا أكثر تعقيدًا بعض الشيء. لجعل المنزلقات الخطية اليسرى واليمنى تتحرك بشكل متزامن مع محرك واحد، يجب توصيل وحدتين خطيتين بالتوازي مع المحور البصري، ثم يتم تشغيل المحور البصري بواسطة محرك متدرج لدفع المنزلقات الخطية في نفس الوقت، وذلك لتحريك المحور Y. يمكن أن يكون المحور X دائمًا في وضع أفقي.

تجهيز وتجميع الأجزاء

بعد الانتهاء من التصميم، الخطوة التالية هي معالجة وتجميع الأجزاء، ومعالجة فاصل المحور X، 3D طباعة دعامة المحور البصري للمحور Y، وتجميع إطار الملف الشخصي المصنوع من الألومنيوم، وتثبيت الدليل الخطي، وما إلى ذلك. الجزء الأكثر أهمية وإرهاقًا هو ضبط الدقة. تتطلب هذه العملية تصحيح الأخطاء بشكل متكرر وتتطلب الصبر.

المحور Y متصل بالمحور البصري

1. يتم تثبيت المحور البصري بواسطة 2 وصلات وأقواس المحور البصري.

2. قم بمعالجة لوحة دعم المحور X لتوصيل ملف تعريف الألومنيوم للمحور X مع الوحدتين الخطيتين للمحور Y.

3. أثناء تركيب إطار مقطع الألمنيوم على المحور XY، يجب ضمان عمودية الإطار وتوازيه أثناء هذه العملية، لذا يلزم إجراء قياسات متكررة أثناء العملية لضمان دقة الأبعاد. عند تركيب الدليلين الخطيين على المحور Y، تأكد من أن الدليلين متوازيان مع مقطع الألمنيوم، وقم بالقياس باستخدام مؤشر الاتصال للتأكد من أن التوازي ضمن 0.05mm.

قم بتثبيت رأس الليزر X-Axis والدليل الخطي وسلسلة سحب الخزان والمحرك المتدرج

4. عند تركيب قضيب التوجيه الخطي، من الضروري التأكد من أن قضيب التوجيه موازٍ للملف الألومنيوم. يجب قياس قضيب التوجيه لكل قسم بواسطة مؤشر قرص للتأكد من أن التوازي ضمن 0.05mm، مما يشكل أساسًا جيدًا للتثبيت اللاحق.

إصلاح موضع المحور X

5. لتثبيت الحزام المتزامن للمحور Y، تأكد أولاً من أن المحور X في حالة أفقية، واستخدم مؤشر الاتصال لتحديد العداد. بعد القياس، وجد أن ملف الألمنيوم نفسه به انحناء يبلغ حوالي 0.05mm، لذلك يجب التحكم في الدقة الأفقية في حدود 0.1mm (يفضل إعادة تعيين مؤشرات الاتصال الهاتفي إلى الصفر)، ويتم تثبيت موضع المنزلقين والمحور X باستخدام مشبك.

قم بربط أحزمة التوقيت على كلا الجانبين

6. مرر حزام التوقيت على كلا الجانبين وثبت حزام التوقيت على اليسار. ثم أعد ضبط مؤشر قرص الاتصال الأيسر إلى الصفر، وقم بقياس الخطأ الأفقي على الجانب الآخر، واضبط الخطأ الأفقي إلى 0.1mm، ثم قم بتثبيته بمشبك. ثم قم بتثبيت الحزام المتزامن الأيمن. في هذا الوقت، نظرًا لعملية التثبيت على الجانب الأيمن، سيزداد الخطأ الأفقي بالتأكيد. ثم حرك مؤشر الاتصال إلى الجانب الأيسر مرة أخرى إلى الصفر، وفك القابض الأيمن لتحريك المحور X. حرك شريط التمرير، واضبط الخطأ الأفقي إلى 0.1mm، وقم بتثبيت وصلة عزم الدوران باستخدام مشبك.

7. الآن يمكنك فك المشابك على كلا الجانبين، واختبار ما إذا كان المحور X في وضع أفقي عندما يتحرك المحور Y، ولف عجلة مزامنة المحور Y، وكرر عملية القياس السابقة. إذا وجد أن المحور X خارج المزامنة، فقد يكون ذلك بسبب إحكام الحزام المتزامن مختلفًا على كلا الجانبين أو لم يتم ضبط دقة كل هيكل بشكل صحيح، ثم تحتاج إلى العودة إلى المرحلة السابقة وإعادة ضبطها مرة أخرى. طالما تم ضبط إحكام الحزام المتزامن، فيجب إعادة ضبط المحور X مرة أخرى حتى يتحرك المحور Y، ويكون المحور X دائمًا ضمن نطاق الخطأ الأفقي 0.1mmتذكر أن تتحلى بالصبر في هذه المرحلة.

ضبط إطار المحور XY

8. تحقق مما إذا كان إحكام أحزمة التوقيت على كلا الجانبين ثابتًا، ومن المستحسن الضغط لأسفل برفق إلى عمق 1-2 سم، بحيث تكون الأعماق على كلا الجانبين ثابتة.

9. قم بتثبيت محرك السائر. عند تثبيت المحرك، يجب الانتباه إلى ضبط إحكامه. إذا كان الحزام المتزامن فضفاضًا جدًا، فسيؤدي ذلك إلى ارتداد الحركة، وإذا كان ضيقًا جدًا، فسيؤدي ذلك إلى تشقق الحزام المتزامن.

تركيب محرك السائر ذو المحور Y

اختبار استقرار الآلية الميكانيكية

قم بتوصيل نظام التحكم لاختبار استقرار الهيكل الميكانيكي، وتوصيل الكمبيوتر لتصحيح أخطاء معلمات المحرك، وقياس الانحراف بين الرسم البياني المرسوم وحجم التصميم، وضبط كمية نبضة المحرك المتدرج وفقًا لانحراف المسافة الفعلية، والتحقق مما إذا كانت هناك فجوة ارتداد في الآلية. ما إذا كانت كل ضربة متماسكة وما إذا كانت نقاط التقاطع متصلة. يتم إجراء الرسم المتكرر، ويتم الكشف عن دقة تحديد المواقع المتكررة من خلال الرسم المتكرر. بالطبع، يمكن الكشف عن دقة تحديد المواقع المتكررة للآلية عن طريق مؤشر قرص ثابت ومقياس.

ربط نظام التحكم للاختبار

بعد تكرار الرسم ثلاث مرات، يمكنك أن ترى أن جميع الضربات هي مكان بدون أي ظلال، مما يشير إلى أن النقل على ما يرام. في الوقت الحاضر، يمكن لمحور XY بالفعل رسم الرسومات. إذا تمت إضافة وظيفة رفع القلم، فيمكن أن يصبح رسمًا واسع النطاق. بالطبع، الغرض الحقيقي هو صنع آلة قطع بالليزر، لذلك نحتاج إلى الاستمرار في العمل الجاد.

بعد اكتمال المحور XY، فإن الخطوة التالية هي إنشاء المحور Z. قبل إنشاء المحور Z، نحتاج إلى القيام بما يلي 3D نمذجة وتصميم الإطار الكلي. نظرًا لأن المحور Z متصل بمنصة القطع ومثبت على وحدة الإطار، فيجب تصميمه وتصنيعه معًا. يحقق المحور Z وظائف الارتفاع والهبوط، ثم يتم وضع وحدة المحور XY مباشرة عليه، ويمكن للتركيبة تحقيق وظيفة المحور XYZ.

تصميم منصة رفع المحور Z

باستخدام نمذجة Solidworks، قم بتصميم الإطار الكلي وهيكل المحور Z لطاولة القطع بالليزر. من خلال 3D ومن منظور آخر، يمكن اكتشاف المشاكل البنيوية وتصحيحها بسرعة.

بناء منصة متحركة

مع وضع الإطار والهيكل في مكانهما، يمكن صنع المنصة المتحركة في أسفل الماكينة. يتم وضع آلة القطع بالليزر بالكامل على المنصة. الماكينة كبيرة نسبيًا. من غير الواقعي بناء طاولة القطع بالليزر ثم نقلها لأعلى. ستؤثر العملية أيضًا على دقة الماكينة، لذلك لا يمكن بناؤها إلا على المنصة المتحركة السفلية.

1. ابدأ الآن ببناء المنصة المتحركة في الأسفل، قم أولاً بشراء الفولاذ المربع السميك 1 لصنع الإطار.

2. يتم لحام الفولاذ المربع واحدًا تلو الآخر، وهو قوي جدًا بعد الانتهاء منه، ولا توجد مشكلة في جلوس الشخص بأكمله عليه.

3. قم بلحام 4 بكرات بالإطار واترك مسافة 600mm فجوة على الجانب الأيسر. الغرض الرئيسي هو توفير مساحة لمضخة ماء وهواء ثابتة الحرارة. بعد لحام هيكل المنصة المتنقلة، من الضروري تركيب طبقة من الخشب في الأعلى والأسفل.

4. قم ببناء إطار الماكينة وشراء مقاطع الألمنيوم من الإنترنت. النموذج هو 4040 ملفات تعريف الألمنيوم القياسية الوطنية. السبب الرئيسي لاستخدام ملف تعريف الألمنيوم القياسي الوطني هذا هو أنه خفيف الوزن نسبيًا، وسهل التعامل معه بعد التثبيت، وله قوة جيدة، والزوايا المستديرة حوله صغيرة نسبيًا لتسهيل تصميم وتركيب ألواح الصفائح المعدنية اللاحقة.

لبناء إطار آلة في غرفة المعيشة، فهو كبير جدًا بحيث لا يتناسب.

تجميع المحور XY وإطار الآلة

5. قم بتجميع المحور XY وإطار الماكينة، ثم ضع الإطار المكتمل على المنصة المتنقلة، ثم قم بتثبيت المحور XY الذي تم تصحيح أخطائه على إطار الماكينة. لا يزال التأثير العام جيدًا.

6. ابدأ في صنع ورقة دعم المحور Z، وقم برسم ورقة الألومنيوم، وحدد موضع الفتحة. قم ببعض الحفر والنقر لصنع 4 أوراق دعم متطابقة.

تجميع برغي رفع المحور Z

7. قم بتجميع برغي الرفع على المحور Z، ثم قم بتجميع البرغي على شكل حرف T، والبكرة المتزامنة، ومقعد المحمل، ولوحة الدعم، وصامولة الحافة.

8. قم بتثبيت مسمار الرفع على المحور Z والمحرك المتدرج وحزام التوقيت. مبدأ رفع المحور Z: يشد المحرك المتدرج الحزام المتزامن من خلال عجلات الشد على كلا الجانبين. عندما يدور المحرك، فإنه يدفع مسامير الرفع الأربعة للدوران في نفس الاتجاه، بحيث تتحرك نقاط الدعم الأربع لأعلى ولأسفل في نفس الوقت، ويتم توصيل منصة القطع بنقاط الدعم في نفس الوقت. الحركة لأعلى ولأسفل. عند تثبيت لوحة قرص العسل، تحتاج إلى الانتباه إلى ضبط التسطح. استخدم مؤشر الاتصال لقياس الفرق h4 للإطار بأكمله، واضبط الفرق h4 على 8.1mm.

سيتم شرح الهياكل الميكانيكية مثل هيكل مسار الهواء ومسار ضوء الليزر وطبقة الصفائح المعدنية بالتفصيل لاحقًا عندما يتعلق الأمر بالنظام المقابل. بعد ذلك، سيتم تقديم الجزء الثالث.

الخطوة 3. إعداد نظام التحكم في أنبوب الليزر

1. اختر ال CO2 نموذج أنبوب الليزر. ينقسم أنبوب الليزر إلى نوعين: أنبوب زجاجي وأنبوب تردد لاسلكي. يعتمد أنبوب التردد اللاسلكي على جهد منخفض 30 فولت، ويتميز بدقة عالية، ونقطة صغيرة، وعمر افتراضي طويل، لكن سعره مرتفع. بينما يبلغ عمر الأنبوب الزجاجي حوالي 1500 ساعة، ونقطة كبيرة نسبيًا، ويعمل بجهد عالٍ، لكن سعره مناسب. إذا كنت تستخدم قطع الخشب والجلد والأكريليك فقط، فإن الأنابيب الزجاجية كفؤة تمامًا، ومعظم ماكينات القطع بالليزر المتوفرة حاليًا تستخدم أنابيب زجاجية. نظرًا لارتفاع التكلفة، اخترت أنبوبًا زجاجيًا بحجم 160.0mm*60mmيحتاج تبريد أنبوب الليزر إلى استخدام تبريد الماء، وهو عبارة عن ماء بدرجة حرارة ثابتة.

امدادات الطاقة ليزر

مصدر طاقة أنبوب الليزر الذي اخترته هو 100W مصدر طاقة الليزر. يتم تقديم وظيفة مصدر طاقة الليزر. يصدر القطب الموجب لأنبوب الليزر جهدًا عاليًا يبلغ حوالي 10,000 فولت. نظرًا للتركيز العالي CO2 عند تفريغ الغاز في أنبوب الإثارة عالي الجهد، يتم توليد ليزر بطول موجي 10.6 ميكرومتر عند ذيل الأنبوب. لاحظ أن هذا الليزر عبارة عن ضوء غير مرئي.

CW5000 مبرد المياه

2. اختر مبرد الماء. سيولد أنبوب الليزر درجة حرارة عالية أثناء الاستخدام العادي، ويحتاج إلى التبريد عن طريق دوران الماء. إذا كانت درجة الحرارة مرتفعة للغاية ولم يتم تبريدها في الوقت المناسب، فسيؤدي ذلك إلى تلف لا رجعة فيه لأنبوب الليزر، مما يؤدي إلى انخفاض حاد في عمر أنبوب الليزر أو انفجاره. تحدد سرعة انخفاض درجة حرارة الماء أيضًا أداء أنبوب الليزر.

هناك نوعان من التبريد المائي، الأول هو التبريد بالهواء، والثاني هو طريقة التبريد باستخدام ضاغط الهواء. إذا كان أنبوب الليزر حوالي 80Wيمكن أن يكون تبريد الهواء كفؤًا، ولكن إذا تجاوز 80Wيجب استخدام طريقة تبريد الضاغط. وإلا فلن يمكن قمع الحرارة على الإطلاق. الماء ذو ​​درجة الحرارة الثابتة الذي أختاره هو CW5000 النموذج. إذا تمت ترقية قوة أنبوب الليزر، فإن هذا الماء ذو ​​درجة الحرارة الثابتة لا يزال قادرًا على العمل بكفاءة. يتضمن الجهاز بالكامل نظامًا للتحكم في درجة الحرارة، ودلوًا لتخزين المياه، وضاغط هواء، ولوحة تبريد. تكوين الوحدة.

3. قم بتثبيت أنبوب الليزر، وقم بتثبيت أنبوب الليزر على قاعدة الأنبوب، واضبط ارتفاع أنبوب الليزر h8 لجعله متسقًا مع ارتفاع التصميم، وانتبه إلى التعامل معه بعناية.

تركيب أنبوب الليزر

قم بتوصيل أنبوب مخرج الماء بدرجة حرارة ثابتة. تجدر الإشارة إلى أن مدخل الماء يدخل أولاً من القطب الموجب لأنبوب الليزر، ويجب أن يكون مدخل الماء الموجب لأنبوب الليزر متجهًا لأسفل، ويدخل ماء التبريد من الأسفل، ثم يخرج من أعلى القطب السالب لأنبوب الليزر، ثم يعود إلى العودة من خلال مفتاح حماية دورة المياه. يكمل خزان الماء بدرجة حرارة ثابتة دورة. عندما تتوقف دورة المياه، يتم فصل مفتاح حماية المياه، ويتم إرسال إشارة التغذية الراجعة إلى لوحة التحكم، والتي تقوم بإيقاف تشغيل أنبوب الليزر لمنع ارتفاع درجة الحرارة.

ربط الأميتر

4. يتم توصيل القطب السالب لأنبوب الليزر بالأميتر، ثم يعود إلى القطب السالب لمصدر طاقة الليزر. عندما يعمل أنبوب الليزر، يمكن للأمبير عرض تيار أنبوب الليزر في الوقت الحقيقي. من خلال القيمة العددية، يمكنك مقارنة الطاقة المحددة والطاقة الفعلية للحكم على ما إذا كان أنبوب الليزر يعمل بشكل طبيعي.

5. قم بتوصيل دائرة مصدر طاقة الليزر والماء بدرجة حرارة ثابتة ومفتاح حماية الماء والأمبيرمتر وقم بإعداد نظارات واقية (نظرًا لأن أنبوب الليزر يصدر ضوءًا غير مرئي، فأنت بحاجة إلى استخدام نظارات واقية خاصة 10.6 ميكرومتر) واضبط طاقة أنبوب الليزر على 40٪، قم بتشغيل وضع الانفجار، ضع لوحة الاختبار أمام أنبوب الليزر، واضغط على المفتاح لإطلاق الليزر، يتم إشعال اللوحة على الفور، ويكون تأثير الاختبار جيدًا جدًا.

الخطوة التالية هي ضبط نظام المسار البصري.

الخطوة 4. إعداد نظام توجيه ضوء أنبوب الليزر

الجزء الرابع هو إعداد نظام توجيه ضوء أنبوب الليزر. كما هو موضح في الشكل أعلاه، ينكسر ضوء الليزر المنبعث من أنبوب الليزر بواسطة مرآة بزاوية 4 درجة إلى المرآة الثانية، ثم تنكسر المرآة الثانية مرة أخرى بزاوية 90 درجة إلى المرآة الثالثة. يتسبب الانكسار في إطلاق الليزر للأسفل نحو عدسة التركيز، والتي تقوم بعد ذلك بتركيز الليزر لتكوين بقعة دقيقة للغاية.

تكمن صعوبة هذا النظام في أنه بغض النظر عن مكان رأس الليزر في عملية التصنيع، يجب أن تكون النقطة المركزة في نفس النقطة، أي أن المسارات الضوئية يجب أن تكون متزامنة في الحالة المتحركة، وإلا فإن شعاع الليزر سوف ينحرف ولن ينبعث أي ضوء.

تصميم المسار البصري للمرآة السطحية الأولى

عملية ضبط حامل المرآة: المرآة والليزر بزاوية 45 درجة، مما يجعل من الصعب الحكم على نقطة الليزر. من الضروري 3D اطبع قوسًا بزاوية 45 درجة للتعديل الإضافي، وألصق الورق المحكم على الفتحة، ويتم تشغيل الليزر. وضع التصوير الموضعي (وقت التشغيل 0.1 ثانية، الطاقة 20% لمنع الاختراق)، اضبط ارتفاع وموضع وزاوية دوران القوس، بحيث يتم التحكم في نقطة الضوء في وسط الفتحة المستديرة.

تصميم المسار البصري للمرآة السطحية الثانية

يتم الحصول على موضع التثبيت الدقيق وتثبيت h8 لحامل المرآة الثاني من خلال 3D تصميم مسار المرآة السطحية الثانية، ويتم تثبيت حامل المرآة السطحية الثانية بدقة عن طريق قياس الفرجار (قم بتثبيته في الموضع الأولي أولاً).

ضبط زاوية انعكاس المرآة السطحية الأولى

عملية ضبط زاوية مرآة السطح الأول: حرك المحور Y بالقرب من المرآة، نقطة الليزر، ثم حرك نهاية المحور Y بعيدًا، ونقطة مرة أخرى. في هذا الوقت، سيُكتشف أن النقطتين لا تتطابقان، إذا كانت النقطة القريبة أعلى والنقطة البعيدة أقل، فيجب ضبط المرآة لتدور لأعلى، والعكس صحيح؛ الخطوة التالية هي الاستمرار في صنع النقاط، البعيدة والقريبة، إذا كانت النقطة القريبة إلى اليسار والنقطة البعيدة إلى اليمين، فأنت بحاجة إلى ضبط المرآة لتدور إلى اليسار، والعكس صحيح، حتى تتطابق النقطة القريبة مع النقطة البعيدة كنقطة، فهذا يعني أن المسار البصري للمرآة السطحية الثانية موازٍ تمامًا لاتجاه حركة المحور Y.

تصميم المسار البصري للمرآة السطحية الثالثة

عملية ضبط زاوية مرآة السطح الثانية: حرك المحور Y إلى مرآة السطح الأولى، ثم حرك المحور X إلى الطرف القريب، وارسم نقاط الليزر، ثم حرك المحور X إلى الطرف البعيد، ثم ارسم نقاط الليزر، في هذا الوقت، لاحظ ما إذا كانت النقطة القريبة أعلى والنقطة البعيدة أقل، تحتاج إلى ضبط مرآة السطح الثانية لتدور لأعلى، والعكس صحيح. في الخطوة التالية، استمر في عمل النقاط، نقطة بعيدة وأخرى قريبة، إذا كانت النقطة القريبة إلى اليسار والنقطة البعيدة إلى اليمين، تحتاج إلى ضبط مرآة السطح الثانية لتدور إلى اليسار، والعكس صحيح، حتى تتطابق النقطة القريبة والنقطة البعيدة كنقطة واحدة، مما يعني أن المسار البصري لمرآة السطح الثالثة القريبة موازٍ تمامًا لاتجاه حركة المحور X. ثم حرك المحور Y إلى الطرف البعيد، وقم بتمييز نقطة في الطرف القريب والطرف البعيد لمحور X، إذا لم يتطابقا فهذا يعني أن مساري المرآتين لا يتداخلان، ومن الضروري العودة لضبط زاوية مرآة السطح الأولى حتى تتطابق النقطتان على المحور X عند الطرف القريب لمحور Y والنقطتان والأربع نقاط على المحور X عند الطرف البعيد لمحور Y تمامًا.

في الواقع، لا ينتهي التعديل عند هذه الخطوة. لاحظ ما إذا كانت بقعة الضوء لحامل عدسة المرآة السطحية الثالثة في منتصف الدائرة. عندما تكون بقعة الضوء على اليسار، يجب تحريك حامل عدسة المرآة السطحية الثانية للخلف، والعكس صحيح. اضبط موضع أنبوب الليزر بالكامل للتحرك لأسفل، والعكس صحيح. عند تغيير حامل مرآة السطح الثاني، نحتاج إلى تكرار عملية ضبط زاوية عدسة المرآة السطحية الثانية مرة أخرى. عند تغيير h3 لأنبوب الليزر، نحتاج إلى تكرار عملية ضبط العدسة بالكامل مرة واحدة (بما في ذلك: عملية ضبط حامل مرآة السطح الأول، وعدسة المرآة الأولى، ومرآة السطح الثانية)، وقم بالنقاط مرة أخرى حتى تكون بقعة الضوء في الموضع المركزي وتتطابق النقاط الأربع تمامًا.

ضبط زاوية انعكاس المرآة السطحية الثالثة

عملية ضبط زاوية مرآة السطح الثالث: ضبط المرآة هو إضافة نقطتين من رفع وخفض المحور Z على أساس المرآة، أي 3 نقاط. مبدأ التعديل هو تحديد نقطة رفع النقاط الأربع أولاً ثم تحريك المحور X إلى الطرف الآخر، ثم ضرب نقطة الرفع. إذا كانت النقطة العالية لبقعة الضوء أعلى من النقطة المنخفضة، فأنت بحاجة إلى تدوير عدسة مرآة السطح الثالث للخلف، والعكس صحيح. تدوير إلى اليمين والعكس صحيح.

إذا لم يكن من الممكن دائمًا ضبط بقعة الضوء لتتزامن، فهذا يعني أن المسار البصري للمرآة السطحية الثالثة لا يتزامن مع المحور X، ومن الضروري العودة لضبط زاوية عدسة المرآة السطحية الثانية. من الضروري العودة لضبط h3 لأنبوب الليزر، ثم البدء من قوس عكسي لضبطه مرة أخرى حتى تتطابق النقاط الثماني تمامًا.

عدسة التركيز

هناك أربعة أنواع من عدسات التركيز: 4، 50.8، 63.5، و76.2. اخترت 101.6.8mm.

ضع عدسة التركيز في أسطوانة رأس الليزر، مع توجيه الجانب المحدب لأعلى، ثم ضع لوحًا خشبيًا مائلًا، وحرك المحور X لتكوين نقطة في كل مرة. 2mm، ابحث عن الموضع الذي يحتوي على أرق بقعة، وقم بقياس المسافة بين رأس الليزر واللوح الخشبي، هذه المسافة هي موضع البعد البؤري الأكثر ملاءمة لقطع الليزر، وقد تم ضبط المسار البصري في هذه الخطوة.

الخطوة 5. إعداد نظام العادم

الجزء الخامس هو إعداد نظام نفخ الهواء والعادم. سيتولد دخان كثيف أثناء القطع بالليزر، وستغطي جزيئات الدخان الكثيفة لوحة التركيز وتقلل من قوة القطع. الحل هو زيادة مضخة الهواء أمام لوحة التركيز.

مضخة الهواء التي اخترتها هي مضخة هواء ضاغط الهواء، والسبب الرئيسي هو أن ضغط الهواء مرتفع نسبيًا، ويمكن زيادة كفاءة القطع بسبب عمل الغاز أثناء القطع. يتم توصيل إشارة الإخراج من اللوحة الرئيسية للتحكم في صمام الملف اللولبي، ويتحكم صمام الملف اللولبي في مضخة الهواء لنفخ الهواء.

مشاريع قطع الخشب بالليزر

بعد التثبيت، لا أستطيع الانتظار لإجراء قطع تجريبية 6mلوحة متعددة الطبقات، يمكن قطعها بسلاسة، والتأثير مثالي للغاية. المشكلة الوحيدة هي أن نظام العادم غير مكتمل، والدخان كبير نسبيًا.

قم بقص لوح الفولاذ المقاوم للصدأ وفقًا لحجم التصميم، ثم ثبت لوح الفولاذ المقاوم للصدأ بالبراغي بعد الحفر. يتم إغلاق الجهاز بالكامل، مع ترك مدخل الهواء ومخرج الهواء فقط.

يتم تثبيت مروحة الشفط على الحائط، ويجب عمل قوس لها.

3D مخرج الهواء المطبوع

تستخدم المروحة متوسطة الضغط 300W الطاقة، مخرج هواء مستطيل تم تصميمه خصيصًا وفقًا لحجم نافذة سبائك الألومنيوم الخاصة به.

الخطوة 6. إعداد أنظمة الإضاءة والتركيز

الجزء السادس هو نظام الإضاءة والتركيز، والذي يستخدم شريط إضاءة LED 6 فولت مزود طاقة مستقل، ويتم إضافة إضاءة LED إلى جزء نظام التحكم ومنطقة المعالجة ومنطقة التخزين في نفس الوقت.

يتم إضافة رأس ليزر متقاطع خلف رأس الليزر للتركيز. يستخدم مصدر طاقة مستقل 5 فولت ومجهز بمفتاح مستقل. يتم تحديد موضع رأس الليزر من خلال الخط المتقاطع. يتم استخدام خط الليزر الأفقي للحكم على عمق اللوحة. يشير المركز إلى أن اللوحة ليست مسطحة أو أن البعد البؤري غير مضبوط بشكل صحيح، يمكنك ضبط محور Z لأعلى ولأسفل، وضبط الخط الأفقي إلى المركز.

تثبيت تركيز الليزر المتقاطع

الإعداد 7. التحسين التشغيلي

الجزء السابع هو تحسين التشغيل. لتسهيل التوقف في حالات الطوارئ، تم تصميم مفتاح التوقف في حالات الطوارئ في الجزء العلوي بالقرب من سطح العمل، وتم تركيب مفتاح رئيسي وواجهة USB ومنفذ تصحيح الأخطاء على الجانب. تم تصميم الجزء الأمامي بمفتاح الطاقة الرئيسي ومفتاح التحكم في نفخ الهواء والعادم ومفتاح إضاءة LED ومفتاح التركيز بالليزر، مما يتيح إكمال جميع العمليات تحت لوحة واحدة.

تخطيط زر التبديل

تم تصميم أبواب الخزانة على جانبي الماكينة، حيث يتم استخدام الجانب الأيسر لتخزين الأدوات التي يستخدمها القاطع بالليزر، ويتم استخدام الجانب الأيمن للفحص والصيانة. توجد نافذة فحص في الجزء السفلي من الجزء الأمامي. عند سقوط قطعة العمل، يمكن إخراجها من الأسفل. يمكنك أيضًا ملاحظة ما إذا كانت طاقة الليزر كافية وما إذا تم قطعها في الوقت المناسب، وذلك لزيادة الطاقة في الوقت المناسب.

لقد أضفت أيضًا دواسة قدم. عندما تحتاج إلى بدء تشغيل قاطع الليزر، ما عليك سوى الضغط على دواسة القدم لإكمال العملية، مما يوفر عملية الضغط على الزر المملة، وهو سريع ومريح للغاية.

الخطوة 8. الاختبار والتصحيح

أخيرًا، من الضروري اختبار وظائف نظام القطع بالليزر، وتحسين معلمات القطع في عملية الاستخدام لتحقيق نتائج أفضل، وتصحيح أخطاء وظائف القطع بالليزر والنقش بالليزر.

مشاريع القطع بالليزر

في هذه المرحلة، تم الانتهاء من بناء آلة القطع بالليزر بالكامل. وتم التغلب على بعض الاختناقات والصعوبات التي واجهتها عملية التصنيع واحدة تلو الأخرى من خلال العمل الجاد. هذه التجربة التي اكتسبتها بنفسي قيمة للغاية. من خلال هذا المشروع، تعلمت الكثير عن آلات القطع بالليزر. وفي الوقت نفسه، أنا ممتن للغاية لمساعدة رواد الصناعة، مما جعل المشروع أقل تعقيدًا.

الأسئلة الشائعة

ما نوع مصدر الليزر الذي يجب أن أستخدمه لآلة قطع الليزر التي أصنعها بنفسي؟

الخيار الأكثر شيوعًا للبناء الذاتي هو CO2 أنبوب ليزر زجاجي، عادةً في 40W-100W النطاق. CO2 الأنابيب متوفرة بأسعار معقولة وعلى نطاق واسع، وتقطع المواد غير المعدنية مثل الخشب والأكريليك والقماش بكفاءة. فهم كيفية اختلاف مولدات الليزر يساعدك العمل على اختيار المصدر المناسب للمواد التي تنوي استخدامها. توفر مصادر ليزر الألياف أداءً فائقًا على المعادن، لكنها أغلى بكثير وأكثر تعقيدًا في دمجها في هيكل البناء المنزلي.

ما البرنامج الذي أحتاجه لتشغيل قاطع ليزر منزلي الصنع؟

يتطلب جهاز القطع بالليزر المنزلي برنامج تصميم (مثل Inkscape أو LightBurn أو CorelDRAW) لإنشاء ملفات متجهة، وبرنامج تحكم لتحويل هذه التصاميم إلى حركات آلية. تستخدم معظم الأجهزة المنزلية وحدات تحكم مفتوحة المصدر مثل GRBL أو Smoothieware. لمزيد من المقارنة بين الخيارات المتوافقة، راجع هذا الدليل. برنامج النقش والقطع بالليزر يغطي هذا البرنامج أكثر البرامج شيوعًا المستخدمة في كل من الآلات المنزلية والتجارية.

كيف تتم مقارنة قاطع الليزر المصنوع يدويًا بالآلة المصنعة في المصنع؟

قد يوفر بناء الجهاز بنفسك المال في البداية، ولكنه عادةً ما يضحي بالدقة وميزات السلامة والموثوقية. أما الآلات المصنعة في المصانع فتتضمن بصريات معايرة، وغرف قطع مغلقة، وأنظمة تهوية مناسبة، وشهادات سلامة من الاتحاد الأوروبي وهيئة الغذاء والدواء الأمريكية، وهي أمور يصعب تكرارها في المنزل. فهم كيف تعمل آلة القطع بالليزر على المستوى التقني، يكشف ذلك عن عدد التفاصيل الهندسية التي تدخل في إنتاج جودة قطع متسقة، بدءًا من محاذاة الشعاع وحتى توصيل الغاز المساعد.

هل بناء قاطع ليزر أرخص أم شراء واحد؟

مشروع منزلي بسيط CO2 قد تتراوح تكلفة قاطع الليزر بين $5تتراوح تكلفة القطع بين 00 و2,000 دولار، لكن التكاليف الخفية تتراكم بسرعة: المرايا، والعدسات، وأنظمة التبريد، ومراوح العادم، والأسلاك، ومواد الهيكل. وبمجرد إضافة وقت التجميع واستكشاف الأعطال وإصلاحها، يصبح الأمر... هواية CO2 قطع الليزر وحفارة غالباً ما يقدم قيمة أفضل مع تغطية الضمان والدعم الفني والأداء الجاهز للإنتاج مباشرة بعد إخراجه من العلبة.

ما هي احتياطات السلامة الضرورية عند بناء قاطع ليزر؟

يُعدّ الإشعاع الليزري، ومصادر الطاقة عالية الجهد، والأبخرة السامة، من أكبر ثلاثة مخاطر. يجب أن يتضمن كل مشروع بناء منزلي الصنع وسائل حماية مناسبة للعينين تتناسب مع طول موجة الليزر، وغرفة قطع مغلقة لاحتواء الشعاع، ونظام تهوية مزود بفلتر الكربون النشط، وتدابير إخماد الحرائق. راجع الإرشادات المعتمدة. مخاوف تتعلق بسلامة آلات التحكم الرقمي الحاسوبي يُقدّم لك هذا الدليل قائمة مرجعية أساسية للتشغيل الآمن. قد يؤدي إهمال أيٍّ من هذه الاحتياطات إلى إصابات خطيرة أو حرائق أو التعرّض لمواد سامة.

هل يمكنني صنع قاطع ليزر يقوم أيضاً بالنقش؟

نعم، يمكن لمعظم قواطع الليزر المنزلية الصنع النقش عن طريق ضبط طاقة الخرج وسرعة التشغيل. عند استخدام طاقة منخفضة وسرعات عالية، يزيل الليزر المادة السطحية دون قطعها بالكامل، مما يُنتج تصاميم محفورة على الخشب والأكريليك والجلد والألومنيوم المؤكسد. تعتمد جودة النقش بشكل كبير على دقة تركيز الشعاع وصلابة نظام الحركة. للاطلاع على ما يمكن تحقيقه، يُرجى مراجعة هذه النظرة العامة لـ ما هي استخدامات قاطع الليزر؟ يغطي هذا المنتج النطاق الكامل لتطبيقات القطع والنقش عبر أنواع مختلفة من المواد.