11 подписчиков

чпу это просто

6 января 20206 янв 2020

285

11 мин

ЛАЗЕРНЫЙ СО 2 ЧПУ ЭТО ПРОСТО

Не претендую на роль писателя , поэтому не судите строго.

Эту статью сподвигло написать приличное количество обращений людей с вопросами по сборке и эксплуатации , собранного мной лазерного СО 2 ЧПУ на основе Ардуино ( Уно, нано- без разницы). Опишу изготовление 40 ваттного СО2. При желании можно установить трубу и блок больших мощностей, все как говорится, зависит от задач и кошелька.

Как и в любой самоделке есть свои плюсы и минусы , людей имеющих достаток и способных позволить себе купить заводской станок, эта статья не касается. Статья пишется для тех , кто хочет собрать рабочий станок за сумму в несколько раз ниже заводского своими руками и использовать его для мелкого производства. Для сравнения , станок рабочим полем метр на метр , с системой охлаждения и трубой 40 ватт обходится собрать 50000 рублей ( на момент написания статьи). Причем , увеличение поля , к примеру метр на два , несет дополнительные затрать не больше 5000 рублей!!!

Не буду писать историю создания , перейду к сути.

Для начала определяемся с какими размерами и толщинами будем работать. От этого зависит как размер рабочего поля , так и мощность трубы. Нормальный режим работы и качество реза у трубы 40 ватт это 3-4 мм акрил, фанера и т.д. Можно резать и 6 мм в два прохода , с акрилом проблем не будет, с фанерой труднее –рез получается более обугленный. Можно ли резать 8 мм и 10 мм? Можно, но резать придется в несколько проходов с изменением фокуса . Рез будет плохой и грязный . Вывод для толщин более 4 мм необходима более мощная труба. 60 ватт для толщин до 6 мм нормально работает , ну и т. д.

О механике.

Выбрана схема портального расположении трубы . При таком расположении есть и плюсы и минусы. Но плюсов больше. Минусы: более открытая система, что требует больших мер безопасности, копчение трубы больше , что требует продуманной системы вентиляции и удаления гари . Один из главных минусов это положение заготовки по высоте. Выставляется вручную путем подкладывания под заготовку чего либо, или поднятие самого станка. Но сделать самому регулируемый рабочий стол не проблема, речь идет о рабочем станке с минимумом затрат. Плюсы: их безусловно больше. Главный плюс это то что луч жестко привязан к порталу , один раз проведя юстировку, при нормальной работе, вы не коснетесь ее еще оооочень долго. Второй плюс это длина луча. Она меньше чем если б труба стояла где то сзади неподвижно , а это значит передача мощности луча с меньшими потерями , не использовать устройства для сужения луча. Все промышленные станки большого поля как раз и выполнены по такой портальной схеме. Доступность ко всем узлам и настройкам, как для ТО так и визуального контроля. ( сделать защитный короб для станка из любых материалов не проблема) , вес станка рабочим полем метр на метр около 10 кг. Долгое время у меня не было места для станка, я просто вешал его на стену, и при работе доставал и ставил на стол на улице для работы. Он выдержал такое обращение на протяжении полугода, далее он получил уже свой стационарный стол. Согласитесь, это как раз показатель как надежности конструкции так и механики, при этом ни разу не подвергался юстировки, очень мобилен и компактен.

Механика выполнена на роликовых направляющих и профиле алюминиевом 40/20.

Почему не рельсы и не цилиндры? Да очень просто, станок портальный, роликовые направляющие справляются с задачей на ура , ремни в 2 раза короче, что не дает большее растяжение и необходимость ставить широкий ремень . Естественно выгода в финансах. За год нормальной эксплуатации станка я ни разу не подтягивал ремень, не менял ролики и даже не юстировал трубу!!! Вся геометрия держится отлично, износа роликов не наблюдаю. Даже если и возникнет вопрос по замене , то это стоит дешево. Рельсовые направляющие стоят примерно от 2,5 тыс за штуку , а надо 3 , и плюс необходимость того же профиля в качестве основы крепления. Вывод : Все охи и вздохи по поводу ненадежности роликовой системы лишь слова, да они подотрутся быстрее чем рельсы, но и их замена недорога, комплект 10 роликов стоит 500-600 рублей, на станок идут 18 роликов, итого 1000 рублей., не требует каких то больших ремонтных работ, просто открутить гайгу.

Вывод : механика вполне рабочая и надежная, плюсы в цене и ремонтопригодности , держат геометрию отлично , мобилен , вес 10кг . Минусы следить за износом ремня и роликов , не такой долгий срок службы как у цилиндрических или рельсовых направляющих, повышенные меры безопасности.

Стоимомть профиля 40/20 330 рублей за метр , профиля 20/20 – 160 рублей метр. В инете полно поставщиков в России. Каретки сделаны из 5-6 мм акрила. Вполне хватает жесткости для станка размером метр на метр. , для большего формата я заказывал из металла. Каретки из акрила обошлись около 500 рублей , сначала резал на своем фрезере, потом на этом же станке. Профиль скреплен на уголках алюминиевых, там же заказывал где и профиль.Уголки ровные , диагональ метр на два держат до полумиллиметра-вполне хороший показатель.Уголок поддержки кабель каналов алюминиевый из хоз мага, на профиле крепится уголками. Кабель каналы с Китая( как и все остальное, кроме крепежа и профиля) , стоят 300 рублей метр. Зеркала и линза комплектом с держателями 20 мм фокусная и 25 мм отражающие. Лучше брать корпус фокусной с регулировкой по высоте, стоит чуть дороже но оправдывает себя , стоимость комплекта около 7000 рублей. Есть вопрос по фокусу. Тут все решать вам. Свои плюсы и минусы есть и у тех и у тех. Не буду писать о фокусе, в инете полно тем. Сотовый стол выполнен из квадратной трубы 15 на 15 и натянутой сетки оцинковки 10 на 20. Вполне нормально, дешево , не отражает луч, съемный. Можно придумать что то и более удобное, но я просто дешевле не нашел варианта.

Электрика:

Как и писал выше , используется контроллер Ардуино ( уно, нано нет разницы) со стандартной прошивкой 1.1f. Ну опять же, выбор обусловлен ценой. Контроллер М2 нано не работает в динамике изменения мощности и стоит дороже, Всеми восхваляемая Руида безусловно хороша, но ее цена в 25000 сразу отбивает охоту ее приобретать. В итоге –Ардуино , дешево, сердито ииии медленно. НО медленно далеко не все. Рез материала идет на таких же скоростях как и на других контроллерах, все зависит от мощности трубы. К примеру я на своем 40 ваттном режу 4 фанеру на мощности 65% и скорости 800 мм в минуту, это нормальная скорость для такой трубы , нет разницы, заводской или самодельный. Другой вопрос гравировка. Тут Ардуино уступает всем . Поставил 40 шестерни, в скорости гравировки проигрываю раза в 2-3. Но опять же писал, станок не для промышленных производств на потоке. Гравирует на скорости до 8000 мм в минуту , таже М2 это делает до 20000. Но Ардуино работает с шимом или ттл , то есть может изменять мощность в процессе работы по заданию, динамическое изменение мощности , что не может делать тот же М2. Ну и цена. Ардуино уно с шилдом стоит 500 рублей , плюс блок питания 12 вольт 6 ампер с запасом за глаза.

Двигатели самые доступные Нема 17 4401. Из практики, Движки не греются совсем, запас по мощности приличный , стоят 2 по оси y и один по x , стоят до 500 рублей за штуку. Очень надежные и живучие. Драйвера на Ардуинке по большому счету все равно какие, выбор из 3 моделей решать вам, работают любые , сиреневые поддерживают деление шага до 32 , но греются больше других, желательно дополнительный кулер на охлаждение. Сиреневые драйвера необходимо настраивать по току , изначально там ток выставлен с завода в районе 3 ампер, необходимо минимум снизить вдвое, как и что в инете полно обзоров. Ну с проводкой понятно , берем с Китая бухту четырех жильного, коннекторы, стоить будет раза в 3-4 дешевле чем в России. Кстати с движками , как правило идет метр кабеля с коннекторами , можно разрезать и нарастить , главное условие , чтоб пайка не была в местах сгиба. Блок питания для Ардуино я ставил отдельный 12 вольт 6 ампер, цена 800 рублей. Труба стоит 40 ваттная , соответственно и блок розжига 40 ватт. При желании можно ставить любые мощности трубы, все зависит от задач и кошелька. Но надо учесть , что трубы большей мощности имеют большие размеры. Труба 60 ватт примерно от1200 мм , ну и т. д. Труба и блок вместе стоят примерно 10000 руб. Надо так же учесть , что брать трубу « про запас » нет смысла. Срок ее годности не зависит от от того что она просто лежит, можно взять ее через год с полки и убедиться что газ вышел и она нерабочая. На дешевые трубы китайцы заявляют до 10000 часов работы, тут как повезет, все зависит от эксплуатации, нельзя перегревать. Блок 40 ваттный вполне надежный , заземление обязательно на случай пробоя. Имеет выходы 24 вольта и 5. Но по факту вам необходимо только питать трубу, 5 вольт по ттл снимается и подается с минусом на блок от Ардуино. Аварийная кнопка отключения блока проблем не вызовет, датчик потока очень нужная вещь. В случае если забыли включить насос охлаждения он не позволит трубе сгореть, стоит около 500 рублей, подключается к блоку. Да и вообще подключение простое и не вызовет проблем. Из практики использования дешевой 40 ватной трубы, год работы никаких нареканий и деградаций, в теплое время охлаждается обычной водой( лучше дисцилированой) , в зимнее тосолом( чем лучше не могу подсказать, в инете полно советчиков). Насос охлаждения аквариумный 40 ватт до 2000 л в час вполне справляется с потоком, с тосолом труднее из за вязкости в холодное время, но после прогрева все нормально. Стоит до 2000 рублей. Воздушный компрессор, тот же по сути аквариумный, АСО -318. Очень бесшумный, надежный и вполне приличной производительности , стоит так же до 2000 рублей. Ну и самая главная часть это охладитель. Тут проведено мной было много опытов, на элементах пельтье ,последним был холодильник, результат нулевой, не держит температуру, да повышается медленно но никакой автоматики и постоянства. В итоге лучший вариант это б у пивной охладитель.

Стоит такой от 5 до 10000 . Я приобрел Тайфун на 2 сорта пива за 5000 рублей. Трубки не нужны, есть 2 варианта подключения к трубе. 1 это просто залить воду( тосол) внутрь, уходит примерно 25 литров, опустить насос, и вот все готово . 2 это врезаться в магистраль насоса охладителя , выйдет даже лучше, потому что не придется покупать водяной насос. У меня такой охладитель тянет 2 станка в режиме реза просто на ура, аналог чиллер заводской на Китае 25000 рублей. Единственный нюанс, необходимо приобрести розетку с датчиком температуры на срабатывание при повышении, и отключении при охлаждении. Такая розетка стоит 500 рублей. Вот вся система охлаждения. Плюсы простота, компактность , цена, ремонтопригодность, большой запас по производительности. Минусы…. Даже сложно что то сказать, полностью доволен. Желательно менять воду почаще, чтоб чистая была постоянно и не мыть трубу.

Программы.

Ну тут поле широкое. Все что работает под ардуино с прошивками 0,9 или 1.1f будет работать и управлять СО2. Laser grbl , engraver master , candle? В общем полно бесплатных программ. Но из практики советую использовать две. Их хватит на все задачи.

Первая это Laser grbl. В ней удобно изменять настройки прошивки. К примеру вы поставите поворотную ось для гравировки бокалов, бутылок или скалки любимой жене , придется менять настройки шагов. В этой программе как раз удобно и информативно это все делать. Ну и основная программа это Lightborn. Не на правах рекламы, но это реально ОЧЕНЬ крутая программа. Не без недостатков конечно, но ее возможности перекрывают все. Позволяет работать как по векторам, так и рисункам, слоям, менять мощность, поддерживает динамику ттл, задания , в общем программа хороша. Она платная, на момент написания стоила 2900, но это ничего по сравнению с ее возможностями. Работает из корела , понимает кучу форматов, очень дружелюбная , просто необходима для как СО2 так и для обычных модульных лазеров. Не поддерживает контроллеры М2 нано. В инете описания, покупка и работа.

Как располагать плату, блоки и тд, зависит от вас и возможностей установки, думаю прилепить в общий блок не составит труда. Вытяжку сделал над станком , двигатель канальный 60 ватт справляется на ура , единственно доделаю нижнюю вытяжку из трубы 40мм по кругу . Планируется так же изготовить общий корпус станка из 20/20 профиля алюминиевого (планируется уже пол года) . Цена зависит от материалов, но это не такие большие затраты, кто то делает из мдф , решать вам.

Делать фото каждой детали не вижу смысла , все оно одинаково, но кое какие фото выложу ниже , принцип устройства будет понятен. При постройке такого станка рассчитывайте габариты и профиль из расчета «рабочая зона + 300 мм». Станок изготовленный на профиле длиной 900 на 900 мм ( габариты) , будет иметь рабочую зону 600 на 600 мм.

Далее пример станок габаритами 900 на 900 , рабочее поле 600 на 600.

Нам понадобится профиль 40 на 20 - 3 шт по 900 мм

2 шт по 854 мм

Профиль 20 на 20 2 шт по 900 мм

Итого 5,5 метра профиля с резом и доставкой около 3500 тыс на сайте продавцов .

Итоговая цена составит от 45000 до 50000 рублей в зависимости от закупок. Ну радость от работы на станке собранного своими руками.

Хочу еще раз повториться. Этот станок полностью работоспособен и выполняет свою задачу , легок, компактен , мобилен( помещается на заднее сидение седана). Естественно это не промышленное исполнение , не для больших проихводств , а для хобби и личного использования, мелкого бизнеса. Примеры работ на нем приведу. Спасибо.