DIY CO2激光器:R-LASER 6020

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简介:DIY CO2激光器:R-LASER 6020

关于:我是一个来自德国的22岁学生,喜欢做东西。后来我想成为一名电气工程师:-)https://www.instagram.com/vulcaman/

你好,
在这本指导性的书中,我想向你展示,你如何为自己制造自己的DIY CO2激光器低于1000欧元.

但首先是关于这个项目的故事。三年前我买了我的第一台二氧化碳激光器,K40。它工作的“好”,但这台机器没有达到我的期望。它的雕刻尺寸有限,机械部件制作不好,像这样操作激光器也不太安全。

所以我开始制造我自己的二氧化碳激光器专业、安全、操作方便. 但是,激光器需要与K40具有相同的占地面积,因为它需要集成在我的8m^2车间中。

这是R-LASER 6020,R代表我过去的名字,6020代表雕刻尺寸:

从最初的想法到最后的机器,我花了很多时间四个月. 设计进度和建造工作几乎完美无瑕,因为机器完全采用Fusion360设计以及在我的定制数控机床上铣削的所有必需零件。

我决定设计R激光6020开源. 所以你会得到所有的CAD文件,这是需要建立这台机器免费,但不是为商业用途!!!

我试着尽可能详细地记录建造和设计过程,这样每个重建的人都可以用坚实的信息基础、材料清单和所需的工具来完成。

然而,只有当你知道你要做什么的时候才能建造它!使用二氧化碳激光器和主电压工作是危险的!这就是为什么我记录的电子配置不像机械设置那样详细的原因。

R-LASER 6020的规格如下:

-40w二氧化碳激光源

-工作区域:600x230mm

-雕刻速度:1000mm/s

-可调Z形工作台

-摄像机支架

-支持Lightburn软件

-工业设计

如果你喜欢我的指导,请投我一票数控竞赛

如果你愿意,你也可以跟着我一款图片分享应用

访问我的网站:Vulcaman.de公司

如果您有任何问题,请随时联系我这里的指导或通过我的网站(格恩auch auf Deutsch)

第一步:印象

视频:

雕刻速度400mm/s//G0设置为1000mm/s:

更多的视频从雕刻/切割和工作即将到来。。。

第2步:Fusion360文件+自定义部件

如前所述,我决定将这台机器开源,这样每个人都可以根据自己的需求进行调整。激光切割机完全采用Fusion360设计:

您也可以在Fusion360图库中找到它:

https://gallery.188bet比分autodesk.com/projects/153102/diy-co2-laser-r-laser-6020

CAD文件可在Fusion360 Gallery或本步骤底部下载。

如您所见,您将需要大量的定制数控加工零件。您将需要数控铣削板铝双邦德和一些功能部件的铝。我在我的DIY数控铣床上生产这些零件,我经常需要使用多个设置,因为我的铣床不够大,不能在一个设置中铣削它们。所有零件都是我在车间里加工的:

生产照片:

------------------------------------------------------------------------

以下是激光切割机的所有定制部件:

所有关键部件,如X/Y机架和激光装置都是用铝制成的。零件由4mm/6mm的金属板铣削而成。

在这里:

对于外壳,我决定使用铝二邦德,因为它将完全阻止二氧化碳激光器。即使是聚焦的光束也不能穿透这种材料。它也是预先涂上白色,这是我的应用理想。

大部分零件都是从3mm的铝板上磨出来的。

只有两个侧面板被磨掉了6毫米的二邦德

顶门的窗户是用6毫米的有机玻璃制成的。

我尽量减少3D打印部件在这台机器上的使用。我用PLA做这些零件

------------------------------------------------------------------------

我还将所有零件作为一个单独的.stl或.step/.f3d文件导出,因此您可以轻松地开始生产所需的零件。激光器的完整CAD文件也附在下面:

https://drive.google.com/drive/folders/1kAFI7gAnefCC6khHJbeajXI1eqVgEdtf?usp=共享

步骤3:BOM:机械

铝挤压件:

在这里你会发现所有需要的铝型材,你将需要建立这个激光切割机。试着把它们弄得尽可能精确!

数量 说明 链接 价格
4倍 810mm 20x20mm铝型材5mm槽I型
Dold机电一体化 14,76€
4倍 460mm 20x20mm铝型材5mm槽I型
Dold机电一体化 8,84€
4倍 205mm 20x20mm铝型材5mm槽I型
Dold机电一体化 4,48€
6倍 695mm 20x20mm铝型材5mm槽I型
Dold机电一体化 19,20€
1倍 790mm 20x20mm铝型材5mm槽I型
Dold机电一体化 3,61€
2倍 669mm 20x20mm铝型材5mm槽I型
Dold机电一体化 6,20€
6倍 63mm 20x20mm铝型材5mm槽I型
Dold机电一体化 3,12€
2倍 50mm 20x20mm铝型材5mm槽I型
Dold机电一体化 0,92€
2倍 83mm 20x20mm铝型材5mm槽I型
Dold机电一体化 1,20€
2倍 370mm 20倍405毫米铝型材5毫米槽I型
Dold机电一体化 6,51€
1倍 695毫米20倍405毫米铝型材5毫米槽I型
Dold机电一体化 8,78€
2倍 460毫米20倍405毫米铝型材5毫米槽I型
Dold机电一体化 5,90€

直线运动部件:

为了获得精确的结果,您需要一个刚性的X/Y机架。为了实现这一点,我使用了MGN9线性轨道,安装在铝型材上。动力传输采用10mm GT2皮带。

数量 说明 链接 价格
2倍 350mm MGN9线性钢轨
不动产快递 24,68€
1倍 650mm MGN9线性钢轨

不动产快递

8,84€
5倍 MGN9 H直线货车

不动产快递

32,58€
1倍 10m GT2-10mm同步带

不动产快递

9,30€
10倍 20齿10mm宽5mm孔GT2滑轮
不动产快递 6,46€
10倍 20吨没有齿10mm宽5mm孔GT2滑轮
不动产快递 6,46€
3倍 20T 10mm GT2滑轮
不动产快递 2,72€
2倍 20N气体弹簧
不动产快递 4,24€
8倍 SK12杆座
不动产快递 14,78€
4倍 LMK12UU直线轴承
不动产快递 8,04€
4倍 D12mm x 117mm直线杆
本地五金店
---
2倍 100mm M5螺纹杆
本地硬件存储
---


激光零件:

我用了一个40瓦的激光源,因为我可以简单地从我的K40激光器升级到我的DIY。另外,一个40瓦的管子只有700毫米长,所以它将完全适合810x500毫米的情况。对于对焦镜头,您需要12毫米类型。激光器的底座也有一个集成的空中辅助系统。

数量 说明 链接 价格
1倍 40w 700mm CO2激光管
不动产快递 118,97€
1倍 3x 20mm镜子+1x 12mm镜头+支架

不动产快递

41,82€

步骤4:BOM:电气+软件

电子零件

激光器的电子部分是基于Cohension3D微型板的。为了使电子产品尽可能可靠,我使用了许多经过认证的工业部件,这些部件是我从Ebay、Ebay Kleinanzeigen购买的。

数量 说明 链接 价格
1倍 40w激光电源
不动产快递 51,27€
1倍 250 W/48 V电源

买的用过的
1倍 24V/24 W电源

买的用过的

1倍 24V电源接触器

买的用过的

2倍 PILZ PNOZ X1安全继电器

买的用过的

1倍 皮尔茨PSEN 1.1p-20接近开关

买的用过的

很多
DIN接线板,在我的例子中是PHOENIX-CONTACT

买的用过的

3倍 DM556 5,6A电机驱动器
不动产快递 33,78€
1倍 Cohension 3DMini 32位控制器板
内聚3D 买的用过的
1倍 19mm紧急开关
不动产快递 4,45€
1倍

OV5648 USB卡麦拉

不动产快递 30,79€
1倍 丽泰AE1045.500

买的用过的
5倍 NEMA17 2,0 A 40mm步进电机
易趣网
~30€


软件

对于我使用的软件Lightburn,它将支持Cohension3D迷你板和许多其他太多!该软件具有所有的功能,你将需要得到与激光切割机生产。这个软件要30美元。

https://lightburnsoftware.com/

步骤5:构建主框架

激光切割机的主体框架由2020个铝型材制成。所有的步进电机支架都是用4毫米的铝合金制成的,以确保机架和电机之间的刚性连接,即使在电机变热的时候也是如此。

步骤6:内板

现在是时候安装激光切割机的第一个双胶板了。板材上有气孔,用于引导切割时产生的烟雾。

步骤7:安装Z轴保持架

Z轴由12mm杆实现。为了正确连接Z轴和主机架,我使用了standart SK12杆支架。

主框架的内侧也用双粘板覆盖,以创造一个干净的外观。

步骤8:安装Y形电机

一旦安装了所有的内二粘结板,就可以连接NEMA17步进电机和Y轴的拉线。然后需要将350mm MGN9线性导轨连接到主机架的20x40mm挤压件。

第9步:将X机架连接到主机架

在此步骤中,必须将X轴连接到Y轴。X轴和Y轴之间的连接由两个6mm的铝转接板构成。X轴就位后,可以连接皮带张紧器。

第10步:X电机

X电机连接在左侧6mm铝板上。皮带轮为10毫米GT2皮带的20齿皮带轮。

第11步:X轴双胶板

在连接X轴的双粘板之前,请将所有皮带轮连接到它。使用一些垫圈确保1-2毫米的距离,以实现最佳移动。

第12步:双粘板到主机

现在可以将双粘板安装到主机上

第13步:X-托架

刀架是快速雕刻的关键部件!

我试着把马车造成轻而硬尽可能的。车厢由6mm铝制成,带有重型切口。

第14步:完成X/Y机架并安装电缆链

现在,您可以将X-Carries安装到主机上。将皮带连接到X轴。安装X轴左右两侧的隔套。

最后安装电缆链,就完成了X/Y机架的安装

第15步:Z台

对于雕刻台,我使用的是10毫米的铝合金Honeycomp板。该板安装在一个4毫米的双胶板上。

LMK12UU线性轴承连接在4毫米铝板上。

这张桌子只是一个原型,它工作正常,但有一个更好的潜力。。。我有一个模块化的表,在那里我可以使不同的切割表无工具的变化计划。。。也许过几天我会更新这个步骤

步骤16:将Z形台连接到主机架上

将预构建的Z形工作台滑入主机架内,并将四根12毫米杆放入。

第17步:排气筒

为了引导切割/雕刻时产生的烟雾,我安装了一个漏斗。漏斗是用双层板做成的。

第18步:磨安全窗

安全窗由6毫米的有机玻璃制成。它是铣削与偏移,所以它将适合边缘无上二邦德板。

第19步:顶门

顶门是用3毫米厚的双邦德磨成的。安全窗能很好地安装在里面。为了使顶部的门更加坚硬,我使用了2020拉伸。所需的铰链也是由6毫米铝制成的。

第20步:激光器柜

激光器柜将激光器提升至最佳工作高度。

此外,它将包含使激光器工作所需的所有附加零件:

  • 电源柜
  • 空气阀
  • 水冷
  • 附件抽屉

第21步:将激光器连接到壁橱

现在你可以把激光装到壁橱上了。

步骤22:安装车门开关

门开关是该激光器安全概念的关键部件之一!当门打开时,开关将直接关闭激光器。

为此,我使用了皮尔茨认证的限位开关。PSEN 1.1-20

步骤23:机架上的电缆管理

对于机架上的电缆管理,我在3D打印部件内部创建了一些通道。

第24步:激光管

激光管是激光切割机的关键部件。我用了一个40瓦700毫米管从我的老K40激光器。

管子与主机的连接用4mm的铝模板实现。请看图片。

一定要把一切都接地。激光管由22千伏供电,这会伤害/杀死你!!!尽量把一切都收拾干净!

第25步:从激光管获得更多图片

第26步:背板

现在您可以安装激光切割机的背板。背板将包含主电源插座、专用接地连接和排气扇铝制底座。

排气扇的漏斗将安装在160毫米的管子上。

第27步:左侧板

左侧板由6mm的双胶制成。它将包含USB连接和压缩机的快速释放连接

第28步:右侧板

右侧的侧板将只覆盖机械装置。在这里你会看到一些接线图

第29步:电源柜

激光器的电源柜集成在壁橱中。对于电源柜,我使用了RITAL AE1045.500。

激光器的电子元件可以分成不同的组:

1安全电路:

激光器有两个PILZ X1安全继电器。一个安全继电器用于紧急开关。如果按下紧急开关,电源接触器将切断主电压。另一个安全继电器用于门开关,在门打开时将禁用激光。除此之外,它还将切换我的自定义Z控制器的逻辑信号。

2配电:

对于激光器所需电压(230伏交流电压、24伏直流电压、48伏直流电压)的电源分配,我使用了DIN接线板。有了这些终端,也很容易建立一个适当的地面管理,这是这个应用的强烈要求。

三。司机:

对于NEMA17步进电机,我使用了DM556 5,6A 48V电机驱动器。由于48V的高电压,我可以实现高达1000mm/s的进给速度,这对我的激光器来说太棒了。

电源:

对于电源,我为NEMA17电机使用了48V 250W电源,为CO2激光管使用了standart 40W电源。Cohension3D板的24V电压也由CO2激光器电源产生。

Cohension3D迷你版:

作为主控制器,我使用了旧K40激光器的Cohension3D迷你板。此板支持作为固件的Smoothieware以及来自Lightburn的所有功能。除了主控制器之外,我还为Z轴创建了一个专用控制器。

第30步:Z控制器

手动对焦镜头真的很痛苦。。。;),但我没有找到allready退出控制器,它将支持外部按钮来移动Z表,但也将通过主控制器启用Z移动(在我的例子中是cohension3d mini)

因此,我决定建立一个小控制器,这将使两者。通过两个正常打开(NO)按钮手动移动Z工作台,并从主控制器自动移动多个通道。由门开关决定哪个电源应该为Z步进驱动器供电。下图显示了完成的控制器:

成品Z控制器具有以下特点:

-24 V输入电压

-3,3 V-5 V逻辑兼容电平移位器

-可通过2.5-25 kHz的DIP开关调节步进频率

-状态LED

-STM32微控制器

控制器完全用KiCad设计。你可以在这个步骤的底部下载所有需要的文件。

物料清单:

数量 说明 PCB上的名称
链接
10倍 1k电阻器0805
R1-R10型

3倍 150欧姆电阻器0805
R11-、R12、R13

3倍 LED红色0805
D1、D2、D3
3倍 AO3400 N沟道MOSFET
一季度、二季度、三季度
不动产快递
2倍 100nF电容器0805
C1、C2
1倍 SN74HC08 DIP-14型
U2乐队

不动产快递

1倍
SN74HC32 DIP-14型
U3级

不动产快递

1倍 降压模块(调整到5V)
U1型
不动产快递
1倍 蓝色药丸STM32F103C8T6 业务流程1
不动产快递
10倍 2P接线板5.08mm
J2-J11型
不动产快递
1倍

3路DIP开关

开关1
不动产快递

印刷电路板

为了便于为您自己的激光切割机重建Z控制器,我附上了所有必要的Gerber文件。如果你想买印刷电路板,请看我的网上商店:-)

编程

对于编程,您将需要一个ST-Link程序员

1下载“STM32 ST-LINK实用程序”:
你可以下载这个软件在这里

2.安装并打开“STM32 ST-LINK实用程序”:

三。现在打开Z-控制器.hexST Link实用程序中的文件:之后,您需要将STM32“BluePill”连接到ST-Link-V2。连接后,点击“连接到traget按钮”:

最后点击“下载”。现在您的STM32应该正确闪烁。


我已经附加了STM32CubeIDE中Z-Controller的所有源文件

您可以从以下位置下载所有文件:

https://drive.google.com/drive/folders/1YH9y8L95i7aFf3WLhmoabTCOOZTjS4DI?usp=共享

步骤31:安装Lightburn的摄像头:

要启用Lightburn最酷的功能之一,您需要安装一个摄像头,并将其设置为在这里. 然后你就可以,地图与它的图片你的雕刻领域,你可以很容易地结盟你的激光工作。

因为我不想在我的安全窗中间看到摄像机,所以摄像机安装在窗的凹槽里。

摄像头的USB电缆连接到顶门的铝型材上:

相机使用示例

在这里,我将向您展示如何在Lightburn和相机的雕刻领域的映射工作。

第32步:最后警告!

40瓦二氧化碳激光器不是玩具!使用激光护目镜时,请始终佩戴经过认证的激光护目镜!

我用的是激光服务R02T1D01型.不要为了安全省钱!!!

同时安装一个合适的排气系统,激光产生的灰尘和烟雾也是有害的!!!

如果你造了这台机器,请把它贴在这里,让我知道它是如何工作的:-)

所有准备就绪的计划升级(但正在等待部件):

  • 一体化不锈钢水箱+散热器
  • 衣柜的全套外壳是白色的
  • 旋转轴
  • 更好的Z-工作台+轴
  • 附加控制器以数字方式显示管的电流

机器的当前状态

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评委在比赛中获奖
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    19讨论

    0
    小熊

    两个月前

    恭喜比赛获胜!

    0
    武卡曼

    2个月前回复

    谢谢:-)

    0
    格伦97

    4个月前的介绍

    不错的建造…有趣的是,你选择了240毫米作为工作区…会以为你会去600x400。。。。

    0
    武卡曼

    3个月前回复

    你好,

    我选择了240毫米作为工作区,因为我的小车间没有大一点的尺寸。

    0
    格伦97

    3个月前回复

    当然。。。。。
    喜欢电子设备盒…继电器,z-表,和难以置信的电线管理工作。z-table脱离内聚板…MOSFET,电阻器…非常聪明。

    0
    JTracker公司

    4个月前

    干得漂亮!!好像有人也在一家面板店工作过。我得把这个加到我现在要做的事情清单上。谢谢你的帮助!

    0
    灵顿

    4个月前

    欧拉!!!项目进度增加。
    阿戈拉·特尼奥·塞特扎·克特尼奥·阿戈拉·特尼奥·阿戈拉·塞特扎·克特尼奥·阿戈拉·克特尼奥·阿戈拉·克特尼奥·克特尼奥·阿戈拉·克特尼奥·克特尼奥·阿戈拉·阿戈拉·克特萨·克特尼奥·克。
    我是一个比较好的人。
    寓言!!!!成功!!!!

    1
    CPUDOCTHE1。

    4个月前

    我真的没有看到任何关于连接激光器的东西。电源和激光器有说明书吗?还是我只是开始连接电线直到它工作?机械的东西很简单。

    0
    阿拉纳2

    4个月前回复

    “…但是,只有当你知道你必须做什么的时候,才能建立这个!使用二氧化碳激光器和主电压工作是危险的!这就是为什么我没有像机械设置那样详细记录电子配置的原因……”

    1
    编钟向导

    4个月前

    非常令人印象深刻的工作。你已经很好地实现了成为一名电气工程师的目标!感谢您在这篇指导性文章中的精彩细节,非常感谢。

    1
    珍妮1

    4个月前

    现在这是一个真正的指导!

    我听说有人在制造自己的激光切割机,但我无法想象这是怎么做到的。你的指导使它看起来很有可能!我一直认为我使用的激光切割机是理所当然的(通常是床尺寸为36“x55”左右的大型机器),但从来没有想过,如果它是我做的,我可以做到!关于激光管和电源的良好警告。如果不小心的话,可能会在你的手指上烧个洞!

    你很有天赋,把你的天赋发挥到了极致。您的项目将继续成为最好的最好的比任何其他。我相信你会赢得1奖。最让你如此有才华的是你乐于分享。

    1
    水泥车

    4个月前

    令人印象深刻!

    我最近买了一台40K的激光器,床上的地方让我感到很不舒服。你机器上的床太大了。

    0
    武卡曼

    4个月前回复

    谢谢!
    我首先想只是升级K40的内部,让情况如何,但后来改为自定义封闭。。。

    因此,如果你不想为双胶外壳付出太多,这款激光器的机架也将安装在原来的K40外壳内:-)


    1
    小熊

    4个月前

    哇,太棒了!

    0
    特塞罗

    4个月前

    体格不错。几年前我买了一台5w固态激光器用于蚀刻(附在我的数控机床上),从那以后我一直在寻找一台便宜的co2激光切割机。我也许能解决这个问题。再次感谢您的发帖。你做得很好。

    0
    索尼维韦克

    4个月前

    了不起的项目。我很喜欢。谢谢分享!

    2
    费利普洛兰

    4个月前

    这个项目太棒了。如果我在任何地方看到这台机器,我都不会想象它是一个DIY项目。恭喜你的工作!

    0
    杰西拉特芬克

    4个月前

    真 的!这实在令人印象深刻。感谢您分享您的工作并使之开源。你太棒了:D