Jak postavit vlastní CNC laserový řezací stroj a plotr

Po dokončení montáže rámu a umístění pásů, jak je ukázáno na obrázku 8.10, je možné přistoupit k uzamčení pásů a mechanika pro laserový řezací stroj je v podstatě hotová. Jakmile jsou pásy napnuty pomocí napínáků, zbývá jen instalovat hlavu nástroje a elektroniku. Instalace laserové hlavy závisí na typu laseru, který zakoupíte. Pokud si vyberete laser s pevně nastavitelnou čočkou, budete potřebovat montážní držák, který umožňuje pohyb laserové hlavy o několik milimetrů nahoru nebo dolů. U laserových hlav, které umožňují nastavování zaostření, může být samotný laser připevněn přímo na vozík osy Y. Laserová hlava se pak připojí k řídící desce stejným způsobem, jaký známe z 3018 CNC strojů.

Co se týče elektroniky, budete potřebovat standardní součásti – hlavně desku, napájecí zdroj a volitelně tlačítko nouzového zastavení a LCD ovladač. Elektroniku je možné umístit do boxu, který si můžete vytisknout na 3D tiskárně nebo vyrobit a připevnit jej k nohám stroje. Pokud se rozhodnete elektroniku uzavřít, můžete ji umístit i mimo samotný stroj. Stejně jako u 3018 můžete do řídicí desky nahrát stock verzi GRBL a použít stejný software pro generování G-kódu pro pohyb a ovládání laseru.

Samotný stroj je velmi flexibilní a může být snadno přeměněn na plotr. Díky své jednoduché mechanické konstrukci je možné stroj přizpůsobit pro kreslení nebo řezání. Existuje mnoho designů na platformách jako Thingiverse nebo YouTube, které ukazují, jak přeměnit tento typ stroje na plotr. Hlavní rozdíl spočívá v použití vhodné hlavy nástroje pro kreslení. Pro plotr bude nutné použít malý servomotor, který zvedá a spouští pero nebo marker. Pokud máte zájem, můžete navrhnout montážní držák pro obě hlavy nástrojů, tedy jak pro laser, tak pro plotr.

Pokud se rozhodnete postavit plotr, můžete vycházet z existujících designů, které jsou k dispozici online, nebo použít vlastní úpravy. Příkladem je nástroj, který jsem si vytvořil pomocí designu dostupného na Thingiverse, kde jsem 3D vytiskl hlavu plotru a další potřebné části. Kromě toho je možné všechny součásti také vyřezat ručně z 3mm překližky nebo MDF. Tyto díly jsou malé a jednoduché, což znamená, že je lze levně vytisknout na místních 3D tiskárnách nebo u přátel.

Výhodou této konstrukce je její univerzálnost. Stejný rám a mechanická platforma, kterou používáte pro laser, může být využita pro plotr nebo pro jiné účely, jako je řezání pomocí nože. Díky tomu, že tento stroj používá pásy a nástroje jsou velmi lehké, může pracovat mnohem rychleji než 3018 ve všech těchto funkcích.

Důležité je také pochopit, že veškeré úpravy a modifikace by měly být promyšlené a přizpůsobené potřebám vašeho konkrétního projektu. Ne každý design je univerzálně použitelný, a proto bude nezbytné experimentovat a přizpůsobovat součásti, aby co nejlépe vyhovovaly vašim požadavkům. Při úpravách nezapomeňte brát v úvahu materiálovou odolnost a stabilitu konstrukce, zejména u servomotorů a mechanických částí, které mohou být vystaveny opakovanému namáhání.

Jak vybrat a namontovat laserový nástroj na CNC stroj 3018

Při výběru vhodného laserového nástroje pro váš CNC stroj, jako je model 3018, je potřeba zvážit několik klíčových faktorů. Nejprve je nutné mít na paměti dva hlavní parametry: optický výkon a požadovaný vstupní výkon. Optický výkon určuje, jak silný je laser a zda je schopen proříznout materiály, které plánujete používat, v co nejmenším počtu průchodů. Optimální výkon pro domácí použití je 15 W optického výkonu, což postačuje pro řezání většiny běžných materiálů. Na trhu se však dají najít i silnější laserové hlavy s optickým výkonem přes 20 W, což jsou většinou diodové lasery využívající kombinaci více diod pro dosažení vyššího výkonu.

Pro své účely se většinou vyhýbám laserovým hlavám s výkonem pod 7 W, pokud neplánuji řezat jemné materiály. Pokud však chci řezat silnější materiály, preferuji výkon nad 10 W, protože nižší výkon znamená více průchodů, což může být časově náročné a vyžaduje časté nastavení výšky laseru, aby bylo možné dosáhnout co nejtenčího paprsku. Vysokovýkonné lasery mají výhodu, že si můžete snadno upravit výkon na požadovanou úroveň – například 50% výkonu u 10W laseru znamená pouze 5W.

Pokud hledáte kvalitní a robustní nástroje, můžete se podívat na výrobce jako je Endurance Lasers, který nabízí nástroje s pokročilými funkcemi a delší životností než běžné diodové lasery. Tyto nástroje jsou určeny pro náročnější práci a mají oddělené řídicí jednotky, indikátory a další užitečné funkce, které jsou ideální pro těžší použití.

Pro montáž laserového nástroje na CNC stroj 3018 je několik možností, jak zajistit jeho stabilitu a funkčnost. První možností je umístit laserovou hlavu vedle vřetena na X-karosérii. Tato metoda však přidává váhu, což může zpomalit pohyb stroje. Na druhou stranu, pokud je laser připojen přímo, nemusíte se zabývat neustálým připojováním a odpojováním kabelů nebo vypínáním stroje při výměně nástrojů. Výhodou je také, že stávající systém pro asistenci vzduchu může být použit i pro laser bez dalších úprav.

Pokud si zvolíte montáž laseru na stávající držák vřetena, budete se muset ujistit, že nástroj přesně pasuje do existujících drážek. Některé modely strojů mají drážky pro usazení čtvercového nebo obdélníkového tvaru, které vám umožní jednoduše utáhnout upínací sponu a začít řezat. Je však důležité si být vědom toho, že ne všechny spony vřeten mají tuto funkci, a v takovém případě budete muset přizpůsobit nebo vytvořit adaptér pro správnou montáž.

Při výběru laseru je důležité si také ověřit, zda máte k dispozici vhodný napájecí zdroj. Laserové hlavy obvykle vyžadují oddělený zdroj napájení, který může být řízen PWM kabelem, jenž je připojen k řídicí jednotce, a napájecím kabelem pro externí napájení. Pokud je to možné, je dobré vybrat model s vypínačem, který poskytuje další bezpečnostní prvek.

Jak se rozhodnout mezi stavbou a koupí CNC stroje?

Při plánování použití CNC stroje, ať už pro práci s materiály nebo pro přidání funkcí, jako je laserová úprava, se každý z nás dostane k důležité otázce: postavit stroj svépomocí nebo koupit hotový model? Každá možnost má své výhody a nevýhody, a volba závisí na mnoha faktorech, které je třeba zvážit.

V mém případě jsem se rozhodl postavit vlastní CNC stroj. Důvodem byly především součástky, které jsem měl k dispozici z jiných projektů a které jsem mohl přizpůsobit potřebám tohoto stroje. Navíc jsem si přál mít kontrolu nad přidáním funkcí, které mohou být u hotových souprav omezené. Samozřejmě, že i koupě hotového zařízení může být rozumnou volbou, zejména pokud máte omezený čas nebo rozpočet, nebo pokud jsou vaše požadavky na funkce konkrétní a nevyžadují rozsáhlé úpravy.

Zvažování při rozhodování: Stavba versus koupě

Pokud jde o velikost pracovního prostoru, je důležité se zamyslet, zda vám bude stačit stroj s menším pracovním prostorem, jako je typ 3018, nebo zda budete potřebovat větší stroj pro rozsáhlejší projekty. Také se vyplatí přemýšlet o tom, zda budete později přidávat laser, nebo zda je laserovou funkci chcete mít už od začátku.

Koupě hotového stroje

Materiál rámu je dalším faktorem, který je nutné zvážit. Některé stroje používají hliníkové profily, jiné akrylové panely nebo silnější kovové panely. Zvažte, jaké materiály budete zpracovávat. Méně stabilní stroj s akrylovými nebo melaminovými částmi může být vhodný pro lehčí práce, ale u těžších materiálů nebo pro dlouhodobé používání to může být nevhodné. Navíc se vyplatí zvážit, jak snadné bude opravit nebo vyměnit poškozené části.

Stavba vlastního stroje

Pokud se rozhodnete postavit vlastní CNC stroj, budete muset být pečliví při výběru jednotlivých komponentů. Například doporučený točivý moment pro motory, vhodné matice pro šrouby, nebo jaký typ vřetena použijete, mohou zásadně ovlivnit výsledek. Důležité je také promyslet, zda bude konstrukce dostatečně pevná, nebo zda budete muset použít kovové místo plastových částí pro větší stabilitu.

Pokud máte v plánu použít CNC stroj pro rozsáhlejší projekty nebo pro práci s těžšími materiály, budete muset zohlednit i faktory jako je životnost komponentů a celková údržba stroje. U každé části, od motorů po pohonné systémy, byste měli zvážit potenciál pro opotřebení a údržbu. Může se stát, že budete muset vyměnit některé součásti častěji, než byste si přáli, což může zvýšit náklady a časovou náročnost.

Kalibrace a testování CNC stroje

U hotových jednotek je důležité se ujistit, že máte nainstalovanou nejnovější verzi firmwaru. Pokud jste zakoupili stroj, který již obsahuje vlastní verzi firmwaru, můžete mít k dispozici speciální nastavení, která vám mohou ušetřit čas a práci při ladění.

Po provedení těchto nastavení je dobré provést několik testů – například vyříznutí známého tvaru a kontrolu jeho přesnosti. To vám pomůže zjistit, jak dobře jsou nastavení přizpůsobena skutečné práci a umožní vám provést potřebné úpravy.

Důležitým krokem je také testování stability pohonných systémů a správnosti pohybu os. Pro tento účel je dobré si prověřit pohybové mechanizmy a případně simulovat zátěž, která by mohla způsobit opotřebení nebo jiné problémy s přesností.