如何制造激光切割機(jī)？ - DIY 指南
介紹
大家都知道，要想成為一名合格的創(chuàng)客或 DIY 愛好者， 激光切割機(jī) 基本是入門必修課，但是可能會(huì)出現(xiàn)很多問題，如果能自己搭建一個(gè)，是不是問題就迎刃而解了？
我要分享的項(xiàng)目是去年做的一臺(tái)激??光切割機(jī)。相信大家都很熟悉激光切割機(jī)（又稱 激光雕刻機(jī) 激光雕刻機(jī)是目前市場(chǎng)上最流行的雕刻機(jī)之一（因?yàn)榭梢宰黾す獾窨套鳂I(yè)），也是創(chuàng)客做項(xiàng)目的神器，其快速加工、高效利用板材、實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)工藝無法達(dá)到的切割工藝等優(yōu)勢(shì)深受大家的喜愛。
通常使用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工時(shí)，與激光切割相比，存在以下問題：加工前需要安裝和更換刀具、對(duì)刀、噪音過大、加工時(shí)間長(zhǎng)、粉塵污染、刀具半徑等問題。切割的優(yōu)越性促使我產(chǎn)生了自己制作激光切割機(jī)的想法。
有了這個(gè)想法之后，我就開始對(duì)這個(gè)想法進(jìn)行可行性研究，經(jīng)過對(duì)各種類型的激光切割機(jī)進(jìn)行多方調(diào)研和比較，結(jié)合自身?xiàng)l件和加工需求，權(quán)衡利弊后，制定了分步搭建方案，采用模塊化設(shè)計(jì)制作，可拆卸可升級(jí)。
歷經(jīng)60天，機(jī)器各部件采用模塊化設(shè)計(jì)，通過模塊化理念，加工生產(chǎn)方便，最終組裝就夠了，資金壓力也不會(huì)太大，所需零件可以分步采購。成品機(jī)器尺寸達(dá)到1960mm*1200mm* 1210mm，加工行程為1260mm*760mm，切割功率為 100W.可一次性加工大量零件，具有激光切割、雕刻、掃描、刻字、打標(biāo)等功能。
項(xiàng)目計(jì)劃
整個(gè)項(xiàng)目制作涉及7大部分，分別是：運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、激光管控制系統(tǒng)、導(dǎo)光系統(tǒng)、吹排氣系統(tǒng)、燈光聚焦系統(tǒng)、操作優(yōu)化等幾個(gè)方面。
制作首字母的總體思路是：
1.生產(chǎn)的激光切割機(jī)的行程必須大，以填補(bǔ)加工范圍的空白 數(shù)控機(jī)床 面積不夠大，可以省去預(yù)先切割板材的麻煩，還可以利用其激光劃線功能，直接對(duì)大板進(jìn)行劃線，解決了手工劃線的難題。
2、因?yàn)樾谐淘黾樱す馇懈顧C(jī)的功率不能太低，否則激光在空氣傳導(dǎo)中會(huì)有一定的損耗，所以整體功率不能低于 100W.
3、為了保證激光切割機(jī)的精度和運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，整體材質(zhì)選擇必須為全金屬。
4、使用操作方便。
5、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)可滿足后續(xù)升級(jí)計(jì)劃。
控制板
DIY激光切割機(jī)
有了大致的DIY思路框架和計(jì)劃，我們就開始制作激光切割機(jī)的8個(gè)步驟吧。我會(huì)詳細(xì)說明具體的制作過程和涉及的細(xì)節(jié)。
步驟1.運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
第1步是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，我用的是RDC6442S-B（EC）激光主板，這款控制主板可以控制4個(gè)軸，分別是X、Y、Z、U，主板自帶一個(gè)交互式顯示屏，機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)、加工文件的存儲(chǔ)、機(jī)器的調(diào)試都可以通過操作屏完成，但有一點(diǎn)需要注意的是XYZ軸的電機(jī)控制參數(shù)需要連接電腦進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。
例如：空載加減速、切割加減速、空載轉(zhuǎn)速、電機(jī)位置誤差修正、激光器類型選擇等?？刂葡到y(tǒng)由 24V DC，這需要一個(gè) 24V 開關(guān)電源。為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，2 24V 采用開關(guān)電源，一個(gè) 24V2A 直接供應(yīng)主板，另一 24V15A 為 3 個(gè)電機(jī)供電，而 220V 輸入端連接 30A 過濾，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
控制系統(tǒng)測(cè)試
參數(shù)設(shè)置好之后就可以接上電機(jī)進(jìn)行空轉(zhuǎn)測(cè)試了，這個(gè)階段可以驗(yàn)證電機(jī)連接線、電機(jī)方向、屏幕運(yùn)行方向、步進(jìn)電機(jī)細(xì)分設(shè)置、導(dǎo)入切割文件進(jìn)行試運(yùn)行。我選擇的電機(jī)是2相57步進(jìn)電機(jī)，長(zhǎng)度57mm，因?yàn)橹暗捻?xiàng)目剛好剩下3個(gè)，所以抱著不浪費(fèi)的想法就直接用了。我選擇的驅(qū)動(dòng)器是 TB6600，即普通的步進(jìn)電機(jī)。進(jìn)入電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，細(xì)分設(shè)置為64。
如果希望激光切割系統(tǒng)有更好的高速性能，可以選擇3相步進(jìn)電機(jī)，扭矩較大，高速性能非常好。當(dāng)然，經(jīng)過后續(xù)的測(cè)試，發(fā)現(xiàn)2相57步進(jìn)電機(jī)完全可以勝任激光掃描照片時(shí)X軸的高速運(yùn)動(dòng)，所以暫時(shí)就用它，后期需要升級(jí)的話再更換電機(jī)。
在安全保護(hù)系統(tǒng)方面，整體電路布局一定要高壓與低壓分開，走線時(shí)要注意不要有交叉，最重要的一點(diǎn)就是一定要接地，因?yàn)楦邏和ㄟ^時(shí)，金屬框架與外殼會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電，手摸上去會(huì)有麻麻的感覺，此時(shí)一定要注意有效接地，接地電阻最好不超過4歐姆（需測(cè)試地線），防止觸電事故，另外總電源開關(guān)也需加漏電保護(hù)開關(guān)。
限位開關(guān)
操作面板上還需要安裝急停開關(guān)，帶鑰匙的電源開關(guān)，各運(yùn)動(dòng)軸的X、Y、Z軸限位開關(guān)，激光管恒溫水保護(hù)開關(guān)，開蓋保護(hù)的急停開關(guān)，提高激光切割機(jī)的安全性。
電路布局
為了方便后續(xù)維護(hù)，每個(gè)端子都可以貼上相應(yīng)的標(biāo)簽。
第 2 步。機(jī)械設(shè)計(jì)
第2步是機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，這一步是整個(gè)激光切割機(jī)的重點(diǎn)，機(jī)器的精度，機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)都需要通過合理的機(jī)械結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)之初，面臨的第1個(gè)問題就是確定加工行程，而加工行程的制定需要有一個(gè)初步的指導(dǎo)思想，需要多大的加工范圍呢？
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
木板的尺寸是1220mm*2400mm。為了盡量減少切菜板的數(shù)量，木板的寬度為1200mm 作為長(zhǎng)度加工范圍，而加工寬度必須大于600mm，所以我把寬度定在700mm左右，長(zhǎng)度和寬度各加 60mm 長(zhǎng)度用于夾緊或定位。這樣可以保證實(shí)際有效加工范圍為1200mm*700mm，按照加工行程范圍大致估算，整體尺寸接近2米，沒有超出快遞最大2米的范圍，滿足要求。
五金配件
接下來就是采購五金配件，激光頭，一防，二防，同步帶輪等等。我選的是歐標(biāo)的 4040 主框架采用厚鋁型材，因?yàn)閄Y軸的安裝精度決定了以后的加工精度，材料一定要扎實(shí)。激光頭X軸橫梁部分采用 6040 厚鋁型材，寬度大于 4040 Y軸的傾斜度，因?yàn)榧す忸^在中間位置時(shí)，如果強(qiáng)度不夠，鋁型材會(huì)變形。
五金配件
XY軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
在設(shè)計(jì)XY軸結(jié)構(gòu)之前，首先要測(cè)量并畫出五金配件及各個(gè)零部件，然后通過AutoCAD軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
XY軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
X軸的傳動(dòng)是由步進(jìn)電機(jī)通過同步帶輪減速后輸出到同步帶，同步帶的開口端與激光頭相連，X軸步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)同步帶移動(dòng)，使激光頭橫向移動(dòng)；Y軸的傳動(dòng)相對(duì)來說稍微復(fù)雜一些，要讓左右直線滑塊用一個(gè)電機(jī)同步移動(dòng)，需要用2個(gè)直線模組并聯(lián)一個(gè)光軸，然后光軸再由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)2個(gè)直線滑塊移動(dòng)，這樣就能移動(dòng)Y軸，使X軸始終處于水平位置。
零部件加工及裝配
設(shè)計(jì)完成后，接下來就是零件的加工和組裝，加工X軸隔板， 3D 打印Y軸光軸支架、組裝鋁型材框架、安裝直線導(dǎo)軌等，最關(guān)鍵也是最繁瑣的就是精度的調(diào)整，這個(gè)過程需要反復(fù)調(diào)試，需要耐心。
Y軸連接光軸
1、光軸由2個(gè)聯(lián)軸器及光軸支架固定。
2、加工X軸墊板，用于將X軸鋁型材和Y軸的2個(gè)直線模塊連接起來。
3、在XY軸鋁型材框架安裝過程中，必須保證框架的垂直度和平行度，因此在安裝過程中需要反復(fù)測(cè)量，以確保尺寸準(zhǔn)確。在Y軸上安裝2條直線導(dǎo)軌時(shí)，確保導(dǎo)軌與鋁型材平行，并用百分表測(cè)量，確保平行度在±XNUMX°以內(nèi)。 0.05mm.
安裝X軸激光頭、直線導(dǎo)軌、坦克拖鏈和步進(jìn)電機(jī)
4、安裝直線導(dǎo)軌時(shí)，需要保證導(dǎo)軌與鋁型材平行，每節(jié)導(dǎo)軌需要用百分表測(cè)量，保證平行度在 0.05mm，為后續(xù)的安裝打下了良好的基礎(chǔ)。
固定 X 軸位置
5、安裝Y軸同步帶，首先保證X軸處于水平狀態(tài)，用百分表標(biāo)尺測(cè)量，測(cè)量后發(fā)現(xiàn)鋁型材本身的曲率約為 0.05mm，因此水平精度應(yīng)控制在0.1mm （最好將2個(gè)百分表復(fù)位為零），用卡子將2個(gè)滑塊及X軸的位置固定住。
將正時(shí)皮帶穿入兩側(cè)
6.將兩側(cè)正時(shí)皮帶穿過，左側(cè)正時(shí)皮帶固定好，然后將左側(cè)接觸式百分表歸零，測(cè)量另一側(cè)水平誤差，將水平誤差調(diào)整到0以內(nèi)。1mm，并用卡子固定。再固定右側(cè)同步帶。此時(shí)由于右側(cè)安裝操作，水平誤差肯定會(huì)增大。然后將百分表再次移到左側(cè)歸零，松開右側(cè)聯(lián)軸器，移動(dòng)X軸。滑動(dòng)滑塊，調(diào)整水平誤差在0以內(nèi)。1mm，并用卡子固定扭矩聯(lián)軸器。
7.現(xiàn)在可以松開兩邊的夾鉗，測(cè)試Y軸移動(dòng)時(shí)X軸是否處于水平位置，扭動(dòng)Y軸同步輪，重復(fù)前面的測(cè)量過程。如果發(fā)現(xiàn)X軸不同步，可能是兩邊同步帶的松緊度不一樣或各結(jié)構(gòu)精度沒有調(diào)整好，那么就需要回到上一階段，重新調(diào)整一次。只要調(diào)整好同步帶的松緊度，就要重新調(diào)整X軸，直到Y(jié)軸移動(dòng)時(shí)，X軸始終在0的水平誤差范圍內(nèi)。1mm. 記住在這個(gè)階段要有耐心。
調(diào)整 XY 軸框架
8、檢查兩邊正時(shí)皮帶的松緊度是否一致，以輕輕下壓1-2cm深度為宜，使兩邊的深度保持一致。
9、安裝步進(jìn)電機(jī)，安裝電機(jī)時(shí)需要注意調(diào)整其松緊度，同步帶過松會(huì)造成運(yùn)動(dòng)反沖，過緊會(huì)造成同步帶斷裂。
安裝 Y 軸步進(jìn)電機(jī)
測(cè)試機(jī)械機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性
連接控制系統(tǒng)測(cè)試機(jī)械結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，連接電腦調(diào)試電機(jī)參數(shù)，測(cè)量繪制的圖形與設(shè)計(jì)尺寸的偏差，根據(jù)實(shí)際距離偏差調(diào)整步進(jìn)電機(jī)的脈沖量，檢查機(jī)構(gòu)是否有反向間隙。各行程是否連貫，交點(diǎn)是否連通。進(jìn)行重復(fù)繪制，通過重復(fù)繪制檢測(cè)重復(fù)定位精度。當(dāng)然，也可以通過固定百分表、儀表等方式檢測(cè)機(jī)構(gòu)的重復(fù)定位精度。
連接控制系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試
重復(fù)繪制3次后，可以看到所有筆畫都是一個(gè)地方，沒有任何重影，說明重新定位沒問題。目前XY軸已經(jīng)可以繪制圖形了，如果加上提筆功能，就可以變成大型繪圖儀了。當(dāng)然，真正的目的是為了做激光切割機(jī)，所以還需要繼續(xù)努力。
XY軸完成后，下一步是制作Z軸。在制作Z軸之前，我們需要做 3D 建模設(shè)計(jì)整體框架，由于Z軸與切割平臺(tái)相連，固定在框架模塊上，所以必須一起設(shè)計(jì)制作，Z軸實(shí)現(xiàn)上升、下降功能，再將XY軸模塊直接放在其上，組合起來即可實(shí)現(xiàn)XYZ軸的功能。
設(shè)計(jì) Z 軸升降平臺(tái)
利用Solidworks建模，設(shè)計(jì)激光切割工作臺(tái)整體框架及Z軸結(jié)構(gòu)。通過 3D 從這個(gè)角度看，結(jié)構(gòu)性問題能夠被迅速發(fā)現(xiàn)并迅速糾正。
移動(dòng)平臺(tái)建筑
框架和結(jié)構(gòu)做好了，就可以制作機(jī)器底部的移動(dòng)平臺(tái)了，整個(gè)激光切割機(jī)就放在平臺(tái)上，機(jī)器比較大，如果要制作激光切割工作臺(tái)面再搬上去，不太現(xiàn)實(shí)，而且工藝上也會(huì)影響機(jī)器的精度，所以只能制作底部移動(dòng)平臺(tái)。
1.現(xiàn)在開始搭建底部的可移動(dòng)平臺(tái)，先購買1加厚方鋼用來制作框架。
2、方鋼一根一根焊接而成，完成后非常牢固，整個(gè)人坐在上面也沒有問題。
3、將4個(gè)滾輪焊接到框架上，左邊留600mm的空隙，主要是為了預(yù)留恒溫水、氣泵的空間?，F(xiàn)在移動(dòng)平臺(tái)的框架已經(jīng)焊接好了，下面需要安裝一層木板在上面和下面。
4. 搭建機(jī)器框架，從網(wǎng)上購買鋁型材。模型是 4040 國標(biāo)鋁型材。使用這種國標(biāo)鋁型材的主要原因是重量比較輕，安裝后容易搬運(yùn)，強(qiáng)度好，四周的圓角比較小，方便后續(xù)鈑金面板的設(shè)計(jì)和安裝。
在客廳里搭建一個(gè)機(jī)架，太大了，放不下。
組裝 XY 軸及機(jī)架
5、組裝XY軸與機(jī)架，將完成的機(jī)架放到移動(dòng)平臺(tái)上，再將調(diào)試好的XY軸安裝到機(jī)架上，整體效果還是不錯(cuò)的。
6.開始制作Z軸支撐片，在鋁片上劃線，確定孔位，鉆孔攻絲，制作4片一模一樣的支撐片。
組裝 Z 軸升降螺釘
7、組裝Z軸升降絲杠，組裝T型絲杠、同步帶輪、軸承座、支撐板、法蘭螺母。
8、安裝Z軸升降絲桿、步進(jìn)電機(jī)、同步帶。Z軸升降原理：步進(jìn)電機(jī)通過兩邊張緊輪張緊同步帶，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)4個(gè)升降絲桿同向轉(zhuǎn)動(dòng)，使4個(gè)支撐點(diǎn)同時(shí)上下移動(dòng)，切割平臺(tái)與支撐點(diǎn)連接處同時(shí)上下移動(dòng)。安裝蜂窩板時(shí)需要注意平整度的調(diào)整，用百分表測(cè)量整個(gè)框架的h8差，將h8差調(diào)整為0。1mm.
氣路結(jié)構(gòu)、激光光路、鈑金蒙皮等機(jī)械結(jié)構(gòu)，后面涉及到相應(yīng)系統(tǒng)時(shí)會(huì)詳細(xì)講解，接下來介紹第3部分。
步驟3.激光管控制系統(tǒng)設(shè)置
1。 選擇 CO2 激光管型號(hào)。激光管分為2種：玻璃管和射頻管。射頻管采用30V低壓，精度高，光斑小，壽命長(zhǎng)，但價(jià)格昂貴，而玻璃管的壽命在1500小時(shí)左右，光斑比較大，采用高壓驅(qū)動(dòng)，但價(jià)格便宜。如果只是切割木材，皮革，亞克力，玻璃管完全可以勝任，目前市面上大部分激光切割機(jī)都是采用玻璃管。由于成本問題，我選擇玻璃管，尺寸1600mm*60mm，激光管冷卻需要采用水冷，而且是恒溫水。
激光電源
我選擇的激光管電源是 100W 激光電源。介紹激光電源的作用。激光管正極發(fā)出近萬伏的高壓，由于激光濃度高， CO2 在高壓放電激發(fā)管內(nèi)通入氣體，在管尾產(chǎn)生波長(zhǎng)為10.6um的激光，注意這個(gè)激光是不可見光。
CW5000 冷水機(jī)
2、選擇冷水機(jī)。激光管在正常使用過程中會(huì)產(chǎn)生高溫，需要通過水循環(huán)進(jìn)行冷卻。如果溫度過高不及時(shí)冷卻，會(huì)對(duì)激光管造成不可逆的損壞，導(dǎo)致激光管壽命急劇下降甚至爆裂。水溫下降的速度也決定了激光管的性能。
冷卻方式有2種，一種是水冷，一種是空氣冷卻，一種是使用空氣壓縮機(jī)冷卻的冷卻方式。如果激光管約 80W，空氣冷卻可以勝任，但如果超過 80W必須采用壓縮機(jī)制冷方式，不然熱量根本抑制不住，我選的恒溫水是 CW5000 型號(hào)。如果升級(jí)激光管功率，這款恒溫水依然可以勝任。整機(jī)包含溫控系統(tǒng)、儲(chǔ)水桶、空壓機(jī)、冷卻板等模塊組成。
3、安裝激光管，將激光管安裝到管座上，調(diào)整激光管h8使之與設(shè)計(jì)高度一致，注意輕拿輕放。
激光管安裝
連接恒溫水出水管，需要注意的是進(jìn)水口先從激光管正極進(jìn)入，激光管正極進(jìn)水口要朝下，冷卻水從底部進(jìn)入，再從激光管負(fù)極上方出來，再經(jīng)過水循環(huán)保護(hù)開關(guān)回到回水口。恒溫水箱完成一個(gè)循環(huán)，當(dāng)水循環(huán)停止時(shí)，水保護(hù)開關(guān)斷開，并反饋信號(hào)給控制板，控制板關(guān)閉激光管，防止過熱。
連接電流表
4、激光管負(fù)極接上電流表，再接回激光電源負(fù)極，激光管工作時(shí)，電流表可以實(shí)時(shí)顯示激光管的電流，通過數(shù)值可以對(duì)比設(shè)定功率與實(shí)際功率來判斷激光管工作是否正常。
5、接好激光電源、恒溫水、水保開關(guān)、電流表的電路，準(zhǔn)備好防護(hù)眼鏡（因?yàn)榧す夤馨l(fā)的是看不見的光，所以要用10.6um的專用防護(hù)眼鏡），把激光管的功率設(shè)置為40%，打開點(diǎn)亮模式，把測(cè)試板放在激光管前面，按下開關(guān)發(fā)射激光，板子瞬間被點(diǎn)燃，測(cè)試效果很好。
接下來就是調(diào)整光路系統(tǒng)。
步驟4.激光管光導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)置
第四部分是激光管導(dǎo)光系統(tǒng)設(shè)置。如上圖所示，激光管發(fā)出的激光經(jīng)過一面鏡子折射4度到第二面鏡子，第二面鏡子再折射90度到第三面鏡子。折射使激光向下射向聚焦鏡，聚焦鏡將激光聚焦成非常精細(xì)的光斑。
本系統(tǒng)的難點(diǎn)在于加工過程中不管激光頭在什么位置，聚焦的光斑必須在同一點(diǎn)，也就是說在移動(dòng)的狀態(tài)下光路必須重合，否則激光束就會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，無法出光。
1面鏡光路設(shè)計(jì)
鏡子支架的調(diào)節(jié)過程：鏡子與激光呈45度角，難以判斷激光點(diǎn)，需要 3D 打印輔助調(diào)節(jié)的45度支架，通孔處貼上美紋紙，開啟激光。點(diǎn)射模式（開啟時(shí)間0.1S，功率 20% 防止穿透），調(diào)整支架的高度、位置、旋轉(zhuǎn)角度，使光斑控制在圓孔的中心。
二面鏡光路設(shè)計(jì)
通過測(cè)量獲得8號(hào)鏡支架的精確安裝位置和安裝h2 3D 設(shè)計(jì)2面鏡軌跡，并用游標(biāo)卡尺測(cè)量準(zhǔn)確安裝2面鏡支架（先安裝到初始位置）。
調(diào)整第一面鏡反射角度
調(diào)整1面鏡角度的過程：移動(dòng)Y軸靠近鏡子，打點(diǎn)，再移動(dòng)Y軸末端遠(yuǎn)離，再次打點(diǎn)。此時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)2點(diǎn)并不重合，如果近點(diǎn)偏高，遠(yuǎn)點(diǎn)偏低，則需要調(diào)節(jié)鏡子向上旋轉(zhuǎn)，反之亦然；接下來就是繼續(xù)打點(diǎn)，遠(yuǎn)點(diǎn)和近點(diǎn)，如果近點(diǎn)在左邊，遠(yuǎn)點(diǎn)在右邊，則需要調(diào)節(jié)鏡子向左旋轉(zhuǎn)，反之亦然，直到近點(diǎn)和遠(yuǎn)點(diǎn)重合為一個(gè)點(diǎn)，就說明2面鏡光路完全平行于Y軸移動(dòng)方向。
第三面鏡光路設(shè)計(jì)
調(diào)整2面鏡角度的過程：將Y軸移到1面鏡，然后移動(dòng)X軸到近端，做激光打點(diǎn)，再將X軸移到遠(yuǎn)端，再做激光打點(diǎn)，此時(shí)觀察是否近點(diǎn)較高，遠(yuǎn)點(diǎn)較低，則需要調(diào)整2面鏡向上旋轉(zhuǎn)，反之亦然。下一步繼續(xù)做點(diǎn)，一點(diǎn)遠(yuǎn)一點(diǎn)近，如果近點(diǎn)在左邊，遠(yuǎn)點(diǎn)在右邊，則需要調(diào)整2面鏡向左旋轉(zhuǎn)，反之亦然，直到近點(diǎn)與遠(yuǎn)點(diǎn)重合為一點(diǎn)，也就是說近端3面鏡的光路與X軸的運(yùn)動(dòng)方向完全平行。然后將Y軸移到遠(yuǎn)端，在X軸的近端和遠(yuǎn)端各標(biāo)記一個(gè)點(diǎn)，如果不重合說明2個(gè)鏡路不重疊，需要返回調(diào)整1面鏡的角度，直到Y(jié)軸近端的X軸上的2個(gè)點(diǎn)和Y軸遠(yuǎn)端的X軸上的2個(gè)點(diǎn)和4個(gè)點(diǎn)完全重合。
其實(shí)調(diào)整到了這一步還沒有結(jié)束，觀察第3面鏡鏡片支架的光點(diǎn)是否在圓心，當(dāng)光點(diǎn)偏左的時(shí)候需要將第2面鏡鏡片支架往后移，反之則往上移。調(diào)整整個(gè)激光管的位置往下移，反之則往上移。換第2面鏡支架的時(shí)候需要把調(diào)整第2面鏡鏡片角度的過程再重復(fù)一遍，換激光管的h8的時(shí)候需要把整個(gè)鏡片調(diào)整過程再重復(fù)一遍（包括：第1面鏡支架、第1面鏡鏡片和第2面鏡的調(diào)整過程），再做一遍點(diǎn)，直到光點(diǎn)在中心位置，4個(gè)點(diǎn)完全重合為止。
調(diào)整第三面鏡反射角度
3面鏡角度調(diào)整過程：鏡子的調(diào)整是在鏡子的基礎(chǔ)上增加2個(gè)Z軸升降點(diǎn)，也就是8個(gè)點(diǎn)，調(diào)整的原則是先確定1個(gè)點(diǎn)的升降點(diǎn)然后把X軸移動(dòng)到另一端，再打升降點(diǎn)，如果光斑高點(diǎn)高于低點(diǎn)，就需要把4面鏡鏡片往后旋轉(zhuǎn)，反之則往右旋轉(zhuǎn)，反之則往左旋轉(zhuǎn)。
如果光點(diǎn)始終調(diào)整不準(zhǔn)重合，說明3面鏡光路與X軸不重合，需要返回調(diào)整2面鏡鏡片角度，需要返回調(diào)整激光管h8，再從反向支架開始重新調(diào)整，直到8點(diǎn)完全重合。
對(duì)焦鏡頭
對(duì)焦鏡頭有四種：4、50.8、63.5、76.2，我選的是101.6的。8mm.
將聚焦鏡放入激光頭的圓柱體中，凸面朝上，放置一塊傾斜的木板，移動(dòng)X軸，使每一點(diǎn) 2mm，找到光斑最薄的位置，測(cè)量激光頭到木板的距離，這個(gè)距離就是激光切割最合適的焦距位置，光路在這一步已經(jīng)調(diào)整好了。
步驟5.吹氣排氣系統(tǒng)設(shè)置
第五部分是吹氣排氣系統(tǒng)的設(shè)置。激光切割時(shí)會(huì)產(chǎn)生濃煙，濃煙顆粒會(huì)覆蓋在聚焦板上面，降低切割功率。解決辦法是在聚焦板前面增加氣泵。
我選擇的氣泵是空氣壓縮機(jī)氣泵，主要是氣壓比較高，切割時(shí)可以利用氣體的作用提高切割效率。輸出信號(hào)從主板接出來控制電磁閥，電磁閥控制氣泵吹氣。
激光切割木材項(xiàng)目
安裝完成后，我迫不及待地想試切一下 6mm多層板，可以順利切穿，效果很理想，唯一的問題是排風(fēng)系統(tǒng)沒有配套齊全，煙霧比較大。
按設(shè)計(jì)尺寸切割不銹鋼板，鉆孔后用螺絲將不銹鋼板固定，整機(jī)完全封閉，只留有進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口。
排氣扇固定在墻上，需要制作支架。
3D 印刷出風(fēng)口
中壓風(fēng)機(jī)采用 300W 電源，根據(jù)自身鋁合金窗的尺寸專門設(shè)計(jì)的矩形出風(fēng)口。
步驟 6. 照明和聚焦系統(tǒng)設(shè)置
第六部分為燈光及調(diào)焦系統(tǒng)，采用獨(dú)立供電6V的LED燈帶，在控制系統(tǒng)部分、處理區(qū)、存儲(chǔ)區(qū)同時(shí)增加LED照明。
在激光頭后面加了一個(gè)十字激光頭用于調(diào)焦，采用5V獨(dú)立電源，配有獨(dú)立開關(guān)，激光頭的位置由十字線決定，水平激光線用來判斷板子的深度，如果板子不在中心說明板子不平整或者焦距調(diào)節(jié)不當(dāng)，可以調(diào)節(jié)Z軸向下調(diào)焦，把水平線調(diào)到中心即可。
安裝激光十字焦點(diǎn)
步驟 7. 操作優(yōu)化
第七部分是操作優(yōu)化。為了方便緊急停止，在頂部靠近工作面的位置設(shè)計(jì)了急停開關(guān)，側(cè)面安裝了按鍵開關(guān)、USB接口和調(diào)試口。正面設(shè)計(jì)了主電源開關(guān)、吹排風(fēng)控制開關(guān)、LED照明開關(guān)、激光對(duì)焦開關(guān)，使所有操作都可以在一個(gè)面板下完成。
開關(guān)按鈕布局
機(jī)器兩側(cè)設(shè)計(jì)有柜門，左側(cè)用于存放激光切割機(jī)使用的工具，右側(cè)用于檢查和維護(hù)。正面底部有檢查窗，當(dāng)有工件掉落時(shí)，可以從底部取出。還可以觀察激光功率是否足夠，是否及時(shí)切割完畢，以便及時(shí)增加功率。
我還增加了一個(gè)腳踏板，當(dāng)需要啟動(dòng)激光切割機(jī)的時(shí)候，只需要踩下腳踏板就可以完成操作，省去了繁瑣的按鈕操作，非常快捷方便。
步驟 8. 測(cè)試和調(diào)試
最后還需要對(duì)激光切割系統(tǒng)的功能進(jìn)行測(cè)試，在使用過程中改進(jìn)切割參數(shù)以達(dá)到更好的效果，并對(duì)激光切割、激光雕刻等功能進(jìn)行調(diào)試。
激光切割項(xiàng)目
至此，整個(gè)激光切割機(jī)已經(jīng)搭建完畢，制作過程中遇到的一些瓶頸和困難，通過努力一個(gè)個(gè)被克服了。這次DIY經(jīng)歷非常寶貴，通過這個(gè)項(xiàng)目，讓我學(xué)到了很多關(guān)于激光切割機(jī)的知識(shí)，同時(shí)也非常感謝行業(yè)大佬們的幫助，讓這個(gè)項(xiàng)目少走了彎路。
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