Haga su propia máquina de corte por láser

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Fecha de publicación: 19 de abril de 2024

I. Introducción

La máquina de corte por láser es un tipo de máquina que utiliza rayos láser de alta potencia para cortar la pieza de trabajo con precisión.

Controlados por ordenador, los rayos láser pueden enfocar una pequeña zona de la superficie para fundir y evaporar los materiales y, a continuación, utilizar gases a alta presión para soplarlos. De este modo, el corte queda terminado. Las cortadoras láser, por su alta velocidad, precisión y eficacia, se utilizan mucho en la fabricación.

Las máquinas de corte por láser personales ofrecen una comodidad y unas posibilidades creativas sin precedentes para los aficionados al bricolaje y los pequeños fabricantes.

A medida que se desarrolla la tecnología, las cortadoras láser DIY son una solución económica. Los usuarios pueden elegir y fabricar sus máquinas de corte por láser, lo que no sólo reduce el umbral de entrada, sino que permite a particulares y pequeñas empresas innovar y producir a máquina.

En términos generales, las máquinas de corte por láser, en virtud de su alta precisión y eficiencia y su amplia aplicación, se aseguran un lugar en la fabricación moderna. La invención de las cortadoras láser personales ofrece nuevas oportunidades para los aficionados y las pequeñas empresas.

Las económicas máquinas de corte por láser surgen como una potente herramienta de innovación y producción.

II. Comprensión de las máquinas de corte por láser

Cómo funcionan las cortadoras láser

Antes de mi introducción, me gustaría compartir contigo un vídeo para que tengas un aprendizaje intuitivo y puedas digerir los conceptos abstractos.

Después de terminar el vídeo, vamos a profundizar para aprender algo profesional. Una máquina de corte por láser utiliza una potencia de alta densidad para concentrarse en la superficie de la pieza. Así, la temperatura de la superficie sube hasta los puntos de fusión y evaporación. De este modo, se termina el corte.

Durante el corte, los cabezales de corte controlados por el sistema CNC se moverán a lo largo de las trayectorias diseñadas, y al mismo tiempo, los gases de corte se pulverizarán fuera de la boquilla para soplar la masa fundida para formar los limos de corte.

Las cortadoras láser producen pequeñas zonas afectadas por el calor, sedimentos estrechos y cortes de alta calidad, lo que constituye un tipo de método de corte sin contacto.

Tipos de cortadoras láser

Las cortadoras láser pueden dividirse en diferentes categorías según diferentes criterios. En este artículo, tratamos principalmente los aspectos del tipo de láser, la estructura, el material de corte y la potencia del láser.

1. Clasificación por tipo de láser:

(1) Máquinas de corte por láser de CO2:

Utilizan gases de CO2 como medio láser y generan láseres mediante excitación por corriente eléctrica. Las cortadoras láser de CO2 son adecuadas para materiales no metálicos, como madera, plástico y acrílico, y también cortan metales. Su longitud de onda es de unos 10,6μm.

(2) Corte por láser de fibra máquinas:

Utilizan fibras ópticas dopadas con elementos de tierras raras como medio láser. Los láseres se generan mediante bombeo de diodos. Las cortadoras láser de fibra se utilizan principalmente para el corte de metales, como acero al carbono, acero inoxidable y aleaciones de aluminio. La longitud de onda de los láseres de fibra es de 1,06μm, y poseen una transmisión de electricidad-luz y una velocidad de corte relativamente altas.

(3) Máquinas de corte por láser YAG:

Utilizan una fuente láser de estado sólido, cuyo medio láser suele ser granate de aluminio e itrio dopado con neodimio (Nd: YAG). Esta máquina se utiliza principalmente para cortar materiales metálicos y es especialmente adecuada para procesar chapas metálicas más finas.

2. Clasificación por estructura:

(1) Máquina de corte por láser de pórtico:

Durante el corte, el láser está fijo mientras la pieza se mueve. Son adecuados para materiales de gran tamaño o la industria pesada.

(2) Máquina de corte por láser en voladizo:

En este tipo de máquina, el cabezal láser se fija en un extremo, y la máquina es adecuada para piezas de trabajo pequeñas o medianas.

(3) Máquina de corte por láser de brazo robótico:

La máquina utiliza un brazo robótico para realizar el corte por láser. Es adecuada para cortes complejos o tridimensionales.

3. Clasificación por materiales de corte:

(1) Máquina de corte por láser de metal:

Son adecuadas para cortar múltiples metales, como acero inoxidable y acero al carbono.

(2) Máquina de corte por láser no metálica:

Cortan madera, plástico, papel y otros materiales no metálicos.

4. Clasificación por potencia del láser:

(1) Máquina de corte por láser de baja potencia:

Las máquinas de corte por láser de baja potencia son adecuadas para materiales finos o aplicaciones de corte con requisitos bajos.

(2) Máquina de corte por láser de potencia media:

Máquinas ideales para cortar materiales de grosor medio, equilibran la velocidad de corte y el coste del equipo.

(3) Máquina de corte por láser de alta potencia:

Se utilizan para materiales gruesos y pueden satisfacer las demandas de lotes de producción en masa.

Componentes clave (fuente láser, sistema de control, sistema de movimiento, mesa de corte)

1. Fuente láser:

Como componentes principales de una máquina de corte por láser, la fuente láser genera láseres según diferentes medios. Las máquinas de corte por láser de CO2 utilizan gases de CO2; las máquinas de corte por láser de fibra utilizan fibra dopada; las máquinas de corte por láser de cristal utilizan d: YAG y Nd: YVO.

2. Sistema de control:

sistema de control

Como la mente de una máquina de corte por láser, el sistema de control acepta las instrucciones de corte y los patrones introducidos por el usuario y controla la salida de la fuente láser y el movimiento del sistema de movimiento para lograr un corte preciso. El sistema de control incluye un sistema de control CNC y un software específico.

3. Sistema de movimiento:

El sistema de movimiento incluye el servomotor, los carriles guía, los dispositivos de transmisión, etc. Acciona el cabezal de corte para que se mueva a lo largo de las trayectorias diseñadas. La precisión y la estabilidad del sistema de movimiento determinan directamente la calidad y la eficacia del corte.

servomotor

4. Cama de corte:

Como área de trabajo de las máquinas de corte por láser, la bancada de corte se utiliza para disponer y fijar la pieza de trabajo. El tamaño de la bancada de corte debe tener en cuenta muchos factores, como el tamaño y el peso del material y la estabilidad durante el corte.

De acuerdo con lo anterior, el tipo y los componentes clave de una máquina de corte por láser deciden su rendimiento, aplicación y calidad de corte. Por lo tanto, las máquinas adecuadas y la comprensión de sus componentes cumplen su función en el corte de alta precisión y calidad.

III. Planificación de su cortadora láser DIY

Al planificar la fabricación de sus propias cortadoras láser DIY, debe tener en cuenta muchos elementos, como unas exigencias claras, unos presupuestos calculados, la fuente y la potencia del láser, el área de corte y el tamaño de la máquina.

Determine sus necesidades y su presupuesto.

En primer lugar, aclare sus necesidades de corte. Es el primer paso. Qué tipo de material va a cortar y su grosor son las cuestiones que deben resolverse. Además, la precisión de corte y la velocidad de la máquina deseada son importantes.

A partir de estos requisitos, se decide una horquilla presupuestaria razonable, que debe incorporar los componentes, materiales y herramientas o software adicionales necesarios.

Elegir un diseño de cortadora láser (de pórtico, de cinta, de cremallera y piñón)

Los tres tipos principales de cortadoras láser de bricolaje son las cortadoras láser de pórtico, las accionadas por correa y las de piñón y cremallera.

La estructura de diseño de pórtico es estable y adecuada para tareas de corte a gran escala; el sistema de transmisión por correa tiene un coste inferior, una instalación sencilla y es adecuado para trabajos ligeros y de precisión media; la transmisión por cremallera ofrece una mayor precisión y velocidad, por lo que es adecuada para cortes precisos.

Espero que pueda seleccionar el tipo más adecuado en función de sus necesidades y presupuestos.

Seleccione la fuente láser y la potencia adecuadas

La fuente láser determina directamente el rendimiento y los costes del corte. Las fuentes láser más comunes incluyen láser CO2, láser de fibra y láser de diodo. Las cortadoras láser de CO2 son adecuadas para el corte de no metales, el láser de fibra puede manejar el corte de metales. Al elegir una fuente de fibra, debe tener en cuenta la potencia del láser. Cuanto mayor sea la potencia, mayor será la velocidad de corte y la capacidad de manipulación para el espesor del material.

La elección de la potencia y la fuente del láser debe basarse en los principales materiales de corte y los presupuestos.

Tenga en cuenta el área de corte y el tamaño de la máquina.

El tamaño del área de corte decide el tamaño físico de la máquina, que también influye en la ubicación de almacenamiento y los requisitos de espacio de trabajo. Por tanto, debe determinar el área de corte máxima para elegir la máquina adecuada. Un área de corte mayor requiere una fuente láser más potente para garantizar la precisión.

De acuerdo con los pasos anteriores, puede planificar y diseñar su máquina de corte láser DIY sistemáticamente para llevar a cabo la producción creativa en casa o en el taller.

IV. Recopilación de materiales y componentes

Fuente láser (tubo láser de CO2, módulo láser de diodo)

Tubos láser de CO2 son la fuente de luz más utilizada para las máquinas de corte por láser, con un rango de potencia generalmente entre 20-180W y una longitud de onda de 10,6μm. Son adecuados para cortar materiales no metálicos como madera, acrílico, tela, etc. Los tubos láser de CO2 tienen una vida útil relativamente larga, pero son de gran tamaño y requieren refrigeración por agua.

Módulos láser de diodo se han desarrollado rápidamente en los últimos años, con potencias que alcanzan los 40w y una longitud de onda de 445-455nm. Son más baratos que los tubos láser de CO2, más pequeños y pueden refrigerarse por aire. Sin embargo, sólo sirven para cortar materiales finos, y su velocidad también es inferior a la de los tubos láser de CO2.

Sistema de control de movimiento

Motores se utilizan habitualmente como dispositivos de accionamiento, capaces de controlar con precisión el movimiento del cabezal láser en las direcciones X e Y.

Espejos y lentes

Espejos reflectantes se utilizan para cambiar la dirección de transmisión de los láseres de CO2. Entre los materiales habituales se encuentran el silicio o el cobre, con una superficie chapada en oro, logrando una reflectividad superior a 99% para láseres de 10,6μm de longitud de onda.

Una lente de enfoque concentra el haz láser en un único punto de la superficie del material a cortar, siendo el seleniuro de zinc un material de uso común. La distancia focal de la lente suele oscilar entre 2 y 5 pulgadas, con una apertura de 18-25mm^3. Los láseres de diodo no suelen necesitar espejos, sólo una lente de enfoque.

Cerramiento de seguridad y ventilación

Durante el corte se generan polvo y gases tóxicos. Por eso se necesitan sistemas de ventilación para expulsar los gases residuales a la atmósfera. Pero hay que tener en cuenta que el caudal de aire de la máquina de escape tiene que coincidir con el tamaño de la anchura de corte.

Las máquinas de corte por láser deben estar equipadas con cubiertas protectoras para evitar que el láser dañe los ojos y la piel. El material de la cubierta, como el vidrio y el acrílico, puede bloquear el láser de la longitud de onda de trabajo. Los requisitos de protección de los láseres de diodo azul de 455 nm son inferiores a los de los láseres de CO2 de 10,6μm.

En definitiva, los tubos láser de CO2 cortan más rápido y son adecuados para lotes de producción, pero requieren costes más elevados y un mantenimiento de soporte elevado. Los módulos láser de diodo son más baratos y portátiles, pero su rendimiento de corte es limitado, por lo que son adecuados para lotes pequeños de producción y corte de materiales finos, que son los preferidos por los aficionados a las máquinas de corte por láser.

V. Proceso de construcción paso a paso

1. Construcción del marco

Construcción del bastidor de la máquina:

  • Utilizar perfiles de aluminio o materiales de acero para construir el marco fijo y asegurarse de que todos los componentes son paralelos y perpendiculares.
  • Debe reservarse espacio para el sistema de movimiento, la bancada de corte y otras piezas.

Montaje del pórtico o del sistema de movimiento:

  • Instale los sistemas de movimiento de los ejes Y e Y en el bastidor utilizando normalmente una transmisión por correa o por tornillo.
  • La tensión de la correa o la tuerca del tornillo deben ajustarse para garantizar un funcionamiento estable sin tartamudeos ni estancamientos.
  • Instalación de la estructura de subida y bajada para el cabezal láser; utilizando tornillos de cabeza o tornillos de bolas para garantizar la precisión de movimiento del eje Z.

Instalación de la base de corte:

  • En la parte inferior del bastidor debe instalarse una bancada de corte alveolar para apoyar la pieza de trabajo.
  • La cama debe mantenerse nivelada y vertical con respecto al cabezal láser, y su altura debe ser ajustable.

2. Configuración del láser y la óptica

Montaje de la fuente láser:

  • Fijar los tubos láser de CO2 y el módulo láser de diodo en el bastidor. Debemos prestar atención a la disipación del calor y a la protección contra golpes para prolongar su vida útil.
  • Conecte las fuentes de energía de alta presión o las fuentes de energía motriz y asegúrese de que el cable está correctamente conectado y aislado.

Alineación de espejos y lentes:

  • Deben instalarse espejos reflectantes en la boca de salida del láser. Sus ángulos deben ajustarse para que el rayo láser salga verticalmente.
  • Las lentes de enfoque se instalan en el cabezal de corte, y la distancia focal debe ajustarse para enfocar el haz láser en la superficie del material.
  • El ajuste fino continuo puede optimizar las trayectorias de la luz para mejorar el rendimiento de corte.
cabezal de corte

Conexión de la refrigeración por agua (si procede):

  • Equipar los tubos láser de CO2 con un sistema de refrigeración por agua que se conecta a las tuberías de agua de entrada y retorno.
  • Compruebe si la conexión del conducto de agua es estanca y está cerrada para garantizar la circulación correcta y fluida del agua de refrigeración sin fugas.

3. Electrónica y cableado

Cableado de motores paso a paso y finales de carrera:

  • Los motores están cableados en los ejes X, Y y Z para asegurar las conexiones correctas.
  • Instale finales de carrera en ambos extremos del eje de movimiento y conéctelos a la tarjeta de control para evitar colisiones entre los cabezales láser.

Conexión de la tarjeta de control del láser:

  • Conecte la tarjeta de control del láser, la fuente de alimentación y el controlador, y seleccione los métodos de conexión adecuados en función de sus tipos.
  • Compruebe cuidadosamente la conexión de los cables para asegurar la correcta transmisión de la señal y no quemar otros componentes.

Configuración de la alimentación eléctrica y la parada de emergencia:

  • Conecte la fuente de alimentación adecuada para alimentar el láser, la placa de control y el motor.
  • Equipa un interruptor de parada de emergencia para cortar la fuente de energía y garantizar la seguridad en caso de emergencia.

4. Configuración del software

Instalación y configuración del software de control:

  • Debe seleccionar un software de control compatible en función del tipo de tarjeta de control.
  • De acuerdo con la configuración del software, ajuste la potencia del láser, la velocidad y los parámetros de corte.

Calibración de la cortadora láser:

  • Ajuste la posición relativa entre el cabezal láser y la mesa de corte para garantizar un enfoque preciso.
  • Ejecute el programa de calibración para comprobar la precisión del movimiento y la repetibilidad en las direcciones X, Y y Z.

Ejecutando cortes de prueba:

  • Prepare los materiales probados, como madera y acrílico, y fíjelos en la mesa de corte.
  • Diseñe un patrón de corte sencillo y envíelo a su máquina de corte por láser para probarlo. Tanto circular como cuadrado están bien.
  • Evalúe los resultados de corte y, a continuación, optimice los parámetros de corte para preparar el corte real.

Siguiendo los pasos que he descrito anteriormente, puedes fabricar tu propia máquina de corte por láser. ¿No es interesante? Siguiendo los pasos y precauciones que he enumerado, creo que usted ganará una comprensión más profunda de las máquinas de corte por láser, mientras que el aprendizaje de conocimientos acerca de una máquina de corte por láser. Así que sin más preámbulos, vamos a empezar y hacer nuestra propia máquina de corte por láser juntos.

VI. Conclusión

Al principio de este artículo se explica la definición de las máquinas de corte por láser, sus principios de funcionamiento y las clasificaciones detalladas para ayudarle a comprender esta máquina y mejorar su comprensión del contenido siguiente.

El enfoque principal de este artículo es sobre la preparación de piezas y el proceso de fabricación para hacer máquinas de corte por láser. Creo que obtendrá una comprensión más profunda de cómo hacer una cortadora láser después de leer mi artículo.

Nuestra empresa, ADH Machine Tool, tiene abundantes conocimientos científicos sobre máquinas de corte por láser, y contamos con operadores altamente profesionales. Vendemos máquinas de corte por láser y piezas de máquinas.

Si necesita fabricar su propia máquina de corte por láser, puede echar un vistazo a nuestra página de productos para comprar algunos componentes. No dude en contacto us si tiene alguna otra pregunta.

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