本文是从国外玩家How-ToDo 翻译而来 仅供参考
重要提示：因本文涉及到的 Co2激光管电源有25KV高压，同时40W二氧化碳激光属于不可见四类激光，有一定危险性 ，非专业人士请勿操作，一切责任自负。
正文 第 1 步：为什么 CO2 CNC 如此广泛？
我开始在全球速卖通上寻找，我发现最便宜的是大约 400 美元，以这个价格你可以制作 300 x 200 毫米的 aria，看起来很有趣，我的 3d 打印机有更大的桌子。然后我注意到一些有趣的事情，对于所有额外的 10 厘米工作咏叹调，您将支付大约 100 美元。为了清楚起见，让我解释一下这种CNC机器的工作原理，我们有一个矩形铝制框架，两侧安装了彼此平行的导轨，以及一个带导轨的横杆。激光管安装在机身上的某个地方，光束从这边射出，从第一面反射镜反射，射到第二面反射镜，再射到第三面，从最后一面到聚焦镜烧掉材料，很简单，是吗？我认为是的，特别是考虑到该设计不需要像铣削 cnc 这样的特殊刚性，有一个小镜子和一个透镜从一侧到另一侧缠绕，而不是 20 公斤的钢片。现在我有一个问题要问你，为什么机器的成本会因工作空间的不同而有很大差异？这是因为对更大的工作空间的需求要高得多。元器件成本略有变化，铝型材每米10美金左右，即使带导轨，每米40美金左右，如果用橡胶滚轮组装，不会增加成本建造成本，所有其他组件保持不变，相同的反射镜，相同的电机，相同的激光器。所有这一切导致了这样的想法，即如果你有最低限度的手工操作技能……听起来很奇怪……那么自己组装机器是有意义的，而不是多付几千美元。
第 2 步：前言
那么这种娱乐需要什么呢？大多数物品是在中国购买的，并且有一个完整的列表和链接，例如购买的、导轨、螺母、电机、镜头、反射镜、电源、激光器、冷却泵。在当地商店购买铝型材很有意义。它很重，运费会很贵。你也可以在最近的家得宝买一些小东西。我用 PETG 灯丝在 3D 打印机上打印了所有用于电机、电子产品、皮带、镜头和其他东西的紧固件，有人怀疑所有这些是否可以正常工作并提供良好的准确性，但几个月后工作就可以了，甚至激光通过光束的喷嘴之类的东西工作正常。当然，在打印这一切之前，还需要制作3D模型，我做了很长时间，所有的部件都经过了很多改动，重新打印，总共花了大约2-3kg的灯丝，文件对于 Fusion 360，我的支持者可以在 Boost 上使用。很明显，可能没有人会完全复制我的创作，但至少你可以查看并触摸所有组件，你可以修改一些东西。不可能针对每台数控机床的具体任务制定一份指南，所以我将通过描述所选解决方案的优缺点来告诉您我是如何组装自己的数控机床的。
第 3 步：力学
我估计了我需要的工作 aria，停在 800 x 700 毫米的尺寸上，采用 20 x 40 毫米的铝型材作为框架，它的刚度足够，但对于更大的设备，有必要选择更坚固的型材.我强烈不建议您自己发明一些东西，您当然可以用垃圾场或胶合板制作一些金属框架，但是来吧，铝型材每米 10 美元。在我的例子中，需要使用 2 根 840 毫米的木棍、2 根 700 毫米的木棍和一根 800 毫米的木棍，使用特殊的角度和螺母连接型材。接下来，我们确定将使用哪种类型的导轨，我选择了导轨，这是最昂贵的选择，优点：几乎牢不可破，没有反冲，运动最平稳。缺点：分别是价格和中国人很有可能会向您发送垃圾，这些垃圾会非常糟糕，您只需将它们扔掉，在所有组件的列表中，您会找到我使用的指南的链接，尽管价格低，它们非常好，我没有抱怨，尽管我不排除我可能会走运的选择。对于这种类型的机器来说，一个不错的选择是普通的橡胶辊，就像 3D 打印机上经常使用的那样，它非常便宜，易于维护和更换，而且质量足够。前面已经提到了90%的机械是在3D打印机上打印的，填充是100%，如果你没有0.8mm的喷嘴，我建议购买这样打印速度更快。为了回答关于并非每个人都拥有 3d 打印机这一事实的经典评论，我想说的是，无需打印机，只需使用手动工具就可以制造所有组件，我只是不明白这样做的意义，打印机现在非常便宜，例如，您可以查看我对 CR-10 的评论，它打印了所有组件。 3D打印机是每个人都应该拥有的好工具，不要忘记提供3D打印订单的各种服务。在这里，Y 轴步进电机安装在框架的后部，为了同时从两侧推动轴，我将普通的 8mm 螺纹杆放在轴承上，我将滑轮放在拉杆的末端皮带和 Y 轴本身，前面有一个带轴承的皮带轮支架。在这种情况下，轴倾斜是不可能的。 X轴似乎没有什么问题，一方面是电机，另一方面是带轴承的滑轮，中间是带皮带夹的激光头。所有的镜子支架都是为 20 毫米制造的，并且可以调节，在它们的底座和支架本身之间，我从中性笔中放置了剪裁过的弹簧，以便于调节。
第 4 步：激光头
让我们停在头上，我想了很久如何正确地做它并停在这个设计上，它由 5 个部分组成，顶部连接到轴承并有一个通孔用于通过激光束在里面，45度角安装一面镜子，有一根管子用4个螺丝拧紧，另一根管子大一点，挤在前一根上，有固定螺栓的孔，但是在练习管子彼此紧密摩擦，无需螺栓即可工作。最后一部分是喷嘴，在它上面我们放了 O 型圈，聚焦镜的直径也是 20 毫米，气泵的管子在侧面，整个结构用 2 个橡胶固定在底座上带，它的底部是实心的，这是专门做的，所以当你第一次打开激光时，它会烧掉它并形成一个最小的孔，压缩机空气可以通过这个孔排出。这似乎是机械的一切，让我们转向电子学。
第 5 步：电路
这台机器的大脑是一个控制器，它会向步进电机发送命令，在适当的时候移动轴并打开激光，我建议从中国购买控制器，花 200 美元买一个真正的东西，非常快，有显示器和存储卡插槽。但一如既往，有另一种方法，GRBL，事实上它是一个很棒的平台，它工作得很好，但有一些保留意见，我们没有使用弱激光二极管，而是一个你可以切断你的 40W CO2 管手指，所以如果我们在木头或亚克力上雕刻，我们会发现这样的事情，即当您尝试将速度提高到每分钟 5000 毫米以上时，激光并没有走得更快，在工作开始时我觉得够好了。当然是用最高速度每分钟400mm的3D打印机雕刻之后。但现在这是一个真正的限制，雕刻需要最长的时间，你可以通过稍微增加功率和显着提高速度来减少它。发生这种情况是因为组装我的控制器的 arduino nano 根本无法处理更多数据，这是它的物理限制。然而，似乎有一个解决方案，Arduino Mega2560 板有 grbl 选项，ESP32 和 STM32f103，将来我会做一个关于控制器的单独视频，只知道 arduino nano 是 8 位控制器但在 32 位系统上最高可提升4倍速度，可与工业板相媲美，也有带显示器和存储卡的选项。无论如何，除了大脑，你还需要步进电机的驱动器，我用的是 TMC2208，我想我会用 256 微步，我会每 1 毫米制作 10000 行，但正如你所看到的，控制器就可以’不要处理它，我建议您不要多付钱并购买经典的 A4988，一切都会好起来的。步进电机是带有 5mm 轴的简单 nema17。我用这样的电源为电压为 24v 的电机供电，它还为水泵供电。我的系统有一个单独的12v 400w电源，本来是给Peltier模块上的冷却系统用的，但效果不佳，也许我以后会继续实验，目前这个装置给气泵供电工作面。我还会留下一个类似的 110 或 220v 压缩机的链接。如果你像我一样选择在 grbl 上组装控制器，那么一切都尽可能简单，谷歌 Arduino nano grbl 并根据电路焊接所有东西，实际上有十根电线，与激光电源的连接看起来像这样。在机器上安装接地很重要，无论您选择哪种板，这非常重要，否则各种工件会以丢失步骤、冻结和其他形式出现。
第 6 步：激光
然后我们转向激光，这里我选择了一个 40 瓦的管子，我从速卖通订购了它，交货速度非常快，一切都很好，所以不要害怕订购，过一段时间，我可能会选择更强大的管子, 大概 80w，这将允许你切割最大 10mm 的胶合板，也许更厚，使用 40W 激光你可以切割大约 4mm 的材料，然后你必须降低速度并增加功率，这会对管的寿命。但这当然取决于您的目标。很重要的一点，激光管的工作温度需要冷却到17摄氏度左右，少一点就好了——即使功率会增加，但如果温度超过17摄氏度，就会损坏你的激光器或缩短寿命它的。我使用每分钟 800 升的中国水泵进行冷却，我当然不相信，但事实是它工作正常而且很安静。建议用蒸馏水做冷却液，我用的是防冻液，选的一般般，很多人吐槽，但是冬天车库里温度远低于0，激光就爆了冰。在冬天，一切都很简单，有冷却，但是夏天来了，我得想办法了，我建议购买冷却器系统 CW3000 80w 激光就足够了，也有一些选择，啤酒冷却器，二手一种成本从 100 美元起，第二种选择是重新组装空调。我会制作另一个关于它的视频。激光由数千伏的高压供电，使用时必须非常小心。我建议你直接从中国买一个激光电源，大约 40 美元。此外，另外，我买了一个30毫安的电流表并将其连接在高压电源和激光管之间，以查看其上发生的情况。
第 7 步：组装
接下来是组装，我从一个铝制框架开始，确保角度为 90 度，挂上导轨，并根据 3D 模型打印所有部件。 x 轴用 30 毫米 m6 螺栓固定，我在型材中制作了螺纹。我做了一盒10mm的胶合板，不是最好的选择，但我尽可能地尝试了，最重要的任务是将激光管和所有镜子放在一条线上，小心进入这个阶段，因为你以后会卡住与设置。我小心地将铝制框架安装在印刷的支架上。我在上面放了一块聚碳酸酯板，激光不能穿过这种材料，所以你不用害怕透过盖子盯着它看。我安装电子设备，拉伸电线，连接。
第 8 步：调整
现在最有趣的过程，在引号中，关闭带有电线的块，电线进入高压电源的低压部分，对其施加电压并向水泵冷却，钩上一条遮蔽胶带到应该安装第一面镜子的地方，按下激光电源板上的测试按钮，现在移动灯管，试着让光束恰好击中中心的时刻，当这种情况发生时，把镜子放在它的位置用双面胶，移动到第二个镜子，这个时候你应该在整个轴运动范围内击中镜子的中心，如果这不起作用，那是因为镜子和激光管不在同一高度，你应该修复它而不是继续。固定第二面镜子，现在头部中央、机器的四个角和工作环的中央被击中，最后一面镜子击落，我把普通镜子放在下面以便可以看到胶带并且在最大延伸的喷嘴上，我被击中了中心，这听起来像是屁股疼痛，但实际上，我在几个小时内处理了这个问题，你只需要做一次。光学系统的最后一个元件是镜头，它有从38.1mm到101.6mm的不同焦距，想象一下光束是怎么走的，就可以理解使用上的区别，短焦镜头主要用于雕刻，长焦用于切割，因为高浓度光束的面积会更大，材料可以烧得更深。首先，我建议使用 50.8 毫米，您可以使用它进行雕刻和切割。镜头需要冷却，为此目的，空气从气泵供应到喷嘴，同时它吹到工作表面并冷却镜头。你需要在压缩机上挂一个过滤器，否则油粒会沉积在镜头上，最终会变得无法使用。顺便说一下，我刚才描述的所有动作都必须在 10600 nm 的安全护目镜中发生，这是这种激光的波长，还要记住人眼看不见激光的事实。
第 9 步：最后
调整好后，我重新接上高压板，调整每个轴每毫米的步数grbl，设置喷嘴到切割面的间隙，就可以运行程序了！我还想谈谈可以改进的地方，正如我所说的控制器，我订购了几个不同的板，我将测试它们并展示关于这个主题的所有内容。镜头卡口，我当然做得很好，但是你能买到的卡口会更好，所以如果你能多花50美元，就买好的。这台机器需要工作表面通风，我买了一个 20 瓦的风扇，它几乎没有任何拉力，你需要一个强大的涡轮机。还有一点，你可能需要一张蜂窝桌，把材料放在周围的垃圾上并不是最好的主意。总结一下，在阿里的零件上花了342美元，加上我在当地买的东西100美元，胶合板，风扇，铝型材，螺栓，螺母等等，总共450美元用于组装工作范围为 700 x 800mm 的机器，让我们看看中国工业会提供什么，假设这样的模型具有 1000mm x 600mm 的场，但是有一个 100W 管，好吧，让我们减去 400 美元，cw3000 是额外的200，无论如何 2000 美元对我的构建 450 美元。我希望你能理解我的解释，有人想重复这个项目。感谢收看/阅读，很快再见！
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