Tehnik-ast.ru

Электро Техник
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Лазерный гравер своими руками: материалы, сборка, установка программного обеспечения

Лазерный гравер своими руками: материалы, сборка, установка программного обеспечения

Многие из тех домашних умельцев, которые в своей мастерской занимаются изготовлением и декоративным оформлением изделий из древесины и других материалов, наверняка задумывались над тем, как сделать лазерный гравер своими руками. Наличие такого оборудования, серийные модели которого стоят достаточно дорого, позволяет не только наносить на поверхность обрабатываемого изделия сложнейшие рисунки с высокой точностью и детализацией, но и осуществлять лазерную резку различных материалов.

Самодельный лазерный станок в процессе гравировки по дереву

Самодельный лазерный станок в процессе гравировки по дереву

Самодельный лазерный гравер, который обойдется значительно дешевле, чем серийная модель, можно изготовить даже в том случае, если вы не обладаете глубокими знаниями в электронике и механике. Лазерный гравер предлагаемой конструкции собирается на аппаратной платформе «Ардуино» (Arduino) и имеет мощность 3 Вт, тогда как у промышленных моделей этот параметр составляет не менее 400 Вт. Однако даже такая невысокая мощность позволяет использовать данный аппарат для резки изделий из пенополистирола, пробковых листов, пластика и картона, а также выполнять качественную лазерную гравировку.

Этот гравер справится и с тонким пластиком

Этот гравер справится и с тонким пластиком

Необходимые материалы

Для того чтобы самостоятельно изготовить лазерный гравер на Arduino, потребуются следующие расходные материалы, механизмы и инструменты:

  • аппаратная платформа Arduino R3;
  • плата Proto Board, оснащенная дисплеем;
  • шаговые двигатели, в качестве которых можно использовать электромоторы из принтера или из DVD-плеера;
  • лазер, мощность которого составляет 3 Вт;
  • устройство для охлаждения лазера;
  • регулятор напряжения постоянного тока DC-DC;
  • транзистор MOSFET;
  • электронные платы, при помощи которых осуществляется управление двигателями лазерного гравера;
  • выключатели концевого типа;
  • корпус, в котором можно разместить все элементы конструкции самодельного гравера;
  • зубчатые ремни и шкивы для их установки;
  • шарикоподшипники различных типоразмеров;
  • четыре деревянных доски (две из них с размерами 135х10х2 см, а две другие – 125х10х2 см);
  • четыре металлических стержня круглого сечения, диаметр которых составляет 10 мм;
  • болты, гайки и винты;
  • смазочный материал;
  • стяжки-хомуты;
  • компьютер;
  • сверла различного диаметра;
  • циркулярная пила;
  • наждачная бумага;
  • тиски;
  • стандартный набор слесарных инструментов.

Наибольшего вложения потребует электронная часть станка

Наибольшего вложения потребует электронная часть станка

Электрическая часть самодельного лазерного гравера

Основным элементом электрической схемы представленного устройства является лазерный излучатель, на вход которого должно подаваться постоянное напряжение со значением, не превышающим допустимых параметров. Если не соблюсти данное требование, лазер может просто сгореть. Лазерный излучатель, используемый в гравировальной установке представленной конструкции, рассчитан на напряжение 5 В и силу тока, не превышающую 2,4 А, поэтому настройка регулятора DC-DC должна быть выполнена на силу тока 2 А и напряжение до 5 В.

Электрическая схема гравера

Электрическая схема гравера

Транзистор MOSFET, который является важнейшим элементом электрической части лазерного гравера, необходим для того, чтобы, получая сигнал от контроллера «Ардуино», включать и выключать лазерный излучатель. Электрический сигнал, вырабатываемый контроллером, является очень слабым, поэтому воспринимать его, а затем отпирать и запирать контур питания лазера может только транзистор MOSFET. В электрической схеме лазерного гравера такой транзистор устанавливается между плюсовым контактом лазера и минусовым регулятора постоянного тока.

Шаговые электродвигатели лазерного гравера подключаются через одну электронную плату управления, что обеспечивает синхронность их работы. Благодаря такому подключению зубчатые ремни, приводимые в движение несколькими двигателями, не провисают и сохраняют стабильное натяжение в процессе своей работы, что обеспечивает качество и точность выполняемой обработки.

Для этого необходимо обеспечить его эффективное охлаждение. Решается такая задача достаточно просто: рядом с диодом устанавливают обычный компьютерный вентилятор. Чтобы исключить перегрев плат управления работой шаговых электродвигателей, рядом с ними также размещают компьютерные кулеры, так как обычные радиаторы с такой задачей не справляются.

Фотографии процесса сборки электросхемы

Фото-1 Фото-2 Фото-3
Фото-4 Фото-5 Фото-6

Процесс сборки

Самодельный гравировальный станок предложенной конструкции – это устройство челночного типа, один из подвижных элементов которого отвечает за перемещение по оси Y, а два других, спаренных, – за перемещение по оси X. За ось Z, которая также оговаривается в параметрах такого 3D-принтера, принимается глубина, на которую осуществляется прожиг обрабатываемого материала. Глубина отверстий, в которые устанавливаются элементы челночного механизма лазерного гравера, должна составлять не менее 12 мм.

Рамка рабочего стола – размеры и допуски

Фото-1 Фото-2 Фото-3
Фото-4 Фото-5 Фото-6

В качестве направляющих элементов, по которым будет перемещаться рабочая головка лазерного гравировального устройства, могут выступать алюминиевые стержни диаметром не менее 10 мм. Если найти стержни из алюминия не представляется возможным, для этих целей можно использовать стальные направляющие такого же диаметра. Необходимость применения стержней именно такого диаметра объясняется тем, что в таком случае рабочая головка лазерного гравировального устройства не будет провисать.

Изготовление подвижной каретки

Фото-1 Фото-2 Фото-3

Поверхность стержней, которые будут использоваться в качестве направляющих элементов для лазерного гравировального устройства, надо очистить от заводской смазки и тщательно отшлифовать до идеальной гладкости. Затем на них следует нанести смазывающий состав на основе белого лития, который улучшит процесс скольжения.

Сборка корпуса

Установка шаговых двигателей на корпус самодельного гравировального устройства осуществляется при помощи кронштейнов, изготовленных из листового металла. Чтобы сделать такой кронштейн, лист металла, ширина которого приблизительно соответствует ширине самого двигателя, а длина в два раза превышает длину его основания, сгибают под прямым углом. На поверхности такого кронштейна, где будет располагаться основание электромотора, сверлят 6 отверстий, 4 из которых необходимы для фиксации самого двигателя, а два остальных – для крепления кронштейна к корпусу при помощи обычных саморезов.

Читайте так же:
Балансировочный станок tip top ремонт своими руками

Для установки на вал электромотора приводного механизма, состоящего из двух шкивов, шайбы и болта, также используется кусок металлического листа соответствующего размера. Чтобы смонтировать такой узел, из металлического листа формируют П-образный профиль, в котором просверливаются отверстия для его крепления к корпусу гравера и для выхода вала электродвигателя. Шкивы, на которые будут надеваться зубчатые ремни, насаживаются на вал приводного электромотора и размещаются во внутренней части П-образного профиля. Надетые на шкивы зубчатые ремни, которые должны приводить в движение челноки гравировального устройства, соединяются с их деревянными основаниями при помощи саморезов.

Установка шаговых двигателей

Фото-1 Фото-2 Фото-3
Фото-4 Фото-5 Фото-6

Установка программного обеспечения

Вашему лазерному гроверу, который должен работать в автоматическом режиме, потребуется не только установка, но и настройка специального программного обеспечения. Важнейшим элементом такого обеспечения является программа, которая позволяет создавать контуры желаемого рисунка и преобразовывать их под расширение, понятное управляющим элементам лазерного гравера. Такая программа имеется в свободном доступе, и ее можно без особых проблем скачать на свой компьютер.

Программа, скачанная на управляющий гравировальным устройством компьютер, распаковывается из архива и устанавливается. Кроме того, вам потребуется библиотека контуров, а также программа, которая будет отправлять данные по создаваемому рисунку или надписи на контроллер «Ардуино». Такую библиотеку (как и программу для передачи данных на контроллер) также можно найти в свободном доступе. Для того чтобы ваша лазерная самоделка работала корректно, а гравировка, выполняемая с ее помощью, была качественной, вам потребуется настройка и самого контроллера под параметры гравировального устройства.

Особенности использования контуров

Если с вопросом о том, как сделать ручной лазерный гравер, вы уже разобрались, то необходимо прояснить и вопрос о параметрах контуров, которые могут наноситься при помощи такого устройства. Такие контуры, внутренняя часть которых не заполняется даже в том случае, если исходный рисунок закрашен, должны передаваться на контроллер гравера файлами не в пиксельном (jpeg), а векторном формате. Это значит, что изображение или надпись, наносимые на поверхность обрабатываемого изделия при помощи такого гравера, будут состоять не из пикселей, а из точек. Такие изображения и надписи можно как угодно масштабировать, ориентируясь на площадь поверхности, на которую они должны быть нанесены.

При помощи лазерного гравера на поверхность обрабатываемого изделия можно нанести практически любой рисунок и надпись, но для этого их компьютерные макеты необходимо перевести в векторный формат. Выполнить такую процедуру несложно: для этого используются специальные программы Inkscape или Adobe Illustrator. Файл, уже переведенный в векторный формат, необходимо преобразовать еще раз, чтобы его смог корректно воспринимать контроллер гравировальной установки. Для такого преобразования используется программа Inkscape Laserengraver.

Окончательная настройка и подготовка к работе

Изготовив лазерный гравировальный станок своими руками и закачав в его управляющий компьютер необходимое программное обеспечение, не приступайте к работе сразу: оборудование нуждается в окончательной настройке и регулировке. В чем заключается такая регулировка? Прежде всего необходимо убедиться, что максимальные перемещения лазерной головки станка по осям X и Y совпадают со значениями, полученными при преобразовании векторного файла. Кроме того, в зависимости от толщины материала, из которого изготовлено обрабатываемое изделие, надо отрегулировать параметры тока, подаваемого на лазерную головку. Делать это нужно для того, чтобы не прожечь изделие, на поверхности которого требуется выполнить гравировку.

Очень важным и ответственным процессом является точная настройка (юстировка) лазерной головки. Юстировка нужна для того, чтобы отрегулировать мощность и разрешение луча, вырабатываемого лазерной головкой вашего гравера. На дорогих серийных моделях лазерных гравировальных установок юстировка выполняется при помощи дополнительного маломощного лазера, установленного в основную рабочую головку. Однако в самодельных граверах, как правило, используются недорогие лазерные головки, поэтому такой способ точной настройки луча для них не подходит.

Испытайте свой самодельный лазерный гравер сначала на простых рисунках

Испытайте свой самодельный лазерный гравер сначала на простых рисунках

Достаточно качественная юстировка самодельного лазерного гравера может быть выполнена при помощи светодиода, извлеченного из лазерной указки. Провода светодиода подсоединяются к источнику питания с напряжением 3 В, а сам он фиксируется на рабочем конце штатного лазера. Попеременно включая и регулируя положение лучей, исходящих от тестового светодиода и лазерной головки, добиваются их совмещения в одной точке. Удобство использования светодиода от лазерной указки заключается в том, что юстировка с его помощью может выполняться без риска нанесения вреда как рукам, так и глазам оператора гравировальной установки.

Настольные лазерные гравёры и резаки для дома

Звезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активна

Никогда не задумывались о том, что вы можете самостоятельно сделать гравировку на кожаном портмоне или чехле для смартфона, нанести фотографию на деревянную поверхность? А может быть, вы всегда хотели с большой точностью вырезать детали из различных материалов для создания красивых поделок или корпусов для роботов? А ведь всё это можно делать с помощью компактных настольных лазерных гравёров и резаков. Давайте рассмотрим несколько таких устройств.

Для чего можно использовать лазерный гравёр/резак?

С помощью гравёра вы сможете создавать памятные надписи и рисунки на различных предметах. Гравёр может с большой точностью наносить рисунок на такие материалы как бумага, картон, кожа, ткань, войлок, дерево, фанера, оргалит, пластмасса и акрил. Также есть возможность гравировать на алюминии и стекле и делать печатные платы, используя некоторые хитрости. Однако нужно помнить, что вы не сможете гравировать на металлических и керамических изделиях.

Резак позволит вам с большой точностью вырезать необходимые контуры из бумаги, картона, кожи, ткани, войлока, дерева, фанеры, оргалита, пластмассы и акрила. При работе с прочными материалами, такими как фанера, резак заменит вам лобзик, а при работе с остальными перечисленными материалами – ножницы. Однако нужно помнить, что вы не сможете резать прозрачные и металлические предметы.

Читайте так же:
Как сделать пластиковую деталь

Вещи сделанные с помощью лазерного гравёра/резака

При работе с лазерным резаком/гравёром не забывайте, что лазер – это не игрушка. Во время работы обязательно нужно защищать глаза с помощью специальных очков, которые иногда идут в комплекте с устройством, а иногда их нужно приобретать отдельно.

Endurance DIY

Endurance DIY — это небольшой настольный лазерный гравёр/резак от российско-американской компании Endurance размером всего 31×25 см и рабочей площадью 210×297 мм.

Лазерный гравёр/резак Endurance DIY

В устройстве используются лазеры собственного производства L-Cheapo, которые, кстати, имеют универсальный крепёж, позволяющий закрепить лазер на многих 3D принтерах и ЧПУ устройствах. Рабочая длина волны лазера 445 нм, точность гравировки (зерно) – 0,1 мм, охлаждение – воздушное. Скорость гравировки, а также скорость и глубина реза зависит от мощности лазера, которых может быть три варианта:

Мощность2,1 Вт3,5 Вт5,6 Вт
Максимальная скорость гравировки20 мм/сек40 мм/сек50 мм/сек
Максимальная скорость реза картона толщиной 1мм3 мм/сек5 мм/сек6 мм/сек
Максимальная глубина реза образца из фанеры3 мм5-6 мм7-8 мм
Максимальная глубина реза образца из акрила3 мм4-5 мм5-8 мм

При покупке этого настольного лазерного гравёра/резака вы можете выбрать одну из перечисленных мощностей лазера. От этого будет зависеть цена: устройство с лазером мощностью 2,1 Вт обойдётся вам за 29900 рублей, с лазером 3,5 Вт – за 37400 рублей и с лазером 5,6 Вт – 49400 рублей. В комплекте идёт сам гравёр/резак и адаптер питания. Обратите внимание, что защитных очков в комплекте нет.

Для управления лазерным гравером/резаком Endurance DIY вы всегда сможете скачать полный пакет программ на сайте производителя.

Полное описание, большое количество фотографий и видео смотрите на сайте производителя здесь.

LaserBot

Этот лазерный гравёр/резак производит китайская компания Makeblock. Здесь используется Arduino-совместимый микроконтроллер. Кстати, кроме этого компания выпускает Arduino-совместимые конструкторы роботов, о чём я уже ранее писал в статье «Конструкторы программируемых роботов».

Гравёр Makeblock LaserBot

Этот агрегат поставляется с лазером мощностью 1,6 Вт и длиной волны 445 нм. Рабочая площадь здесь достигает 383×367 мм. Точность гравировки такая же, как и предыдущего устройства – 0,1 мм. Максимальная скорость движения лазерной головки — 200 мм/сек.

Для этого резака/гравёра вы сможете использовать фирменную программу mLaser, которая содержит простой и экспертный режим. Программа поддерживает растровые и векторные рисунки форматов PNG, JPG, BMP, SVG и DXF.

Программа mLaser

Стоимость такого гравёра/резака – около 350 долларов, не включая стоимость доставки и налог. Заказать его можно на сайте производителя здесь. В комплекте с устройством и адаптером питания вы получите защитные очки и 4 листа цветной бумаги.

Если вам нужен такой гравёр/резак, но с более мощным лазером, вы можете приобрести готовое решение у компании Endurance, про которую было написано выше. Стоимость LaserBot с лазером L-Cheapo мощностью 2,1 Вт обойдётся за 39 900 рублей, мощностью 3,5 Вт — 44 900 рублей, мощностью 5,6 Вт — 56 900 рублей. Подробности о таком комплекте здесь.

Dobot Magician

Следующее устройство позволяет делать намного больше, чем просто гравировать, ведь – это роботизированная рука, к которой вы можете кроме лазера прикрепить головку для 3D-печати, клешню, карандаш или кисть, присоску и многое другое. Но резать материалы, к сожалению, не получится из-за низкой мощности лазера, идущего в комплекте с роборукой – всего 0,5 Вт. Однако, если есть сильное желание, вы можете прикрепить сюда лазер большей мощности стороннего производителя.

Роборука Dobot Magician

На сегодняшний день, роборука продаётся в двух версиях: Dobot Magician и Dobot M1. Dobot M1 – это очень точная (0,02 мм) промышленная версия, но она очень дорогая (2999 долларов) и поэтому я не буду её здесь рассматривать. Dobot Magician – это настольная роборука, которая подойдёт и для дома, и для образовательных учреждений, и для небольших производств. Стоимость полного набора, в который входит Dobot Magician с лазером и защитными очками, — 1159 долларов, без учёта стоимости доставки. Кроме лазера сюда входит комплект для 3D-печати, клешня, джойстик, вакуумная присоска, комплект для рисования, Bluetooth и Wi-Fi модули.

Технические характеристики роборуки в сборе с лазером следующие: точность позиционирования 0,2 мм, потребляемая мощность лазера – 0,5 Вт, тип лазера — 405 нм (синий лазер), максимальный охват – 320 мм, максимальный угол поворота — 270°, см. рисунок ниже.

Охват роборуки Dobot Magician

Заказать Dobot Magician и посмотреть все технические характеристики можно на сайте производителя здесь.

Snapmaker

Это устройство также многофункциональное: кроме гравировки, оно может осуществлять 3D-печать и резьбу по дереву. Для каждого из этих трёх процессов, у Snapmaker есть отдельная головка. К сожалению, резать материалы у вас не получится, т.к. лазер в комплекте слабый, всего 0,5 Вт.

Многофункциональное устройство Snapmaker

Стоимость набора для 3D-печати и лазерной гравировки – 369 долларов, не считая стоимости доставки. А набор со всеми тремя головками обойдётся за 439 доллара. В комплекте идут защитные очки. Заказать Snapmaker или узнать подробности можно на странице проекта на сайте Kickstarter.

К плюсам этого устройства можно отнести также быструю сборку и разборку (всего 10 минут).

Wanhao DuPlicator i3 + Endurance L-Cheapo

Этот комплект также предлагает компания Endurance. Здесь в качестве платформы используется 3D принтер Wanhao DuPlicator i3, на которую будет установлен лазер L-Cheapo. Благодаря этому вы сможете не только гравировать и резать, но и использовать 3D-принтер по его прямому назначению.

Читайте так же:
Как правильно установить антенну для цифрового телевидения

Wanhao DuPlicator i3 + Endurance L-Cheapo

Размеры рабочей области здесь 200×200 мм, а точность гравировки 0,1 мм. Комплект с лазером 2,1 Вт обойдётся вам за 49900 рублей, с лазером 3,5 Вт – за 57400 рублей, с лазером 5,6 Вт — за 69400 рублей. Доставка и установка бесплатная только по Москве. Подробности по комплектам можете посмотреть на официальной странице здесь. И не забудьте приобрести защитные очки.

Гравировальные станки Neje

Эти малыши умеют только гравировать, ведь здесь низкая мощность лазера. Но обойти их стороной невозможно, ведь цена за эти станки в интернете начинается примерно от 3500 рублей. Маленький гравировальный станок Neje отлично подойдёт для первого знакомства с технологией лазерной гравировки в домашних условиях. На первой картинке ниже станок NEJE DK-5 Pro (меньше размер), а на второй картинке – станок DK-8-KZ (более аккуратный вид).

Гравировальный станок NEJE DK-5 Pro Гравировальный станок NEJE DK-8-KZ

Станок NEJE DK-5 Pro немного меньше (его размер 13.0×13.5×16.5 см) чем NEJE DK-8-KZ (его размер 14,5×16,0x19,0 см). Зато станок NEJE DK-8-KZ имеет более аккуратный вид и может комплектоваться лазером 0,5 или 1 Вт. У станка NEJE DK-5 Pro лазер может быть только 0,5 Вт.

Область гравировки обоих станков всего 38х38 мм, так что вы не сможете делать большие картины или делать гравировку на всей поверхности чехла для смартфона.

Программа для этих гравёров простая и бесплатная. Она умеет работать только с растровыми изображениями размером 512×512 пикселей формата JPG, BMP и PNG.

Программа для гравировальных станков Neje

В комплекте с гравёром идут защитные очки, 2 USB-кабеля (один — питание, второй — передача данных), шестигранный ключ, карта памяти microSD (содержит драйвер, ПО и др.) и краткое руководство. Комплектация может различаться в зависимости от магазина, в котором вы покупаете гравёр.

Надеюсь, эта статья поможет вам сделать правильный выбор при покупке гравёра/резака. Если вам известны ещё какие-либо интересные устройства для гравировки и резки, пишите об этом в комментариях.

Гравировка 2,5 W лазером на металле

Волоконники и твердотельники и без покрытия гравируют, но они обычно от 10Вт..

А углекислотники с 60Вт с KTП-8 могут железяку гравировать.

Вы НЕ сказали что за лазер, да и мощность какая-то игрушечная. Неужто светодиодная мухорайка, которые китайцы для баловства продают.

Лужу, паяю, станки ЧПУ починяю.
Еще частенько здесь болтаю: Телеграм сообщество ЧПУшников: t.me/cncunion

#3 OFFLINE ВикторHot

  • Пол: Мужчина
  • Из:Севастополь

))) да диодная 2,5 ватная КИТАЙмухорайка. я на ней гравировки травлю после прожига. наношу лак для ногтей, пробовал фоторезист. А хочу что нить другое попробовать, что бы четче выжигало .

Стали нерж и углеродные (клинки ножей) , поэтому при тонком слое лака лазер отражается и не полностью прожигает

Сообщение отредактировал ВикторHot: 10 Ноябрь 2019 — 16:05

#4 OFFLINE 3D-BiG

  • Пол: Мужчина
  • Город: Ареал обитания — вся страна, но обычно встречаюсь в Новосибирске.
  • Интересы: Полежать на диване, пофлудить на форуме.
  • Из:СССР

А если зачернить лак выжигаемой органикой? В этом случае пока полностью не прогорит маска отражения не будет.

Сообщение отредактировал 3D-BiG: 10 Ноябрь 2019 — 16:18

Лужу, паяю, станки ЧПУ починяю.
Еще частенько здесь болтаю: Телеграм сообщество ЧПУшников: t.me/cncunion

#5 OFFLINE ВикторHot

  • Пол: Мужчина
  • Из:Севастополь

А что такое выжигаемая органика?

#6 OFFLINE 3D-BiG

  • Пол: Мужчина
  • Город: Ареал обитания — вся страна, но обычно встречаюсь в Новосибирске.
  • Интересы: Полежать на диване, пофлудить на форуме.
  • Из:СССР

Краситель какой-нибудь, растворимый, лишь бы не пигмент.

Лужу, паяю, станки ЧПУ починяю.
Еще частенько здесь болтаю: Телеграм сообщество ЧПУшников: t.me/cncunion

#7 OFFLINE ВикторHot

  • Пол: Мужчина
  • Из:Севастополь

а если порошок от лазерного принтера? Краситель какой-нибудь, растворимый — это какой?

#8 OFFLINE 3D-BiG

  • Пол: Мужчина
  • Город: Ареал обитания — вся страна, но обычно встречаюсь в Новосибирске.
  • Интересы: Полежать на диване, пофлудить на форуме.
  • Из:СССР

Вы мне предлагаете провести эксперименты с тонером. А у меня есть такой игрушечный лазер. А мне это надо.

Лужу, паяю, станки ЧПУ починяю.
Еще частенько здесь болтаю: Телеграм сообщество ЧПУшников: t.me/cncunion

#9 OFFLINE ВикторHot

  • Пол: Мужчина
  • Из:Севастополь

понял, думал , кто нибудь знает, ничего не предлагаю

#10 OFFLINE KuZ

  • Пол: Мужчина
  • Город: Москва
  • Из:Москва

понял, думал , кто нибудь знает, ничего не предлагаю

Вы батенька делаете не правильные выводы. Вадим , я и большинство здесь на форуме работают в теме давно. Если приобретается какое- то оборудование, оно приобретается «под задачи». Не бывает такого, что приобрели лазерную указку и сразу этой указкой будем делать всё, от резки металла до гравировки.

Ну а по теме. Если Ваш лазер сжигает «органику», наносите например женский лак для волос, дальше сжигать маску и травить. ( но для потравки нужен качественный край маски)

Головка лазера для гравировки

Когда перед нами встал вопрос о покупке лазерного гравёра, мы начали подбирать тип аппарата, который бы соответствовал большинству наших требований. Он должен резать бумагу, картон, дерево и пластмассу, выбирать на небольшую глубину требуемый рисунок, например, для изготовления печатей, штампов и фотографий и, желательно, уметь маркировать изделия из пластмасс и металлов.

Так как это была новая неизвестная область, пришлось искать информацию в доступном для нас виде в форумах и описаниях машин на сайтах. При детальном изучении типов лазеров, используемых в аппаратах, выяснилось, что для маркировки используются маломощные лазеры с длиной волны, отличной от тех, которые используются для резки материалов. Скрепя сердце, мы решили отказаться от этой функции в пользу более востребованных и остановили свой выбор на углекислотном лазере. Он позволяет резать и гравировать различные материалы.

Читайте так же:
Абсолютная деформация при растяжении

Следующим шагом был выбор мощности излучателя. Оказалось, что граверы с лазером мощностью 40 ватт и ниже с короткофокусной линзой лучше подходят для гравировки мелких деталей. Их можно использовать для изготовления печатей с качественной прорисовкой символов кегля 6 или даже 5. Противоположные требования для резки. В этом случае, чем мощнее лазер, тем быстрее происходит процесс.

Мы решили покупать аппарат с компромиссными 60-ю ваттами. Это, судя по сообщениям в форумах интернета, максимальная мощность, при которой можно получить приемлемые результаты при гравировке и наименьшая для резки толстых (до 10 мм) материалов. Линза соответствующая, среднефокусная: 2,5 дюйма.

Так как у нас была идея изготавливать различные таблички, размер рабочего стола должен быть не самым маленьким. Мы его подобрали, когда выбирали модель гравёра.

С учетом большинства наших требований было решено остановиться на аппарате китайского производства. Мы представляли, что разница в цене между «китайцем» и «американцем» в два, а то и более раза, при одинаковых характеристиках не появится просто так, но в случае некачественного исполнения некоторых видов работ были готовы от них отказаться.

По рекомендации человека, давно работавшего на китайских граверах, мы приобрели машину марки Green Technology GT9060 с углекислотным лазером мощностью 60 ватт и размером рабочего стола 90х60 см.

Запуск гравера

И вот гравёр привезен. С некоторым трудом вшестером мы его извлекли из грузовика. Для этого упаковочный ящик пришлось разбирать прямо в кузове, т. к. всё весило по накладной 300 кг. Отвинтив ноги, мы затащили аппарат в 80-и сантиметровую дверь и принялись его подключать.

Гравировщик

С электрическими соединениями проблем не было. В сеть гравёр включался стандартным кабелем, таким же, какой используется в компьютерах. К нему подключаются компрессор для обдува зоны резки и помпа водяного охлаждения лазера. Трубки для подачи воздуха от компрессора и воды от помпы, идущие в комплекте, подошли так же без проблем.

По незнанию мы бак с водой поставили на пол, а помпу установили выше бака.

Когда всё было подсоединено, мы, наконец, включили аппарат. И сразу выяснилось, что помпа не герметичная. Она протекала, воду гнала слабо, прихватывая пузырьки воздуха. Попытка загерметизировать крышки с помощью резиновых прокладок и герметика ни к чему не привела — вода продолжала вытекать изо всех щелей насоса. Давление было настолько слабым, что вновь поступающая вода не могла протолкнуть свои же остатки в лазерной трубке с прошлого запуска. Помпу пришлось утопить в баке и чудесным образом вода в систему пошла.

По рекомендации электриков мы соорудили некоторую защиту аппарата по электропитанию. Сам гравёр, воздушный компрессор и насос водяного охлаждения мы подключили через УЗО (устройство защитного отключения). Компьютер и его монитор у нас подключён через второе УЗО. Конечно же, с щитка напряжение подавалось через тепловой и электромагнитный автоматы. Не забыли и про обязательное заземление.

Начало работы

В первую очередь нам пришлось подобрать расстояние от нижней точки головки до материала, чтобы луч фокусировался на поверхности.

Взять и что-то отгравировать или даже просто разрезать с лёта не получилось. Мы знали, что различные материалы требуют разных режимов, но не представляли, с каких значений скорости хода луча, мощности лазера, подачи воздуха и разрешения гравировки начинать подбор соотношений.

Через несколько дней работы с различными материалами в голове начала формироваться система подбора режимов. Мы решили остановиться на нескольких уровнях мощности лазера для различных работ. Сразу хочу предупредить, что выбранные уровни мощности оказались удобными именно для нашего комплекса лазер — зеркала — линза — механика — юстировка. Для других они могут оказаться неверными или неудобными. И нет уверенности, что они оптимальны даже для нас.

10-15 ватт мы используем для гравировки продукции с мелкими деталями, т.к. при пробе оказалось, что луч в точке фокуса у нас самый тонкий при низкой мощности. Правда, есть мысль, что худшие результаты при большей мощности оказывались не от увеличившейся толщины луча, а от прогрева областей материала, прилегающих к месту реза и гравировки. Побольше,

20-30 ватт оказались удобными для гравировки, не требующей высокого разрешения. Для ускорения процесса мы решили увеличить мощность ценой некоторого утолщения луча. 40-60 ватт востребованы при резке листовых материалов.

Излучатель

Требуемую глубину выжигания регулировали скоростью движения луча по поверхности.

Работа и проблемы

Как только мы определились с режимами работы для некоторых материалов, появилась возможность выдавать продукцию. Были опробованы дерево, фанера, бумага, полистирол, ПЭТ, оргстекло, искусственная и натуральная кожа. Выяснилось, что кожа изготавливается из различных материалов, в том числе и ПВХ, поэтому мы сначала проверяем состав: выжигаем небольшую площадь и по характеру следа и испарений решаем, будем ли мы с ней работать.

Дерево, оргстекло, АБС, ПЭТ, натуральная кожа и резина обрабатываются легко и просто.

Бумага плотностью 250-300 г/м2 режется неплохо. Правда, если она неровная и уходит из-под фокуса линзы, появляется подгорание по краям. Также слегка подгорает тонкая (80 г/м2) и бархатная бумага. Уменьшить подгорание удаётся точной фокусировкой, полной подачей воздуха и максимально возможной скоростью резки. Для бархатной бумаги дополнительного улучшения добились некоторой хитростью. На столик бумагу укладывали лицевой стороной вниз и резали зеркально отражённое изображение. В этом случае следов подгорания видно не было.

Читайте так же:
Как прозвонить силовой кабель

Первая проблема появилась, когда однажды не запустился двигатель помпы. Как оказалось, у него появились мертвые точки и если ротор останавливался в ней, то при включении он уже не вращался, а мелко дрожал. Стоило вручную вывести двигатель из этого состояния, как помпа начинала работать. Это стало повторяться всё чаще и чаще и настал момент, когда запустить двигатель не удалось. В спешном порядке была куплена помпа российского производства с близкими параметрами. Диаметры штуцеров были отличными от китайских, но с помощью докупленных переходных шлангов удалось подключить её к граверу.

Радость была недолгой: на следующее утро помпа при включении зарычала, нагрелась и остановилась. В магазине второй такой же не оказалось и нам её поменяли на менее производительную. С ней гравёр почти нормально проработал полгода: изредка, как в китайской, не запускался двигатель, но при постукивании по корпусу помпа начинала работать.

Один раз соскакивал переходной шланг и, пока мы поняли, что произошло, 30 литров воды из бака были выброшены в потолок.

Следующая проблема вылезла при гравировке конусной бутылки. Надо было опустить рабочий столик на большую глубину. Концевой выключатель в глубине аппарата не сработал и столик свернул его вместе с креплением.

Концевик подобрали быстро в соседнем магазине, закрепили и проверили его работу. Как оказалось, он срабатывает, а сигнал теряется в недрах блока управления двигателями. Мы это приняли к сведению и отложили устранение причины до лучших времён, тем более, что в повседневной работе двигать столик, тем более на такую глубину, нужды нет.

Через некоторое время выяснился ещё один нюанс. Мощность излучения сильно зависит от температуры газа в трубке. При длительной резке температура возрастает настолько, что при выбранных режимах материал не прорезается до конца, а при гравировке уменьшается глубина выборки. То есть наш бак не обеспечивал равномерного охлаждения лазера и приходилось часто менять в нём воду.

Был приобретён чиллер с воздушным охлаждением. Он даже при интенсивной работе лазера не давал охлаждающей воде нагреться выше 8-10 градусов выше температуры воздуха в комнате на уровне пола. Стабильность излучения, конечно, сразу возросла. Отпала проблема с помпой — насос чиллера работает, как и должен работать любой насос.

Так как раньше охлаждающая вода в баке менялась часто, у нас не было проблем с цветением тёплой воды. Чтобы избежать этого на будущее, в воду мы сразу добавили автомобильный антифриз в количестве около четверти общего объёма системы. Это дало эффект — воду не меняли полгода, но она пока не цветёт.

Плохо — хорошо

Так как мы в то время присматривались к мощности и глубине гравировки, то заметили интересный эффект нашей трубки. В начале гравировки штампов глубина выборки в резине была больше и плавно уменьшалась. Через полминуты глубина стабилизировалась и дальше могла менялась в зависимости от температуры воды. Мы предположили, что это происходит из-за теплового сопротивления стенок трубки между газом и водой. Бороться с этим явлением мы не можем, просто учитывем его при изготовлении штампов.

Сопло с линзой

Изготавливать печати нам не удалось — в режиме гравировки по резине толщина луча в точке фокуса оказалась около 0.3 мм, так что оттиски букв были недостаточно качественными .

Попутно выяснился ещё один недостаток конструкции аппарата. В нём применены шаговые двигатели. Теоретически положение головки должно определяться поворотом осей двигателей. На практике положение не соответствует требуемому. Это происходит из-за растяжения ремней, трения и инерции. Причём, чем сильнее натянуты ремни, тем сильнее проявляется трение. Чем больше скорость гравировки и резки, тем больше будет давать знать о себе инерция головки. Грубо говоря, если пытаться вырезать круг, то начальная и конечная точка реза совпадать не будут. Поэтому мелкие детали оказываются с дефектами, на крупных деталях неточность скрадывается. При использовании сервопривода такого недостатка не будет.

Все эти недостатки — толстый луч (0.3 — 1 мм в зависимости от режима), нестабильность излучаемой мощности при работе и неточность механики приводят к большим сложностям при гравировке мелких объектов, например, символов в печатях.

При изготовлении номерков и табличек маленькие (меньше 5 мм) символы не используются, поэтому гравировка получается качественной, а большая площадь стола позволяет изготавливать большое количество единиц продукции за одну загрузку материала.

Хорошо получаются портреты на дереве (фанере). Так как в этом случае особого разрешения не требуется, визуально качество рисунка получается очень неплохим. Если пытаться добиться высокого разрешения, то более отчётливым становится только растр картинки.

Выводы

Лишний раз мы убедились, что любая техника имеет свои нюансы. Из-за некоторых пришлось отказаться от изготовления печатей. В то же время штампы на резине с символами более 3 мм гравируются неплохо. Резка мелких деталей также сопряжена с трудностями.

Вполне качественно получается у нас практически любая остальная продукция, а углекислотный лазер позволяет работать с широким спектром материалов. 60-ваттный лазер позволяет резать пластик 10 мм и даже более. Программа резки своеобразная, но не сложная в освоении и построена достаточно рационально.

А.Драчов

Драчов Александр

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector