Выжигание лазером по дереву

Выбор лазерного принтера по дереву

При выборе лазерного выжигателя необходимо учесть ряд параметров, главный из которых – мощность. Как правило, мощность станка колеблется в пределах от 20 до 150 Вт.

Мини ЧПУ фрезер

К сведению! Если вам нужен станок, способный производить сквозную печать и резку древесины, остановите свой выбор на устройствах мощностью не менее 50Вт.

Как нетрудно догадаться, от мощности напрямую зависит цена устройства. Поэтому многие мастера идут на хитрость: покупают недорогой станок, а потом своими руками устанавливают на него более мощный излучатель.

Принтер по дереву для печати

Однако тут надо учесть другой важный момент – систему охлаждения, которая может быть воздушной либо водяной. Не рекомендуется устанавливать гравер-излучатель мощностью более 60 Вт на станок, не оборудованный водяным охлаждением.

И последний момент, который следует упомянуть – оптическая система, отвечающая за фокусировку луча. Если вы хотите создавать по-настоящему художественные гравюры, вам не обойтись без принтера, способного менять фокус непосредственно в процессе работы. Поверьте, результат того стоит (см. фото).

Вместо заключения

И напоследок нельзя не упомянуть еще один вариант трехмерной печати «по дереву». Не так давно был разработан особый пластик (филамент) для 3д принтеров, способный достаточно достоверно имитировать структуру цвет, рисунок и структуру настоящего дерева. Материал получил название LayWood D3, стоит учитывать, что подходит он не для всех устройств, так как имеет отличия от привычных ABS и PLA пластиков. Результат использования можно увидеть на видео.

Если вы спросите любого, кто увлекается DIY, о чем они мечтают больше всего, шансы довольно высоки, что они скажут либо 3D принтер, либо лазерный резак / гравер. Лазерный выжигатель по дереву очень классная штука, так же, как и 3D принтер.

Два года назад я просматривал видео и журналы, когда наткнулся на интересную статью о лазерном гравере. С того времени я серьезно хотел одну из этих машин. Я искал его пару раз на eBay и Amazon, но они стоили слишком дорого. Однако теперь, цены дошли до того уровня, когда они доступны для энтузиастов DIY.

В конце концов я получил 5500mW Laser Engraver.

Пирограф ЧПУ имеет следующие особенности:

  1. Может гравировать на деревянной поверхности, пластиковой, бамбуке, резине и коже.
  2. Резать бумагу, пену и тонкую кожу.
  3. Зона гравировки: 15см x 20см
  4. Работает под управлением Arduino Nano
  5. Совместим с Open Source Software
  6. Рабочая мощность: 5500 мВт

Несмотря на то, что комплект для сборки пришел довольно давно, только сейчас у меня выдалось свободное время. В этой инструкции я хочу поделиться с вами опытом по сборке выжигателя ЧПУ своими руками, рассказать о его применении и что вы можете с ним сделать. Надеюсь эта информация будет полезна для многих.

Шаг 2: Обзор лазерного гравера/резака

Во всех отношениях лазерные гравировщики очень хороши для быстрого перехода от идеи к воплощению.

Лазерный гравер или резаки работают путем фокусировки мощного лазерного луча на поверхности материала. Луч сфокусирован на точке, равной одной тысячной дюйма и может сжигать, расплавлять или даже испарять материал.

Лазерная гравировальная машина имеет четыре основные части:

  1. Лазерный модуль: Который испускает световой луч высокой интенсивности
  2. Шаговые двигатели: Которые отвечают за движение лазерного модуля и отрисовку желаемых рисунков
  3. Контроллер: Управляет направлением лазерного луча, интенсивностью и скоростью движения
  4. Поверхность: На которую попадают лазерные лучи для резки/гравировки

Сперва шаблон рисунка/дизайна загружается в программное обеспечение. Программа создает векторный файл и отправляет его контроллеру, который с помощью шаговых двигателей ведет лазер по заданному пути. Качество гравировки зависит от интенсивности излучения и скорости хода. Очень мощные граверы могут разрезать даже толстые материалы, например, твердую древесину или акрил.

Шаг 6: Настройка ПО

Программное обеспечение имеет множество параметров. Каких-то особенных правил настройки нет, просто необходимо подбирать настройки в зависимости от ситуации. Я объясню каждый из параметров, если вы все поймете, вы легко сможете получить наилучший результат.

Первая страница

Intensity (Интенсивность): 0-255 устанавливает мощность лазера путем управления напряжением (PWM), посылаемым на лазерную головку. (Не оказывает никакого эффекта на большинство систем)

Speed (Скорость): Устанавливает как быстро двигается лазерная головка по рабочей поверхности (основной фактор для корректировки выжигания).

Time (Время): Время используется только в дискретном режиме и влияет на продолжительность работы лазера для каждого пикселя (больше время = больше удельной мощности)

Step (Шаг): Шаг – это расстояние, проходимое при использовании кнопок управления осью. (does not change the output).

Carve Mode (Режим резки): Может быть односторонний (слева направо) или Z для двунаправленного (лево-право-лево и т.д.), или контурный для вырезания фигур

Discrete (Дискретный режим): Останавливает лазер на каждом пикселе на указанное значение времени, так медленнее, но точнее.

Continuous (Непрерывный режим): Сканирует головку и издает лазерный импульсы, быстрее, но менее точно.

Вторая страница

  1. STEP: Выходной контакт Arduino управляющий пульсом шагового двигателя.
  2. DIR: Выходной контакт Arduino управляющий направлением шагового двигателя.
  3. MIN and MAX: Для ограничения контакта PPM (Pulse-position modulation).
  4. PPM: Изменение масштаба рисования. PPM должен быть 320 для X и Y, чтобы получить хороший результат.
  5. LASER: Номер контакта лазерного модуля. Значения вкл (1)/выкл (0) должны быть 12 или 11 если используется PWM mode (у Arduino Nano есть переключатель, для смены режима)
  6. SERVO: Номер контакта.
  7. FEED RATE: Максимальная скорость при которой лазер отключается.

Заметка: На второй странице следует изменять только PPM и Feed Rate.No остальные параметры нет необходимости трогать, если вы не эксперт.

Режущий лазер

Инструменты и принадлежности, которые потребуются для того, чтобы изготовить лазер своими руками:

Рисунок 1. Схема лазерного светодиода.

  • неисправный DVD-RW привод с рабочим лазерным диодом;
  • лазерная указка или портативный коллиматор;
  • паяльник и мелкие провода;
  • резистор на 1 Ом (2 шт.);
  • конденсаторы на 0,1 мкФ и 100 мкФ;
  • аккумуляторы типа ААА (3 шт.);
  • маленькие инструменты типа отвертки, ножика и напильника.

Этих материалов будет вполне достаточно для предстоящих работ.

Итак, для лазерного устройства в первую очередь необходимо подобрать DVD-RW привод с поломкой механического характера, поскольку оптические диоды должны быть в исправности. Если у вас отсутствует износившийся привод, придется приобрести его у людей, которые продают его на запчасти.

При покупке следует учитывать, что большинство приводов от производителя Samsung являются непригодными для изготовления режущего лазера. Дело в том, что эта компания выпускает DVD-приводы с диодами, которые не защищены от наружного воздействия. Отсутствие специального корпуса означает, что лазерный диод подвержен тепловым нагрузкам и загрязнению. Его можно повредить легким прикосновением руки.

Рисунок 2. Лазер из DVD-RW привода.

Оптимальным вариантом для лазера будет привод от производителя LG. Каждая модель оснащается кристаллом с различной степенью мощности. Этот показатель определяется скоростью записывания двухслойных DVD-дисков. Крайне важно, чтобы привод был именно записывающим, поскольку в нем содержится инфракрасный излучатель, который нужен для изготовления лазера. Обычный не подойдет, так как он предназначен только для считывания информации.

DVD-RW со скоростью записи 16Х оснащен красным кристаллом мощностью 180-200 мВт. Привод со скоростью 20Х содержит диод мощностью 250-270 мВт. Высокоскоростные записывающие устройства типа 22Х оборудуются лазерной оптикой, мощность которой достигает 300 мВт.

Разборка DVD-RW привода

Этот процесс должен проделываться с тщательной осторожностью, поскольку внутренние детали имеют хрупкую структуру, их легко повредить. Демонтировав корпус, вы сразу заметите необходимую деталь, она выглядит в виде небольшого стеклышка, расположенного внутри передвижной каретки. Его основание и нужно извлечь, оно отображено на рис.1. Этот элемент содержит оптическую линзу и два диода.

На этом этапе сразу следует предупредить, что лазерный луч является крайне опасным для человеческого зрения.

При прямом попадании в хрусталик он повреждает нервные окончания и человек может остаться слепым.

Лазерный луч обладает ослепляющим свойством даже на расстоянии 100 м, поэтому важно следить за тем, куда вы его направляете. Помните, что вы несете ответственность за здоровье окружающих, пока такое устройство находится в ваших руках!

Рисунок 3. Микросхема LM-317.

Перед тем как приступить к работе, необходимо знать, что лазерный диод можно повредить не только неосторожным обращением, но и перепадами напряжения. Это может случиться за считанные секунды, поэтому диоды работают на основе постоянного источника электричества. При повышении напряжения светодиод в устройстве превышает свою норму яркости, вследствие чего разрушается резонатор. Таким образом, диод теряет свою способность к нагреву, он становится обычным фонариком.

На кристалл воздействует и температура вокруг него, при ее падении производительность лазера возрастает при неизменном напряжении. Если она превысит стандартную норму, резонатор разрушается по схожему принципу. Реже диод повреждается под воздействием резких перепадов, которые обуславливаются частыми включениями и выключениями устройства в течение короткого периода.

После извлечения кристалла необходимо моментально перевязать его окончания оголенными проводами. Это нужно для создания соединения между его выходами напряжения. К этим выходам нужно припаять малый конденсатор на 0,1 мкФ с отрицательной полярностью и на 100 мкФ с положительной. После этой процедуры можно снять намотанные провода. Это поможет защитить лазерный диод от переходных процессов и статического электричества.

Питание

Зависимость величины поглощенной энергии лазерного излучения от радиуса луча и типа соединения.

Перед созданием элемента питания для диода необходимо учесть, что он должен подпитываться от 3V и расходует до 200-400 мА в зависимости от скорости записывающего устройства. Следует избегать подсоединения кристалла к аккумуляторам напрямую, поскольку это не простая лампа. Он может испортиться даже под воздействием обычных батареек. Лазерный диод является автономным элементом, который подпитывается электричеством через регулирующий резистор.

Система питания может быть налажена тремя способами с различной степенью сложности. Каждый из них предполагает подпитку от постоянного источника напряжения (аккумуляторы).

Первый метод предполагает регуляцию электричеством при помощи резистора. Внутреннее сопротивление устройства измеряется путем определения напряжения во время прохода через диод. Для приводов со скоростью записи 16Х вполне достаточно будет 200 мА. При повышении этого показателя существует вероятность испортить кристалл, поэтому стоит придерживаться максимального значения в 300 мА. В качестве источника питания рекомендуется воспользоваться телефонным аккумулятором или пальчиковыми батарейками типа ААА.

Преимуществами этой схемы питания являются простота и надежность. Среди недостатков можно отметить дискомфорт при регулярной подзарядке аккумулятора от телефона и сложность размещения батареек в устройстве. Кроме того, трудно определить нужный момент для подзарядки источника питания.

Рисунок 4. Микросхема LM-2621.

Если вы используете три пальчиковых батарейки, эту схему можно легко обустроить в лазерной указке китайского производства. Готовая конструкция отображена на рис.2, два резистора на 1 Ом в последовательности и два конденсатора.

Для второго метода применяется микросхема LM-317. Этот способ обустройства системы питания намного сложнее предыдущего, он больше подойдет для стационарного типа лазерных установок. Схема основывается на изготовлении специального драйвера, который представляет собой небольшую плату. Она предназначена для ограничения электротока и создания необходимой мощности.

Цепь подключения микросхемы LM-317 отображена на рис.3. Для нее потребуются такие элементы, как переменный резистор на 100 Ом, 2 резистора на 10 Ом, диод серии 1Н4001 и конденсатор на 100 мкФ.

Драйвер на основе данной схемы поддерживает электрическую мощность (7V) вне зависимости от источника питания и окружающей температуры. Несмотря на сложность устройства эта схема считается простейшей для сборки в домашних условиях.

Третий метод является наиболее портативным, что делает его самым предпочтительным из всех. Он обеспечивает питание от двух батареек ААА, поддерживая постоянный уровень напряжения, подаваемого на лазерный диод. Система удерживает мощность даже при низком уровне заряда в аккумуляторах.

При полной разрядке батарейки схема перестанет функционировать, а через диод будет проходить небольшое напряжение, которое будет характеризоваться слабым свечением лазерного луча. Этот тип подачи питания является самым экономичным, его коэффициент полезности действия равняется 90%.

Схема двухстандартной оптической головки.

Для реализации такой системы питания понадобится микросхема LM-2621, которая размещена в корпусе размером 3×3 мм. Поэтому вы можете столкнуться с определенными трудностями в период припаивания деталей. Конечная величина платы зависит от ваших умений и сноровки, поскольку детали можно расположить даже на плате 2×2 см. Готовая плата отображена на рис.4.

Дроссель можно взять от обычного блока питания для стационарного компьютера. На него наматывается проволока с сечением 0,5 мм с количеством оборотов до 15 витков, как это показано на рисунке. Дроссельный диаметр изнутри составит 2,5 мм.

Для платы подойдет любой диод Шоттки со значением 3 А. К примеру, 1N5821, SB360, SR360 и MBRS340T3. Мощность, поступающая к диоду, настраивается резистором. В процессе настройки рекомендуется соединить его с переменным резистором на 100 Ом. При проверке работоспособности лучше всего использовать изношенный или ненужный лазерный диод. Показатель мощности тока остается таким же, как и на предыдущей схеме.

Подобрав наиболее подходящий метод, можно модернизировать его, если у вас есть необходимые для этого навыки. Лазерный диод нужно размещать на миниатюрном радиаторе, чтобы он не перегревался при повышении напряжения. По завершении сборки системы питания нужно позаботиться об установке оптического стекла.

Возможности оборудования

Лазерный луч, который является основным рабочим инструментом данного оборудования, имеет высокую мощность (до 10 000 000 Вт/кв. см, толщина зоны воздействия 0,1 мм). Такие характеристики позволяют обрабатывать материалы различной толщины.

Также с помощью лазерной технологии можно получить детали сложной конструкции и различных размеров.

Рассмотрим конкретнее возможности лазерных ЧПУ машин:

  • Резка. Данная технология является доступной, но не считается самой эффективной. Это можно объяснить тем, что потребление у лазерного резака при сильной термической обработке меньше, нежели у плазменного. Преимуществом такой резки является точность краев и сбережение оптических характеристик материалов.

    Есть два варианта резки: сквозная и несквозная. Вторая отлично подходит для декоративной продукции: лазером снимается верхний слой пластика, таким образом на втором слое формируется рисунок. Такая ювелирная работа под силу лишь станкам ЧПУ лазерным.

  • Гравировка. Принцип работы следующий: шаг за шагом наносятся тонкие несквозные резы, далее они составляют линию нужной толщины и глубины. При такой обработке сложность изображения и толщина материала не играют важную роль. Основным преимуществом гравировки на лазерном оборудовании является высокая скорость.

Преимущества станков

  1. Огромное количество материалов, которые можно обрабатывать: тонкие и толстые, горючие и нет.
  2. Высокое качество и точность обработки.
  3. Минимум пыли и стружки.
  4. Высокая скорость обработки, за небольшой промежуток времени возможно сделать большое количество необходимой продукции.
  5. Минимальные потери материала, которые возможны за счет высокой точности обработки.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *