Alp22.ru

Промышленное строительство
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Лазерная гравировка

Лазерная гравировка

Лазерная гравировка — это метод нанесения изображения на какое-либо изделие с помощью сфокусированного лазерного луча. Как правило, это изображение имеет некоторую глубину (рельеф), и в этом заключается основное отличие лазерной гравировки от лазерной маркировки. Лазерной гравировкой часто называют само изображение, полученное на изделии. Как правило, это логотипы, надписи, какой-либо орнамент или рисунок.

Содержание

Описание процесса [ править | править код ]

В лазере (лазерном станке) энергия от излучателя передается через систему оптики или оптического волокна на фокусирующую систему, где он приобретает окончательную фокусировку и попадает на гравируемый материал. При этом чем ближе расстояние от линзы до материала, тем точнее и тоньше может быть сфокусированный луч, и соответственно, линии гравировки. В процессе лазерной гравировки снимается (выжигается, испаряется) верхний слой или несколько слоев за счет чего на поверхности материала возникают углубления, сочетания которых дают необходимое изображение или надпись.

Глубина гравировки зависит от выбранной мощности источника лазерного излучения, от физических свойств обрабатываемого материала, а также от режима обработки материала.

Преимущества [ править | править код ]

Плюсы лазерной гравировки перед другими методами нанесения гравировки заключаются:

  • в быстроте процесса, что значительно снижает его себестоимость
  • стойкость к истиранию изображения, в отличие от напечатанного краской
  • возможность наносить изображения на металлы и пластики, на которые невозможно нанести стойкое изображение другим способом
  • нет непосредственного контакта инструмента с материалом, что может позволить гравировать труднодоступные и неудобно расположенные участки материала
  • воздействие оказывается на минимальную площадь поверхности (примерно 10-20 микрон), что влияет на точность выполненной гравировки
  • процесс гравировки задается и координируется ЧПУ, что позволяет почти исключить брак в изделиях и позволяет достичь точности позиционирования в пределах детали

Недостатки [ править | править код ]

Как и в любом технологическом процессе в лазерной гравировке есть и свои недостатки:

  • невозможность контролировать точность глубины гравировки (однако возможно варьирование скоростью резки и мощностью излучения лазера)
  • гравированная площадь не имеет однородной плоскости поверхности, что связанно с неоднородностью материала, имеющейся повсеместно
  • изображение может искажаться либо неполностью гравироваться на изогнутых поверхностях из-за изменения фокусного расстояния
  • не все материалы могут перенести температурное воздействие лазерного луча, вследствие чего деталь испытывает нежелательные деформации или изменения в материале (закалка металла, загрязнение полимеров продуктами термической деструкции и т.п.).

Оборудование для лазерной гравировки [ править | править код ]

Несмотря на большое разнообразие лазеров на рынке, среди используемых в производственных процессах можно выделить 2 основных типа лазерных граверов:

Как подключить лазерный гравер

В правой части экрана программы LightBurn, в окне инструментов активируйте вкладку Move. Здесь Вы можете сообщать настольному граверу, с какой скоростью холостого хода он должен перемещаться, с каким шагом и на какое расстояние.

В правой части окна, в поле Distance, необходимо задать шаг перемещения лазерной головки, например 20 мм. Теперь при нажатии стрелок (вверх, вниз, влево, вправо) каретка за один шаг будет проходить по 20 мм.

Читайте так же:
Что необходимо для сварки полуавтоматом

Как подключить лазерный гравер 4

Как подключить лазерный гравер 2

Далее, ниже, в поле Speed — это скорость холостого хода каретки введите максимальное значение равное 8.000 мм/мин. Этот параметр отвечает за скорость перемещения при ручном управлении. При желании его можно поставить меньше.

В случае, если Ваш настольный лазерный гравер оснащен осью Z, то в поле Z — speed – скорость перемещения третьей оси, введите значение 2000 мм/мин. Если же Вы обладатель станка с двумя осями Х и Y, то этот параметр можно смело пропустить

В поле Power, рядом с кнопкой Fire укажите процентную мощность свечения лазера, которую впоследствии Вы будете использовать для предварительной подсветки рабочей области. В зависимости от того, с каким материалом Вы работаете значение мощности будет варьироваться от 0,25% до 1%. Допустим, если Вы используете мягкую кожу, то в этом случае нужно быть аккуратным и выставить наименьшую мощность, например, 0,25. Если после активации кнопки, свечение отсутствует, то следует повысить мощность еще, допустим до 0,5%, в зависимости от мощности лазера этот процент может варьироваться.

Как мы уже говорили, стрелки вверх, вниз, влево, вправо отвечают за перемещение лазерной головки в рамках рабочего области лазерного гравера

Прерывистые стрелки вверх и вниз используются в конфигурациях с третьей осью и соответственно отвечают за перемещение по оси Z.

Подключение лазерного гравера

Как подключить лазерный гравер 3

Затем, включите питание, нажав кнопку сзади, на устройстве. Теперь, после всех процедур нажмите на кнопку Home. В этот момент начнет происходить процесс калибровки и определения концевых выключателей.

Лазерный гравер откалиброван!

Функция Get Position

Теперь рассмотрим функцию Get Position (расположена в окне инструментов Move наверху), нажав на соответствующую кнопку, справа появились координаты X и Y. Эта функция просто осуществляет индикацию текущего положения. Она полезна в случаях, когда после перемещения по полю Вам нужно вернуться в записанные ранее координаты, для этого в поле Move to Position вбиваете значения для X, Y и нажимаете на кнопку GO.

Пример: Записали текущие координаты, нажав на кнопку Get Position, после переместитесь по рабочему полю, при этом координаты текущего положения станут другими, для возвращения обратно, введите записанные ранее координаты в строке Move to position и нажмите Go. Лазерный гравер вернется в начальное настроенное положение.

Фокусировка

Нажмите на кнопку Fire, произойдет подсветка области.

Предварительно ослабив задний винт, опустите лазерную головку примерно на расстояние 20 мм от заготовки. Посмотрите статью про фокусировку.

Далее, надев очки и используя вкладыш для фокусировки, подкрутите линзу лазерного модуля и добейтесь точки наименьшего диаметра. Фокусировка производится каждый раз при смене толщины материала. После фокусировки, ослабив винт защитного экрана, опускаем шибер для предотвращения попадания лазерного свечения в глаза.

После настройки фокуса, повторно нажмите на кнопку Fire для деактивации лазера.

Читайте так же:
Дюраль что это такое

Позиционирование лазера

В окне инструментов Laser, в правой его части, щелкните по выпадающему списку Start From, выберите, для начала, режим абсолютные координаты.

Cетка страницы, которую Вы видите в главном окне редактирования, представляет собой рабочую область настольного лазерного гравера. Все, что Вы разместите в этой области, будет награвировано/вырезано в соответствующем месте рабочего поля. Нарисуйте квадрат, для наглядности. Зеленый квадратик в левом нижнем углу изображения представляет собой начало координат, а красный квадратик в том же месте указывает на ноль Вашего станка. В «Абсолютных координатах» они всегда находятся в одном и том же месте. Отсчет координат гравировки изображения начнется от нижнего левого угла, а положение проекта будет соответствовать положению на рабочем поле.

Следующий режим — Current Position — Текущее положение.

Вероятно, этот режим работы самый простой в использовании. Резка либо гравировка изображения будет происходить после нажатия кнопки «Start» от текущего местоположения лазерной головки. В настройках можно выбрать начальное положение точки свечения лазера относительно изображения, для этого нужно щелкнуть по иконке шестеренки «Setting» и выбрать одно из девяти положений Job Origin.

Обратите внимание, что после выбора верхнего левого угла и нажатия кнопки ок зеленый индикатор «Job Origin» переместился в левый верхний угол, именно в этой точке, относительно изображения расположен луч лазера. Если выбрать центральную точку, то гравировка начнется относительно центра изображения.

Особенности выбора лазеров и граверов

Лазерная гравировка Сегодня рассмотрим правила выбора лазеров и граверов: на какие параметры обращать внимание при покупке и в работе с этими аппаратами.

  1. Рама или шасси гравировального стола

Перед тем, как покупать оборудование, вам нужно сразу определиться с целью, что именно вы хотите гравировать в будущем, а также в каких объёмах.

Сразу оговорюсь, что если речь идёт о промышленных объёмах, то лучше приобрести мощные СО2 или оптоволоконные лазеры. Если же мы говорим о небольших и коммерческих партиях, скажем до 100–500 единиц продукции в месяц, то подойдут твердотельные диодные лазерные граверы.

О них мы и поговорим далее.

Правила выбора рамы или шасси гравировального стола

90 % рам или как мы их называем шасси для граверов производят в Китае. На Али представлено огромное количество таких станков. Принципиально они мало чем отличаются. Основное отличие — это прошивка. Именно она определяет с каким софтом будет работать ваш гравер. За всё время мы протестировали практически все версии программ и прошивок, таких как GRBL, CNCC LaserAxe, ACAN, mDraw и другие.

Такие рамы или шасси называются DIY, поскольку большая часть их них отправляется в разобранном виде и пользователю нужно будет потратить немало времени, чтобы собрать.

DIY-рамы для граверов

В настоящий момент мы отдаём предпочтение тем решениям, которые поддерживают программы CNCC LaserAxe. В этом кроется нюанс первый.

В данной статье мы не будем детально рассказывать о каждой программе отдельно. Свои обзоры и инструкции Endurance публикует регулярно на нашем сайте и выкладывая видео уроки на нашем Youtube канале. Вот один из них:

В среднем шасси/рама стоит около 100–300 долларов (в зависимости от комплектации и качества сборки).

Есть другая категория — MakeBlock plotter XY 2.0 kit.

Шасси/рама MakeBlock plotter XY 2.0 kit

На его сборку, даже по хорошему видео на подобии этого, уйдёт как минимум несколько часов:

Помните, скупой платит дважды. Сэкономив один раз и купив подешевле на Али у непроверенного поставщика, вы рискуете получить очень сомнительного качества продукт, не говоря о качестве технической поддержки, которая может быть на китайском.

Выбор лазера

Строение лазера

Лазер, по сути — это сердце вашего гравера. Если электронный блок — это мозг, управление, то лазер — это самое что не на есть сердце. От него будет зависеть всё: качество гравировки, продолжительность работы, стабильность вашего бизнеса. В настоящий момент мощности твердотельный лазеров варьируются от 0.1 Вт (100 мВ) до 8 Вт (8000 Вт).

Данное ограничение чисто физическое. Твердотельные диоды есть пока только номинальной мощности 8000 мВт.

Твердотельные диоды

Дело в том, что диод такой мощности потребляет примерно 40–60 Вт и довольно сильно греется. Собственно, хороший лазер:

    Оснащён хорошим охлаждением.

90 % аппаратов, которые мы тестировали и покупали на алиэкспрессе — просто фэйк. Они не соответствуют заявленной мощности:

Правила выбора лазера и рамы

Здесь кроется другой важный нюанс. Не каждый лазер можно поставить на любую раму. Всё дело в том, каким образом электроника рамы и электроника драйвера будут взаимодействовать. Например, некоторые платы на граверах, таких как Makeblock, не поддерживают лазеры мощностью свыше 5 Вт. Все дело в том, что для того, чтобы питать лазер мощностью 2 Вт, необходимо 1–2 Ампера, для лазеров 3.5 Вт необходимо 2–3 Ампера, для мощности 5.6 Вт — 3–4 Ампера. А вот для лазерного аппарата мощностью 8 Вт потребуется 5 Ампер. Ток такой силы просто не может течь. Для этого необходимо делать специальную плату (расширение), с помощью которой лазер питается отдельно, то есть не от самой управляющей платы, а от отдельного источника питания.

Подбор лазеров для полутонов

В этой части кроется другой нюанс — далеко не все китайские лазеры могут гравировать полутона. Для этого необходимо, чтобы в драйвере лазера был предусмотрен ШИМ. Именно благодаря ШИМу меняется мощность лазера. Обычно у этих лазеров 3 провода. Два + и – для питания и третий для управления ШИМом.

В действительности многие китайские лазеры ШИМа не имеют.

Программа для гравировки полутонов

Здесь кроется ещё один важный нюанс, а именно комбинация лазера + программы + электроники (прошивки) для полутонов.

Чтобы у вас получалось делать полутона, на лазере необходимо наличие ШИМа, программа должна поддерживать вариант гравировки из растра (вектор и gcode по определению не может иметь полутона) и на плате нужен разъём для управления. Многие протестированные нами модели либо одного, либо другого, либо всего вместе не имели.

Здесь я хотел бы пояснить почему вектор или gcode не могут гравировать полутонами.

Работа в программе для гравировки полутонов

Все дело в том, что в векторе, точнее в формате gcode, мощность лазера задается один раз и уже в процессе гравировки обычно не меняется. В растровом же формате фактически происходит точечная гравировка, то есть каждая точка в линии является либо белой, либо чёрной.

Про преобразование из растра в вектор и про то, как сделать полутона мы детально уже описали на странице Лазерная гравировка полутонов.

Таким образом, мы рассказали об основных нюансах при выборе лазерного гравера или самого отдельного лазера.

Изготовление лазерного гравёра своими руками: вся суть

После многочисленных попыток, у меня получился лазерный гравер на Ардуино своими руками, надежный и приятный в использовании.

Максимальная мощность – 3 Вт, но обычно я работаю на 2 Вт, чтобы поберечь лазерный диод. Честно говоря, разница между 2 и 3 Вт практически не заметна.

Лазерный модуль с проводами и стеклянной линзой

  • STL-файлы, готовые для распечатки
  • GRBL-программу для моей конфигурации
  • плагин лазерного гравировщика, который я использую для Inkscape
  • файл с подсчетом стоимости деталей. Почти все их можно заказать на Aliexpress
  • файлы EAGLE для создания модуля с мосфет-диодом для индикации включения-выключения гравировщика

Для печати плат рекомендую сервис OSH Park.

Лазерный гравировальный станок своими руками

лазерная пушка китайского производства

Лазерная пушка – не самый сложный элемент конструкции, к тому же есть варианты. В зависимости от задач, можно выбрать различную мощность (соответственно стоимость, вплоть до бесплатного приобретения). Умельцы из Поднебесной предлагают разные готовые конструкции, порой выполненные с высоким качеством.

Такой пушкой мощностью 2Вт можно даже фанеру резать. Возможность фокусировки на необходимом расстоянии позволяет контролировать как ширину гравировки, так и глубину проникновения (для 3D рисунков).

Стоимость подобного устройства порядка 5-6 тыс. рублей. Если высокая мощность не нужна – используйте маломощный лазер от пишущего привода DVD, который можно за копейки приобрести на радио рынке.

Шаг 1

Берем два линейных вала и четыре суппорта для них.

Есть вполне работоспособные решения, изготовление займет один выходной день

Как извлечь лазерный полупроводник из привода, объяснять не требуется, если вы умеете «делать вещи» руками – это не трудно. Главное – подобрать прочный и удобный корпус. К тому же, «боевой» лазер, пусть и маломощный, требует охлаждения. В случае с DVD приводом достаточно пассивного радиатора.

Корпус-рукоятку можно выполнить из двух латунных гильз от пистолета. Подойдут стреляные патроны от «ТТ» и «ПМ». Они имеют небольшую разницу в калибре, и отлично входят друг у друга.

Высверливаем капсюли, и на место одного из них устанавливаем лазерный диод. Латунь гильзы послужит отличным радиатором.
самодельный лазер из DVD
Остается подключить питание 12 вольт, например, от порта USB вашего компьютера. Мощности хватит, в компьютере привод запитан от того же блока питания. На этом все, лазерная гравировка своими руками в домашних условиях практически из мусора.
лазерная гравировка своими руками
Если вам необходим координатный станок – можно закрепить прожигающий элемент на готовом позиционирующем устройстве.

Лазерный гравер из принтера с засохшей чернильной головкой – прекрасный способ вернуть жизнь сломанному агрегату.

Немного поработать с подачей заготовки вместо бумаги (для плоской фанеры или металлической пластины это не проблема), и у вас есть практически заводской гравер. Программное обеспечение может и не понадобиться – используется драйвер от принтера.

При наличии схемы, вы просто подключаете сигнал подачи чернил на вход лазера, и «печатаете» на твердых материалах.

Шаг 2

  1. Закрепляем валы в двух суппортах
  2. Берем четыре закрытых линейных подшипника в корпусе

Самодельный лазерный гравер для работы с большими площадями

В качестве основы берется любой чертеж для сборки так называемых KIT наборов от тех же друзей китайцев.
схема Самодельного лазерного гравера
Найти алюминиевый профиль не проблема, изготовить каретки с колесиками тоже. На одну из них устанавливается готовый лазерный модуль, другая пара кареток будет перемещать направляющую ферму. Движение задают шаговые двигатели, крутящий момент передается с помощью зубчатых ремней.
шаговый двигатель на направляющей
Конструкцию лучше собрать внутри какого-нибудь ящика, с активной вентиляцией. Выделяющийся при гравировке едкий дым вреден для здоровья. При эксплуатации в помещении, необходима вытяжка на улицу.

Важно! При эксплуатации лазера такой мощности, необходимо соблюдать меры безопасности.

Кратковременное воздействие на кожу человека, вызывает сильный ожог.

Если вы работаете с металлическими пластинами, отраженные блики луча могут повредить сетчатку глаза. Лучшей защитой послужит оргстекло красного цвета. Это нейтрализует синий лазерный луч, и позволит контролировать процесс в реальном времени.
самодельный лазерный гравер для больших площадей
Схема управления собирается на любом программируемом контроллере. Наибольшей популярностью пользуются системы Arduino UNO, продающиеся на тех же китайских сайтах электроники. Решение недорогое, но эффективное и практически универсальное.
Схема управления гравером
Самый распространенный вариант – подключение к персональному компьютеру. Создание рисунка и параметров гравировки происходит на любом стандартном графическом редакторе.

Важно! Следует помнить, что большинство контроллеров на базе Arduino работают только с векторными изображениями.

Если ваша картинка растровая – следует произвести трассировку.

Подключив и запрограммировав контроллер USB, вы сможете выводить задание на гравировку непосредственно с цифрового носителя (флешки), предварительно создав файл на компьютере.
Итог:

Гравировальный станок с лазерной головкой настолько доступен, что его можно приобрести не только для коммерческого применения, но и для личного использования.

Изготовление поделок для детей, экономия на рекламных материалах для собственной фирмы, дизайнерские предметы для жилища – вот неполный перечень применения станка.

А самостоятельно изготовленная установка будет радовать вас минимальными затратами.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector