Все о лазерно-гравировальных станках с ЧПУ | ГК «Элемент»

Из чего состоит лазерный гравировальный станок чпу?

	Координатный стол лазерного станка предназначен для точного позиционирования фокусирующего элемента относительно изделия. Для точного и плавного перемещения подвижных элементов, на станину установлены направляющие. От их качества зависит долговечность лазерно-гравировального станка и нагрузка на приводящую часть конструкции. В качестве привода, передающего усилие с моторов на подвижные части, могут выступать как зубчатые ремни, так и шарико-винтовые пары. Портал движется по рельсовым направляющим за счет ременной передачи, приводимой в движение от микрошагового двигателя. По порталу перемещается каретка с системой фокусировки, которая движется за счет ременной передачи от микрошагового двигателя, закрепленного на правой стороне портала.
	Для попадания лазерного излучения в заданную точку, на подвижных частях координатного стола установлена система зеркал. Чтобы энергия луча не рассеялась, зеркало изготовлено из специального материала и отполировано с высокой точностью, либо покрыто составом, уменьшающим рассеяние. После того, как первое, неподвижное зеркало отразило луч, он попадает на второе, подвижное зеркало, отразив луч, оно снова меняет его траекторию под прямым углом, направляя лазерный луч к третьему зеркалу, которое, отражает его в фокусирующий элемент – линзу. В зависимости от мощности излучающего элемента диаметр луча на выходе из него может достигать десяти миллиметров. Линза фокусирует энергию луча в пятно диаметром всего в две десятые миллиметра. Вся энергия, излученная лазерной трубкой, оказывается в этом крохотном пятнышке.
Ламеливый стол	Является подъемным (в стандартной комплектации станка он поднимается вручную, в других автоматизирован), спереди и сзади станка расположены окна для протяжки материала (сквозной стол) – обратите внимание, что не все станки имеют сквозной стол. Разновидности рабочих столов: Алюминиевые ламели являются приоритетным столом для лазерной резки и гравировки. Материал можно положить на меньшее количество ламелей, что будет уменьшать контакт материала с обратной стороны и минимизировать метки, которые будут отражаться от ламелей. Ламели в отличие от сотового стола оставляют метки с тыльной стороны материала намного меньше.
Сотовый стол	Сотовый стол используется для резки мелких элементов, тканных и других материалов. (поставляется опционально)
Игольчатый стол	Игольчатый стол используется как дополнительное оборудование в качестве опорной (контактной) поверхности при сквозной резке листовых материалов. Состоит из основания и выступающих из него тонких заостренных металлических стержней (иголок). (поставляется опционально)
	Лазерная трубка представляет собой стеклянную колбу, имеющую 3 внутренние полости. Внутренняя и внешняя полость заполнены смесью газов СO2-N2-He, средняя полость предназначена для охлаждения лазерной трубки водой. На краях внутренней полости есть электроды (Анод и Катод), на которые подаётся электрический ток с блока высокого напряжения. При подаче тока происходит лазерное излучение.
	Блок высокого напряжения (Блок накачки). Это блок питания лазерной трубки, который создаёт заряд с высоким напряжением, что позволяет лазерной трубке сгенерировать лазерный луч. Позволяет срабатывать механизму поджига. Он поднимает напряжение до того момента, пока не начнется разряд (то есть, пока ток не потечет от катода к аноду). Основные характеристики тока, передаваемого от блока высокого напряжения к лазерной трубке — это напряжение и сила тока. Напряжение (кВ) — это работа по переносу электрического заряда от катода к аноду. У различных лазерных трубок различное необходимое напряжение для розжига. У лазерных трубок есть характеристика «Напряжение розжига» и «Рабочее напряжение». «Напряжение розжига» — это та работа, которая позволяет «соединить» катод и анод лазерной трубки, чтобы от катода к аноду потёк ток. После того, как соединение установилось, напряжение уменьшается, и лазерная трубка работает на пониженном напряжении, называемом «Рабочим напряжением». Сила тока (мА) — это количество заряда, переносимого за 1 единицу времени. Увеличение силы тока увеличивает количество заряда, переносимое по лазерной трубке.
	Идет в комплекте с любым лазерным станком. Обеспечивает продувку места реза. Для получения поверхности реза с минимумом следов горения.
	В стандартную конфигурацию станка входит вытяжной вентилятор, воздушный насос, гофро-рукава. Гофро рукав подключается к общей вытяжке для устранения задымления или выходит в окно.
	Водная система охлаждения. В стандартной комплектации станка предусмотрена водная система охлаждения. Процесс охлаждения лазерной лампы очень важен, т. к. защищает лампу от перегрева и от быстрого выхода из строя. Вода циркулирует и отводит тепло. Циркуляцию воды обеспечивает погружная помпа, входящая в комплект поставки станка. Следует отметить, что рядом со станком всегда должен располагаться контейнер с дистиллированной водой (объем не менее 15 литров), в который погружается помпа, подключенный при помощи шланга к лазерной трубке.
	Существует дополнительная система охлаждения — Чиллер. Он продлевает ресурс работы лазерного гравировального станка.
	Программное обеспечение лазерного станка и контроллер . Система управления лазерного станка — это его мозг. Именно она обрабатывает загруженный в её память файл, управляя двигателями, лазером и периферическими устройствами.
	Дополнительная опция в виде поворотного устройства. Поворотное устройство — это специальный механизм, устанавливаемый на лазерный станок с ЧПУ, который предназначен для поворота заготовок на различные углы при обработке. Поворотное устройство заменяет токарный агрегат и состоит из цилиндрического подвижного зажима, закрепленного на станине лазерного станка, и упор — центратора (задней бабки), перемещающийся на салазках. Поворотная ось движется при помощи шагового двигателя.

Про другие станки: Кромкооблицовочный станок z-group r-15 eco купить в Москве и Санкт-Петербурге - цена, характеристики, видео

Лазерный гравер из старых dvd-rom

Добрый день, со временем у меня накопилось много нерабочих CD или DVD приводов. В интернете много описаний изготовления разного рода лазерных граверов сделанных на основе таких приводов. Сегодня я хочу поделиться с вами своим опытом по изготовлению такого гравера. В качестве контролера –

Arduino

Uno

Для изготовления лазерного гравера или ЧПУ (числовое программное управление) станка нам понадобится:

— DVD-ROM или CD-ROM
— Фанера толщиной 10 мм (можно использовать и 6мм)
— Саморезы по дереву 2.5 х 25 мм, 2.5 х 10 мм
— Arduino Uno (можно использовать совместимые платы)
— Драйвер двигателя L9110S 2 шт.
— Лазер 1000 МВт 405nm Blueviolet
— Аналоговый джойстик
— Кнопка
— Блок питания на 5В (я буду использовать старый, но рабочий компьютерный блок питания)
— Транзистор TIP120 ил TIP122
— Резистор 2.2 kOм, 0.25 ВТ
— Соединительные провода
— Элетролобзик
— Дрель
— Сверла по дереву 2мм, 3мм, 4мм
— Винт 4 мм х20 мм
— Гайки и шайбы 4 мм
— Паяльник
— Припой, канифоль

Шаг 1 Разбираем приводы.
Для гравера подойдет любой CD или DVD привод. Необходимо его разобрать и вынуть внутренний механизм, они бывают разных размеров:

Все о лазерно-гравировальных станках с ЧПУ | ГК «Элемент»

Необходимо удалить всю оптику и плату, находящуюся на механизме:

Далее отрезаем шлейф, идущий от шагового двигателя, и припаиваем к выводам провода:

К одному из механизмов нужно приклеить столик. Можно изготовить столик из той-же фанеры, вырезав квадрат со стороной 80 мм. Или вырезать такой-же квадрат из корпуса CD/DVD-ROM-а. Тогда деталь, которую планируете гравировать, можно будет прижимать магнитом. Вырезав квадрат, приклеиваем его:

Ко второму механизму нужно приклеить пластинку к которой в последующем будет крепиться лазер. Вариантов изготовления масса и зависит от того что у вас есть под рукой. Я использовал пластиковую модельную пластину. На мой взгляд, это самый удобный вариант. У меня получилось следующее:

Шаг 2 Изготовление корпуса.
Для изготовления корпуса нашего гравера мы будем использовать фанеру толщиной 10 мм. Если ее нет, можно взять фанеру и меньшей толщины, например 6 мм, или заменить фанеру на пластик. Необходимо распечатать следующие фото и по этим шаблонам вырезать одну нижнюю часть, одну верхнюю и две боковых. В местах отмеченных кружком проделать отверстия для саморезов диаметром 3мм.

После резки должно получится следующее:

В верхней и нижней частях необходимо проделать отверстия 4 мм под крепления ваших частей приводов. Я не могу сразу разметить эти отверстия, так они бывают разные:

При сборке необходимо использовать саморезы по дереву 2.5 х 25 мм. В местах вкручивания саморезов необходимо предварительно просверлить отверстия сверлом 2 мм. Иначе фанера может треснуть. Если предполагается собирать корпус из пластика, необходимо предусмотреть соединение деталей металлическими уголками и использовать винты диаметром 3 мм. Для придания эстетического вида нашему граверу стоит зашкурить мелкой наждачной все детали, при желании можно покрасить. Мне нравится черный, я покрасил все детали в черный цвет аэрозольной краской.

Шаг 3 Подготовка блока питания.
Для питания гравера необходим блок питания на 5 вольт с силой тока не меньше 1.5 Ампер. Я буду использовать старый блок питания от компьютера. Отрезаем все колодки. Для запуска блока питания необходимо замкнуть зеленый (PC_ON) и черный (GND) провода. Можно поставить выключатель между этими проводами для удобства, а можно просто их скрутить между собой и использовать выключатель блока питания, если он есть.

Для подключения нагрузки выводим красный ( 5), желтый ( 12) и черный (GND) провода. Фиолетовый (дежурные 5) может выдать максиму 2 ампер или меньше, в зависимости от блока питания. Напряжение на нем есть даже при разомкнутых зеленом и черном проводах.

Для удобства приклеиваем гравер на двусторонний скотч к блоку питания.

Про другие станки: Прайс-лист на ленточные пилы по металлу М42 для ленточнопильных станков

Шаг 4 Джойстик для ручного управления.
Для выставления начальной позиции гравировки будем использовать аналоговый джойстик и кнопка. Размещаем все на монтажной плате и выводим провода для подключения к Arduino. Прикручиваем к корпусу:

Подключаем по следующей схеме:

Out X -  pin A4 Arduino
Out Y - pin A5 Arduino 
Out Sw – pin 3 Arduino
Vcc -  5 Блока питания
Gnd – Gnd Arduino

Шаг 5 Размещаем электрику.
Будем размещать всю электрику сзади нашего гравера. Прикручиваем Arduino Uno и драйвера двигателя саморезами 2.5 х 10 мм. Соединяем следующим образом:

Провода от шагового двигателя по оси Х (столик) подключаем к выходам драйвера двигателя L9110S. Далее так:

B-IA – pin 7
B-IB – pin 6
A-IA – pin 5
A-IB – pin 4
Vcc -  5 от блока питания
GND - GND

Провода от шагового двигателя по оси Y (лазер) подключаем к выходам драйвера двигателя L9110S. Далее так:

B-IA – pin 12
B-IB – pin 11
A-IA – pin 10
A-IB – pin 9
Vcc -  5 от блока питания
GND – GND

Если при первом запуске двигатели будут гудеть, но не двигаться, стоит поменять местами прикрученные провода от двигателей.

Не забудьте подключить:

 5 от Arduino -   5 блока питания
GND Arduino – GND Блока питания

Шаг 6 Установка лазера.
В интернете полно схем и инструкций по изготовлению лазера из лазерного диода от пишущего DVD-Rom. Этот процесс долог и сложен. Поэтому я купил готовый лазер с драйвером и радиатором охлаждения. Это значительно упрощает процесс изготовления лазерного гравера. Лазер потребляет до 500 mA, поэтому его нельзя подключать напрямую к Arduino. Будем подключать лазер через транзистор TIP120 или TIP122.

Резистор 2.2 kOm необходимо включить в разрыв между Base транзистора и pin 2 Arduino.

Base – R 2.2 kOm – pin 2 Arduino
Collector – GND Лазера (черный провод)
Emitter – GND (Общий блока питания) 
 5 лазера (красный провод) -  5 блока питания

Соединений здесь немного поэтому паяем все на весу, изолируем и прикручиваем транзистор сзади к корпусу:

Для прочной фиксации лазера необходимо вырезать еще одну пластинку из того же пластика что и приклеенная к оси Y пластина. Прикручиваем к ней радиатор охлаждения лазера винтами входящими в комплект к лазеру:

Внутрь радиатора вставляем лазер и фиксируем его винтами, так же входящие в комплект к лазеру:

И прикручиваем всю эту конструкцию на наш гравер:

Шаг 7 Среда программирования Arduino IDE.
Следует скачать и установить Arduino IDE. Лучше всего это сделать с официального сайта проекта.

Последняя версия на момент написания инструкции ARDUINO 1.8.5. Никаких дополнительных библиотек не требуется. Следует подключить Arduino Uno к компьютеру и залить в нее следующий скетч:

После заливки скетча следует проверить, что гравер работает как надо.

Внимание! Лазер это не игрушка! Луч лазера, даже не сфокусированный, даже отраженный, при попадании в глаза повреждает сетчатку глаза. Настоятельно рекомендую приобрести защитные очки! И все работы по проверки и настройке проводит только в защитных очках. Так же не следует смотреть без очков на работе лазера в процессе гравировки.

Включаем питание. При изменении положения джойстика вперед – назад должен двигаться столик, влево вправо – двигаться ось Y, то есть лазер. При нажатии кнопки лазер должен включаться.

Далее необходимо настроить фокус лазера. Надеваем защитные очки! Подкладываем на столик маленький лист бумаги, и нажимает на кнопку. Изменяя положения линзы (поворачиваем линзу), находим положение при котором точка лазера на листке минимальна.

Шаг 8 Подготовка Processing.
Для передачи изображения на гравер будем использовать среду программирования Processing. Необходимо скачать с официального сайта.

Следуя инструкции по установки, ставим Processing на компьютер. Открываем проект:

Программа будет отправлять данные для гравировки картинки с именем «Arduino Logo 300×300.png». Для гравировки другой картинки следует, следует ее вначале подготовить. Картинка должна быть расширения PNG, размером 300х300 точек и черно – белая. Имя картинки нужно написать в строке:

img = loadImage("Arduino Logo 300x300.png");

Отправлять данные программа будет в первый по очереди com-порт. Следует открыть диспетчер устройств на компьютере, и посмотреть стоит ли первым в списке com-портов ваша Arduino. Если первая, тогда ничего менять не надо, если нет – меняет «0» в строке на номер com-порта в списке:

String portName = Serial.list()[0];

Подготовив все, надеваем защитные очки, нажимает кнопу старта в окне processing и наслаждаем процессом гравирования.

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст.

Про другие станки: Мастеровым от мастерового.: Какой двигатель использовать в самодельном станке.

Подробнее здесь

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

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.

Видеоролик показывает процесс подключения гравера к компьютеру, настройку софта и подготовку станка к работе.