СТАНОК С ЧПУ СВОИМИ РУКАМИ

Станок с ЧПУ на Ардуино с CO2-лазером

Как сделать станок с ЧПУ на Ардуино с CO2-резкой?

При обдумывании конструкции станка делал упор на следующие моменты:

• Минимальная стоимость;
• Доступность комплектующих;
• Простота изготовления;
• Минимальное количество деталей;
• Совместимость с имеющимся программным обеспечением;
• Возможность для дальнейших модификаций, доработок.

Главный вопрос: сколько стоит бюджетный станок с ЧПУ для CO2-лазерной резки? Стоимость заказанных в Китае комплектующих — 250$. Стоимость материалов, купленных в Леруа Мерлен и других строительных магазинах — 3000 руб. То есть, при нынешнем курсе доллара (67 руб за доллар) получаем общую стоимость всех комплектующих простого ЧПУ с CO2 лазерной резкой около 20 тыс руб. Все округления сделаны в большую сторону. Так что, по факту, реальная цена бюджетного станка с ЧПУ будет чуть меньше. Замечу, что мы делаем самый дешевый вариант ЧПУ станка с CO2-резкой. Можно совсем чуть-чуть сэкономить на шаговых двигателях и драйверах ШД, но это существенно отразится на скорости работы станка, так что не стоит.

Что можно делать CO2-лазером мощностью 40 ватт

Мощность эта китайская. Какова она в действительности не ясно. С помощью указанного лазера можно резать фанеру до 10мм. Ламинат режет только тонкий, до 7 мм, медленно. Пробовал резать текстолит. Жутко воняет. Рез кривой c обугленной кромкой. Так же пробовал резать оргстекло 3 мм. Сильно оплавляет кромку и опять же — вонь. Гравировать на металлах (железо, алюминии) без танцев с бубном не получается. Гравировать можно по покрытию на металла: краске, грунту. Также можно гравировать на металлах, используя специальную пасту. Как вариант, её можно заменить термопастой,например АлСил-3 или КПТ-8. CO2-лазер отлично гравирует стекло. Из-за малой площадки текучести и низкой теплопроводности нельзя получить полутона, но используя псевдотонирование можно получить приемлемый результат. Таким образом, без полноценной вытяжки на улицу имеет смысл только резка фанеры и гравировка на стекле.

Как выглядит станок с ЧПУ для CO2-лазера сделанный своими руками

Фото станка с ЧПУ на Ардуино для резки с помощью CO2-лазера.

Орнамент, вырезанный на ЧПУ с CO2-лазером. Всего 5 минут работы станка с лазерной резкой и получаем вот такую красоту.

В целом, сборка ЧПУ с CO2-лазером оказалась не очень трудозатратной. А стоимость такого станка оказалась в разы, если не на порядки, ниже цены готовых ЧПУ с лазерной резкой, в том числе Китайских. Если в процессе чтения что-то будет не ясно, пишите вопросы на почту andrey@mdls.ru. Статья будет дорабатываться в соответствии с комментариями и вопросами.

Далее

Для тех, кому мощности лазеров 10 ватт в гравировальных станках не хватает — редакция «2 Схемы» подготовила новый обзор лазерного оборудования, на 40-150 ватт. Начнём с младшей модели. Эта гравировальная машина объединяет новейшие технологии для обработки с высокой точностью и скоростью заготовок из разных материалов, в том числе металлов, СО2 лазерной головкой.

Станок с СО2 лазером 40 Вт

Подключается станок через USB порт к компьютеру и управляется через программу CorelDraw и NewlyDraw, поэтому он может заниматься и гравированием, и резкой. В аппарате установлен новый DC-KIII СО2 лазерный гравер на 40 Вт с водяным охлаждением лазерной трубки. Он использует порт USB и, следовательно, может быть подключен к ноутбуку.

Импортная плата и чип из Японии, который может делать гравировку более точной.

Подшипники из Германии не только сделают гравировку более точной, но также увеличат срок службы ходовой части в 2-3 раза, чем у обычных чисто китайских СО2 лазерных граверов.

Встроенный вентилятор для уменьшения нагрева электронных компонентов, снижения постоянной температуры. Высокоточные шаговые двигатели.

Данный аппарат поддерживает любые модели принтеров и сканеров. Bсe совместимости с международными стандартными шрифтами и форматами BMP/JPG/JPEG/WMF/EMF/PLT.

Обрабатываемые материалы

Дерево, бумага, кожа, ткань, оргстекло, эпоксидная смола, доска, мрамор, пластик, резина, керамическая плитка, хрусталь, бамбук и другие неметаллические материалы.

Этот станок подходит для гравировки рекламных изделий, предметов искусства и подарков, одежды, кожи, игрушек, упаковки и печати, бумажной продукции, одежды, обуви, мебели, промышленности, ремесленном производстве, таблички и украшения, гравюра на дереве и другие области использования.

• Производитель: Cloudray
• Обработка на станке с ЧПУ
• Номер: CL-320
• Мощность: 40W
• Тип лазера: углекислотный CO2
• Вес общий: 35 кг
• Размер поставки: 90 x 65 x 40 см
• Цена: $650

Станок ЧПУ СО2 лазер 50 Вт

Практически аналогичная модель, за исключением более высокой мощности излучателя.

• Производитель: VEVOR
• Обработка на станке с ЧПУ CNC
• Номер: USB3020
• Тип лазера: CO2
• Зона обработки: 25 х 15 см
• Скорость: 0-350mm/s
• Подключение USB
• Мощность: 50W
• Цена: $800

Комплектация

• 1 х СО2 лазерный станок
• 1 х Водяной насос
• 1 х Дымоудаляющие трубы
• 1 х Дымоудаляющий вентилятор
• 1 х Провод питания
• 1 х USB кабель
• 1 х USB ключ
• 1 x Сумка Для аксессуаров
• 1 х Видео инструкция
• 1 х Английское руководство пользователя

Полезное:  Механические датчики для Arduino

Станок с углекислотным лазер 80 Вт

• Производитель: ZJMZYM
• Номер: JW-6090
• Обработка CNC
• Питание: 220v/50hz
• Цена: $1500

Технические характеристики

• Тип трубки: СО2 лазер
• Мощность: 60 Вт/80 Вт/100 Вт/130 Вт/150 Вт
• Рабочая площадь: 900 х 600 мм
• Интерфейс: Английский, китайский
• Рабочая температура: 0-45С
• Влажность: 5-95%
• Режим привода: цифровой микростеппинг
• Принудительное охлаждение
• Мощность на резке акрила: 60 Вт (8-12 мм), 80 Вт (10-15 мм), 100 Вт (15-20 мм)
• Различной мощность для резки различной толщины.

В комплекте могут быть по желанию установлены различные лазерные головки: 60 Вт/80 Вт/100 Вт/130 Вт/150 Вт.

Станок СО2 с лазером до 150 Вт

Это уже профессиональный станок, для промышленного использования. Рабочая зона: 1200 х 900 мм. Новый DSP контроллер, 57 шаговый двигатель. Установлена промышленного уровня лазерная головка из США. Компрессор охладитель воды CW5000. Регулируемая скорость и мощность, подключается через USB интерфейс. Удаление тепла и газов от режущей поверхности. Имеется ось вращения, чтоб выгравировать любой цилиндрический объект. Водяное охлаждение и система защиты.

Технические характеристики

• Мощность лазера 150 Вт
• Глубина гравировки 0-20 мм (акрил)
• Скорость гравировки 0-60000 мм/мин
• Скорость резки 0-1800 мм
• Точность ± 0,1 мм
• Точность позиционирования ± 0,5 мм
• Рабочее напряжение AC110-220V ± 10%. 50-60 ГЦ
• Потребляемая мощность < 1,000 Вт
• Рабочая температура 0-45C
• Графический формат BMP, PLT, DST, DXF.
• Программное обеспечение для управления CorellLASER, CorelDraw, laserdrw
• Интерфейс ПК: Windows XP/Win 7/Win 8
• Размер станка 176 х 140 х 105 см
• Вес машины 280 КГ
• Вес с упаковкой 350 КГ
• Цена: $4600

Отзывы покупателей

Все отлично, продавец поддерживает контакт во время доставки, есть небольшие изъяны при доставке, но не влияют на работоспособность, товар полностью в рабочем состоянии, доставка очень быстрая, пришло чуть больше, чем за неделю, привезли на дом, советую, хороший и быстрый станочек!

Все как и описано, перед работой надо настроить зеркала по максимальной мощности, в общем остался доволен. Уже 2 недели режет без проблем, в том числе алюминий.

Цена конечно кусается, но на фирму пришлось взять, модель 100 ватт. По сравнению с старым лазерным станком на 50 ватт — небо и земля! В гарантии сказан ресурс лазера самого 1000 часов, но говорят что реально меньше. Тот даже 1 мм алюминий не резал, а этот уже справился.

Видео работы лазера

Вы возможно видели задорные ролики на YouTube, где лазерный станок бодро нарезает оргстекло совершенно безумным образом (просмотр рекомендуется без звука). Ну, подумал я, надо и себе такую игрушку прикупить. Тем более что с 40W лазером и черной краской можно и печатные платы так рисовать 🙂 ВНИМАНИЕ Не пытайтесь повторить, то что написано в этой статье. Работа с открытой крышкой запрещена, юстировка зеркал может производиться только квалифицированным персоналом. Обязательна защита для глаз — иначе можно легко лишиться зрения.

Краткая теория

Обычный лазер на углекислом газе — на самом деле содержит еще Гелий и Азот, под давлением ниже атмосферного. Лазеры небольшой мощности (100W и менее) — обычно «отпаяные», т.е. просто стеклянная трубка с буферным объёмом газа, водяное охлаждение, 2 электрода на концах трубки, и 2 зеркала — одно полупрозрачное (для излучения с длиной волны 10.6мкм), другое непрозрачное. По мере работы CO2 разлагается, и лазер теряет мощность. Чем выше температура, тем короче срок службы (обычно 1000-2000 часов). Питание лазера — источником высокого напряжения, ~15-20 КВ, 15-25мА (для 40W трубки). 40W — достаточно только для резки оргстекла/фанеры. Металлы резать можно только с намного большей мощностью (1000W и выше), меньше — если кислородом расплав выдувать (тогда железо с углеродом еще и сгорает, давая дополнительную энергию). По печатной плате напрямую резать дорожки не выйдет — т.к. медь хорошо отражает 10.6мкм излучение. А вот если покрыть тонким слоем краски — то я видел положительные результаты. Что примечательно, ПВХ например резать нельзя, т.к. выделяющиеся при его резке газы разъедают линзу (и не совсем полезны для человека). Собственно, из длины волны излучаемого света (10.6мкм, «дальний» инфракрасный свет) и исходят многие особенности CO2 лазеров — очень мало материалов прозрачны для такого излучения. Лучше всего пропускает такой свет — селенид цинка, ZnSe, твердое вещество оранжевого цвета. Существенно хуже (но дешевле) — кремний и германий. Из экзотики — обычная поваренная соль также хорошо пропускает свет CO2 лазера, но очень уж недолговечны линзы из неё. Зеркала — дешевле всего стекло или кремний, покрытые слоем меди или золота — как на фото справа (на небольших мощностях излучения — этого вполне достаточно). На производстве — бывают цельно медные зеркала с водяным охлаждением, и молибденовые — если при резке стали капля расплавленного металла прилипает к молибденовому зеркалу, её можно просто отковырнуть, протереть тряпочкой и дальше работать

Как я покупал гравер на Aliexpress.com

Посмотрев, что продают на рынке — увидел, что из того, что не совсем уж фатально дорого (000$) — продуют только промаркированные китайские граверы с 40W лазером. Естественно, я решил купить гравер напрямую у производителей, без посредников. Побродив на aliexpress.com, нашел первого продавца. После небольшой переписки с обсуждением дополнительных запчастей (я хотел купить запасную лазерную трубку), продавец предложил перевести ему деньги банковским переводом «на деревню дедушке» и обещал сразу же после этого выслать гравер. Этого я делать само собой не стал, любые покупки должны проходить через escrow систему alibaba-ы, или через Paypal — иначе не будет никаких возможностей оспорить сделку, если пришлют что-то не то. На продавца накатал жалобу, и в скорости он исчез с сайта. Нашел второго продавца, но на этот раз он уже согласился на escrow. Вес посылки превышал допустимые для почты и EMS 40кг — поэтому решили послать по EMS в разобранном виде, вместе с инструкциями по сборке. Цена вопроса — 1288$ вместе с доставкой. Через пару недель курьер EMS с трудом притащил коробки ко мне домой:

Открываем и собираем

Сразу бросилось в глаза, что во время транспортировки разбилось защитное стекло. Но пока все выглядело оптимистично. Собрал все вместе, подключил водяное охлаждение, и пробую проверить лазер. Жму кнопку test — разряд в лазере есть, но точка на бумажке не прожигается. Странно… Бумагу даже 0.1W прожигать должно. Открываю защитную крышку, все осматриваю — вроде все выглядит хорошо. Жму тест — снова ничего. Тут внезапно замечаю, что во время теста — рука чувствует тепло. Жесть. Оказывается сбита юстировка Y-зеркала, и луч лазера не попадает в X-зеркало, а рассеивается от круглой поверхности (выше — она обведена красным). Тут я понимаю что все пройдет не так гладко, как я рассчитывал. Ну, делать нечего, надо юстировать.

Юстировка летающих зеркал

Быстро нашел хитрый способ юстировки — термочувствительной бумагой, на которой печатают чеки в магазинах. Проблема в том, что очень уж много точек настройки положения зеркала, и крепление Y-зеркала — не вполне жесткое, китайцы в своём стиле блин. Все шло хорошо, луч попадал уже почти туда куда нужно, и внезапно при следующем тестовом включении лазера с левой стороны пошел дым. Следующий абзац — пролетел за 0.5 секунды 🙂 Я думаю — хмм… интересно, откуда там может быть дым, вроде гореть особо нечему… Хмм… Человек может «отфильтровать» ощущения, которых он совсем не ожидает, и сосредоточен на чем-то другом (точно так же, можно не заметить ножевое ранение в драке). И тут пришла боль… Оказалось, палец попал в луч лазера, хорошо еще я тестировал на минимальной стабильной мощности (около 10W). (Фото не для слабонервных, кровь заляпала стены). 3 часа ночи. Что делать? Звонить в скорую? «- Здравствуйте, что у вас случилось? — Аааа, заберите меня, я себе палец насквозь прожег лазером!!!!» В общем, повезло, попал в ноготь, мощность маленькая, 10.6мкм хорошо поглощается, и рана была поверхностная (именно поэтому CO2 лазеры используют в медицине). Зажило быстро. После этого я понял, что путь мой к работающему граверу неблизок. И я сел писать претензию на продавца на aliexpress.

Разборки с продавцом

После внимательного изучения товара, обнаружилось список проблем из 9-и пунктов — отличия от того, что было в описании, чудовищные проблемы с качеством (блок питания выдавал всего 14мА, хотя для 40W лазера нужно 24, cnc контроллер отличался от того, что был в описании, ужасное качество PCB, бракованая ZnSe линза, «вгоревший» отпечаток пальца на одном из зеркал). Глубину проблем можно увидеть на снимках: 1, 2, 3, 4. Это была настоящая заруба. 2 месяца мы провели в dispute-ах на разных уровнях, несколько раз возвращаясь к началу спора. Продавец допустил «ошибку» — признал, что он прислал мне «другую модель», но она «лучше». Это была его фатальная ошибка, после этого спорить с ним было намного проще. Я требовал исправления всего списка проблем, или предлагал вернуть все это добро ему за его счет. Само собой, пока идет dispute — продавец не может забрать свои деньги. В конечном итоге, продавец согласился прислать запчасти на замену — нормальный блок питания (как в описании), новую, не бракованную ZnSe линзу и 3 молибденовых зеркала. Но нервов было потрачено не мало.

Видео с тестом лазера:

Результат и выводы

В конечном итоге, я получил весёлый набор «сделай лазерный гравер сам» по не слишком высокой цене. Сейчас я делаю к нему Mach3-совместимый контроллер, с оригинальным сложно делать что-то кроме печатей (т.к. кривой китайский софт заточен под растровую гравировку, а не резку). А с китайцами нужно держать ухо востро — они не гнушаются продавать брак, лишь бы заработать лишних 10$ (т.е. они могут делать качественно, но только если держать за горло. Если не держать — сразу получишь отбраковку). Никаких сделок без Escrow и без возможности оспорить качество после доставки. Комментарии, вопросы, дополнения?Используемые источники:

• https://ecnc.ru/upgrade/co2_laser
• https://2shemi.ru/stanki-dlya-gravirovki-i-rezki-so2-lazerom/
• https://habr.com/post/144495/