Лазерная пирография. Выбор и изготовление своими руками лазерного чпу выжигателя. Фрезерный станок с ЧПУ

Какими характеристиками должен обладать ЧПУ выжигатель, чем отличаются изделия и есть ли возможность сконструировать их самостоятельно? Специалисты предупреждают, прежде чем оправляться в магазин за прибором или пытаться собрать его, необходимо понять механизм действия ЧПУ станка и продумать, какая будет оптимальной.

В последнее время пирография развивается и набирает особую востребованность, люди заказывают у профессионалов выжженные по дереву картины и портреты в качестве сувениров и подарков. Поэтому у опытных мастеров и любителей подобного занятия появилась идея открыть собственный небольшой бизнес, основанный на выжигании изображений.

Лазерный ЧПУ выжигатель относится к последним разработкам.

Лазерный выжигатель с ЧПУ

Главной отличительной чертой прибора является возможность точно прорезать и вырисовывать границы, высокий результат достигается за счет того, что станок рисует по древесине точками. Преимущества лазерного станка:

• Благодаря высокой точности станком удобно выжигать мелкие надписи и таблички – изображение будет четким с яркими контурами.
• Лазерный выжигатель подходит для обработки дерева, кожи, бумаги и пленки.
• Станок исправно работает в помещении с низкой или высокой температурой, сквозняки и перепады не влияют на функционирование.

Есть основные недостатки.

Поскольку станок рисует точками, вывести лазером полутона и тени не удастся. Добиться объемного изображения не получится даже у опытного художника с оптимально настроенной программой.

Лазерный ЧПУ станок работает медленно. Специалисты уверяют, чтобы нарисовать портрет размером 25×25 сантиметров, мастеру придется потратить около 13 часов. Необходимо учитывать, картина будет светлой, возможно, потребуется дополнительная прорисовка.

При увеличении фотографии перед переносом на полотно, выжигатель прорисует ее пикселями. Внешне изображение будет напоминать мозаику.

Мастера утверждают, излучает слишком яркое свечение, со временем такая яркость негативно скажется на зрении.

Выжигатель с нихромовой нитью

Приспособление оснащено другим механизмом воздействия, придающим выжженным изображениям существенный объем, рисунки кажутся натуральными и насыщенными. Изображение наносится на древесину нихромовой нитью, яркость цвета зависит от температуры прогревания нити и времени воздействия на поверхность.

Во время прорисовки теней проволочное жало нужно быстро провести над поверхностью, не задерживая на дереве. Но если рисунок требует ярких и толстых линий, проволоку можно оставить на 3–4 секунды.

К достоинствам станка специалисты относят:

• Насыщенность рисунка регулируется на аппарате специальной кнопкой.
• Функция помогает придать изображению любую интенсивность в зависимости от пожеланий клиента.
• Выжигать картины легко по дереву и коже.
• Чтобы прорисовать картину размером 25×25 сантиметров, у опытного специалиста уйдет 3 часа.
• Рисунок не будет пиксельным при вытягивании и увеличении фотографии.
• Во время выжигания аппарат не излучает вредный свет.

Недостатки агрегата

Чтобы выполнить работу качественно, мастеру требуется поддерживать в помещении постоянную температуру. Небольшой сквозняк остудит нихромовое жало, на изображении появится белые полосы и светлые участки, работу придется переделывать.

Нихромовое жало быстро изнашивается, его замену производят через каждые 5 картин. Несмотря на то что нить обладает невысокой ценой, ее замена отнимает много времени.

Самостоятельное изготовление станка

Поскольку выжигатель по дереву дорого стоит, приобрести изделие способен человек с высоким доходом, мастера пытаются соорудить машины своими руками.

Сконструировать подобное изделие сложно, человеку придется потратить много времени, сил и средств.

Гравировальный станок может послужить как основа для изготовления лазерного выжигателя

Если мастер обладает определенными навыками в электронике и хорошо пользуется инструментами, основу несложно соорудить самостоятельно.

Специалисты утверждают, легкий способ – сконструировать станок из ненужного принтера, прибор будет при помощи ременной передачи и управления компьютером перемещать стол в поперечном направлении.

Над столом рекомендовано закрепить каретку от печатной машинки с подвижной частью, передвигающейся во всех направления. Игла выжигателя фиксируется к подвижному элементу. Завершающий этап – соединение двигателя с компьютером через специальный блок и установка оптимальной программы, подходящей для выжигания изображений.

Опытные мастера уверяют, что собрать выжигатель собственноручно довольно сложно. Вероятность того, что изделие будет работать должным образом с первого раза, составляет около 50%. Показатели заставляют задуматься специалистов над целесообразностью производства такого агрегата в домашних условиях.

Выбрать?

Мы расскажем, почему мы отказались от лазера и остановили свой выбор на ЧПУ выжигателе с нихромовой нитью.

После долгих экспериментов и пилотных станков, мы столкнулись со следующими нюансами при работе с лазерными ЧПУ станками для выжигания и ЧПУ выжигателями с нихромовой нитью.

Лазерный ЧПУ выжигатель:

Преимущества

1. Более высокая точность границ. Это связано с тем, что лазерный ЧПУ станок рисует по дереву точками. Это его важная особенность, из которой вытекают и свои недостатки. Писать офисные таблички, бейджики, рисовать векторные объекты, тексты и изображения с очень четкими границами, нарисованные линиями лучше лазерным ЧПУ.

нихром и лазер

2. Выжигает не только по дереву. Выжигает также по деревянным поверхностям и коже, но еще может вырезать пленку типа ORACAL. Те лазеры, которые могут вырезать пластик, дерево, пенопласт – это более мощные и дорогие соответсвенно

Вырезание букв на пленке Oracal

3. Низкие требования к температуре помещения.

Недостатки лазерного ЧПУ выжигателя:

1. Нанесение изображения точками . Самый главный недостаток – лазерным ЧПУ выжигателем сложно сделать полутона для изображения. То есть, точка черная либо есть, либо ее нет. Любой художник знает, что эффект объема изображения достигается тенями на поверхности лица. Тени создают объектам объем, делают его “живым”. Во многом, восприятие и узнавание лиц мозгом человека устроено так, что узнавание человека происходит во многом из-за теней, показывающих объем. В случае с лазерным ЧПУ тень можно получить только уменьшением густоты расположения черных точек.

2. Низкая скорость выжигания. Изображение выжигается со скоростью 10 точек в секунду. Так, картину размером 20*20 см мы выжигали 10 часов. При этом, не скажу, что изображение было сильно темным. Говорить о каком-то серийном выполнении заказов тут уже не приходится – либо придется ставить несколько ЧПУ, либо довольствоваться небольшим количеством заказов.

Выжигание портретов лазером. Скрин-шот с экрана. Выжигание лазером формата А4 занимает порядка 9 часов

3. Рисование пикселями. По ходу работы выявились еще несколько неприятных особенностей Лазерного ЧПУ: при редактировании изображения и увеличении фотографии ЧПУ рисует на дереве “пикселями”. То есть, изображения перестает быть равномерным, и скорее напоминает мозаику, выполненную из квадратиков.

При небольшом увеличении изображение может “пикселить”

4. Яркое свечение от лазера как при сварке . Сразу вспомнил старого знакомого, который работает с профессиональным полиграфическим оборудованием (станок изготавливает лазером матрицы для офсетной печати) – у того зрение то ли “минус 6”, то ли “минус 7”. Способ защититься от яркого света на самом деле есть – это специализированные очки. Но их не всегда удается подобрать правильно – каждому лазеру с разной длиной волны лазера соответствуют разные очки, защищающие именно от этого диапазона светового излучения. Если у вас есть дети и вы хотите поставить лазер дома, то это, на наш субъективный взгляд, просто немыслимо!

Яркое свечение от лазера может сильно посадить зрение

5. Не всякое дерево подходит. Те, кто выжигают на дереве, знают, что по дереву перед выжиганием можно пройтись содовым раствором. Но при работе лазер просто сжигает остатки соды на поверхности. Чтобы этого не происходило, приходится очень тщательно промывать заготовку.

Не всякая фанера подойдет для лазерного ЧПУ

ЧПУ выжигатель с нихромовой нитью

Преимущества:

1. “Живые изображения” – с тенями, полутенями и оттенками. По эстетике изображения и складывается впечатление о работе. Полутона рисуются за счет простого физического эффекта – изменения скорости коретки ЧПУ, а значит и временем контакта жала с поверхностью. В тех местах, где необходимо нарисовать светлый тон проволочное жало (перо) проезжает быстро. Там, где нужны темные элементы ЧПУ выжигатель задерживает коретку с жалом.

Высокая детализация – видна радужка глаз на малом размере

Нихромовое жало дает плавные оттенки, делая портреты “живыми”, а не “цифровыми”

2. Регулировка насыщенности изображения происходит можно прямо на самом ЧПУ регулятором температуры жала – так можно получить изображения разной интенсивности.

регулировка температуры жала на ЧПУ

3. Изображения можно наносить на .

Выжигание на фанере нихромом

Выжигание на коже нихромом

4 .Скорость выжигания портрета размером (А4 21*30 см) выжигается в пределах 2-3х часов – что существенно быстрее, чем на лазерном ЧПУ. За день можно вместо одного портрета успеть сделать 3-4 штуки. Несомненно преимущество при выжигании больших форматов (А3, А2 и панно).

время на выжигание А4 занимает 2,5-3 часа

Недостатки станка с нихромовым жалом:

1. Нужно поддерживать примерно постоянную температуру в помещение. И конечно нельзя допускать сквозняков. Движение воздуха при сквозняке остужает нихромовое жало. Поскольку ЧПУ работает с постоянной скоростью, на изображении из-за остывания жала при ветре появляются светлые полосы. На самом деле этот недостаток я бы отнес к условным, поскольку он решается закрытием окна. Что касается запаха при выжигании, то он очень незначителен – не больше, чем от потухшей спички. Ну а проветрить помещение можно по завершению работы.

2. Необходимость менять нихромовую нить через каждые 6-8 портретов. Этот недостаток скорее имеет отношение ко времени смены нити, чем к расходам. Стоимость 1 жала, сделанного из нихромовой нити составит 2-3 рубля. Время на смену – минут 5 с учетом изготовления формы жала пасатижами из нихромовой проволоки.

Нихромовую нить необходимо менять через каждые 6-8 портретов

Заключение

В общем, в результате долгих экспериментов и выявления подводных камней мы пришли к выводу, что они оба варианта интересны, но лазерный выжигатель по дереву совершенно не подходит для нашей основной задачи – выжиганию картин и портретов. Если лазером хорошо получаются текстовые фрагменты (для изготовления табличек), узоры или контурные рисунки, то по части портретов лазер однозначно проигрывает нихромовому ЧПУ. А с учетом его стоимости, такие недостатки как точечный рисунок без оттенков и время выжигания просто сводит на нет его преимущества. Поэтому мы остановились на станке ЧПУ с нихромовой нитью. Конечно, нихром – не идеальный вариант, но при работе достаточно не допустить сквозняков и периодически менять жало, и Вы получите портрет, который невооруженным взглядом новичок не отличит от работы художника.

В сети можно прочесть объявления: «Продам (куплю) лазерный ЧПУ выжигатель!» Он воспринимается, как возможность открыть бизнес. В комплекте ЧПУ выжигателя с нихромовой нитью (сплав никеля и хрома), должен быть ноутбук, блок ЧПУ и нить из этого сплава. Как правильно определиться?

Какому отдать предпочтение?

Основное преимущество лазерного выжигательного станка с ЧПУ (его ещё называют пирографом ЧПУ, а процесс выжигания на нём – пирографией) – высочайшая точность. Рисунок на дереве и коже наносится точками. Таким образом, пишут тексты, бейджики и наносят изображения, имеющие четко обозначенные границы, создают чертежи. Даже делают свадебные приглашения на коже и дощечке с выжженным фото молодых и текстом приглашения.

Среди минусов выжигателей лазерного типа:

• невозможность получения адекватных полутонов, тени на лице получаются за счёт того, что густота черных точек уменьшается, а это заметно с небольшого расстояния;
• очень невысокая скорость (устройство выжигает 10 точек изображения в секунду), для получения картинки 20х20 см понадобится 10 часов;
• редактируя изображение (увеличивая фотографию), получаем мозаику из квадратиков на выжигаемой поверхности материала;

• яркость свечения от лазера отрицательно сказывается на зрении (работать можно только в специализированных очках, подобранных под тип свечения данного лазера);
• минус в работе – деготь деревьев, попадающий на картину при выжигании; можно сделать дополнительный обдув, но образуется сильный шум и сложно говорить о комфортной работе;
• сложность прочеса подготовки доски. Те, кто работает с деревом, снижают интенсивность текстуры древесины содовым раствором. После этого заготовку надо хорошо вымыть и высушить. А если это фанера – она может от влаги по краям вздуться.

Поэтому многие мастера отвергают лазерный выжигатель с ЧПУ, а свой выбор останавливают на ЧПУ выжигателе нихром.

Выжигатель проволочный и его достоинства

Если же выжигать с нихромом (проволокой или так называемой нитью из этого материала), то налицо такие «плюсы»:

• получаются «живые» изображения, где есть тени, полутени и оттенки. Полутона достигаются при изменении температуры (нихромовую нить нагревают больше или меньше, одновременно регулируя время контакта проволочного жала с поверхностью;
• реально контролировать насыщенность изображения на самом ЧПУ для получения картинок с различной интенсивностью;
• тот же портрет 20х20 см мастер выжигал около 2 часов, в 5 раз быстрее, по сравнению с лазерным станком. А это большое достоинство при выжигании по дереву с ЧПУ картин большого формата.
• заготовку проще подготовить к работе;
• глазам не вредит яркое свечение;
• не выделяется дёготь, а, значит, и обдув не понадобится.

У нихромового выжигательного устройства есть недостаток: необходимость поддержания стабильной температуры в помещении. Но есть выход – закрывать окно, чтобы не было сквозняка. Есть небольшой запах при выжигании, помещение придётся проветрить после окончания работ.

Ещё один минус – нихромовая нить в выжигателях должна меняться через 5-7 картинок. Он не касается расходов, поэтому бизнес не пострадает. 1 жало, сделанное из нихрома, стоит 2-3 рубля.

Поэтому, если принято решение собрать выжигатель своими руками, то он будет с нихромовой нитью.

Различные модели самодельных приборов

В сети реально познакомиться с выжигателями, способными создавать рисунок на фанере, металле и даже на стекле, достигая высокой фотографической схожести изображений. Стоит бегло рассмотреть несколько вариантов:

1. Самодельный лазерный станок для выжигания, его ещё называют пиропринтер, может управляться с ноутбука, тогда LPT кабель не понадобится. Но практически, учитывая дороговизну, лазерный ЧПУ выжигатель применяется значительно реже, хотя и у него есть свои приверженцы.
2. Для простейшего варианта – лазерной ручки – понадобятся такие элементы:

• лазерный ИК диод (1W на выходе) и оптоволокно;
• один из видов механического карандаша;
• охладительный радиатор от ненужного телевизора с нанесённой термосмазкой для улучшения теплопроводности;
• батареи, желателен тип 2АА или D;
• защита для глаз – очки, фильтрующие лазерное излучение – 750 – 900 нм.

Разобрав тонкий механический карандаш (лучше брать, имеющий металлический корпус), нужно отрезать оптоволокно по длине карандаша и вставить в наконечник. Закрепляют эпоксидкой или каплей клея, присоединяя к проводу и питанию. Как видите, – чего-то сложного в этом примере нет.

1. Фанерный гравер небольшого размера – ЧПУ для выжигания по дереву можно создать из старых ЗD принтеров. У этого самодельного лазера фокус регулирует линза, её хода достаточно, чтобы фокусировать световое пятно (по высоте материала) в пределах 10 мм. А если учесть затраты на числовое программное управление устройством, то вся конструкция вместе драйверами и направляющими обходятся в пределах 5500 рублей.
2. Можно сделать гравировальный ЧПУ станок из старых CD/DVD приводов. Как пример, разбираем три DVD привода, оставляя на металлическом шасси ШД и механизм скольжения. Провода управления надо припаять к ШД (или к контактам двигателя или к кабельному шлейфу).

Каждая платформа осей Х и Y приклеивается к деталям механизма двигателя. Такой лазерный ЧПУ выжигатель имеет 2 механизма перемещения, в вертикальных перемещениях он не нуждается. В виде шпинделя используют электродвигатель, имеющий 2 винтовых зажима. Для управления ШД служит Easydrivers в комплекте с Arduino. Лазерному светодиоду из ранее разукомплектованного DVD-R привода отводится роль инструмента для пирографии.

1. Если же собираем для своих нужд ЧПУ своими руками по схеме – станки по выжиганию с нихромом (он имеет высокую жаропрочность и способен разогреваться до весьма высоких температур, не подвержен коррозии, очень эластичный); надо приобрести проволоку из этого материала.

Её можно изъять из старого лабораторного реостата или же электроплитки с нихромовой спиралью.

Внимание! Выбирают нихромовую нить, учитывая диаметр, длину и марку сплава.

Самым востребованным считают диаметр от 0,17 – 0,8 мм, способный выдержать температуру накала 1200˚C.

На фото внизу: 3 примера выжигаемого изображения, по принципу – я выжигаю, пусть и другие узнают, что такое пирография с программным управлением станками и какой получается результат.

Все фото из статьи

Иметь в своём распоряжении лазерный станок по дереву с числовым программным управлением достаточно заманчивая перспектива, так как это даже позволит открыть свой маленький бизнес по декоративной обработке пиломатериалов.

Основным преимуществом лазерной резки или выжигания является то, что вам, собственно, даже не понадобятся таланты художника, чтобы сделать зарисовку на обрабатываемой детали – с этим превосходно справляются специальные программы.

Они могут быть заложены в самом станке, либо добавлены со сторонних носителей типа съёмного диска или «флэшки» и об этом мы сейчас поговорим, а также предложим вам видео в этой статье по данной теме.

Художественное выжигание лазером

Как это происходит

Примечание. Для пиломатериалов лазер по дереву означает возможность резки и гравировки, которые нужны в основном для элементов декора.
С помощью таких станков украшаются целые архитектурные ансамбли и здания, а также различные подарки и сувениры, новогодние художественного промысла, багеты и панно.

• По большому счёту, для обработки на лазерных станках с ЧПУ можно обрабатывать любую древесину , но всё-таки инструкция отдаёт предпочтение кедру, буку, ольхе, пробке и любым ценным породам. Кроме того, очень часто практикуется резка лазером по фанере и МДФ.
• Процесс резки лазером по своей сути, это тоже выжигание, только более точное и сфокусированное , которое возможно при выборе подходящей оптики – обрабатываемая поверхность просто сгорает и обугливается. Но это по вполне понятным причинам вызывает нагрев соседних участков древесины, поэтому над резаком устанавливается подача сжатого воздуха и участки возле зоны реза подвергаются всего лишь низкому термическому напряжению.
• Но если твёрдые сорта древесины ещё можно обрабатывать без подачи сжатого воздуха, так как у них понижена теплопроводность, то для , МДФ или фанеры такое охлаждение является производственной необходимостью .
• Обугливание краёв реза при обработке получаются коричневого цвета, поэтому могут использоваться, как элемент декорации и подчёркивание линий орнамента или картины .

Примечание. В отличие от фрезерной обработки на станках с числовым программным управлением, где деталь должна быть хорошо зафиксирована, лазерные станки этого не требуют. Заготовка просто кладётся на рабочий стол в нужном месте и это значительно экономит время, затрачиваемое на отделку материалов.

Обзор моделей FMARK из Германии

Гравёр FMARK NS используют для нанесения графических изображений и текстов по поверхности пиломатериалов самого разного характера, причём рисунок делается с максимальной глубиной гравирования и при этом выдерживается высокая скорость.

Материалы, которые можно обрабатывать на комплексе FMARK NS, это титан, сталь, золото, алюминий и сплавы, медь и сплавы, фольга, различные пластмассы, резина и даже маркировка полупроводников.

Лазерные станки по дереву и их возможности увеличиваются на модели FMARK NS-FB – это пятикоординатный лазерный комплекс с портальной системой перемещения, что позволяет значительно расширить поле обработки до тех размеров, которые нужны заказчику.

В частности, типовой размер обрабатываемого поля здесь может быть: B1 – 530×500 мм, B2 – 530×750 мм, B3 – 530×1000 мм, B4 – 780×850 мм, B5 – 1030×1250 мм. Также есть возможность расширения обрабатываемого поля у станка с ЧПУ по индивидуальному заказу.

К преимуществам FMARK NS-FB можно вне всяких сомнений отнести расширение рабочей зоны по осям X Y благодаря линейным приводам – это позволяет обрабатывать крупногабаритные изделия при одном запуске, не фрагментируя программу (без перемещения объекта и без стыков).

Кроме того, есть возможность перемещения заготовки по оси Z, что позволяет обрабатывать детали с перепадами поверхности (углубления и выступы), что опять-таки не требует разбивать программу на фрагменты. Также на FMARK NS-FB есть возможность кассетной обработки, это когда одновременно гравируются или маркируются несколько деталей.

Примечательно, что такой портативный лазерный маркер, как на верхней фотографии вы можете даже установить своими руками в вашем гараже и переносить его с места на место по потребности.

Но весь агрегат состоит как бы из трёх разных частей, это блок управления, в котором размещён интегрированный лазер, ноутбук с готовым программным обеспечением, которым можно задать нужное изображение и само маркировочное устройство. Такой набор вы можете разместить в дорожном чемодане.

Безусловно, такие станки чаще всего используются для маркировки габаритных стационарных изделий и агрегат можно быстро установить в нужном месте, подключив к сети 220В. Но вы также можете использовать его на одном месте для обработки пиломатериалов.

Заключение

Конечно, цена лазерных станков с ЧПУ достаточно высока, но она оправдана высокой эффективностью производства и быстрой окупаемостью. Тем более, не следует забывать, что гравировальные и маркировочные работы здесь позволено осуществлять не только на дереве, но и на более твёрдых материалах.