Когда перед нами встал вопрос о покупке лазерного гравёра, мы начали подбирать тип аппарата, который бы соответствовал большинству наших требований. Он должен резать бумагу, картон, дерево и пластмассу, выбирать на небольшую глубину требуемый рисунок, например, для изготовления печатей, штампов и фотографий и, желательно, уметь маркировать изделия из пластмасс и металлов.

Так как это была новая неизвестная область, пришлось искать информацию в доступном для нас виде в форумах и описаниях машин на сайтах. При детальном изучении типов лазеров, используемых в аппаратах, выяснилось, что для маркировки используются маломощные лазеры с длиной волны, отличной от тех, которые используются для резки материалов. Скрепя сердце, мы решили отказаться от этой функции в пользу более востребованных и остановили свой выбор на углекислотном лазере. Он позволяет резать и гравировать различные материалы.

Следующим шагом был выбор мощности излучателя. Оказалось, что граверы с лазером мощностью 40 ватт и ниже с короткофокусной линзой лучше подходят для гравировки мелких деталей. Их можно использовать для изготовления печатей с качественной прорисовкой символов кегля 6 или даже 5. Противоположные требования для резки. В этом случае, чем мощнее лазер, тем быстрее происходит процесс.

Мы решили покупать аппарат с компромиссными 60-ю ваттами. Это, судя по сообщениям в форумах интернета, максимальная мощность, при которой можно получить приемлемые результаты при гравировке и наименьшая для резки толстых (до 10 мм) материалов. Линза соответствующая, среднефокусная: 2,5 дюйма.

Так как у нас была идея изготавливать различные таблички, размер рабочего стола должен быть не самым маленьким. Мы его подобрали, когда выбирали модель гравёра.

С учетом большинства наших требований было решено остановиться на аппарате китайского производства. Мы представляли, что разница в цене между «китайцем» и «американцем» в два, а то и более раза, при одинаковых характеристиках не появится просто так, но в случае некачественного исполнения некоторых видов работ были готовы от них отказаться.

По рекомендации человека, давно работавшего на китайских граверах, мы приобрели машину марки Green Technology GT9060 с углекислотным лазером мощностью 60 ватт и размером рабочего стола 90х60 см.

Запуск гравера

  И вот гравёр привезен. С некоторым трудом вшестером мы его извлекли из грузовика. Для этого упаковочный ящик пришлось разбирать прямо в кузове, т. к. всё весило по накладной 300 кг. Отвинтив ноги, мы затащили аппарат в 80-и сантиметровую дверь и принялись его подключать.
 

С электрическими соединениями проблем не было. В сеть гравёр включался стандартным кабелем, таким же, какой используется в компьютерах. К нему подключаются компрессор для обдува зоны резки и помпа водяного охлаждения лазера. Трубки для подачи воздуха от компрессора и воды от помпы, идущие в комплекте, подошли так же без проблем.

По незнанию мы бак с водой поставили на пол, а помпу установили выше бака.

Когда всё было подсоединено, мы, наконец, включили аппарат. И сразу выяснилось, что помпа не герметичная. Она протекала, воду гнала слабо, прихватывая пузырьки воздуха. Попытка загерметизировать крышки с помощью резиновых прокладок и герметика ни к чему не привела — вода продолжала вытекать изо всех щелей насоса. Давление было настолько слабым, что вновь поступающая вода не могла протолкнуть свои же остатки в лазерной трубке с прошлого запуска. Помпу пришлось утопить в баке и чудесным образом вода в систему пошла.

По рекомендации электриков мы соорудили некоторую защиту аппарата по электропитанию. Сам гравёр, воздушный компрессор и насос водяного охлаждения мы подключили через УЗО (устройство защитного отключения). Компьютер и его монитор у нас подключён через второе УЗО. Конечно же, с щитка напряжение подавалось через тепловой и электромагнитный автоматы. Не забыли и про обязательное заземление.

Начало работы

  В первую очередь нам пришлось подобрать расстояние от нижней точки головки до материала, чтобы луч фокусировался на поверхности.

Взять и что-то отгравировать или даже просто разрезать с лёта не получилось. Мы знали, что различные материалы требуют разных режимов, но не представляли, с каких значений скорости хода луча, мощности лазера, подачи воздуха и разрешения гравировки начинать подбор соотношений.

Через несколько дней работы с различными материалами в голове начала формироваться система подбора режимов. Мы решили остановиться на нескольких уровнях мощности лазера для различных работ. Сразу хочу предупредить, что выбранные уровни мощности оказались удобными именно для нашего комплекса лазер - зеркала - линза - механика - юстировка. Для других они могут оказаться неверными или неудобными. И нет уверенности, что они оптимальны даже для нас.

Требуемую глубину выжигания регулировали скоростью движения луча по поверхности.

Работа и проблемы

  Как только мы определились с режимами работы для некоторых материалов, появилась возможность выдавать продукцию. Были опробованы дерево, фанера, бумага, полистирол, ПЭТ, оргстекло, искусственная и натуральная кожа. Выяснилось, что кожа изготавливается из различных материалов, в том числе и ПВХ, поэтому мы сначала проверяем состав: выжигаем небольшую площадь и по характеру следа и испарений решаем, будем ли мы с ней работать.

Дерево, оргстекло, АБС, ПЭТ, натуральная кожа и резина обрабатываются легко и просто.

Бумага плотностью 250-300 г/м2 режется неплохо. Правда, если она неровная и уходит из-под фокуса линзы, появляется подгорание по краям. Также слегка подгорает тонкая (80 г/м2) и бархатная бумага. Уменьшить подгорание удаётся точной фокусировкой, полной подачей воздуха и максимально возможной скоростью резки. Для бархатной бумаги дополнительного улучшения добились некоторой хитростью. На столик бумагу укладывали лицевой стороной вниз и резали зеркально отражённое изображение. В этом случае следов подгорания видно не было.

Первая проблема появилась, когда однажды не запустился двигатель помпы. Как оказалось, у него появились мертвые точки и если ротор останавливался в ней, то при включении он уже не вращался, а мелко дрожал. Стоило вручную вывести двигатель из этого состояния, как помпа начинала работать. Это стало повторяться всё чаще и чаще и настал момент, когда запустить двигатель не удалось. В спешном порядке была куплена помпа российского производства с близкими параметрами. Диаметры штуцеров были отличными от китайских, но с помощью докупленных переходных шлангов удалось подключить её к граверу.

Радость была недолгой: на следующее утро помпа при включении зарычала, нагрелась и остановилась. В магазине второй такой же не оказалось и нам её поменяли на менее производительную. С ней гравёр почти нормально проработал полгода: изредка, как в китайской, не запускался двигатель, но при постукивании по корпусу помпа начинала работать.

Один раз соскакивал переходной шланг и, пока мы поняли, что произошло, 30 литров воды из бака были выброшены в потолок.

Следующая проблема вылезла при гравировке конусной бутылки. Надо было опустить рабочий столик на большую глубину. Концевой выключатель в глубине аппарата не сработал и столик свернул его вместе с креплением.

Концевик подобрали быстро в соседнем магазине, закрепили и проверили его работу. Как оказалось, он срабатывает, а сигнал теряется в недрах блока управления двигателями. Мы это приняли к сведению и отложили устранение причины до лучших времён, тем более, что в повседневной работе двигать столик, тем более на такую глубину, нужды нет.

Через некоторое время выяснился ещё один нюанс. Мощность излучения сильно зависит от температуры газа в трубке. При длительной резке температура возрастает настолько, что при выбранных режимах материал не прорезается до конца, а при гравировке уменьшается глубина выборки. То есть наш бак не обеспечивал равномерного охлаждения лазера и приходилось часто менять в нём воду.

Так как раньше охлаждающая вода в баке менялась часто, у нас не было проблем с цветением тёплой воды. Чтобы избежать этого на будущее, в воду мы сразу добавили автомобильный антифриз в количестве около четверти общего объёма системы. Это дало эффект - воду не меняли полгода, но она пока не цветёт.

Плохо - хорошо

  Так как мы в то время присматривались к мощности и глубине гравировки, то заметили интересный эффект нашей трубки. В начале гравировки штампов глубина выборки в резине была больше и плавно уменьшалась. Через полминуты глубина стабилизировалась и дальше могла менялась в зависимости от температуры воды. Мы предположили, что это происходит из-за теплового сопротивления стенок трубки между газом и водой. Бороться с этим явлением мы не можем, просто учитывем его при изготовлении штампов. 

Попутно выяснился ещё один недостаток конструкции аппарата. В нём применены шаговые двигатели. Теоретически положение головки должно определяться поворотом осей двигателей. На практике положение не соответствует требуемому. Это происходит из-за растяжения ремней, трения и инерции. Причём, чем сильнее натянуты ремни, тем сильнее проявляется трение. Чем больше скорость гравировки и резки, тем больше будет давать знать о себе инерция головки. Грубо говоря, если пытаться вырезать круг, то начальная и конечная точка реза совпадать не будут. Поэтому мелкие детали оказываются с дефектами, на крупных деталях неточность скрадывается. При использовании сервопривода такого недостатка не будет.

Все эти недостатки - толстый луч (0.3 - 1 мм в зависимости от режима), нестабильность излучаемой мощности при работе и неточность механики приводят к большим сложностям при гравировке мелких объектов, например, символов в печатях.

При изготовлении номерков и табличек маленькие (меньше 5 мм) символы не используются, поэтому гравировка получается качественной, а большая площадь стола позволяет изготавливать большое количество единиц продукции за одну загрузку материала.

Хорошо получаются портреты на дереве (фанере). Так как в этом случае особого разрешения не требуется, визуально качество рисунка получается очень неплохим. Если пытаться добиться высокого разрешения, то более отчётливым становится только растр картинки.

Выводы

  Лишний раз мы убедились, что любая техника имеет свои нюансы. Из-за некоторых пришлось отказаться от изготовления печатей. В то же время штампы на резине с символами более 3 мм гравируются неплохо. Резка мелких деталей также сопряжена с трудностями.

Вполне качественно получается у нас практически любая остальная продукция, а углекислотный лазер позволяет работать с широким спектром материалов. 60-ваттный лазер позволяет резать пластик 10 мм и даже более. Программа резки своеобразная, но не сложная в освоении и построена достаточно рационально.