10 W激光雕刻机

这台雕刻机是我很久以前买的，不是给自己买的。不过它后来一直放在我家里，所以不写篇评测也说不过去：）

前因后果就不讲了，直接进入评测，先从开箱开始。

别担心，包裹不是通过DHL寄来的。按DHL的收费标准，运费恐怕会贵得离谱；实际是由新邮政快递配送的。
箱子明显很大，也相当沉。


其实厂家（包装很可能也是他们做的）应该稍微琢磨一下箱子的设计，因为雕刻机和箱子的尺寸不太匹配，想省空间的话，箱子体积至少可以缩小三分之一。
里面塞了很多包装材料，甚至还有中文报纸。包装人员确实下了功夫，没什么可挑剔的。


技术参数：
持续功率：6 W
峰值功率：10 W
工作区域：140×200 mm
雕刻机尺寸：320×295×195 mm。


配件算不上特别多，但肯定也不能说少。
1. 雕刻机机架
2. 带龙门横梁的激光模块
3. 升降机构
4. 电源
5. 护目镜
6. 带软件的U盘
7. 两个欧标插座转换头
8. USB-RS232 TTL转换器
9. 垫块，3个
10. 测试用金属片套装

这张照片里没有第1和第2项，稍后再给大家看。


和预期一样，套装里附带了护目镜，镜腿可以调节，和上次那副一模一样。我上次也不得不把镜腿拉到最长，这次还是一样。
这次软件装在U盘里，U盘看起来相当不错，不过容量只有128 MB。倒也正常，中国厂家只是顺手清理一下旧U盘；但另一方面，这比光盘方便多了，毕竟现在已经不是人人都有光驱可以插光盘了：）
通过USB-RS232 TTL转换器连接电脑。雕刻机一侧用的是普通扁平插头，有两个很不方便的地方：插头可能插反，而且插在接口里不太牢固。


上次套装里附带的是几块小木片和纸板，供大家试用雕刻机；这次给的是金属片。


我在配件清单里提到，套装附带了垫块。这是因为这款激光器的焦距是固定的。上次需要根据实际情况调焦，而这次正好相反，要通过让工件靠近或远离激光器来调整。垫块长18 mm，激光器的焦距就是按这个距离设定的。把垫块放在工件和激光发射器之间，然后调整距离，直到垫块能紧紧卡进去。
其中一块测试金属片上已经有厂家刻好的测试图案，我也试着做一个类似的。

电源插头是扁脚的，不过套装里居然给了两个转换头：）黑色的是雕刻机厂家配的，白色的是商家配的。我可以直接告诉大家，黑色的可以扔了，因为它根本插不进正常的插座。
电源输出电压为12 V，最大电流为4 A。


前面提到，这台雕刻机是通过让工件靠近或远离激光器来调节焦距的，为此套装里附带了这样一个升降机构。


对于这台雕刻机来说，调节范围绰绰有余，不过也有缺点。旧款雕刻机可以直接把工件放在桌面上，甚至可以把雕刻机放在工件上的任意位置；而这台机器必须把工件放在一个大约10×10 cm的台面上，不太方便。 还要提一下，调节螺丝转起来相当费劲，不过也可能用一段时间后机构会变得顺滑。


为了预防故障，也为了满足好奇心，我们打开电源内部看看。不过这得用上锤子和一把旧刀。
里面可以看到，电路板和外壳显然不是一开始就配套设计的。


这显然是从某种设备上拆下来的电源，不过看起来还不错，非常不错。


输入端配有完整的电源滤波器，甚至还有压敏电阻，这种配置其实非常少见。
不过，220 V电源线没有焊在原本的位置，而是直接从电路板底部焊上去的，连旧线头都懒得清理掉。


这显然是某个品牌设备里的电源，输入端用的是一颗品质不错的47 µF电容，不过对于标称48 W的功率来说，这个容量刚刚够用。
高压晶体管上的型号标记已经看不清了，尽管我试着把它清理干净。
输出电容也是品牌货，旁边同样有两根被剪断的导线。
我斗胆猜测，从型号标记来看，这个电源原本的输出电流应该是2 A。


有意思的是，电路板上焊了两颗LED。右边那颗看起来是原装的，左边这颗则是后来加上的。


电路板底面没什么特别的，就是一块普通的正规电源板：一颗小小的六脚PWM控制器，再加上一小把元件。


套件介绍到此结束，接下来看看激光雕刻机。
上次我拿到的是一套需要自己组装的零件，而这次卖的是几乎组装好的套件，总共只有两部分：机架和龙门横梁。
也就是说，整机结构和上一款完全一样，只不过这次出厂前就已经组装好了，省事不少。
外观看起来挺漂亮：黑色亚克力搭配黑化铝型材。当然，这对功能没什么影响，不过目前外观上还挑不出毛病。


它用了三台结构不太常见的步进电机，稍后我会展示它们的型号标记。
其中两台电机负责移动龙门架的立柱，另一台则驱动激光模块本身的移动机构。


驱动方式和之前一样，都是用皮带，不过这次换了不同的滚轮。


所有皮带的张紧度都可以通过相对方便的方式调节，而且出厂时就已经调好了。
不过说到接插件，准确地说是接插件的连接方式，我真想给厂家敲敲脑袋：这怎么能这么做？像样的插头呢？


两台电机的导线最后都接到同一个八针插头上，再连接到控制板。


控制板安装在机架的一条短边上。我这台刚好装在后面，不过也可以把雕刻机转过来，让控制板朝前，只是看起来不太美观。


厂家在控制板的固定方式上显然没费什么心思，直接用双面胶把它粘在亚克力底板上。我不是非要挑刺，但在我看来，这种价格不菲的设备完全可以做得更精致些。


1.电机驱动器采用了大家熟悉的4988ET芯片——数据手册
2.控制器没有采用很多人熟悉的Arduino，而是用了相当少见的STC15W404AS微控制器。我找到了中文版的数据手册。


终于说到核心部件了。说它是核心，是因为它决定了整套设备的价格：机架、电机、电源等等只占总成本的一小部分，激光模块才是整台设备最贵的部分。
这里也已经组装成一个整体，包括激光发射器本身、移动机构，以及安装这一切的铝型材。


商店的商品说明中标注功率为10 W，标题里也写了这个功率。 不过在商店页面上，你会看到这样的信息：
激光功率
脉冲功率10W
平均功率6W
焦距18mm

我在网上找到了一些间接信息，称它采用了NUBM44激光模组，功率为6 W，这其实也正是标称参数中写的数值。
严格来说，这没什么可挑剔的：脉冲状态下可以达到10 W，但如果长时间以满功率工作，就有烧坏的风险。它仍然会发光，但已经无法切割或雕刻了。


激光发射器（更准确地说，是它的散热器）外壳上固定着一块驱动板。


我看过一些类似雕刻机的评测，不过那些机器里的电路板明显更简单、更小。另外，做工相当整齐，输入电容也很不错，容量1000µF，耐压35 V。


顶部装着一把尺寸不小的风扇，用来给散热器散热，同时也会把切割区域的烟雾吹走。


风扇外面有防护网。我猜它用的是滚珠轴承，而不是滑动轴承。


1. 从外观来看，这把风扇显然是二手的；再听听噪声，多半是从某台服务器上拆下来的。不过等等，服务器里的风扇好像还没这么吵。它的风量确实很大，这点没得说，但噪声大到让人彻底打消夜间工作的念头，至少别想在居住空间里用了。
不过这显然是品牌风扇，产自Sanyo Denki。这个牌子的风扇通常会随Intel处理器散热器配套使用，可靠性方面没什么可担心的，即使是二手的也一样。
2. 步进电机的标记是36H22HM，根据网上的数据，步距角为0.9度。看生产日期，我怀疑它也是从某种设备上拆下来的。


虽然只是个小细节，但底部贴了橡胶脚垫。我把雕刻机在桌上拖来拖去时才注意到，虽小，但也算个优点：）


组装的主要步骤之一，是把龙门架上部装到两侧立柱之间，再拧紧四颗螺丝。螺丝当然是随机器附带的：）


我的组装过程很顺利，不过保险起见，还是要确认皮带安装平直，不会往传动滚轮边缘跑。



接下来要把线接到控制板上。一方面，这事很简单：有带接头的线，电路板上也有对应的插座。
不过整套结构看起来实在让人沮丧。上次的布线整齐多了，这次最后线都垂在那里，怎么说呢……反正乱七八糟。


U盘里有连接和设置说明——下载，里面附有连接示意图。看起来一切都很简单明了：这里是接头，那里是按颜色区分的线。


但实际情况是，四个接头里只有两个的颜色对得上。
从左到右：
1. 激光模组和风扇的电源接头。接错很难，因为接头带有防呆键。
2. 龙门架电机接头，我完全凭直觉安装，只看接头本身的方向。原因是插头一侧是光滑的，另一侧则有用于卡住触点的孔。
3. 激光模组驱动器的连接头，和第2项一样。
4. USB，准确地说是RS232 TTL。我按上图连接，颜色在这里是对应的。

第五个接头用于接电源，不过这里不太容易接错，只提一句：这是标准接口，内正极。

说来也怪，机器不但一次就启动成功，而且所有部件的运动方向也都正确。


这是从控制板一侧看到的组装并接好线的整套设备，外观确实粗糙又难看。


所以我把雕刻机转了个方向，让另一侧朝向自己；而且只有这样摆放，轴的运动方向才符合设计预期。
总的来说，这才是它正常的工作位置，支架也按设计方式安装好了。这样一来，第二个缺点也显现出来了：必须先调好高度，再调整支架的位置，否则有时会很不方便。


尝试调整高度时，我发现了组装上的问题。不是我装错了，而是厂家的问题。激光模组可以固定在两个位置，一个高一些，一个低一些。 之所以能这样安装，是因为模块上有六个固定孔，而机构上只有四个。
如果把模块装在上方，就没法正常工作，因为移动机构本身会挡住；更准确地说，无法将工件与激光器之间的距离调到18mm。
俗话说，猜猜模块一开始是怎么装的？当然是装错了，而且有意思的是，商店里的照片上也是错的……
总之，拿起螺丝刀，花一分钟就调整好了。


简单说说软件。以防万一，我把U盘里的所有内容都上传到了Yandex网盘。
套装里附带了驱动程序，还有一款相当有意思的雕刻机控制软件。

优点是我完全不需要进行任何设置。驱动程序早就装好了，因为其他设备也会用到；软件则是“打开就能用”，甚至不需要安装，直接运行即可。我连端口号都不用选，更何况软件里根本没有这个设置！


这款软件用起来相当方便，可以缩放图像、任意角度旋转、上下或左右镜像，还能调节激光功率、脉冲时间和工作速度，而且最后这三项可以在“在线”模式下调整，也就是设备工作时直接调整。
完成后，还可以选择沿着图案轮廓切割的模式。
此外还可以选择打印策略，其中“最短路径”（Shortest path）模式尤其方便，在光栅模式下处理简单图案时能大幅加快“打印”速度。


不过也有一些不方便的地方。
1.有些设置不太好理解，比如0-255的滑块，以及激光功率调节右侧带“跷跷板”图标的模式。
2.速度调节非常平缓，因此意义不大，最低和最高速度之间最多也就差一倍。
3.软件会崩溃。不，打印过程中软件运行得非常好，也很稳定；但如果尝试打开新图像，大约十次里有七次会彻底卡死。而且如果不是以管理员身份运行软件，卡死的概率会升到十次里9.9次。目前还没解决这个问题，虽然我把程序文件夹挪到了好几个不同的磁盘上试过。


套装里还附带了另外两款图像处理软件，其中一款是Inkscape，我想用雕刻机的人都很熟悉；另一款XnSketch，我还是第一次见。
这也是一款相当方便、简单的图像处理软件，可以应用各种效果。不过雕刻机只能处理“黑白”图像，所以大部分效果用不上。和控制软件一样，它也不需要安装。


测试时，我在不启动激光器的情况下运行了模拟，用来测量“打印”所需的时间。按照截图中的设置，雕刻一张33×50mm的图像（大约火柴盒大小）要花将近一个小时。不过这是光栅模式，激光器会逐行打印，本例的行距为0.1mm。如果提高分辨率，雕刻速度就会按比例下降，所以除非确实有需要，否则没必要一味追求高分辨率。


现在可以稍微“玩点火花”了 :)
不过先提醒一下！
注意：本设备配有大功率激光器。
因此，设备运行时，附近（甚至同一房间内）如果没有佩戴防护眼镜，就会非常危险。
记住，激光只能看两次：一次用左眼，一次用右眼。
这不是开玩笑，也不是过度谨慎，这种功率的激光确实非常危险。


先用矢量模式测试。我之前解释过，这种模式下图像是沿着线条绘制的，有点像用铅笔画图；激光在线条起点开启，在终点关闭。

图案直径56mm，工件材料是松木。


可以看到，图案区域里有个树结，激光没能切透那里。功率大约是75%（具体记不清了）。
如果觉得雕刻效果很浅，我说明一下：烧蚀深度大约为1-1.5mm。


这里我决定试试光栅雕刻。这种模式下，图像像打印机一样逐行绘制，移动过程中亮度会不断变化。如果遇到需要关闭激光的区域，雕刻机会加快移动速度，从而稍微缩短处理时间。


这张图选得不太合适，因为半色调显然不适合激光雕刻机。不过练习一段时间后，还是可以提高效果的。
为了加快速度，雕刻时采用了0.15mm的行距，这是最大的行距，所以效果比较粗糙，图像上能明显看出“条纹”。 不过说实话，照片无法呈现全貌，因为图案不是半色调图像，而是立体图像，颜色越深，刻痕就越深。


栅格模式是最慢的，这张图刻了23分钟，当时设置的是最高速度和最低分辨率。


实际效果就是这样。视频质量不太好，请见谅；相机也不得不戴上护目镜，我担心激光会损坏传感器。
第一部分是矢量模式。
第二部分是栅格模式，不过由于过程很长，只好剪掉了一些内容。


前面我提到栅格模式有三种工作方式，下面解释一下。
1. 最短路径：逐行绘制每一条线，也就是说，激光在一行范围内左右移动，逐渐向下偏移，然后再转到下一行。
优点是速度更快，缺点是材料容易过热，而且激光器的负担也更重。
2. 左右双向：激光在两个方向移动时都会进行雕刻，也就是说，向右移动时刻奇数行（1、3、5），向左移动时刻偶数行（2、4、6）。
速度较慢，但效果更精细。
3. 从左到右。在这种模式下，只有机构从左向右移动时激光才会开启，返回时激光关闭。
这是最“温和”的工作模式，工件过热最少。
我选的图案不太合适，要是线条更宽一些，效果会更直观。


前面我展示了矢量模式下的效果，但没提速度。软件默认速度是20 mm/s，不过可以提高到50 mm/s。我试着用最高速度对同一图案进行多次雕刻，但忽略了两件事。
1. 激光功率需要随速度成比例提高
2. 工作台和雕刻机是各自独立放在桌上的，因此速度这么快时会发生位移。雕刻机本身很轻，高速移动时会在工作过程中稍微挪动。所以最好给它加些配重，或者固定起来。


第一次雕刻采用了和之前相同的模式，但功率调低了，切割深度约为1 mm，不过切口本身更整齐。
又遇到老问题了，照片很难把效果展示出来 :(


雕刻速度通过这里的参数调节，图标是把小刀。


这是预期效果的缩小版。


当然还要测试一下厂家广告中展示的效果：在金属上雕刻。
我有点惊讶，不过这确实能做到。
1——最高速度，粗体字
2——中速
3——中速，雕刻两遍
4——最低速度
5——最低速度，雕刻两遍
所有测试都在激光功率100%的条件下进行，1–4使用20 ms脉冲，5–6使用15 ms脉冲。


接下来我又试了几次，设置基本相同，主要调整的是速度。
1——直接在保护膜上雕刻。一开始我犯了个错误（上面的文字）。准确地说，我先选了一种字号，然后又把图像放大了。如果要用大字号打印，就应该一开始选好所需字号，因为缩放会降低图像质量。
下面我取消了图像缩放。
2. 可以看出，不缩放时文字的刻印效果明显更好。
3、4——这是去掉保护膜后的效果，先在上面（抛光面）雕刻，再在下面（哑光面）雕刻。


除了尝试雕刻，我还试着切割塑料。照片展示的是在功率80%、切割三遍时的结果。这样的设置可以切穿2 mm厚的塑料。不过那味道……


这里使用的是栅格模式、高速和“最短路径”。
由于图案尺寸增大时线条宽度也会增加，所以在较大的零件上切口更宽，塑料熔化得也明显更多。


功率设为80%


尝试雕刻刨花板。功率为75–80%，雕刻三遍后，切痕深度约为3.5 mm。
最后这个嘛，更多算是娱乐了。 我试着在二极管整流桥外壳上雕刻，结果它现在成了PWM控制器:)


最后一种模式的功率设为30%，但这都太高了，实际用一半就够了。
有意思的是，虽然开启了“最短路径”模式，但雕刻顺序却是先刻数字，再刻右边的字母，最后刻左边的字母。


下面是整个过程的视频。
1. 演示栅格模式下雕刻的三种模式。
2. 矢量模式，先以20 mm/s运行，然后是50 mm/s。
3. 金属雕刻。
4. 切割塑料，一共切了三遍，中间那遍我从视频里剪掉了。

最后能看到风扇把零件吹跑了。我本想试着在附送的其中一块小板上雕刻，但它太轻了，总被吹走，最后我干脆把它放到一边了。


最后总结一下，准确地说，是谈谈个人感受，并和我那台2.5 W的雕刻机做个比较。
1. 这台评测的雕刻机确实功率更大。
2. 工作速度可以很快，肯定比我的那台快。
3. 虽然标称功率为10 W，但这是峰值功率。网上经常能看到有人因操作不当而把它弄坏的帖子。矢量模式下最好不要把功率设到70-80%以上。栅格模式下则很大程度上取决于切割模式，我建议把功率调高，并一次走完，而不是分两遍切。
4. 噪声。不，不对，是噪声太大。我雕刻、做实验折腾了大约两个小时，关掉雕刻机后，耳朵还嗡嗡响了半个多小时。
5. 软件。一方面，界面看起来不错，打开就能用，基本不用怎么设置，软件本身的功能也挺丰富。但各位，这软件的毛病也太多了……有时想打开一个文件，它就会卡住，连续试5-7次都是如此。不过雕刻过程中运行得非常好，问题只出在打开文件上。
6. 结构。这个价位当然希望能有更好的配置，比如配上正常的滚珠导轨，可惜没有。不过这台机器基本上已经组装好了，需要自己动手的地方很少。

暂时就这些了，欢迎提问、评论和指点。

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