Плазменный станок с ЧПУ — своими руками

Что такое станок плазменной резки с ЧПУ? Это машина с компьютерным управлением, которая может прорезать любой электропроводящий материал (сталь/нержавеющая сталь/алюминий/медь). Машина берет созданный на компьютере 2D-эскиз и преобразует его в систему числового программного управления (ЧПУ), которая соединена с плазменным резаком. Плазменный резак использует электрическую дугу и сжатый воздух, чтобы прорезать проводящий материал.

Я спроектировал и построил этот плазменный резак в своей личной мастерской, используя несколько готовых компонентов вместе с некоторыми сборками, изготовленными на заказ.

Ознакомьтесь со следующими шагами, чтобы получить подробный обзор моей сборки плазменной машины с ЧПУ!

Примечание: данная статья является переводом.

Планирование:

Перед тем как начать, мне нужно было ответить на пару ключевых вопросов:

• Насколько большой стол с ЧПУ я хочу сделать?
• Какова максимальная толщина материала, который мне нужно разрезать?

Эти два вопроса будут определять остальную часть вашего проекта. Я решил построить стол, на котором можно разместить лист материала размером 4x8 футов. Основываясь на том, что я обычно изготавливаю, я хотел иметь возможность прорезать сталь толщиной как минимум 1/4 дюйма.

Я также включил в дизайн несколько уникальных моментов:

• Опускающиеся ролики для удобства передвижения;
• Система вытяжки для удаления пыли и дыма;
• Система всасывания в точке сопла и водяной затвор для вытягивания мелких частиц вблизи режущего наконечника;
• Съемная режущая поверхность - позволяет мне снять режущую поверхность и вставить поддон для воды для альтернативного метода борьбы с дымом и пылью.

Задействованные компоненты:

Ниже приведен общий список основных компонентов станка плазменной резки с ЧПУ:

• Аппарат плазменной резки - я решил приобрести плазменный резак Hypertherm Powermax 65 для этой сборки. Эта машина способна резать сталь толщиной 1 дюйм.
• Воздушный компрессор - плазменным резакам требуется подача воздуха для работы и резки материалов. Я выбрал воздушный компрессор Ingersoll на 80 галлонов, у которого не должно быть проблем с обеспечением подачи воздуха из системы.
• Пакет управления двигателем с ЧПУ - это приводы и двигатели, которые управляют движением плазменного резака. Я купил свою систему в компании CandCNC. Эта система включала в себя все 4 шаговых двигателя и драйверы двигателей в одном полном комплекте.
• Основание стола - я изготовил основание стола на заказ, используя поверхность для резки. Основная рама изготовлена ​​из квадратной трубы 2x0.12 дюйма.
• Портальный узел - сюда входят все подшипники, шестерни, зубчатые направляющие и структурные компоненты, составляющие подвижный портал наверху стола. Вы можете приобрести эти детали по отдельности или приобрести полный комплект для портала. Я решил купить свой портал у Precision Plasma.
• Программное обеспечение - требуется несколько различных типов программного обеспечения:
  • Программное обеспечение для проектирования САПР - программное обеспечение для автоматизированного проектирования позволяет создавать эскизы и конструировать детали перед их вырезанием. AutoCad или Fusion 360 - отличные варианты для программ проектирования САПР.
  • Программное обеспечение CAM для плазменной резки - программное обеспечение для автоматизированного производства преобразует ваш эскиз САПР в код (обычно G-Code), который система плазменной резки с ЧПУ может считывать и интерпретировать. Я запускаю SheetCAM в своей системе.
  • Программное обеспечение управления ЧПУ - это программное обеспечение считывает G-код и отправляет его двигателям на столе ЧПУ. В моей системе используется управляющее по Mach3 с ЧПУ
• Компьютер - для запуска программного обеспечения ЧПУ и подключения к блоку управления двигателем требуется базовый компьютер.

Я начал с создания основной рамы из квадратных труб 2"x2"x11ga и прямоугольных 2"x3"x11ga. Я добавил опускающиеся ролики, которые закреплены на месте для легкой мобильности. Я также расширил свои рельсовые направляющие таким образом, чтобы портал полностью перемещался по площади 4x8 футов, чтобы обеспечить легкую загрузку стальных листов. Размеры портала определяли ширину основания стола.

Режущую поверхность я спроектировал как съемный узел. Это позволяет мне приподнять её и вставить поддон для воды в качестве опции для защиты от пыли и дыма. Эта режущая поверхность использует направляющие планки 2x1/8" и была изготовлена ​​из следующих материалов:

• прямоугольная труба 2"x3"x11ga;
• квадратная труба 2"x2"x11ga;
• квадратная труба 1"x1"x14ga;
• 2x.25-дюймовый плоский стержень.

Режущая поверхность опускается на основание стола. Набор холоднокатаных плоских прутков шириной 3 дюйма и толщиной 3/8 дюйма служат направляющими для портала. Холоднокатаные материалы сохраняют более высокие допуски на размеры, чем горячекатаные. Эти направляющие крепятся болтами к верхней части основной рамы. Холоднокатаные материалы имеют более высокие допуски по размерам, чем горячекатаные. Эти направляющие крепятся болтами к верхней части основной рамы.

Прежде чем подключать двигатели и проводку, целесообразно провести стендовые испытания системы. Это позволит убедиться, что все двигатели и соединения полностью исправны и запрограммированы на вращение в правильном направлении. Инструкции, прилагаемые к моему набору управления двигателем CandCNC, помогли упростить этот процесс.

На этом этапе я также подключил свой плазменный резак Hypertherm, чтобы он автоматически запускался по сигналу от блока управления CandCNC. Инструкции CancCNC помогли мне пройти через этот процесс подключения.

После изготовления основания стола и режущей поверхности следующим шагом была сборка и установка портала. Моя портальная система от Precision Plasma была построена из экструдированного алюминия.

Этот портал оснащен осью Z, позволяющей регулировать высоту резака (THC). Контроль высоты резака - очень желательная функция для плазменных столов с ЧПУ. Это позволяет осуществлять активный и автоматический контроль расстояния между наконечником резака и разрезаемым материалом. Система обратной связи напряжения автоматически поддерживает заданное расстояние, даже если разрезаемый материал начинает деформироваться. Без THC существует риск столкновения резака с заготовкой. Система THC также продлевает срок службы расходных материалов плазменного резака (электрода/наконечника/сопла).

Я также решил использовать приводы с ременным редуктором для каждого двигателя. Это помогло сгладить работу и движение портала.

Я изготовил стол из квадратной трубы диаметром 1,5 дюйма для своего компьютера и монитора. Некоторые монтируют свои компьютеры прямо на базу ЧПУ. Я решил сделать систему управления отдельным узлом. Мой компьютер находится под столом. Впоследствии я добавил лист металла вокруг стола, чтобы защитить компьютер от пыли.

Эффективное средство для отвода дыма и пыли во время работы плазменной системы с ЧПУ крайне необходимо. Для этого существует два распространенных метода: водяной стол или вытяжка. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки

Водяной стол — этот тип включает резервуар с водой (часто обработанный ингибитором коррозии и бактерий), который находится непосредственно прямо под разрезаемым материалом. Вода задерживает большую часть пыли возникающей при резке и помогает сохранить материал прохладным. Однако во время резки вода часто разбрызгивается и требует постоянного технического обслуживания, чтобы ваша портальная система оставалась сухой и чистой.

Вытяжка — этот тип использует поток воздуха с механическим приводом для всасывания пыли и паров вниз в стол и наружу в желаемое место. С правильными вентиляторами и достаточным потоком воздуха этот метод работает очень хорошо. Однако он не обеспечивает возможности охлаждения материала, который обеспечивает поддон для воды. Охлаждение материала полезно для уменьшения деформации, особенно при резке тонких материалов.

Я решил встроить в свой стол вытяжку, но оставил возможность использования водяного стола с помощью съемной режущей поверхности. Я начал с того, что обшил основание стола алюминиевым листом. Я подключил 4 точки всасывания, используя 10-дюймовый воздуховод HVAC. У каждой точки всасывания есть ползунок, который позволяет мне направлять максимальное количество всасывания в определенные квадранты стола. Для питания моего нисходящего потока я использовал два промышленных кухонных вытяжных вентилятора. Эти вентиляторы обычно монтируются на крыше или стене и выбрасывают воздух радиально во всех направлениях. Я модифицировал вентиляторы, чтобы они выбрасывали воздух в одном направлении, используя некоторые специально построенные воздуховоды. Мои вентиляторы выдувают всю пыль и дым за пределы моей мастерской.

Впоследствии я также добавил систему всасывания в точке сопла. Я использовал 1,5-дюймовый сливной шланг и направил его от режущего наконечника через кабельные дорожки портала вниз к ведру объемом 5 галлонов, которое также подключено к магазинному пылесосу. Частично наполнив 5-литровое ведро водой, я создал временный водяной затвор, который помогает улавливать мелкую пыль и частицы.

Это критически важный шаг для обеспечения точного и правильного реза. Физически измеряя движения портала и внося небольшие изменения в систему управления, вы можете настроить свой стол так, чтобы угол между осью X и осью Y составлял 90 градусов. Я проверил движение портала вверх и вниз по столу, чтобы убедиться, что он движется ровно и точно на всем протяжении всего диапазона движения. «Пределы» для стола контролируются микропереключателями. В моем руководстве по эксплуатации системы управления CandCNC я ознакомился с интеграцией коммутаторов.

После сборки системы и выполнения всех этапов настройки из руководства пользователя CancCNC я был готов к пробной резке. Я выполнил инструкции из руководства по моей системе управления и приступил к резке. Эта система была готова к работе с самого начала. Первые разрезы были четкими и чистыми.

Этот стол изменил мой подход к изготовлению изделий. Проекты, которые обычно занимали дни или недели, сократились до нескольких часов. Каждый раз, когда я берусь за что-то новое, я сначала думаю о том, можно ли в этом проекте использовать свой плазменный резак с ЧПУ, чтобы быстро и эффективно сделать изделие.

По сравнению со станками лазерной резки у плазменных станков есть ряд недостатков: большая ЗТВ по сравнению с лазерной резкой, качество с более тонкими листами и пластинами хуже, чем при лазерной резке, допуски не такие точные, как при лазерной резке, более широкий пропил, чем при лазерной резке, кроме того, сам процесс довольно сложный и требует высокой квалификации оператора, во время резки металла в воздух выбрасывается большое количество вредных газов.

Хотите подробнее узнать про плазменную резку читайте в нашем блоге.

Если вам понравилась данная статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!