mercoledì 19 aprile 2017

Raptor 5 upgrade - Taglio al plasma (senza THC)

E' da molto tempo che ho in mente il taglio al plasma montato su una cnc e ogni volta mi frena l'idea di fare un acquisto sbagliato e il solito buco nell'acqua.

Mi decido a superare le paure e di affrontare la questione di petto una votla per tutte.




Ho trascorso 2 settimane a documentarmi sulle torce al plasma in commercio, sul loro funzionamento e sulle caratteristiche che ne determinano l'affidabilità ed il prezzo.

Sapevo (o meglio tanti dicono nei vari forum) che per montare una torcia al plasma su una cnc è necessario un componente chiamato THC (torch height control) che serve principalmente a regolare in modo automatico la distanza tra la torcia ed il pezzo soprattutto nelle situazioni in cui la lamiera che si sta tagliando presenta delle deformazioni. oltre a compensare le deformazioni della lamiera credo serva anche per l'innesco del plasma. La maggior parte delle torce al plasma in commercio hanno un innesco a contatto e fino a che la punta della torcia non sfiora il pezzo il plasma non esce e qui entra in gioco il THC, l'azze Z si abbassa fino a che la torcia non tocca il materiale poi una volta partito il getto di plasma il THC entra in azione alzando la torca fino alla distanza ottimale che viene stabilita in base alla tensione ma non mi sbilancio perchè non sono un esperto di THC.

Concordo pienamente con quelli che sostengono che il THC sia obbligatorio, ritengo però che se si accetta il compromesso di tagliare lamiere non deformate non sia necessario installarlo.
Attenzione però se non si vuole installare il THC è necessario che l'innesco della torcia avvenga senza il contatto con il pezzo.
Questo è il vero problema in cui mi sono imbattuto perchè essendo un novellino su questo argomento non sapevo come muovermi e cosa cercare realmente.

Scopro che esistono due tipi di innesco per le torce al plasma, quello a contatto e quello non a contatto con arco pilota e questa è stata la chiave di tutto.
In pratica l'arco pilota assomiglia ad una specie di fiammella elettrica lunga circa 15mm che esce dalla punta della torcia quando si preme il pulsante per azionarla e questo consente di innescare il flusso di plasma a distanza.

Questa caratteristica fa lievitare leggermente il costo dell'apparecchio ma credo sia fondamentale per l'utilizzo su una cnc senza il THC.

L'unica taglierina al plasma ad una cifra relativamente bassa (400 euro) con la funzione arco pilota l'ho trovata su ebay in Francia dal venditore bc-elec, il modello in particolare è CUT-50 arc pilot, ma attenzione di cut-50 ce ne sono diversi modelli a prezzi anche più bassi ma non tutti hanno l'arco pilota.

Questo è il modello che ho comprato io


Il modello giallo qui sotto ad esempio è sempre un CUT-50 ma senza arco pilota e per capire velocemente se la taglierina è dotata di questa funzionalità basta guardare i connettori posti in basso, nella maggioranza dei casi sono 3 (torcia, massa e interruttore) mentre quelle che hanno l'arco pilota ne hanno 4 come si può vedere nel modello di colore verde, il morsetto rosso è per l'arco pilota.


Peccato che mi è stato spedito un modello difettoso che ha funzionato per 15 min poi si è bruciato così l'ho dovuto rispedire e attendere 20 giorni per riaverlo funzionante. Se lo avessi preso da un venditore in Cina avrei avuto sicuramente molti più problemi nella gestione del reso oltre ai tempi biblici.

Vediamo ora come la parte più importante di tutto questo aspetto: il collegamento con Mach3.
Per quanto pare complicato è più semplice farlo che spiegarlo.

Come primissima cosa è necessario creare un nuovo profilo macchina per non andare ad intaccare quello attuale e funzionante.

Nella cartella di Mach3 ho copiato il file .xml della configurazione funzionante (Raptor.xml) e l'ho rinominato in RaptorPlasma.xml.


Ora all'avvio di mach3 mi viene chiesto il profilo da caricare


Selezionando il profilo RaptorPlasma tutte le nuove impostazioni saranno relative a questo nuovo profilo.
Nel mio caso il primo profilo (Raptor) lavorerà con il controllo del mandrino via RS485 mentre il secondo lavorerà solo con il relè.

Come per le classiche fresatrici tipo il Kress il Dremel, ecc anche il plasma ha solo due stati ON/OFF (acceso / spento) e quindi quello che dobbiamo fare è aggiungere un semplice relè pilotato dalla scheda di controllo.
Nella mia Raptor 5 ad esempio non avevo ancora un relè perchè il mandrino lo piloto tramite porta seriale con il protocollo RS485 così ho dovuto aggiungere alla breackout board il collegamento con il relè.

Ho comprato su Ebay a pochi euro un relè identico a questo

Il relè l'ho alimentato a 5 Volt prendendoli direttamente dall'alimentazione della scheda breakout board:  VCC +5V e GND alla massa, il conenttore IN indica il segnale in ingresso che farà scattare il relè.

Sulla scheda breakout board DB25-1205 ho individuato un pin libero (il PIN 17) ed l'ho collegato al segnale IN del relè.

Indicativamente lo schema di colelgamento è questo



Lato Mach3 sono andato nella configurazione Port and Pins ed ho attivato il n.17 relativo al segnale Output #1 (chiedo perdono per la foto sfocata)


Accertarsi che nella sezione "Spindle Setup" le parti evidenziate siano impostate come sotto.


Dopo aver applicato le modifiche se cliccate su avvio mandrino o digitate a mano il comando M3 e M5 dovreste sentire il relè scattare.

Fatto questo basta collegare ai contatti del relè uno spinotto a due poli che dovrà essere collegato alla CUT-50, un filo lo collegate al comune del relè e l'altro al contatto NA (normalmente aperto) in questo modo digitando M3 il relè scatta e metterà in contatto il comune con NA e la vostra torcia inizierà a sputare plasma.

In un negozio di elettronica ho comprato uno spinotto a 2 poli che potesse collegarsi all'attacco della torcia al plasma e in maniera molto grezza l'ho fatto uscire dal box dell'elettronica della Raptor.




Lato CCN ho predisposto un attacco vicino al mandrino rimovibile per alloggiare la torcia.
Sono partito da un pezzo di tubo che ho tagliato, tornito, forato, filettato e saldato ad una piattina.










La piattina è dotata di due fori per essere fissata al telatio dell'asse Z e quando non dovrò usare il plasma mi basta svitare due viti e rimuovere la torcia.

Non è finita qui purtroppo...

Se generate un qualsiasi percorso utensile con il CAM lui sarà programmato per lavorare con una fresa e quindi affondare nel pezzo e tagliare ma il plasma, come il laser, non può lavorare in questo modo per cui è necessario istruire il CAM a generare un Gcode idoneo allo scopo.
Come molti ormai sapranno io lavoro solo ed esclusivamente con Vectri Aspire così ho riscritto un nuovo post-processor per quest'ultimo.

Per poterlo usare ho fatto in modo che quando si deve fare lo zero pezzo la torcia dovrà sfiorare il pezzo, poi appena parte la lavorazione si alzerà di 1.5 mm e manterrà quella distanza ogni volta che la torcia è accesa.

Il post processor che ho riscritto è scaricabile da qui:

Nel video qui sotto potete vedere (spiegato con delle note) il comportamento del post-processor.




Qui sotto invece una lavorazione a torcia accesa.





Quello che mi rimane da fare è evitare che mi vada a fuoco la falegnameria mentre taglio con il plasma e per farlo salderò una scatola in ferro (tipo un padellone) che appoggerò sul piano di lavoro per contenere le scintille.

Questo weekend mi sono un pò divertito a tagliare delle sagome da una lamiera sp. 3 mm e visto che cade il giorno di compleanno di mio figlio gli ho voluto rendere onore con dei i numeri per la torta e un batarang da lanciare...









Grazie per la lettura

alla prossima!

13 commenti:

  1. Come sempre caro sig. Mirco stupisce sempre anche me con i miei 67 anni.
    Come non fargli i complimenti vivissimi e tanti auguri sempre.
    Francesco da Palermo

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    1. Buongiorno Francesco, apprezzo molto i complimenti!
      grazie ancora e buona giornata

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    2. Ciao posso avere un tuo recapito telefonico per alcuni chiarimenti

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    3. ciao se mi cerchi direttamente su google dovresti poter vedere il mio cellulare

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  2. Buongiorno Mirco, gran belle cose.. vedo un sacco di attrezzi e idee complimenti.
    io ho una cnc autocostruita con motori dc ad anello chiuso e un plasma sempre ad anello chiuso e thc mesa electronics e linuxcnc.
    anche se la lamiera è in piano si alza anche di molto se fine e con tagli lunghi.
    il fumo del plasma poi sporca tutta la macchina io non userei la meccanica della fresa.
    comunque se come me ti diverti più a farle che usarle il problema non si pone.
    ciaoo
    Mauro da La Spezia

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    1. Ciao Mauro, il problema del fumo che sporca la macchina mi fa molto strano, quando taglio al plasma con la mia solo delle gran scintille ma zero fumo, paradossalmente la macchina si sporca di più fresando legno che tagliando al plasma...
      ciao

      ciao

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  3. Ciao Mirco, probabilmente perchè usi lamiera bella nuova e pulita ma ti assicuro che tutti i pantografi plasma visti quando lavoravo erano in pessimo stato con guide e cavi ricoperti dalla patina marrone. questo tagliando lamiere rugginose e sporche.
    Si il legno è dannoso per guide e viti, infatti ho fatto dei lavoretti ma fino a che non metto l'aspirazione basta :-)
    bello anche il quarto asse,come motore pulegge e mandrino sembra il mio, unica differenza che il mio è chiuso. ho usato una base di alluminio da 20 mm di spessore e due sponde sempre da 20mm dove ho ricavato le tasche per i cuscinetti, poi chuso con lamierino.
    ciao

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  4. Ciao Mirco, che programmi usi per generare il gcode per la torcia ...grazie ….COMPLIMENTI come sempre

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    1. ciao utilizzo Vectric Aspire con un post processor leggermente modificato per gestire le tempistiche di salita, discesa e pausa per sfondamento pezzo.

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  5. Buongiorno Mirco, innanzitutto complimenti per la maestria con cui hai costruito le tue realizzazioni. Ho anche io costruito un taglio plasma cnc con controllato con Arduino (Unversal Gcode Sender) mentre i percorsi li genero con Alphacam. Anche io utilizzo un plasma ad arco pilotato, nonostante ho adottato tutte le accortezze elettriche (cavi schermati,messe a terra,filtri Emi), appena innesco la torcia, il controllo si blocca e perde addirittura la connessione al pc. Domanda, nel tuo pannello elettrico, la piastra di base è in metallo o legno? Grazie, saluti by Gabriele Fumagalli.

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    1. Ciao Gabriele, grazie per avermi scritto.
      Un utente di questo blog (Fabrizio Revo) ha avuto (e risolto) problemi identici ai tuoi e puoi trovare tutta la discussione tra me e lui in fondo a questa pagina https://mircoslepko.blogspot.com/2018/08/cnc-taglio-al-plasma-senza-thc-con-macro-mach3.html

      Prova ad attuare tutti gli accorgimenti di Fabrizio, secondo me risolvi.
      Spero di esserti stato di aiuto.
      Buona giornata

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  6. Buona sera Mirco. Tutti gli accorgimenti citati nel tuo post sono da me stati già adottati ma non è cambiato nulla.
    La cosa assurda è che le interferenze mandavano in palla Arduino anche dopo averlo scollegato ed estratto dal pannello elettrico! Ho poi rifatto un test utilizzando un plasma industriale alimentato 400v trifase e le interferenze sono magicamente sparite. I plasma cinesi non sono dotati di elettronica raffinata in grado di limitare le emissioni elettromagnetiche rappresentanto un serio pericolo per chi porta un pace-maker! Le macchine industriali, per normativa devono essere certificate per le emissioni elettromagnetiche. Ottimi consigli li ho trovati anche quí: https://www.hypertherm.com/it/learn/articles/how-to-nullify-noise/.
    Per proteggere Arduino, anche per applicazioni future, vorrei provare ad avvolgerlo in un involucro fratto con la stoffa conduttrice che si utilizza per schermare i cellulari. Salutoni by Gabriele.

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    1. Grazie anche a te Gabriele per l'importante contributo a questo sentito argomento.

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