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my CNC


Le macchine CNC (computer numerical control )
Fino agli anni ottanta erano usate solo per lavorazioni ad alta precisione,  ma oggi , grazie anche alla semplificazione  nella programmazione e controllo , sono diventate molto diffuse e impiegate in quasi ogni campo della meccanica.  La tecnologia delle macchine CNC più comuni sono presse piegatrici, punzonatrici, torni, fresatrici, saldatrici e macchine di taglio lamiera (laser, ossitaglio, plasma, a getto d'acqua, ecc.). Esse rappresentano l'evoluzione delle macchine CN, perché permettono il controllo numerico diretto da un computer esterno (CNC).

La CNC è nata dalla necessità di effettuare alcune lavorazioni, come la replica di particolari o realizzazione di pezzi al occorrenza o anche per effettuare scritte e lavorazioni di precisione su i frontali delle elettroniche che realizzo ...ma si possono realizzare anche PCB e un infinità di altre utility.
In queste immagini il primo passo del progetto, ovvero realizzare la struttura base , controllare i vari allineamenti e scorrimenti su i 3 assi  .
Successivamente sono stati introdotti i particolari per completare il progetto e sono state effettuate migliorie per irrigidire la struttura.
Come primo progetto ho voluto realizzare una macchina “economica”  senza strafare inutilmente : non devo lavorare blocchi di acciaio C40 , mi bastava lavorare serenamente su alluminio e lamiere in genere.


Qui a fianco il piano di lavoro da 20mm con i fori filettati per staffare i pezzi in lavorazione.
Sia il piano che tutta la struttura portante è stata realizzata in alluminio anticorodal .
L’ area utile per la lavorazione è di 450X400mm
Per l’ asse Y ho usato barre in acciaio rettificato  da 20mm.
Si può notare il pulsante di emergenza e l’ illuminazione a led applicata sotto il porta mandrino.
Illuminazione realizzata da una piastra in plexiglass lavorata con questa CNC per poter alloggiare due strisce led nello “scasso” realizzato.



In questa immagine un particolare del asse X  : il “carrello” di irrigidimento per limitare le flessioni del asse in senso verticale.
In questo modo l’ asse diventa più preciso ( lo era gia prima , ma ho voluto sovradimensionare la struttura ) . Il carrello è regolabile ed è in aiuto alle due barre da 16mm che scorrono su bronzine .
Per tutti gli scorrimenti ho optato per le bronzine : economiche e ragionevolmente precise… dei pattini a ricircolo di sfere sarebbero stati il Top, ma il prezzo sarebbe schizzato alle stelle e per un primo progetto , forse non sarebbe stato “ideale” .




Questo invece è l’ asse Z  che ha un’ escursione di circa 150mm  .
Qui le barre sono da 16mm sempre su bronzine . Il supporto mandrino è regolabile su due posizioni e ospita un mandrino da 800W con regolazione di velocità , ovviamente tutto gestito da software .

Tutti gli altri particolari come le coperture e  le guide catena portafili, sono realizzate in acciaio inox aisi 304 .

Per quanto riguarda i motori ho usato dei “comuni” Vexta 2-phase model: c6244-9212k  ,dc 5.7 v  ,1.6 A
1.8°/step  con circa 150 Ncm che sono più che adatti al mio utilizzo .

Il mandrino usato ha una potenza di 800 Watt e ha la possibilità , tramite varie misure di pinze, di utilizzare numerosi tipi di frese in molte misure.
Ha la regolazione della velocità sul utensile, mentre l accensione e lo spegnimento viene gestito dal programma Mach3 in base al programma caricato
Questa è la sezione di potenza/controllo della macchina , il cuore di tutto il sistema.
La scheda di controllo era gia “pronta”  e visto il prezzo … l’ ho presa per fare delle prove , ma si è rivelata valida e ho deciso di tenerla.
La scheda monta 4 Toshiba tb6560ahq stepper driver capaci di fornire circa 3A ad ogni motore.
Le uscite sono tutte isolate , ha vari controlli come il mandrino , il tasto stop , i controlli manuali , i limiti … in pratica di suo è già accettabile e completa.
Le alimentazioni sono tutte switching , una di potenza per la scheda , l’ altra per i servizi come le ventole di raffreddamento, la luce mandrino e l amperometro che controlla l’ assorbimento dei motori .
Il Software utilizzato ( il cervello ) è il classico Mach3 : molto intuitivo e stabile permette il controllo di tutta la macchina in piena sicurezza e senza incertezze .
Ovviamente vanno impostati i parametri per “farlo parlare “ con la scheda di controllo/potenza

Modifica - Aggiornamento CNC 2018
Dopo diversi anni di utilizzo, il progetto di questa CNC ha evidenziato tutti i suoi limiti e l' asse Z è andato in crisi bloccandosi..
La CNC l ho realizzata io , ma comprai al solo peso dell alluminio la base con i 3 assi gia lavorati : mi furono venduti a causa dell abbandono progetto da parte di mister x che non riusciva a farla andare....
Inutile sottolineare che è stata rivista completamente e completamente è stata modificata per renderla funzionante .
Col senno di poi avrei fatto meglio a partire da zero , ne sarebbe risultata una progettazione di gran lunga migliore, ma ai "tempi" voleva essere una prova e mi serviva qualcosa di veloce e poco costoso .
Diciamo subito che  "il veloce e poco costoso"  sono andati via in una frazione di secondo , manco gli ho visti ..... sono rimaste le rogne .
Le rogne sono state risolte, ma i difetti di impostazione sono rimasti....
L' asse Z era lavorato male e fuori squadra , e gli alberi di scorrimmento non erano in tolleranza e avevano segni del mandrino tornio... l' asse y ha gli alberi troppo vicini l' uno con l' altro e questo da problemi di flessione verticale sul asse Z : rimediai con una guida descritta appena sopra, ma anche questo punto doveva essere rivisto per far "cresce" qualitativamente questa CNC .
La CNC è stata smontata completamente e sono state rifatte tutte le guide che ora scorrono su barre rettificate anche nei terminali che vanno nelle spalle , lavorazione eseguita da un mio grande amico che ha un' officina meccanica di precisione !! Grazie ALE !! . Tutte le bronzine sono state dotate di ingrassatori e le bronzine TR16 su tutti gli assi sono state dotate di un' ulteriore madrevite registrabile per il recupero gioco , anch'esse sono state dotate di ingrassatori .
L'asse X ha ricevuto  modifiche riguardanti lo scorrimento : il pattino che avevo costruito e che scorreva sul piatto che univa le due spalle è stato tolto e in sostituzione ho messo una guida SBR da 12 con relativo pattino a ricircolo di sfere . Ovviamente per avere un supporto per fissare il pattino ho dovuto anche rifare l' asse Z che era in condizioni pessime , come pessimo era anche il pattino dell' asse X su cui si fissava l' asse Z : era fuori piano di ben 2,3 decimi !! anche in questo caso è stato rettificato per offrire un appoggio perfetto.
Con questa modifica l' asse X scorre meglio e nel contempo , realizzando una struttura a triangolo, risulta anche decisamente più rigido e preciso .  Per l' asse Z invece ho utilizzato una struttura nuova , ora le guide da 16 hanno tutti cuscinetti a ricircolo di sfere , doppia madrevite con regolazione , nuovi cuscintetti sulla vite trapezioidale . Dimenticavo..... tutte le viti sono state rifatte e rettificate nelle sedi .
L' asse Z  è stato realizzato con componenti "standard" e non ha parti in alluminio lavorate appositamente , ha solo la squadratura su tagli . Questo per due semplici motivi : il primo perchè in questo modo le future modifiche saranno più semplici e dirette , il secondo era il tempo a disposizione per terminare la riparazione = zero... Dopo aver rimesso tutto in squadra il risultato ottenuto è eccellente ... molto meglio rispetto a prima , ora tutto scorre magnificamente , con maggior precisione e rigidità .
Nel mentre ho provveduto anche alla sostituzione dello Spindler che ora è un 500Watt senza spazzone con pinza ER11 , un bel passo avanti rispetto al mandrino cinese ( anche questo lo è ... ) di prima che faceva un rumore infernale e che aveva la regolazione velocità sul motore , molto scomodo da regolare durante le lavorazioni : ora la regolazione viene fatta direttamente dal box che ospita tutta l' elettronica .... oltretutto questo Spindler è decisamente più preciso ed ha pinze decenti . Per fissarlo ho usato due colletti per avere più rigidità e per offrire un raffreddamento migliore  ( il top sarebbe stato uno con raffreddamento ad acqua ) .
 
Con questi aggiornamenti la CNC è ora più rigida e precisa, lavora meglio ed è infinitamente più affidabile , inoltre la manutenzione risulta più facilitata e pratica .
Per adesso mi "accontento" , ma so che certi limiti rimangono .... intendiamoci : va decisamente bene per le lavorazioni che devo fare , molto bene! e non vi è paragone con certe cineserie che propongo !!! , ma io non sono mai contento e cerco sempre il massimo, quindi inutile negare che nei ritagli di tempo sto progettando una nuova CNC  capace di lavorare anche sull' acciaio  ; non sarà economica ne semplice e sicuramente il progetto sarà passato ad ALE che realizzerà i pezzi con le sue CNC mastodontiche .
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