Guida completa alla costruzione e utilizzo della cnc

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Guida completa all'installazione e utilizzo della cnc

Prima di addentrarvi nella lettura di questo articolo consiglio, soprattutto se siete dei neofiti, di visionare queste brevi guide all'acquisto della prima cnc. Premetto che questi video sono stati realizzati principalmente per chi intende effettuare un uso hobbistico o semi-professionale della cnc.

Il mondo delle cnc sta coinvolgendo settori di utenti sempre più diversificati e questo posso dirlo con cognizione di causa. Dopo ormai alcuni anni di vita del canale youtube e del sito sono stato contattato da innumerevoli persone che mi hanno esposto i problemi più diversificati ma mi hanno reso, al contempo, cosciente di quanto possono essere vari gli utenti di cnc.

Proprio in considerazione di questi fatti ho pensato di riassumere, anche se non esaustivamente, tutti gli aspetti che possono essere utili a chi si accinge alla messa in funzione di una cnc.

Oltre quanto sopra c'è anche un altro aspetto per il quale questo articolo può essere utile. Sono alcuni anni infatti che ho reso disponibili i miei progetti di cnc per essere realizzati. L'assemblaggio delle cnc da mio progetto è abbastanza facile, per quanto riguarda la struttura e la parte meccanica, in quanto i progetti sono completi ed ho realizzato vari video nei quali mostro come procedere per l'assemblaggio. Una volta giunti a completamento della cnc però molti di loro si trovano disorientati come tanti di coloro che hanno acquistato una cnc 3018 piuttosto che un altro modello. 

Da qui l'idea di riassumere in un unico documento tutte le informazioni che possono essere utili per entrambi. paragrafo per paragrafo riporto i link ai video per ogni singolo argomento/problema. Iniziamo.

Premessa

Le sigle che vengono riportate di seguito sono da intendersi quali riferimenti degli assi (La lunghezza delle guide che montano)

4040: Asse X 40 cm Asse Y 50 cm

5050: Asse X 50 cm Asse Y 50 cm

3070110: Asse Z 30 cm Asse X 70 cm Asse Y 110 cm

306080: Asse Z 30 cm Asse X 60 cm Asse Y 110 cm

Costruzione parte meccanica della CNC 4040/5050

Questi due progetti si basano su uno schema identico. Queste due macchine sono state pensate per chi si vuole avvicinare a questo mondo senza investire troppi soldi (la macchina si costruisce più o meno con circa 100 euro). certo, di contro, non ci si può aspettare chissà quali prestazioni da queste 2 macchine ma io ho iniziato e imparato tutto proprio con una 4040.

Per l'assemblaggio della macchina ho realizzato questo video LINK. Il video si basa sul progetto della cnc 4040 ma il sistema è identico er la 5050.

Per capire cosa è possibile fare con queste macchine LINK ed ancora  LINK LINK. Queste sono tutte lavorazioni 3d effettuate su polistirene espanso.

Per vedere come assemblare la cnc LINK

 

Costruzione parte meccanica della cnc 3070110 / 306080 / 30100130

Questi 3 progetti scaturiscono tutti da una unica idea strutturale. La prima macchina da me progettata è stata la 3070110 dalla quale, a seguito di varie richieste, sono stati elaborati gli altri progetti. La 3011070 è sicuramente quella che ha riscosso maggior successo e quindi che è stata realizzata in tanti esemplari. Ora, dato che gli schemi di assemblaggio sono praticamente identici, ed inoltre la 3070110 è quella che ho potuto documentare meglio faccio riferimento a questa.

Se vuoi capire meglio il perchè di tutta una serie di scelte progettuali LINK

 

Assemblaggio delle parti meccaniche della CNC 3070110

Per prima cosa andiamo a vedere tutti i componenti della parte meccanica LINK

Apertura del pacco di guide LINK

 

Poi andiamo a vedere tutte le fasi di costruzione LINK LINK LINK LINK LINK LINK    

Schema complessivo 3070110

In questo video viene rappresentato lo schema di assemblaggio della cnc 3070110 

Per quanto riguarda la 3070110 inoltre  

Schema complessivo 30100130

Questo invece è lo schema di assemblaggio della cnc 30100130. Il sistema della macchina è lo stesso visto sopra però, ovviamente, cambiano le dimensioni. 

Schema complessivo della cnc 306080

Anche per la 306080 ho realizzato lo schema di assemblaggio 

Per chi volesse adattarsi il progetto a misure diverse

Hai completato la struttura della cnc / Hai acquistato una cnc (ad esempio una 3018)

Se sei nel primo caso dovrai procedere con la costruzione della parte elettronica. Se sei nel secondo caso la tua macchina è già dotata della parte elettronica per cui puoi procedere oltre.

Il progetto di cnc da me progettato, sia esso il 4040 piuttosto che il 5050 o 306080 o 3070110 o il 30 100130 è stato pensato per essere messo in funzione con Arduno Uno. Questo non significa che non si possa utilizzare un'altra scheda. Facciamo chiarezza.

Di schede di controllo per cnc ne esistono di vari tipi, marche e tipologie. Si può andare dalle Planetcnc alle Rosetta alle Axbbe etc. io ho scelto di utilizzare arduino in ordine ad alcune considerazioni. La prima: il costo. Tutti i miei progetti di cnc sono pensati per rendere la costruzione della macchina economica e per questo ho scelto di utilizzare Arduino. La differenza di prezzo può essere anche dell'ordine di centinaia di euro. Altra considerazione che mi ha portato alla scelta di Arduino è la seguente. Se sei un neofita del  mondo delle cnc e quindi anche del loro utilizzo certamente non hai esperienza e pertanto il sistema che andrai ad installare dovrà essere il più semplice in assoluto sia in termini di installazione e cablaggio sia in termini di utilizzazione. Bene, molte delle schede più blasonate per essere utilizzate richiedono software specifici (Mach3, Mach4, etc.) i quali, se da un lato presentano ovviamente tutta una serie di vantaggi per gli utilizzatori esperti, per chi è alle prime armi sono completamente inutili. Perchè? Perchè dato che non hai esperienza non sarai in grado di utilizzare le funzioni specifiche che quei software ti mettono a disposizione. Di contro ti si presenteranno molti più problemi per la loro installazione e configurazione. In ultimo, ma non di secondaria importanza, quei software hanno un costo. Mediante Arduino invece, semplifico l'installazione, riduco i parametri di cui devo tener conto per l'installazione ed il funzionamento ed in alcuni casi anche di connessione (molte schede lavorano con porta parallela, tanto per fare un esempio).

Per cui, finita la premessa, ti sei convinto a completare la tua macchina con Arduino. Bene, prosegui nella lettura. Hai deciso di acquistare un'altra scheda. Passa oltre.

Arduino è praticamente la scheda di controllo della macchina ma questa, per poter funzionare, ha bisogno di altri componenti. In primo luogo i Driver.

I driver sono i componenti con i quali la scheda di controllo pilota i motori Nema. Per cui, ci sono alcune cose che dovremmo sapere, se vuoi approfondire

CNC 4040/5050

Queste 2 cnc sono basate su motori nema 17 e driver a4988 (pololu) 

CNC 306080/3070110 - Connessione di Arduino con i Driver

Per quanto riguarda queste cnc mostro la sequenza di upgrade da me effettuata. Dai tb6560 ai tb660 ai 2dm556 con relativo passaggio da 24 volt a 36 volt a 48 volt. Per cui, per quanto riguarda l'elettronica avremo sempre Arduino UNO come scheda di controllo ma questa sarà assemblata con 3 configurazioni diverse:

Driver tb6560 - Alimentazione a 24 volt

Driver tb600 - Alimentazione a 36 volt

Driver 2dm556 - Alimentazione a 48 volt

  

 

I motori Passo Passo

Per comprendere il perchè dei miei upgrade occorre comprendere il comportamento dei motori nema al variare del voltaggio di alimentazione. IN questo video cerco di mostrare i punti fondamentali dei nema partendo dalla lettura dei loro datasheet. 

Il cablaggio

Il cablaggio di una cnc è un elemento molto importante per il suo funzionamento. In modo particolare laddove si vadano ad utilizzare i limit switch o altre apparecchiature che possono indurre le IME (Interferenze elettro magnetiche). IN questi video cerco di mostrare i punti salienti per effettuare un buon cablaggio della cnc.

IL CABLAGGIO DELLA CNC 1

IL CABLAGGIO DELLA CNC 2

IL CABLAGGIO DELLA CNC 3   

I software necessari e le operazioni da effettuare

Una volta assemblata la nostra macchina e completata l'elettronica dobbiamo procedere con l'installazione dei software necessari per farla funzionare.

Caricare il GRBL su Arduino

Per rendere Arduino operativo per i nostri scopi, il primo passaggio è installare il GRBL su Arduino. Per installarlo dobbiamo semplicemente caricarlo su Arduino. Per farlo possiamo utilizzare varie strade, tra queste sicuramente la principale è quella dell'utilizzo dell'interfaccia di Arduino. In questo video vi mostro un modo per farlo in modo più semplice e veloce. Vediamo come fare. 

Dato che può accadere di dover sostituire la versione GRBL installata è sempre bene prima pulire la Eprom. 

Una volta installato il GRBL su Arduino dobbiamo andare a configurare la nostra cnc e pertanto a settare i vari parametri. Per poterlo fare dobbiamo utilizzare un software che ci consenta di leggere i vari parametri e modificarli. In questi video mostro come fare per leggere i parametri grbl caricati su Arduino e modificarli utilizzando UGS (Universal Gcode sender). Inoltre, per alcuni parametri specifici cerco di fornire alcune informazioni in modo tale che sappiate cosa state modificando.

Utility per l'utilizzo della CNC

Il Probe

Tra i vari accrocchi che possiamo andare ad utilizzare con la nostra cnc il probe è sicuramente uno dei principali. Il suo utilizzo risulta particolarmente utile in determinate lavorazioni. Il probe può essere acquistato oppure, come ho fatto io, autocostruito. Il suo utilizzo è ovviamente correlato al software che andiamo a utilizzare . In questi video vi mostro cme utilizzarlo con ugs e bcnc.

I Blocca Pezzo

Sempre nell'ottica del risparmio e del fai da te vi mostro come autocostruire dei blocca pezzo. I blocca pezzo possono anche essere acquistati già fatti ma dopo aver costruito tutta la macchina vi pare che io li compravo? Se fai da te deve essere fai da te sia. 

I limit switch

I limit switch sono un altro componente che può essere utile. Come detto molte volte io li ho installati e fatti funzionare ma poi li ho disattivati. per il mio modo di utilizzare la cnc sono solo una perdita di tempo. Faccio presente che installarli senza avere problemi su Arduino richiede un cablaggio molto attento della macchina e della parte elettronica altrimenti mettete in conto molte perdite di tempo e incavolature varie. 

Supporto per comparatore

La verifica della ortogonalità e planarità dei piani della cnc è un'operazione che incide molto sulle tolleranze che la nostra macchina ci consentirà. Questo discorso vale sia per una cnc autocostruita sia per una cnc acquistata. Soprattutto se economica. E' impensabile infatti che a basso prezzo si possa acquistare una macchina perfettamente allineata. Le verifiche di ortogonalità sono relativamente complicate per chi non è avvezzo alla geometria. La verifica di planarità può essere invece effettuata in modo relativamente semplice. Vediamo come fare. 

App Android per i calcoli

La determinazione dei parametri di lavorazione della nostra cnc è uno dei fattori che viene spesso sottovalutato. Molti si iscrivono ad un gruppo fb e chiedono "Che valore devo mettere?". Bene, questa non è la strada giusta per ottenere buoni risultati. Il sistema migliore è studiare le formule che sottendono a queste lavorazioni e poi magari avvalersi di strumenti che semplificano i calcoli. Io ho sviluppato una app android che svolge proprio questo compito in quanto tutte quelle che avevo trovato non mi sembravano soddisfacenti. In seguito ho provato FSWizard e mi sono reso conto della sua validità. L'avessi vista prima non avrei sviluppato la mia app.

Controllare la CNC con joypad o Tablet

Può capitare di non poter posizionare la nostra cnc in modo, visuale, agevole rispetto a dove abbiamo il nostro pc. In questi casi può essere utile avere un ulteriore strumento per il suo controllo e movimentazione. Ora, è vero che i controller vengono venduti belli e pronti ma anche questi hanno un costo. E allora? Tutto fai da te e poi andiamo spendere soldi per un jog? No di certo. Possiamo riutilizzare un vecchio joiyad non più utilizzato oppure un Tablet.

Orientare il gcode con bcnc

Questa funzione è un pò difficile da comprendere ma ha delle utilità veramente notevoli in tutta una serie di applicazioni. IN particolare per chi vuole combinare le lavorazioni con una cnc laser.  

Un pò di teoria

Calcolo delle velocità di rotazione e avanzamento. Quanto detto sopra per le app android torna qui in modo evidente. Se vuoi sapere come lavora la tua macchina e come farla lavorare al meglio devi conoscere un pò di teoria.

  

Il Probe 

Tra i vari strumenti utilizzabili con una cnc il probe è uno di quelli con maggior utilità. Per comprenderlo occorre capire bene come funziona dopodiche ci sarà molto utile in varie occasioni. 

Le frese

La gestione del magazzino frese

 

I Materiali lavorabili

Iniziamo a lavorare con la CNC 

Una delle operazioni preliminari per poter lavorare con la nostra cnc è il cosiddetto "Zero Pezzo". Vediamo cosa significa e come si realizza

I software per cnc  

UGS UNiversal Gcode sender

Installazine del plugin Camera 

INSTALLARE BCNC 

I formati file per cnc 

Come interpretare i comandi gcode 

Creazione del GCode

Per la creazione del Gcode possiamo utilizzare vari software. Alcuni a pagamento altri gratuiti. Di seguito alcuni esempi

Creazione Gcode con Inkscape

Inkscape è un software gratuito e semplice da utilizzare. COn il relativo plugin ci consente anche la creazione del gcode. Ne consiglio l'utilizzo ai neofiti solo agli inizi. Essendo dotato di pochi parametri è facile da utilizzare anche se consiglio, per i neofiti, l'utilizzo di JSCut o Carbide Create.

Creazione Gcode con BlenderCAm

Blender è un software molto completo ma al tempo stesso complesso. Ne sconsiglio l'utilizzo ai neofiti. Ci sono software più semplici per iniziare.

Creazione Gcode con JScut

 Creazione GCode con FreeCAD

Creazione GCode con F-Engrave

  

Creazione GCode con Fusion 360

Creazione Gcode con Halftone

Creazione Gcode con DMap2Gcode

Creazione GCode con Carbide Create

Creazione GCode con Estlcam

Creazione Gcode con CamBam

Creazione GCode con Aspire

 Utility Software

 

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