CNCMax87
Salve a tutti mi chiamo Massimo…per prima cosa voglio ringraziare Tommaso di www.cncitalia.net per avermi dato la possibilità di pubblicare questo mio lavoro frutto di tre lunghi mesi di lavoro; un’esperienza che consiglio a tutte le nuove persone che vogliono provare a capire di più sul funzionamento delle macchine a CNC, un mondo in continuo sviluppo, questo articolo è il primo della serie, se ci riuscirò e spero proprio di farcela voglio “raccontarvi” la mia esperienza…la costruzione di una fresa a CNC. Dopo una breve introduzione che non guasta mai proviamo a capire come quest’idea di costruire una fresa a Controllo numerico mi è passata per la mente.

Com’è nata l’idea del CNC
Penso che quasi tutti gli appassionati di hobbistica o in ogni modo chiunque si cimenta a fabbricare, riparare o inventare, fa gola vedere un qualcosa che si muove e taglia da solo…………ecco io sono uno di questi; prima di cominciare alla costruzione della mia macchina (CNCMax87 cosi l’ho chiamata) ho cercato informazioni sul web, ne ho viste di tante di diverse dimensioni, ho provato a girare anche per qualche fiera, da quelle più costose a quelle più rudimentali, costruite con guide per i cassetti e sottili fili di acciaio per il movimento degli assi, sono comunque molto valide e almeno sono da apprezzare i costruttori…possiamo dire che hanno proprio fatto con quello che avevano. All’inizio della costruzione non mi sono prefissato nessun obbiettivo finale visto che ho veramente costruito tutto dal nulla, perfino la scatola che contiene l’hardware, logicamente lo scopo non era costruire una macchina in grado di lavorare acciaio o altri materiali duri, ma semplicemente una fresa per uso hobbistico adatta per le lavorazioni di legno, plastica, PVC, alluminio ecc. Secondo un mio parere è inutile cominciare la costruzione di un macchinario di dimensioni enormi e di alta precisione, altrimenti e meglio che lo compriamo…..la spesa si dimezza!!!!In realtà costruire queste macchine richiede tempo e denaro e anche un briciolo di fantasia e d’ingegno, prima della costruzione bisogna avere già nella testa quello che deve venire fuori….conosco tanta gente che ha idee belle e innovative, ma quando le cose ideali si portano in realtà…….è tutto un altro fare!!
Alcuni vincoli nella realizzazione del progetto
Realizzare frese a controllo numerico non è certo un lavoro semplice, il progetto che ho voluto portare a termine ha delle limitazioni abbastanza considerevoli. Partiamo dal presupposto che in commercio esistono frese CNC per uso hobbistico, ma anche per uso industriale, i costi sono considerevoli in entrambi i casi, nel primo caso abbiamo limitazioni di più genere, la prima e forse la più importante sono le dimensioni, per quanto precisa possa mai essere la meccanica avremo sempre piccoli errori di spostamento e parallasse, ovviamente se dobbiamo costruire una macchina a CNC per uso hobbistico non avremo a disposizione un grosso quantitativo di denaro, ciò comporterà l’uso di materiali di facile reperibilità e a basso costo.
Se vogliamo costruire una fresa con elevate prestazioni dovremmo ricorrere all’uso di macchine utensili di precisione (vedi tornio,fresa,rettifiche,ecc), disegnare i pezzi e farli fare, magari in qualche officina, dove il prezzo per i singoli pezzi è molto elevato ed ecco che torniamo al discorso precedente, non conviene costruirsela, ma comprarla. Come ripeto le dimensioni sono un vincolo particolare, sempre da collegare con i costi e la precisione finale, a questo punto scartando la possibilità di realizzare una macchina capace di lavorare materiali duri (pena della precisione) e di grosse dimensioni (pena dei costi) ho optato per la soluzione più semplice ed economica.

Ma in realtà la parola CNC cosa significa?
CNC è l’abbreviazione di “Computer Numeric Control”, ossia una macchina per lavorazioni meccaniche, vedi tornio o fresa, la quale viene comandata da un computer per eseguire delle lavorazioni o pezzi.
Con un programma CAD (Computer Aided Design), viene disegnato il particolare da realizzare, poi con un programma CAM (Computer Aided Manufacturing) viene generato il programma usato dal controllo del CNC. Diverse sono le applicazioni e le dimensioni da quelle per uso hobbistico a quelle per uso industriale. 

Con un semplice schema a blocchi diventa tutto più facile!


Penso che sia quasi del tutto inutile cominciare un lavoro senza sapere l’obbiettivo finale, come prima cosa ho cercato di capire il funzionamento dell’intero sistema ho trovato un semplicissimo schema a blocchi da cui e facilissimo capire il funzionamento.



Analizzando attentamente lo schema si nota subito che nel Computer è installato il nostro programma CAD e CAM, tramite la porta parallela del PC possiamo comunicare all’hardware di controllo i dati specifici che il nostro programma ci compila, la direzione di rotazione dei motori, il numero dei passi ecc. Nell’hardware di controllo sono presenti delle schede elettroniche (driver) di potenza in grado di comandare motorini passo-passo i quali muovono tramite l’opportuna meccanica i tre assi della fresa. Nel nostro caso sono presenti tre controlli di potenza uno per l’asse X uno per l’asse Y e l’ultimo per l’asse Z. Il G-code e il “codice” con il quale il programma CAM comunica con i motorini passo-passo, in questo codice sono presenti diverse variabili; l’importanza di questo codice è fondamentale visto che tutto il sistema una volta avviato il programma deve funzionare autonomamente.
Nell’uso hobbistico si usano schede elettroniche semplici e con poca potenza, motori passo-passo reperiti magari da vecchie stampanti o perché no anche nuovi; ma questo argomento dell’hardware e dei motori lo tratteremo in un’altra fase del progetto.

Una macchina a CNC è generalmente costituita dalle seguenti parti:

• Computer
• Programma di controllo CNC
• Il file in formato G-code del pezzo o lavorazione da eseguire
• Il controllo elettronico del CNC (Stepper drivers)
• L’alimentazione del controllo
• I motori passo-passo (step motor)
• I programmi CAD, CAM.
• La fresa che esegue le lavorazioni

Con il CAD noi disegniamo la parte che poi viene lavorata. Il più conosciuto è Autocad, l’estensione del file è solitamente .dxf. Con il CAM noi trasformiamo il file del disegno da .dxf ad un file in G-code. Sarà questo file G-code che verrà letto dal programma di controllo CNC che permetterà alla nostra fresa di eseguire le lavorazioni.
La fresa che esegue le lavorazioni è la parte meccanica di tutto il sistema, su questa troviamo montati i motori passo passo e l’utensile fresa che eseguirà le lavorazioni. La sua struttura è in funzione delle dimensioni dei pezzi da lavorare e del tipo di materiale che andremo a lavorare.
Materiali duri richiederanno una struttura della fresa robusta e rigida. Solitamente gli assi di lavorazione sono tre: X,Y e Z, ma possono essere anche aggiunti a seconda delle lavorazioni che vogliamo eseguire.

Cosa deve eseguire la Fresa CNC?
Sono quattro le principali operazioni da compiere

1) Disegnare il profilo completo al computer, usando un programma CAD (tipo Autocad), in formato .dxf.

2) Il file .dxf ottenuto lo “leggeremo” con il programma di controllo della fresa, il quale trasformerà il file in un codice particolare che permette di far muovere i motori passo-passo della fresa, in coordinazione e seguendo il profilo che avremo disegnato.

3) Posizionare e fissare il materiale da lavorare sul piano della fresa e fare gli “azzeramenti” degli assi.

4) Lanciare il programma controllo fresa, accendere il Dremel ed ecco che inizia il taglio di tutti i dettagli che sono riportati nel disegno.

Dremel?
Per chi non sa cos’è e un semplicissimo utensile elettrico appunto della Dremel sul quale si possono montare un numero svariato di utensili dalle frese per il taglio a quelle per l’incisione, a delle piccole smerigliatrici e dei anni per la lucidatura ecc.
Nel mio caso ho usato in Dremel perché si presenta bene per il montaggio e pratico e pesa veramente poco. Dell’elettroutensile ne parleremo in futuro, un argomento sul quale bisogna stare molto attenti nella scelta.

A Cosa serve un fresa per uso hobbistico?
Generalmente queste macchine non hanno molta robustezza e quindi non possono lavorare pezzi meccanici con precisioni elevate, tuttavia trovano diverse applicazioni quali Elettronica (es. foratura di circuiti stampati), Oreficeria (es. stampi modelli e incisioni), Accessori moda (es. fibbie bottoni), ecc. Il tutto ovviamente da rapportare come detto alle dimensioni e alla robustezza della macchina, dal mio punto di vista, visto le dimensioni ridotte della mia macchina (si può lavorare al massimo le dimensioni di un foglio A4) si può usarla al meglio nella foratura dei circuiti stampati, o nelle incisioni su materiali teneri come plastica o legno.

Penso di avervi dato un infarinata di cosa ho cercato di realizzare, nella prossima “puntata” cercherò di spiegarvi il principio di funzionamento e la meccanica che ho adottato……….. se vi interessa, cercate di capire e magari rileggete il tutto attentamente e se non riuscite a capire o avete semplicemente dei dubbi oppure ci sono errori in quello che ho scritto potete trovarmi a questo indirizzo:


battistad@libero.it


Data di creazione : 28/01/2006 @ 15:00
Ultima modifica : 18/03/2006 @ 20:48
Categoria :
Contenuti
- Neofita

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Reazioni a questo articolo

Risposta n°2 

con jonnyno il 09/02/2006 @ 00:27

complimenti anche da parte mia, per questo articolo, sono ansioso di leggere la prossima puntata, soprattutto perche' sono completamente digiuno di meccanica pero' me la cavo bene a livello amatoriale con l'elettronica di montaggio circuiti stampati ecc.. ecc.. e mi interesserebbe tantissimo realizzare questa macchina sopratutto per la foratura dei circuiti stampati, sto pensando ad avventurarmi in questa impresa.

Risposta n°1 

con pat il 02/02/2006 @ 14:36

Complimenti per l'articolo molto esplicativo.Mi trovo pienamente daccordo su quanto scritto, soprattutto riguardo le difficoltà di costruzione e agli elevati costi  da  affrontare se si vogliono raggiungere buoni risultati. Per quanto mi riguarda ho scavalcato il problema della costruzione della macchina acquistando una fresa a tre assi di discreta qualità riducendo così il lavoro alla sola elettrificazione con potenti motori da 3,3A sugli assi X eY ed un motore da 4,7A sullo Z ( l'asse Z ha richiesto l'uso di un riduttore di giri per moltiplicare la coppia di forza, dato l'elevato peso della testa).Anche l'elettronica è totalmente autocostruita. A più presto le foto della macchina.