Macchina CNC Taglio ali con MM2001 Marco, eurotechnicm@libero.it Dati Tecnici   - Corsa taglio asse X: 790 mm (il massimo con una barra filettata standard di 1 m)   - Corsa taglio asse Z: 380 mm   - Larghezza utile tavola: 1500 mm (penso si possa andare anche oltre, non ho provato)   - Filo di taglio: Cavo acciaio inox 3/10   - Elettronica MM2011 Introduzione Visitando sistematicamente il tuo sito, di cui ti faccio i complimenti, appena visto il progetto CNC, ho convocato alcuni amici appassionati e senza tanto indugiare abbiamo deciso di partire con la costruzione. Il primo punto è stata la realizzazione del controllo MM2001 e il reperimento chiaramente a costo ZERO dei motori a passo. Era il mese di agosto per cui tutto chiuso e nessuno sapeva dove cercarli. Un amico che ha un negozio di computer (grazie Andrea) mi ha regalato delle stampanti HP di diversi modelli, ormai non più funzionanti, dicendomi: SMONTALE!!!. Con mio stupore ho trovato al loro interno 2 motori passo passo UNIPOLARI 48 step 800mA per fase, l’ideale per il mio progetto. Consiglio anche ai lettori questa soluzione. Per quanto riguarda la MM2001 nessuna difficoltà costruttiva, anzi un gran divertimento, il software si installa via parallela all’interno del pic con gran semplicità ed in pochi istanti. Il controllo dei motori si fa con il calcolo delle resistenze e della loro potenza con le formule che il Barone ha messo sul sito, ma se usate i motori che ho usato io, alimentando il circuiti a 18V Vcc potete anche omettere le resistenze, sostituendole con dei ponticelli. Molto importane la scelta degli zener che, se correttamente dimensionati, diminuiscono notevolmente il tempo di commutazione tra una fase e l’altra, quindi GRAN velocità per le fasi di posizionamento. Un po’ più ostica è stata la fase di progettazione meccanica, non tanto per il lato tecnico ma quanto perché non disponiamo di torni e frese a controllo per la lavorazione dei materiali. Niente paura si può fare ugualmente, e la precisione sarà sbalorditiva. Descrizione della Macchina Con un po’ di ferro e di alluminio e qualche cuscinetto a sfere si risolvono i problemi della costruzione. La macchina si compone di due carri uguali tra loro ma speculari che pilotano rispettivamente asse x e y destro e asse x e y sinistro. Tutto si muove su delle barre tonde con cuscinetti a ricircolo di sfere (serie economica chiaramente). I motori a passo tramite un giunto di alluminio fanno ruotare un barra di filettato M6 (possibilmente diritta e non imbarcata) che trasporta sia il carro orizzontale che quello verticale. Collegati i motori e azionato il software, abbiamo iniziato le prime prove di movimento senza riscaldare il filo e devo dire che non ci si aspettava tale risultato (trascurabilissimi i giochi di inversione circa 0.02 mm). La novità che penso di aver introdotto è la possibilità di poter tagliare ali senza l’ausilio di un arco tensionatore per il filo, che sarebbe ingombrante e pesante per i miei motori e di difficile applicazione alla macchina. A questo scopo ho progettato un compensatore a molle guidato da dei giunti sferici, tutto alla modica cifra di 15.00 euro. Poi, visto che il software dispone della funzione di compensazione dell’irraggiamento calorifico (funzione ampiamente descritta da Adelchi nella pagina dedicata) è possibile ottenere ottimi tagli fatti con questo sistema soltanto tendendo il filo tra un carro e l’altro con delle molle opportunamente calibrate e con un piccolo sistema di correzione angolare per ali rastremate che in futuro spiegherò. Noi siamo riusciti a tagliare con questo sistema semiali lunghe 1500 mm con una precisione di circa 1/10 sulla dimensione delle due corde. Fantastico vero. I motori Come ho gia detto in precedenza i motori a passo possono essere facilmente recuperati da dei rottami di stampanti ink-Jet Hp di qualsiasi modello. All’interno di ogni stampante se ne trovano due, simili tra loro ma con potenza e dimensioni diverse. Eccoli: è sufficiente espellere i pignoni dalla sede dell’albero con un piccolo estrattore o semplicemente riscaldandoli. Quello a sinistra, il più grande, è montato sul carro asse X, dove è necessaria maggiore spinta, l’altro, più piccolo, sul carro Y dove lo sforzo è nettamente minore. Meglio ancora se si riesce a reperirne 4 grandi. Per le specifiche tecniche e le dimensioni di ingombro ti allego il data sheet di entrambi. Ricordiamoci che i motori a passo anche se non ruotano sono mantenuti in posizione da un momento di inerzia che è prodotto dalla alimentazione delle bobine che quindi scalderanno parecchio. Occhio a non salire troppo con la tensione altrimenti si rischia di bruciare gli avvolgimenti. Personalmente non ho superato i 20 V vcc comunque anche a questa tensione è possibile ottenere un tempo di commutazione che si aggira attorno a 0.25 ms con un efficace rotazione che agevola notevolmente gli spostamenti rapidi per il posizionamento assi. Comunque niente paura non si taglierà mai polistirolo o derivati a queste velocità quindi se i vostri motori gireranno più lentamente va bene. Come si vede dalle foto che ho mandato in precedenza è necessario unire il motore alla vite senza fine di trasporto (nel mio caso filettato M6) tramite un giunto che possa compensare le imperfezioni meccaniche di costruzione. La migliore condizione si otterrebbe utilizzando un giunto cardanico omocinetico troppo costoso per il nostro budget. Opteremo quindi per un tondino di alluminio che unisce il motore alla vite e utilizzeremo i gommini dei servi per fissare il motore con due viti su di un supporto (funziona benissimo). Per quanto riguarda i collegamenti elettrici è necessario, tramite un saldatore, rimuovere la basetta che supporta il connettore elettrico, verificare con un tester come descritto dal Barone le connessioni degli avvolgimenti e collegare il tutto all’interfaccia MM2001 come ampiamente descritto. Sarebbe possibile utilizzare il connettore saldato sul motore ma bisogna prestare attenzione perché due poli degli avvolgimenti sono collegati insieme tra loro (non so quali). Ultima precauzione se utilizzate tensioni più elevate, sempre nei limiti consentiti dai motori (vedi data sheet) è necessario dissipare il calore generato con apposite alette di raffreddamento. Dimenticavo, anche gli integrati che pilotano i motori ULN2803 devono essere raffreddati con dissipatori altrimenti esplodono come petardi. A questo scopo ho applicato un angolare a L di alluminio su tutti e 4 come si vede nelle foto. Si arriva anche ad erogare 1.5 A su ogni fase del motore, ma è vivamente sconsigliato, l’integrato sopporta discretamente correnti di ca. 1 A per fase se il dissipatore è ben dimensionato. Con questo chiudo la parentesi motori a passo e affronto il discorso tensionatore a molla del filo in sostituzione dell’arco. Sistema di tensionamento Il problema da non sottovalutare quando si taglia a filo caldo è quello del tensionamento del filo di acciaio. Premetto che solo dopo molteplici prove sono giunto alle seguenti determinazioni:  - Materiale di cui è composto il filo: Acciaio Armonico si trova nei negozi di ferramenta in bobine da 100m costo circa 5.00 euro (Non va bene acciaio per molle C60 stabilizzato o suoi derivati)  - Il diametro del filo deve essere compreso tra 0.3 e 0.35 mm  - Lunghezza massima del filo 2.00 metri non ho provato oltre. ATTENZIONE non usare assolutamente corde di chitarra o pianoforte; si tratta di acciaio Inox AISI 304 o 306 con coefficiente di dilatazione elevatissimo non idoneo alla nostra applicazione. Chiaramente sto per descrivere un sistema di compensazione che si basa sulla tecnica di tensionamento a molle e che prevede quindi un tipo di taglio per irraggiamento e non per contatto. Il taglio per irraggiamento se eseguito con il metodo manuale classico cioè con le centine dima non offre dei buoni risultati; questo perché se la radice di un ala è molto più grande dell’estremità si ottiene un taglio non conforme alle dimensioni volute. Questo inconveniente è superato agevolmente dal software di Gilles Muller che controlla la MM2001. Esso consente di compensare l’ampiezza dell’irraggiamento calorifico dovuta alle differenze di velocità nello spostamento del filo tra le due estremità di una seminala. Il primo sistema che ho adottato è stato semplicemente quello di tendere il filo con due molle tra i carri di movimentazione. Una volta trovata l’adeguata tensione delle molle il risultato appare discreto, ma solo se tagliamo ali non rastremate o con un differenza di corde tra radice ed estremità molto lieve.    Giunto snodato tipo uniball  Anello in PTFE  Combinazione dei due Ultimamente ho migliorato questo sistema adottando dei giunti snodati a sfera sui quali ho montato un anello di teflon resistente al calore con una gola in centro che serve ad alloggiare il filo. Il filo gira attorno all’anello per un angolo di 90° fino a portarlo in posizione verticale. Alle due estremità fisso le molle che tendono il filo vincolandosi direttamente sul carro asse Y. In questo modo tagliando un ala con notevole rastrematura (per es. lo schiumuno), i giunti snodati seguono perfettamente i movimenti dei carri senza scompensi, guidando il filo per un angolo max di 60° ottenendo così un taglio decisamente preciso. È chiaro che deve essere prevista un’adeguata compensazione dell’irraggiamento calorifico in relazione al tipo di materiale e di semiala che si vuole tagliare. Ma questo è un argomento che affronteremo prossimamente.   File: Disegno del compensatore in formato .DWG Foto in formato originale Datasheet dei motori 2003 ©  BaroneRosso.net http://www.baronerosso.net/