Author Topic: CNC rezanje stirodura  (Read 57053 times)

Offline tibeteagle

  • Hero Member
  • *****
  • Posts: 3196
CNC rezanje stirodura
« on: July 25, 2008, 01:08:51 AM »
Posto je interesovanje sve vece za novim tehnikama u pravljenju modela, odlucio sam da podelim svoje iskustvo sa svima o secenjem stirodura ili stiropola sa CNC sekacem, odnosno FOAM CUTTER-om, ili mozda ROBOT sekacem?
 U uvodu cu navesti neke osnovne stvari vezano za parametre i opremu, ali mnogo stvari ce za pocetak izostati, jer je svaki deo u sistemu  jedno siroko poglavlje. Softver, elektronika, mehanizam, parametri secenja i sl.
Nadam se da ce tema biti interesanta i da ce svako moci da dobije uvid u caroliju secenja, sto i nije tako komplikovano, sa malo predznajna davolske tehnike.
Uvod:
Da bi se napravio model od stirodura ili stiropola, najvaznija alatka je vrela zica. Oba penasta materijala su male gustoce, te se lako daju rezati sa tankom vrelom zicom. Detaljnije o STIRODURU ovde: http://rcfly4um.org/index.php?topic=556.0
Zica se moze voditi rucno po sablonu, poluautomatski kada zicu povlaci eletro motor konstatne brzine po sablonu i potpuno automatski sa kompjuterkim vodenjem.
Ne bih opisivao rad sa rucnim sekacima. O tome ima vec dosta materijala na netu, a i u ovoj virtuelnoj modelarskoj zajednici zvan forum.
Opisa cu kiberneticki nacin rezanja,  jer smatram da je robot sekac najbolji i najinteresantniji za naprednije modelare.



Opis sistema:
Teoretski radi se o tome, da se vrela zica pomera u X i Y osi uz pomoc mehanizma, odnosno CNC masine (Computer Numeric Control) sa kojim se upravlja preko racunara.  U svetu se naziva jos kao CNC FOAM CUTTER. Ovaj masina se moze kupiti, ali se moze i napraviti rucno. Ima ih u raznim izvedbama, ali o tome konkretnije kasnije.
   
Prvi element u sistemu je IDEJA odnosno forma, oblik, kao crtez.
Drugi je program u racunaru sa kojim crtamo crtez, odnosno putanju po kojem ce se zica kretati.

To je bilo koji CAD (Computer Aided Design) program kojih ima puno, pa i besplatno na internetu. CAD programi, softverske alatke, crtaju vektorski, sto jednostavno opisano znaci, da se linije crtaju kao rukom olovkom, ovde misem, od tacke do tacke. Svaka tacka ima svoj polozaj u koordinatnom sistemu, koja je definisana sa numerickom vrednoscu X i Y. U nase slucaju je dovoljno u dve dimenzije, odnosno 2D.
Treci je racunar u kojem crtamo i koji ujedno zna da upravlja posebno konstruisanim motorima mehanizma, koji vodi zicu. Za ovu namenu je dovoljan i najslabiji kucni racunar, a svako ko ovo cita, vec ga ima.
Sledeci modul u nizu je elektronika koja pretvara i pojacava elektricni signal, informaciju od racunara.

Potom jaca pogonska struja dolazi do motora mehanizma, koji se nazivaju KORACNI motori odnosno STEPPER motori. Oni su razvijeni zbog digitalne prirode danasnje informatike i elektronike. Kod mene je u ovu kutiju ugradeno u napajanje zice.
Osovina motora pokrece navojno vreteno koje preko navojne matice poktrece kolica na mehanizmu.

Ovakvih motora sa pokretnim mehanizmom ima 4 kompleta. Jedan X,Y par na levom kraju zice a drugi na desnom kraju.
I najzad stigli smo do vrele zice.
Zica treba da je tanka od 0.1 - 0.3mm po moguznosti cekas ili celicna zica za vodenje kruznih modela. Zica se napaja sa niskovoltaznom strujom (12-24V) preko transormatora od najmanje 100W. Koliku struju u amperima [A] odnosno napon u voltima [V] treba propustit kroz zicu zavisi od njene debljine, duzine, odnosno unutrasnjeg elektricnog otpora, onosno omske [Ohm] vrednosti. Struja moze da ide direktno od sekundarnog (izlaznog) namotaja transformaro bez ispravljanja u jednosmernu struju. Temperatura zice treba da je oko 250oC, ali je ovo stvar koje se mora prakticno isprobati, jer se ova temperatura ne moze lako izmeriti, a i varira od pravca i brzine secenja. Najvaznije je da se nade optimum temperature i brzine posmaka, tako da se zica ne savije duzinski u materijalu.
 
Ja koristim cekas zicu precnika 0.3mm i napajam sa stabijizovanim izvorom napajanja, strujom od oko 2A.
Za ozbiljnije radove je bolja ova deblja zica jer ima vecu temperaturnu inerciju i bolje se moze nategnuti na ramu za istezanje. Cekas je legura celika sa izvesnim procento volframa u sebi, zbog cega je unutrasnji elektricni otpor veci, te se vise energije pretvara u toplatu. Znaci prednost ima cekas zica.
Zica od oko 80cm je nategnita na drveni ram sa od prilike 50N silom (5kg). Zatezni ram treba da je elastican jer se zica malo izduzi pri zagrevanju i da zatezna sila ne bi pala. Moze se koristiri neka jaca opruga ili da je sam materijal rama elestican. Ram je najbolje da se napravi od drveta kao nekadasnje testere za stolare, a oblik zavisi i kako je resen mehanizam za pomeranje rame.
Brzina prodora zice u stirodur  je kod mene oko 3mm/s. Rez je malo siri nego debljina zice, oko 1mm. Ovo se ukalkulise pre razanja u putanju, crtez. Materijal sto “nestane” prilokom secenja, se u stvari otopi i skupi na rezne povrsine i tako ih kasnije cini tvrdim. Ovo je velika prednost kod secenja, a ovako nastala kora se ne sme dubinski odsmirglati.

Nastavi ce se...



« Last Edit: August 01, 2008, 06:20:19 PM by tibeteagle »

Offline saxpg

  • Hero Member
  • *****
  • Posts: 1734
Re: CNC Foam Cutting
« Reply #1 on: July 25, 2008, 06:49:19 AM »
Svaka cast. Jedva cekam nastavak tvog posta. Nadam se da ce biti malo detalja
oko izrade masine, koje materijale si koristio i sl.
Cestitam na izboru muzike ;D

Offline fenix

  • Hero Member
  • *****
  • Posts: 1010
  • JUST FLY
    • www.rc-helivideo.com
Re: CNC Foam Cutting
« Reply #2 on: July 25, 2008, 10:16:54 AM »
Fenomenalno.Nadam se da ce biti jos detaljnijih opisa za izradu ovakve masine.Posto radim vec sa Roland katerom za PVC foliju tj.bavim se izradom reklamnih natpisa i kompletne grafike,ovakvo nesto bi mi upotpunilo ponudu,a  tek za pravljenje modela...Posto je ovdje balza misaona imenica stirodur je materijal koji nam je dao krila na ovim prostorima i otvorio nova vrata u modelarstvu.Pozdrav za T.E. i jos jednom svaka cast.
The sky is the limit.

www.rc-helivideo.com

Offline cakra

  • Full Member
  • ***
  • Posts: 269
Re: CNC Foam Cutting
« Reply #3 on: July 25, 2008, 03:14:48 PM »
ideje za razmisljanje...www.hobbycnc.hu/English.htm


tibeteagle ti imas cnc foam cutter? Po tvojim radovima reklo bi se da imas ;D...
mene je odusevio onaj F22 park jet-radovi su u toku... ;D

pozz

Offline tibeteagle

  • Hero Member
  • *****
  • Posts: 3196
Re: CNC Foam Cutting
« Reply #4 on: July 25, 2008, 06:43:39 PM »
Hvala! ::)
Dragom mi je da vam se svidela pocetna prezentacija.
Cakra imas dobro ime  :)
Da, imam sekac. Sve sto si gore video to sam juce snimio. I zoljica F22 je secena na njemu. Drago mi je da i ti pravis. :-*

Naravno, bi ce jos puno informacija o mom sekacu i nacinu secenja. Razmisljam o nekom redosledu, pa mozda preko nekog primera razanja krila od ideje do prvog leta.
Samo da sklopim koncepciju da to svi mogu da prate.
Ali sada evo jos nekoliko detalja o sistemu.
Za crtanje koristim CorelDraw. On je vise dizajnerski nego CAD program, ali meni vise lezi zbog fleksibilnih moguznosti komandi, i blizi je Windows komandama, na sto smo navikli, nego Autocad. Svaka verzija se moze koristiti, jer se koriste samo vektorske komande programa.
Znaci neka ga svako pripremi, jer ce biti i mini obuke crtanja do nivoa koji nam je potreban za crtanja (rezanja) profila krila.
O upravljackom program CNC sekaca jos nije bilo reci.
Na srecu, na raspolaganju ima dosta ovakvih aplikacija, a ja bih da preporucim Foamwork, sto i ja koristim.
Svako ga moze daunlodovati i koristiti 30 dana besplatno  ;)
Program ima dobru podrsku tutorijala, pa sami mozete prostudirati na sajtu.
http://www.foamwork.net/
Kako program upravlja sa sekacem.
Program koristi paralelni LPT  port racunara za komunikaciju sa upravljackom elektonikom.

Podatke koje preraduje sa crteza i salje na LPT port, nisu osmobitne numericke prirode, vec impulsne. Ovo je zato ovako uradeno, da bi upravljacka elektronika bila jednostavnija.
Paralelni port ima 8 bitni DATA izlaz. Na ovim pinovima, bit-ovima, separirano upravlja sa koracnim motorimanaravno preko upravljacke elektronike. Za svaki motor ima 2 pina, odnosno bita na raspilaganju. Znaci taman za 4 motora.
Da bi  se razumela priroda ovih impulsa, vazno je znati kako koracni motori “koracaju”.
Koracni motori
Koracni motori imaju specijalno oblikovan stator i rotor na “dodirnom” mestu, sto ih cini posebnim od drugih.
Specijalno nazubljenje izmedu statora i rotora je neka vrsta reduktora. Drugi je broj zubaca na statoru i drugi na rotoru.
     
Ovako rotor ne prati tacno promenu polozaja elektronagnetnog polja statora, vec redukovano zbog nazubljenja. Veoma interesantno resenje, koje daje mogucnost da se motor okrece mnogo sporije od promene polozaja elektromagnetnog polja , oko 200 puta sporije, nego da nema nazubljenje. Ako se magnetno polje okrene za 360 stepeni, rotor se pomeri 1.8 stepeni. Ovo je vazan navedeni parametar kod koracnih motora. Na statoru je namotaj, a rotor je jak staticki magnet. Namotaj je najmanje dvopolni, da di se mogla sprovesti logika okretanja pravca.
Sa ovim se postize i jos jedna vazna stvar. Priroda digitalnih signala nije naklonjena analognom upravljanju motora. Sa nazubljenjem je postignuto da je dovoljno ukljuciti struju u namotaj, iskljuciti, i ponovo ukljuciti sa promenjenim polaritetom. Sa ovim je elektronika upravljanja znatno pojednostavljena. Sve je svedeno na nakoliko tranzistora i malo logike.



Logika i nacin upravljanja
Postoji dva nacina upravljanja sa koracnim motorima. Jedan je kada se struja u namotaje ukljucuje i iskljucuje samo u jednom smeru. Ovo se zove UNIPOLARNO upravljanje. Prednost ovog nacina je da je elektronika jednostavnija, a logiku kopcanja kaleoma u struju, racuna racunarski program.
Drugi vid je kada se struja propusta kroz kalemove u oba smera. Ovo se naziva BIPOLARNO upravljaje. Ovde je elektronika nesto slozenija, a postizu se bolje performanse motora za oko 30%.
Za sekac ove vrste je dovoljan i unipolarni, ako neko ima takve mogucnosti, radi ce.
Na ovom sajtu je napravljena dobra animacija rada svih vrsta upravljanja koracnim motorima.
http://en.nanotec.com/steppermotor_animation.html
Moj sistem je sa bipolarnim upravljanjem. Foamwork bas ovaj nacin i podrzava.
Jedan bit koristi za koracanje motora, dajuci impulse upr. elektronici, a drugi za smer okretanja. Kako i kada koraca program u potpunosti sam izracunava vreme odnosno frekvenciju koracanja.
Ovde se vidi kako treba podesiti program i izdeliti uloge porta prema motorima.
http://www.foamwork.net/setup_large.htm
Sve radi dobro sa Windows platforme, ali ipak treba iskljuciti sve druge aplikacije, programe, kada se radi na sekacu.

Upravljacka elektronika
Uskoro....
« Last Edit: August 01, 2008, 10:10:10 PM by tibeteagle »

Offline tibeteagle

  • Hero Member
  • *****
  • Posts: 3196
Re: CNC Foam Cutting
« Reply #5 on: July 27, 2008, 12:31:44 AM »
Upravljacka elektronina
Znaci impulsne informacije izlaze iz racunara kroz LPT port i ulaze u kutiju gde je ugradena sva upravljacka elektronika sekaca.
Od Centronics uticnice se raspodeljuju po 2 zice prema svakom modulu za upravljanje motorima. Jedan za koracanje STEP ili CLOCK i drugi za smer DIRECTION.
Na slici se vidi otvorena kutija sa svim elektronskim komponentama, modulima, koji su potrebni da bi sve funkcionisalo kako treba.

 

Najvazniji deo u ovoj kutiji je modul koji radi sa namotajima koracnog motora. Na drugoj slici se vidi  plocica sa drajver chipom na stampanoj ploci ovog modula, koji u sebi sadrzi mali program za preradu informacija od racunara i brojanje koraka motora. Ugraden je i izlani deo, odnosno pojacivac struje za kalemove sa FET tranzistorima. Maksimalna struja koju moze da da na jedan kalem je 2A koji se moze redukovati do pola ampera.
Upravljanje sa dva kalema motora je bipolarnog tipa sa choperskim "nabijanjem" struje, sa cime se postizu najvece performanse koracnog motora.
Moguce je podesiti i mikro koracni mod, sto znaci da moze da na kalemove da struju u vise nivoa. Sa ovim se povecava rezolucija motora odnosno motor se pomeri za manji ugao za jedan STEP impuls, pa samim tim i rezanje je preciznije. Detaljnije o ovome ovde (Pogledati pod "Microschritt IC"):
http://en.nanotec.com/steppermotor_animation.html
Svaki modul dobija napajanje od 28V i 5V ispravljene i stabilizirane struje. Svaki motor ima po jedan drajver modul znaci 4 komada.


 
Chip je Nanotec-ov proizvod.
http://en.nanotec.com/steppermotor_drivers_imt901.html
Modul mi je projektovao i kompletno napravio M. Lorand RC pilot. On je sebi, izmedu ostalog, napravio PCM stanicu sa prijemnikom, pa mu je ovaj modul bio zalogaj za dorucak  :)  Vidi se da decko zna svoj zanat.
Kutiju smo sklopili zajedno i testirali uspesno iz prva.
Sto se cene tice, sam cip je najeftiniji deo u kutiji oko 10 eura po motoru, a sama kutija sa raznim uticnicama, specijalni visezilni kablovi i drugi pasivni delovi odnose lavlji deo budzeta ovog dela sistema.


Mehanika sekaca.
Sledi....


« Last Edit: July 27, 2008, 01:17:10 AM by tibeteagle »

Offline saxpg

  • Hero Member
  • *****
  • Posts: 1734
Re: CNC Foam Cutting
« Reply #6 on: July 27, 2008, 08:24:19 AM »
Svaka cast, sacekacemo da zavrsis pa cemo da pitamo ponesto.

Offline tibeteagle

  • Hero Member
  • *****
  • Posts: 3196
Re: CNC Foam Cutting
« Reply #7 on: July 27, 2008, 09:52:11 PM »
Mehanizam sekaca
Mehanizam je potpuno metalna konstrucija. Koristio sam vecinom obicne standardne materijala kao aluminijski lim, sipke, srafove, plasticnu sipku za klizna lezista i maticu i male kuglicne lezajeve. Specijalni deo je koracni motor i trapazno vreteno Tr 12x3mm. 
Linearni mehanizam radi u dve ose X i Y, i okomito su jedno na drugo. U X osi je konstrukcija jaca jer treba da nosi Y konstrukciju i ram.
Sile koje se javljaju na dve deblje pune sipke su mnogo vece nego na Y podizacu. Posto je sila rezanja skoro jednaka nuli, treba uzeti u obzir samo dinamicke sile, sile inercije metalnih delova pri pokretu i vibracije koje nastaju od koracnog motora.
Y mehanizam je konstruisan tako da podize zicu rezanja i istezni ram koji je na vrhu.
Motori imaju svoja lezista na konstrukciji i direktno su povezana sa jednim krajem vretena preko elasicne spojke. Drugi kraj vretena je ulezisten u mali kuglicni lezaj.
X kolica se kotrljaju na sipkama bez trenja, dok Y klizi u plasticnom lezistu, koji je malo opterecen zbog toga, sto nosi samo zicu i ram koji se oslanjaju na vreteno preko plasticne matice.
Posto su aksijalne (uzduz ose vretena) sile opterecenja male na vretenu, lako mogu podneti i radijalni lezajevi na obe ose.
Leva (X1 Y1) i desna (X2 i Y2) strana su potpuno identicne, odnosno simetricne. Nisu spojene kruto te se za cas mogu staviti na stranu jedno do drugog i ne zauzimaju puno mesta.
U X osi je maksimalna duzina rezanja 610mm a u Y osi 380mm. U sirinu teoretski moze da sece i metre ali je do 1m dovoljno.
Ako se rezu uze stvari, dobro je pribliziti dve strane da se zica manje savija pri rezanju.
Koracni motor je isto Nanotec-ov proizvod precnika 50mm i razlicitih duzina.
Za ovu namenu nije potreban jak koracni motor, ali zbog brzog starta i zaustavljanja treba uzeti motor strednje velicine iz ponude, kojih ima jako puno na ( svetskom) trzistu.
Vreteno moze da bude i milimetarsko, recimo M12x1.75, ali se vecim korakom postize veca krajnja brzina sto je potrebno pri pozicioniranju zice. Trapezo vreteno je tacnije i dugotrajnije, pogotovo matica. Matica je polietilen i sasvim je dovoljno za ove male sile.

             

Teoretski, pa i prakticno, mehanizam je 2 puta 2D a ne 3D. Sa ovim nacinom se mogu rezati krila koja se suzavaju prema krajevima, posto je upravljanje sa stranama, levim i desnim, odvojeno i nezavisno. Kako to upravljacki program radi, moze se pogledati na sajtu Famwork-a. http://www.foamwork.net/wing_large.htm
Mehanizam se moze uraditi na razne nacine, pa jednostavnije i jeftinije. Ja sam imao moguznosti da napravim malo ozbiljnije, posto sam masinac, pa da se ne brukam sa nekom skarabudzijom od iverice i motorima iz starih stampaca i sl.

Masina se moze videti u radu na demo videu na pocetku ovog topika.
Sa ovim je zaokruzen opis elemenata celog sistema robot sekaca.
Nadam se ce moja prezentacija da ohrabri neke modelare, pa da krenu u avaturu izrade svog sekaca.

Tekst i slike su edukativnog karaktera za sve posetioce i clanove rcfly4um foruma.
Molim da se ne koristi ovaj materijal za publikaciju na drugom mestu ili sajtu u poslovne svrhe  8)  >:( :( ;)

 Hvala na paznji   :-*
Nastavak po potrebi.
Mogu pitanja. Sigurno nisam opisao svaki saraf, pa ako neko zeli konkretnije , slobodno  :)

T.E.
« Last Edit: August 01, 2008, 10:18:31 PM by tibeteagle »

Offline saxpg

  • Hero Member
  • *****
  • Posts: 1734
Re: CNC Foam Cutting
« Reply #8 on: July 28, 2008, 02:38:23 PM »
Ja sam mislio da cu imati pitanja ali nemam. Svaka cast na izradi masine, toliko je
dobro odradjena da sam odustao od pokusaja, bilo bi suvise komplikovano za mene.
Zato segicu u ruke i na rezanje sablona. ;D
Pozdrav

Offline tibeteagle

  • Hero Member
  • *****
  • Posts: 3196
Re: CNC rezanje stirodura
« Reply #9 on: August 01, 2008, 06:24:43 PM »
Delovi Zoljice F22 u fazi rezanja

     



Detalji o kitu zoljice ovde
http://rcfly4um.org/index.php?topic=254.msg2149#msg2149



« Last Edit: August 04, 2008, 02:17:15 AM by tibeteagle »

Offline quality

  • Newbie
  • *
  • Posts: 9
Re: CNC rezanje stirodura
« Reply #10 on: November 24, 2008, 05:56:54 PM »
Imam jedno pitanje za autora ili nekog ko se razume u ovo:

pravim masinu za secenje stirodura i nabavio sam 4 motora (detalje o motoru mozete videti na linku http://urun.gittigidiyor.com/STEP-MOTOR_W0QQidZZ12961676)

Mene interesuje kakva mi je potrebna elektronika da bih kontrolisao ove motore i gde mogu da nabavim tu elektroniku, prvenstveno u Srbiji a ako nema nigde onda inostranstvo... Ako moze neki poseban detalj za elektroniku, oznaka, karakteristike i slicno... da znam kako da trazim...

Pozdrav

Offline tibeteagle

  • Hero Member
  • *****
  • Posts: 3196
Re: CNC rezanje stirodura
« Reply #11 on: November 24, 2008, 10:05:57 PM »
Motor je solidan i paramerti su isto dobri. Namotaji mogu da prime struju od 2A po namotaju. U bipolarnom spoju motor ima dva namotaja. O ovome posle kada budeš povezivao osam žica koje izlaze iz motora  ;namig
Tebi treba upravljačka elektronika za 4 koračna motora od 2A. Kao najvažniji deo u tome je pločica sa poluprovodničkim elementima.
Moja preporuka je da kupiš ovaj komplet ili ovome slično:
http://cgi.ebay.com/4-AXIS-CNC-Stepper-Stepping-Motor-Driver-Board_W0QQitemZ380079140132QQihZ025QQcategoryZ78197QQtcZphotoQQcmdZViewItem
Cena je jako dobra i onda ako se dodaju troÅ¡kovi nabavke. Pločice su kvalitetne sa najmodernijim integralnim kolom i imaju kompletnu podršku za ugradnju i pokretanje na PC računaru.
Pored ovoga će trebati još delovi za napajanje kao transformator 220V-24V kutija, priključci... Ove delove možeš da kupiš i u Srbiji u boljoj elektronočkoj radnji.
Poz.
« Last Edit: January 12, 2009, 06:19:04 PM by SABURO »

Offline quality

  • Newbie
  • *
  • Posts: 9
Re: CNC rezanje stirodura
« Reply #12 on: November 25, 2008, 12:15:24 PM »
OK...hvala puno... nego spomenuo si 8 zica koje izlaze iz motora (ja imam po 4 zice na svakom motoru). Ima li neke razlike?

Ovo je nekih 90 dolara... Imas li neku predstavu koliko ce sve da me izadje ukupno (postarina, pozes?, carina? i jos neki harac)...

Offline tibeteagle

  • Hero Member
  • *****
  • Posts: 3196
Re: CNC rezanje stirodura
« Reply #13 on: November 25, 2008, 02:49:06 PM »
Na slici se vidi motor sa 8 žica. Ako je tvoj sa 4 izvoda još bolje. Ovo su izvodi za bipolarno upravljanje koje je bolje. Ova elektronika koju sam preporučio je baš sa bipolarnim principom upravljanja.
Ukupni troškovi ne treba da budu veći od 50% cene. Kada se sve to promućka, ne bi trebalo da bude više od oko 25.do -30.- eura po motoru. (xXx)
Naravno, treba tu još puno sitnih stvari oko ove eletronike dok ne proradi kako treba.
Koliko si platio motore?
Poz.
« Last Edit: January 12, 2009, 06:17:52 PM by SABURO »

Offline quality

  • Newbie
  • *
  • Posts: 9
Re: CNC rezanje stirodura
« Reply #14 on: November 25, 2008, 04:41:17 PM »
8 eura po komadu

inace pravim masinu po uzoru na ovu sa ovog linka uz male korekcije http://www.8linx.com/cnc/newdesign.htm

Za ove mehanicke delove mi nije problem sve da napravim, samo mi elektronika predstavlja problem...Motori su tu a ostalo fali...

Poz
« Last Edit: November 25, 2008, 04:46:02 PM by quality »