Cum am inceput sa lucrez cu CNC-uri?

Cum am inceput sa lucrez cu CNC-uri?

Inainte de povestea propriu-zisa o sa spun doua-trei cuvinte despre mine. Sunt absolvent al Universitatii de Arhitectura si Urbanism “Ion Mincu” din Bucuresti si dupa terminarea facultatii, timp de 6 ani am predat proiectare si materii de IT si CAD. In paralel am propria firma care se ocupa de proiectare de arhitectura si realizarea de machete. Asa s-a facut ca tot uitandu-ma dupa diverse scule pentru atelier si idei de bricolaj, sa gasesc un CNC. Acum cativa ani, nu multi, un router CNC era ceva prohibitiv. Ma uitam la ele, la televizor, si pareau din Star Trek. Astazi tehnologia a evoluat si preturile au scazut, asa ca puteam sa imi permit si eu unul. Bine, nu unul nemtesc, alea sunt inca scumpe. Sau, eventual, poate puteam sa imi construiesc eu unul?

Am studiat un pic cum e cu constructia unui astfel de router, si cu toate ca sunt o persoana tehnica si am un atestat in programare varianta asta cu construitul a picat. De ce? Pai pentru ca daca doresti sa obtii o precizie cat de cat, gama de materiale din care se bricoleaza aceste routere acasa este cam la fel de buna pe cat ar fi mamaliga pentru a face un strung. Ma refer la placaj, MDF, HDF, plexiglas si altele asemenea. Nu poti obtine rigiditate suficienta, precizia la repozitionare cand folosesti bare filetate merge in ordinul milimetrilor, si orice vibratii care vin de la motorul de frezat sau de la motoarele de angrenare se transmit in utilaj si slabesc prinderile repejor. Sigur, iti mai trebuie jumatate de norma ca electronist si inca jumatate ca programator, ca sa legi fire, sa cuplezi niste motoare pas cu pas la niste placi cu drivere si la un circuit de control, si dupa toate astea sa gasesti un computer de acum 10-12 ani, cu port paralel. Si nu, un laptop cu port paralel nu merge, va spun eu, ca am incercat, intrucat laptopurile sunt gandite sa economiseasca curentul electric si nu dispun de un voltaj consistent pe interfata paralela. Si nu, nici adaptoarele nu prea functioneaza, de obicei. Pai bun, dar de ce paralel, USB-ul ce are? N-are nimic, e doar mai scump si se gasesc greu drivere pentru el.

Parcursul achizitiei primului CNC

BUN! Deci nu fac un CNC, ci il cumpara. Din China, ca dupa cum am spus, din Germania sau Japonia nu imi permit. Ma pun pe treaba si incep sa caut, oricum toate sunt la fel. Sau nu sunt? Aparent chinezii au copiat un concept facut de niste nemti si merge foarte bine. Ma apuc, caut, compar preturi, comand un CNC. Ieftin. Cam 1200 de euro. Minunat. Cum vine el din China in Romania? Cu vaporul. Bun, deci e de asteptat. Costa mult? 100 de dolari, zice chinezul. Eu ma minunez cat e de ieftin sa trimiti un ditamai coletul de 200 de kile peste juma’ de mapamond, avand in vedere ca aici costa 5-10 euro sa trimiti un plic cu curierul la Buzau si ma pun pe asteptat.

Intre timp, ca sa nu ma plictisesc, ma apuc sa imi pun actele la punct. Ca e luat pe firma si trebuie sa fim “beton”. Cand vrei sa importi chestii din China trebuie sa mergi pe la Vama si sa faci niste hartii. Nu chiar mormane de hartii, dar sunt niste formalitati de rezolvat si niste zile de petrecut pe acolo. Intr-o zi, dupa vreo doua luni de la comanda, suna telefonul. “Domnu’ Radu?”. Da, eu sunt, ne cunoastem? Nu ne cunoastem. Dar atat scria pe coletul venit din China “Radu – 074…”. Pai stati un pic, ca trebuie sa fie pe firma, zic eu nedumerit. “Pai o fi, dar la noi pe acte si pe colet atat scrie: Radu. Si apropo, nici nu puteti sa il ridicati pana nu corecteaza chinezul actele de shipping. Si inca ceva, aveti de platit niste taxe…” Nu dom’le, n-am nimic de platit, am platit transportul… “Da, da, transportul l-ati platit, dar aveti asa: taxa de intrare a vaporului in port, taxa de descarcare container, taxa de decontaminare, taxa de manipulare, taxa de decontainerizare, taxa de verificare fizica a coletului in vama si apoi taxa vamala si peste toate astea, taxa pe valoarea adaugata – TVA”. Vad negru. Bine, cat e totalul? “Pai cam 600 de euro… si apropo, daca dureaza mai mult de 3 zile, va luam si taxa de magazinaj, 20 Euro pe zi…”.

Chinezul impinsese la mine toate taxele legate de shipping. Eu platisem efectiv doar drumul pe mare al coletului, din China pana la intrarea vaporului in portul Constanta. Atat. Ca sa o scurtam, platesc toate taxele, retrimite chinezul actele cu numele firmei trecut corect (alt circ) si imi iau coletul in primire.

 <- Asa arata pachetul in masina. Masina nu e mica. Berea e pentru baietii care m-au ajutat sa il dau jos, ca are 240kg cu tot cu cutie – >

Imi ia trei zile pana sa il desfac, instalez si sa il bag in priza. Ala a fost momentul cand a scos fum. Fum din unitatea de control. Sa nu se creada ca l-am pornit. Nu. Doar l-am bagat in priza. Bun, sa vedem ce e de facut. Desfac unitatea, iar inauntru era un dezastru de nepovestit. Toate legaturile pareau facute de un copil de 5 ani care s-a jucat nesupravegheat cu un letcon. Cabluri neizolate, legaturi lipsa la masa, si totul pus de-a valma intr-o cutie. Intr-un cuvant dezastru. Am luat unitatea si am aruncat-o direct la gunoi. Am studiat pe net si am comandat una ca lumea. A mai trecut vreo saptamana pana a venit, din Germania. Alti 400 de Euro. Dupa niste aventuri in ceea ce priveste configurarea (manualul, daca ii putem spune asa, era in chingleza) am reusit sa il pornesc. Eu crezusem ca e cam ca la bormasina: il bagi in priza, apesi pe buton si merge. Nu e chiar asa. Prima taietura pe care am facut-o cu el a fost dupa inca vreo saptamana, cand m-am prins cum reusesti sa il faci sa mearga. Bilant: 2300 Euro si circa 4 luni. Routerul a functionat cam o luna, dupa care au inceput problemele mecanice. Rulmentii erau facuti (probabil) din mamaliga, glisierele din martipan iar suruburile trapezoidale aveau o aliniere cel putin particulara. N-au iesit doua piese la fel, vreodata. L-am vandut cu 1500 de euro unui student care s-a bucurat ca de o mare afacere. I-am zis la ce se inhama, dar a zis ca se descurca. Nu a sunat dup-aia, deci banuiesc ca s-a descurcat.

Cu experienta asta proaspata in minte m-am apucat sa studiez mai bine. Am citit si m-am informat, deja stiam (oarecum) cu ce se mananca, eram versat si cu formalitatile. Am nimerit spre norocul meu un chinez, patron de fabrica, vorbitor de engleza, cu care m-am inteles de minune. Omul mi-a explicat ca nu m-a tepuit nimeni, ca nu am de ce sa ma plang. Am vrut sa negociez si sa fie ieftin si exact asta am primit: ieftin. Daca ceream bun, mi s-ar fi dat alt pret. Mi-a spus ca diferentele nu sunt neaparat vizibile unui ochi neavizat. Doua utilaje, aparent identice, pot sa difere enorm. Un singur exemplu e cam asa: un router CNC 6040 cantareste 55kg si altul, tot 6040, produs de o alta fabrica 180kg. Primul costa cam 1200 de euro (Ce coincidenta!) al doilea, cam dublu. Pai cum vine asta? De unde diferentele? Pai:

Angrenajele: surub cu trapezoidal versus surub cu bile (si aici e o discutie, poate fi noname, TBI-chinezesc, calitate medie, sau Hiwin-taiwanez, calitate superioara)

Motoarele pas cu pas: noname sau unele de marca. Diferentele se leaga in mare masura de numarul de “pasi” pe care il au.

Glisierele: chinezesti noname sau Hiwin, otel rectificat si calit. Pot fi simple, prinse la capete, sau cu suport – mult mai bune.

Solutiile constructive: imbinare mecanica versus turnare dintr-o bucata, masa in miscare sau “pod rulant”, rulmentii, grosimea materialului, grosimea mesei, toate contribuie la vibratii (respectiv la scaderea lor) la greutate si la calitate.

Driverele si cutia de control a utilajului au, iarasi, un impact semnificativ la pret.

Motorul de frezare: poate avea doi trei sau patru rulmenti, poate fi racit cu aer sau cu apa si variaza calitativ in functie de producator. Poate sa vina cu utilajul sau sa fie cumparat separat. Daca se opteaza pentru unul chinezesc e una, un motor japonez sau italienesc e cu totul altceva. Totusi nu motorul reprezinta punctul slab al utilajului.

Una peste alta, ca sa rezum: la a doua comanda am avut parte chiar de un router CNC, pe bune. Cutia cu interfata USB si drivere separate pe fiecare axa, toate legaturile lucrate bine, cablurile ecranate si pozate ingrijit. Asta nu inseamna ca nu le-a mai scapat cate ceva. Si astia au uitat sa lege un fir, dar macar e o lucrare cum trebuie, nu seamana cablurile cu un bol de spaghetti, asa cum fusese cazul la primul utilaj.

Mecanica, de asemenea, e solida. Solutiile constructive sunt alese cu grija, chiar daca la realizare mai lasa de dorit. Masina are suruburi cu bile, pe toate axele, glisiere cu sine suport, motoare pas cu pas Nema34 (adica marisoare), interfata USB cu driver separat pentru fiecare axa, limitatoare de cursa, motor racit cu apa de 1,5kW si cu invertor de 400Hz, bazin pentru colectarea lichidului folosit la racirea capului de frezare in cazul in care se prelucreaza, de exemplu, aluminiu. OK, manualul a ramas in chingleza, dar avand deja experienta anterioara configurarea a mers mult mai repede. In doua ore aveam deja utilajul functional. Mai sunt, totusi, niste protectii de tabla care sunt vopsite in graba, dar astea sunt detalii.

Rigiditatea masinii e una buna. Cu motorul de 1,5kW poate sa frezeze aluminiu, alama si piatra, dar nu poate prelucra oteluri, de exemplu. Acest tip de motoare de frezat, cu turatii foarte mari (24.000rpm) nu sunt indicate pentru prelucrarea otelurilor, unde trebuie turatii joase si cuplu mare. Precizia, de asemenea e uimitoare. Am realizat cu succes matrite din aluminiu cu tolerante de 5 microni, masurate de beneficiar si acceptate. Precizia la repozitionare (adica la reproducerea unei piese, de exemplu) e de pana la 2 microni.

Sigur, si pretul platit difera, dar am primit un utiljaj performant, cu mult peste nivelul de hobby.

Concluzii

Avem un CNC. Ce facem cu el acum? Pai repede desenam ceva in Corel si il punem sa taie. Nu? … Nu prea.

N-o sa scriu un tratat despre programarea unui CNC, ca nici eu nu sunt expert. Insa in principiu lucrurile stau asa: Masina functioneaza pe baza unui algoritm, numit “G-code”. Sunt practic niste coordonate de sistem cartezian care ii spun masinii continuu, in fiecare moment, unde sa pozitioneze capul de frezare pe X, Y si Z

Practic, ca sa poti ajunge sa ai un G-code iti trebuie intai o geometrie a obiectului pe care vrei sa il faci. Fie ca e o geometrie simpla, (cum ar fi un cerc), sau o forma complexa (cum ar fi o sculptura), iti trebuie un astfel de fisier creat intr-un program vectorial de tip CAD (computer aided design), 2d sau 3d. Apoi aceasta geometrie este introdusa intr-un program de tip CAM (Computer aided machining), unde, impreuna cu diversi parametri (materialul in care se lucreaza, tipul si dimensiunea frezei, vitezele de lucru, avansul in profunzime, compensari, etc) se genereaza niste trasee pe care va merge freza. Abia acum acest program de tip CAM va genera codul g-code. Odata obtinut, acest cod se introduce in interfata program a masinii (cum e de exemplu, Mach3, foarte cunoscut, sau LinuxCNC) si aceasta incepe sa transmita coordonate utilajului. Asadar sunt 3 tipuri de softuri pe care trebuie ar trebui sa le stapanesti ca sa poti sa creezi obiecte cu un CNC. Nu e tocmai o plimbare in parc.

Multi producatori de software au incercat sa simplifice foarte mult procesul si au venit in sprijinul utilizatorilor nespecializati cu programe mai intuitive si care printr-o interfata prietenoasa preiau multe dintre operatiunile pe care inainte trebuia sa le faca un progrmator specializat in operare CNC.

Si eu? Multumesc, sunt bine. Am pus utilajul la treaba si am inceput sa facem machete cu el. Ca doar de asta il luasem, nu? Am facut noi niste machete pana cand au venit clientii sa vada minunea. Si multi au inceput sa isi doreasca si ei un router CNC. De aici si pana la a le vinde a fost doar un pas. Daca vrei un router CNC, cauta-ma si o sa incerc sa te ajut fara sa incerc sa iti vand musai ce aduc eu.

Acest articol este gazduit de StejarMasiv.ro si scris de Radu Sandovici

Anterior am mai publicat despre Routere CNC articolul – X Carve – router CNC pentru proiecte 3D in lemn