Копир для плазменной резки своими руками

Сообщества › Самодельный Гаражный Hi-End › Блог › Станок плазменной резки с ЧПУ

Пс-с-с-т, пацаны, хотите немного гаражного хайтека? 😉

Обычно, когда мне было нужно вырезать из листового металла какую-то деталь (или много деталей), я обращался в компанию, занимающуюся лазерной и плазменной резкой, и они решали мою проблему. В какой-то момент мне надоело ждать по 5-7 дней, пока исполнят заказ, ездить по пробкам за вырезанными деталями, искать на производстве кладовщика, чтобы забрать заказ и вот это вот все. Человеческий фактор тоже никто не отменял: то подрядчик что-то вырезать забудет, то сам накосячишь с заказом, и приходится по новой ждать, пока вырежут недостающие позиции. Ну и, наконец, ползучий рост цен на все сделал свое дело, и однажды стало понятно, что заказывать резку на стороне становится просто не выгодно.
Пришло время делать ЭТО — строить станок плазменной резки с ЧПУ.

Просмотрев пару сотен различных видео на Youtube и изучив существующие подходы к строительству подобных станков в гаражных условиях, я решил, что при постройке станка буду максимально экономить на механической части и везде, где только возможно, обходиться материалами, которые можно купить в магазине или на строительном рынке. А вот на электронной части, наоборот экономить не буду.
Основная масса проблем, с которой сталкиваются самодеятельные станкостроители, связана как раз с некорректной работой электроники станка. И часто именно она мешает закончить проект и довести его до стадии «боевой» эксплуатации. Поэтому было решено блок управления станком строить, не увлекаясь кроиловом, а механическую часть собирать с минимальным бюджетом и в дальнейшем модернизировать ее по мере необходимости.

Для тех кому интересны подробности, я изложил все соображения вот здесь:

Начал с разработки конструкции. Базу станка решил собирать из стандартного стального профиля сечением 40х40мм и 60х40мм. Конструкция модульная, что в перспективе облегчит доработку и модернизацию (а она 100% понадобится, потому что в таком сложном проекте сделать все сразу идеально невозможно).

Начали с постройки стола, на который в дальнейшем будут устанавливаться все элементы станка:

Готовый стол. Собран из профиля 40х40. Сварки старались делать как можно меньше, чтобы избежать поводок. Все, что возможно, собирали на болтах с помощью заранее вырезанных лазером зажимных пластин. Такая технология сильно экономит время при сборке т.к. не требуется размечать и сверлить крепежные отверстия в элементах из профиля.

Каретки для перемещения портала собрали из вырезанных лазером элементов. В качестве роликов использовали 608-е подшипники.

Ось Z собирали по тому же принципу. В качестве направляющих использовали стандартный профиль 25х25, из готовых элементов взяли только ШВП и подшипниковые блоки для поддержки ее вала.

Процесс сборки оси Z:

Далее пришла очередь сборки направляющих…

…и установки портала на стол:

Как я уже говорил, не все идеально получается с первого раза. Чаще всего сталкиваешься с неожиданными проблемами, которые приходится исправлять. Наш проект не стал исключением:

Последним этапом стала сборка водяного поддона. Поскольку возможности поставить мощную вытяжку для удаления продуктов горения металла у меня нет, я решил для сборки окалины использовать ванну с водой. Она не так удобна в использовании, как вытяжка, но у нее есть огромное преимущество с точки зрения пожарной безопасности.

Далее пришла очередь блока управления. Его решил разместить в специально для этих целей купленном готовом шкафу. Шкаф выбрал достаточно большой, т.к. драйверы шаговых двигателей сильно нагреваются при работе, и плотно упаковывать все это хозяйство не полезно. Большой шкаф, 2 приточных и 2 вытяжных вентилятора — это обеспечит нормальную температуру работы драйверов.

Прикинул размещение элементов на монтажной панели…

…и приступил к сборке.

К сборке подошли весьма параноидально. Все сигнальные цепи были убраны в экранирующую оплетку, которая была заземлена на корпус:

Блок автоматического контроля высоты плазмотрона приобрел готовым. Долго выбирал из нескольких вариантов, предлагаемых в РФ, рассматривал польский блок Proma, но в итоге остановился на блоке Владимира Егорова из Киева, т.к. он показался мне более удобным в плане подключения и работы.

При резке металла плазмой разрезаемый лист ведет при нагреве, и он начинает изгибаться (да и исходные листы приходят с металлобазы кривыми, как жизнь портовой шлюхи). Чтобы рез был качественным, необходимо, чтобы расстояние от поверхности листа до сопла горелки оставалось неизменным на всем протяжении работы. Блок контроля высоты следит за этим расстоянием и дает команды на подъем или опускание горелки по мере необходимости.

Лицевая панель шкафа выглядит скромно: кнопка включения питания, кнопка аварийной остановки и настройки блока контроля высоты:

Для блока управления нужна стойка. Ее сварили из профиля 60х60мм и поставили на колеса, чтобы было легко перемещать с места на место.

На стойке, кроме самого блока управления, закреплен и источник плазмы. У меня это Grovers Cut 60. Его главные достоинства — пневматический поджиг дуги и резка металла больших толщин (до 25мм с черновым качеством) при работе от 220В. У меня максимальная толщина резки будет 12мм, поэтому такого источника хватит с лихвой.

Читайте также:  Сундук под деньги своими руками на свадьбу

Станок управляется с компьютера программой Mach3. Я выбирал между Mach3, Linux CNC и Puremotion, но остановился на первом варианте. Одна из причин — большое количество информации по настройке данного пакета и весьма демократичная цена. Кроме того, мой станок управляется не через параллельный порт, а через ethernet. Производитель контроллера (Purelogic) не поддерживает LinuxCNC, поэтому от его использования пришлось отказаться, хотя этот пакет очень стабильно работает и бесплатен.

Тестирование станка начал с перемещений в ручном режиме

Настроил датчики хоуминга и возврат референтную точку:

Проверил, как станок исполняет реальный G-код. Вместо горелки закрепил маркер. Получился станок для рисования 🙂

И, наконец, резка первой детали:

Готовый станок перенесли на подготовленное для него место:

Управляющий станком компьютер находится на противоположном конце мастерской. За счет того, что станок управляется по локальной сети сильно снизилось влияние на линии управления электромагнитных помех, возникающих при резке. Это в свою очередь исключило все трудно диагностируемые ошибки, на которые часто жалуются пользователи программы Mach3, и повысило стабильность работы всей системы.

Станок имеет рабочее поле 1500х1000мм. Т.е. можно взять стандартный лист 1500х3000 или 1500х6000, отрубить от него метровую полосу и работать. Конечно, идеально иметь станок, на который лист укладывается целиком, но я себе такого позволить не могу, т.к. ограничен размерами помещения и тем, что находится оно на 4 этаже, куда большой лист не затащить.

Главный вопрос, который меня волновал при постройке — какая в итоге получится точность с такими примитивными направляющими? Опыт показал, что для большинства стоящих передо мной задач точности достаточно. Фланцы, косынки, закладные, детали станков под сварку, вывески и декоративные элементы — все это режется без проблем, и существующие погрешности на результат не влияют. Да, это, конечно, не лазер. Да, конечно, точность резки еще можно повысить (и я со временем это сделаю). Зато теперь я могу резать детали БЫСТРО, многократно быстрее и точнее, чем вручную, даже с использование шаблонов. Экономия времени и сил колоссальная. Решение заморачиваться с постройкой станка было верным, и итоговый результат стоит потраченных времени и средств (я уже не говорю о полученном в процессе постройки опыте).

P.S. Для тех кому интересна данная тема вот здесь есть еще пара видео на тему данного станка:

Устройство блока управления:

Полный обзор станка и комментарии об опыте его двухмесячной эксплуатации

Источник

Изготовление плазмореза из инвертора своими руками: инструкция, схемы, видео

Заводской аппарат для плазменной резки. Наша задача: сделать аналог своими руками

Сделать функциональный плазморез своими руками из серийного сварочного инвертора не так уж сложно, как это может показаться на первый взгляд. Для того чтобы решить эту задачу, необходимо подготовить все конструктивные элементы такого устройства:

Общая схема работы плазменной резки

Плазморез, в том числе и самодельный, успешно используется для выполнения различных работ как в производственных, так и в домашних условиях. Незаменим такой аппарат в тех ситуациях, когда необходимо выполнить точный, тонкий и высококачественный рез заготовок из металла. Отдельные модели плазморезов по своим функциональным возможностям позволяют использовать их в качестве сварочного аппарата. Такая сварка выполняется в среде защитного газа аргона.

Газовый шланг и обратный кабель для плазменной резки

При выборе для комплектации самодельного плазмотрона источника питания важно обращать внимание на силу тока, которую такой источник сможет вырабатывать. Чаще всего для этого выбирают инвертор, обеспечивающий высокую стабильность процессу плазменной резки и позволяющий более экономно расходовать электроэнергию. Отличаясь от сварочного трансформатора компактными габаритами и легким весом, инвертор более удобен в использовании. Единственным минусом применения инверторных плазморезов является трудность раскроя с их помощью слишком толстых заготовок.

Горелка плазменного резака ABIPLAS и ее составные части

При сборке самодельного аппарата для выполнения плазменной резки можно использовать готовые схемы, которые несложно найти в интернете. В Сети, кроме того, есть видео по изготовлению плазмореза своими руками. Используя при сборке такого устройства готовую схему, очень важно строго ее придерживаться, а также обращать особенное внимание на соответствие конструктивных элементов друг другу.

Схемы плазмореза на примере аппарата АПР-91

В качестве донора при рассмотрении принципиальной электрической схемы мы будем использовать аппарат плазменной резки АПР-91.

Схема силовой части (нажмите для увеличения)

Схема управления плазмореза (нажмите для увеличения)

Схема осциллятора (нажмите для увеличения)

Элементы самодельного аппарата для плазменной резки

Первое, что необходимо найти для изготовления самодельного плазмореза, – это источник питания, в котором будет формироваться электрический ток с требуемыми характеристиками. Чаще всего в этом качестве используются инверторные сварочные аппараты, что объясняется рядом их преимуществ. Благодаря своим техническим характеристикам такое оборудование обеспечивает высокую стабильность формируемого напряжения, что положительно сказывается на качестве выполнения резки. Работать с инверторами значительно удобнее, что объясняется не только их компактными габаритами и незначительным весом, но и простотой настройки и эксплуатации.

Принцип работы плазмореза

Благодаря компактности и небольшому весу плазморезы на основе инверторов можно использовать при выполнении работ даже в самых труднодоступных местах, что исключено для громоздких и тяжелых сварочных трансформаторов. Огромным преимуществом инверторных источников питания является и то, что они обладают высоким КПД. Это делает их очень экономичными в плане потребления электроэнергии устройствами.

В отдельных случаях источником питания для плазмореза может служить сварочный трансформатор, но его использование чревато значительным потреблением электроэнергии. Следует также учитывать и то, что любой сварочный трансформатор отличается большими габаритами и значительной массой.

Основным элементом аппарата, предназначенного для раскроя металла при помощи струи плазмы, является плазменный резак. Именно данный элемент оборудования обеспечивает качество резки, а также эффективность ее выполнения.

Читайте также:  Поделка солнце своими руками для детского сада

Форма и размер плазменной струи зависит от диаметра сопла

Для формирования воздушного потока, который будет преобразовываться в высокотемпературную струю плазмы, в конструкции плазмореза используется специальный компрессор. Электрический ток от инвертора и воздушный поток от компрессора подаются к плазменному резаку при помощи кабель-шлангового пакета.

Центральным рабочим элементом плазмореза является плазмотрон, конструкция которого состоит из следующих элементов:

Конструкция плазменного резака и рекомендации по его изготовлению

Первое, что необходимо сделать перед изготовлением плазмотрона, – это подобрать для него соответствующий электрод. Наиболее распространенными материалами, из которых делают электроды для выполнения плазменной резки, являются бериллий, торий, цирконий и гафний. На поверхности данных материалов при нагревании формируются тугоплавкие оксидные пленки, которые препятствуют активному разрушению электродов.

Сменные насадки для плазмотрона

Некоторые из вышеперечисленных материалов при нагревании могут выделять опасные для здоровья человека соединения, что следует обязательно учитывать, выбирая тип электрода. Так, при использовании бериллия формируются радиоактивные оксиды, а испарения тория при их соединении с кислородом образуют опасные токсичные вещества. Совершенно безопасным материалом, из которого делают электроды для плазмотрона, является гафний.

За формирование струи плазмы, благодаря которой и выполняется резка, отвечает сопло. Его изготовлению следует уделить серьезное внимание, так как от характеристик данного элемента зависит качество рабочего потока.

Строение сопла плазменной горелки

Наиболее оптимальным является сопло, диаметр которого составляет 30 мм. От длины данного элемента зависит аккуратность и качество исполнения реза. Однако слишком длинным сопло также не стоит делать, поскольку это способствует слишком быстрому его разрушению.

Как уже говорилось выше, в конструкции плазмореза обязательно присутствует компрессор, формирующий и подающий к соплу воздушный поток. Последний необходим не только для формирования струи высокотемпературной плазмы, но и для охлаждения элементов аппарата. Использование сжатого воздуха в качестве рабочей и охлаждающей среды, а также инвертора, формирующего рабочий ток силой 200 А, позволяет эффективно разрезать металлические детали, толщина которых не превышает 50 мм.

Выбор газа для плазменной резки металла

Для того чтобы приготовить аппарат для плазменной резки к работе, необходимо соединить плазмотрон с инвертором и воздушным компрессором. Для решения такой задачи используется кабель-шланговый пакет, который применяют следующим образом.

Особенности работы плазмореза

Чтобы сделать плазморез, используя для его изготовления инвертор, необходимо разобраться в том, как такой аппарат работает.

После включения инвертора электрический ток от него начинает поступать на электрод, что приводит к зажиганию электрической дуги. Температура дуги, горящей между рабочим электродом и металлическим наконечником сопла, составляет порядка 6000–8000 градусов. После зажигания дуги в камеру сопла подается сжатый воздух, который проходит строго через электрический разряд. Электрическая дуга нагревает и ионизирует проходящий через нее воздушный поток. В результате его объем увеличивается в сотни раз, и он становится способным проводить электрический ток.

При помощи сопла плазмореза из токопроводящего воздушного потока формируется уже струя плазмы, температура которой активно повышается и может доходить до 25–30 тысяч градусов. Скорость плазменного потока, за счет которого и осуществляется резка деталей из металла, на выходе из сопла составляет порядка 2–3 метров в секунду. В тот момент, когда струя плазмы соприкасается с поверхностью металлической детали, электрический ток от электрода начинает поступать по ней, а первоначальная дуга гаснет. Новая дуга, которая горит между электродом и обрабатываемой деталью, называется режущей.

Характерной особенностью плазменной резки является то, что обрабатываемый металл плавится только в том месте, где на него воздействует плазменный поток. Именно поэтому очень важно сделать так, чтобы пятно воздействия плазмы находилось строго по центру рабочего электрода. Если пренебречь этим требованием, то можно столкнуться с тем, что будет нарушен воздушно-плазменный поток, а значит, ухудшится качество выполнения реза. Для того чтобы соблюсти эти важные требования, используют специальный (тангенциальный) принцип подачи воздуха в сопло.

Необходимо также следить за тем, чтобы не образовалось сразу два плазменных потока вместо одного. Возникновение такой ситуации, к которой приводит несоблюдение режимов и правил выполнения технологического процесса, может спровоцировать выход инвертора из строя.

Параметры плазменной резки различных металлов (нажмите для увеличения)

Важным параметром плазменной резки является скорость воздушного потока, которая не должна быть слишком большой. Хорошее качество реза и быстроту его выполнения обеспечивает скорость воздушной струи, равная 800 м/сек. При этом сила тока, поступающего от инверторного аппарата, не должна превышать 250 А. Выполняя работу на таких режимах, следует учитывать тот факт, что в этом случае увеличится расход воздуха, используемого для формирования плазменного потока.

Самостоятельно сделать плазморез несложно, если изучить необходимый теоретический материал, просмотреть обучающее видео и правильно подобрать все необходимые элементы. При наличии в домашней мастерской такого аппарата, собранного на основе серийного инвертора, может качественно выполняться не только резка, но и плазменная сварка своими руками.

Если в вашем распоряжении нет инвертора, можно собрать плазморез и на основе сварочного трансформатора, но тогда придется смириться с его большими габаритами. Кроме того, плазморез, изготовленный на основе трансформатора, будет обладать не очень хорошей мобильностью, так как переносить его с места на место затруднительно.

Источник

Как сделать плазморез своими руками из инвертора

У домашних мастеров, которые производят обработку металлических изделий, часто возникает необходимость раскроить ту или иную металлическую заготовку. Для этих целей можно использовать угловую шлифовальную машину (болгарку), кислородный резак или плазморез. Чтобы не приобретать дорогостоящий режущий аппарат, лучше всего сделать плазморез своими руками из инвертора.

Особенности самодельного устройства

Самодельным плазменным резаком достаточно легко выполнять различные работы. Его можно использовать не только для производственных, но и для бытовых задач, к примеру, для обработки изделий из металла, где рез должен быть максимально точным, тонким и высококачественным.

Читайте также:  Поводок для кролика своими руками видео

При изготовлении оборудования важно предусмотреть соответствующую силу тока. Этот показатель определяется источником питания, в данном случае инвертором. Благодаря ему обеспечивается относительно стабильная работа, по сравнению с трансформатором энергия потребляется более экономно, при том, что размер толщины изделий, с которыми он может работать, в разы меньше.

Также особенностью инвертора является удобство при эксплуатации. Он компактный, обладает небольшим весом. Кроме этого, при низком энергопотреблении его КПД практически на десять процентов больше, чем у трансформатора. Все эти нюансы положительно влияют на качество его работы. Единственный минус использования инверторного плазмореза — это затрудненный раскрой заготовок значительной толщины.

Для сборки конструкции самодельных аппаратов можно воспользоваться готовыми схемами, которые представлены в сети. Также важно заранее подготовить все комплектующие. В процессе сборки следует максимально точно выполнять последовательность указанных в схеме действий, обращая внимание на то, соответствуют ли конструктивные элементы друг другу.

Общая конструкция инверторного плазмореза

Для изготовления функционального плазмореза из сварочного инвертора необходимо выполнить правильный подбор основных элементов конструкции, которые будут обеспечивать бесперебойную работу данного оборудования. Чтобы создать полноценный агрегат обязательно требуется наличие:

Видео «Самодельный плазморез, плазменный резак»

Схема устройства плазмореза

Самодельные плазморезы из инвертора позволяют данным видам оборудования работать согласно своему основному предназначению, подавая разогретую воздушную струю на металлическое изделие. Температурные значения могут превышать 1000°С, в результате чего нагревается кислород и с определенным давлением направляется на обрабатываемые поверхности. Такой процесс способствует резке металлических конструкций. Для ускорения данной процедуры необходимо предусмотреть дополнительные возможности ионизации среды посредством электротока.

Рассмотрим схему одного из плазменных инверторов на примере оборудования АПР-91. Его силовая часть имеет следующий принцип строения конструкции.

Подбор конструктивных элементов для оборудования

Чтобы изготовить плазморез из инвертора своими руками необходимо правильно выбрать соответствующие конструктивные элементы:

В первую очередь, следует предусмотреть наличие инверторного сварочного аппарата, который будет являться источником питания. Благодаря ему должна обеспечиваться подача электрического напряжения на аппарат, в заданном диапазоне значений. Если отсутствует инвертор, то можно использовать вместо него обыкновенный трансформатор.

Подбор плазмотрона должен происходить особенно тщательно, поскольку это основной конструкционный элемент. Воздушный компрессор должен обладать достаточной мощностью, чтобы выполнять резку толстых заготовок.

Также необходимо предусмотреть хорошую длину шлангов, так как это позволит выполнять работу на любых удобных расстояниях. Кроме этого, к плазмотрону следует подбирать соответствующие электроды, которые изготавливаются из подходящих материалов. К таким надежным составляющим относят электроды из тория, бериллия, гафния и циркония. Они обладают положительными характеристиками благодаря тому, что при нагреве на их поверхности создается тугоплавкая оксидная пленка. Это позволяет обеспечить высокую защиту и предотвратить поломку инструмента.

Сопло и его технические характеристики влияют на достижение общего результата и качество рабочего процесса. Наиболее оптимальным вариантом является диаметр сопла — 30 мм. На то, как качественно и аккуратно выполнен разрез влияет длинновой размер сопла. Чем длиннее тем лучше, однако чрезмерная длина может привести к его быстрому износу и преждевременной замене.

Работу плазмореза обеспечивает компрессор, нагнетая струю воздуха под давлением. При этом, посредством него не только подается воздушный поток, он также обеспечивает дополнительную охлаждающую систему.

Процесс сборки резака

Плазморез из сварочного инвертора своими руками изготовить достаточно просто, если есть для этого соответствующие инструменты и материалы. После того, как подбор и подготовка элементов выполнена правильно, можно начинать сборку самого аппарата. Соединение компрессора, плазмотрона и инвертора осуществляется при помощи особого кабель-шлангового пакета. Выполняя сборочный процесс, нужно придерживаться правильного порядка в подключении всех составляющих, выполняется это в несколько шагов:

Сразу после сборки важно проверить факт работоспособности оборудования и в случае неполадки заменить неработающие элементы либо выполнить переподключение взаимосвязанных элементов.

Принцип работы плазменного резака

При включении техники, должно подаваться напряжение высокочастотного тока на плазмотрон. Вместе с этим происходит разжигание дуги, которая разогревается до 6000-8000°С. В патрубке возникает воздушный поток, проходящий через участок электрической дуги. После этого происходит увеличение его объема до ста раз. Электрическая дуга начинает ионизироваться.

Выведение полученной субстанции осуществляется через сопло, которое формирует узкую струю для резки. Подача струи происходит со скоростью 3 м/с. К этому моменту температурные показатели увеличиваются до 25000-30000°С, что приводит к образованию плазменного потока. При соприкосновении плазмы и поверхности металла, происходит угасание дежурной дуги и разжигание режущей. Сильный воздушный поток сдувает все остатки расплавленных металлических частей с поверхности детали. В результате чего обеспечивается аккуратный шов.

При выполнении резки крайне важно следить за тем, чтобы дуговое пятно было расположено именно в центре электродов. Для поддержания стабильного состояния, в устройстве используют тангенциальную подачу воздуха. При возникновении даже незначительных нарушений с воздушным потоком в процессе работы, аккуратность обработки существенно снизиться.

Одним из важных параметров, который позволяет выполнять плазменную резку правильно, считается скорость воздушной струи. Качественный рез и быстрота его получения достигается при значении скорости потока воздуха в 800 м/c. Показатель силы тока, который поступает от инвертора, не должен быть более 250 А. При работе с учетом таких режимов, следует помнить, что также происходит увеличение расхода воздуха, который формирует плазменный поток.

Изготовить плазморез из сварочного инвертора самостоятельно не трудно, если следовать необходимому теоретическому материалу, выполнив правильный подбор комплектующих и осуществив грамотное их подключение. Благодаря такому универсальному аппарату на инверторной основе, предоставляется отличная возможность выполнять в домашних условиях не только качественную резку металла, но и сваривать тонкий металл инвертором.

Видео «Приспособа для плазмореза»

Источник

admin
Лайфхаки по дому и огороду