Плазма с чпу своими руками стол водоналивной

Плазма: сухой или водяной стол?

Плазменная резка – один из самых современных и эффективных способов обработки металла. Раскрой металла таким способом обеспечивает высокую скорость резки и является экономически эффективным при работе с мягкими и низколегированными сталям.
В течение последних лет плазменная резка существенно усовершенствовалась. И на сегодняшний день представлена как резкой в атмосфере (сухие резы), так и резкой с присутствием воды. В этой связи различают два типа стола: сухой (традиционный) и водяной стол. Во втором случае речь идет о столе, представляющем собой ванну, наполненную водой.

Несмотря на активное использование обоих типов столов, и у одного, и у другого существуют свои особенности, которые условно можно назвать преимуществами и недостатками. Условно, потому что в зависимости от задач и целей производства: недостаток в одном случае становится достоинством в другом. Для удобства мы систематизировали данную информацию в таблицу.

• Возможность эксплуатации оборудования при низких температурах (до -10 С);
• Хороший доступ для наблюдения за процессом резки;
• Сниженный риск образования града на обратной стороне поверхности реза;
• Отсутствие коррозии;
• Более простой процесс эксплуатации;
• Отсутствие необходимости в подключении дополнительных коммуникаций (подвода и слива воды);
• Более безопасная эксплуатация, так как отсутствует риск контакта электричества с водой;

• Необходимость подключения дополнительного дорогостоящего оборудования — вытяжки;
• Повышенный уровень шума при резке;
• Необходимость в дополнительном оборудовании для защиты от ультрафиолетового излучения;
• Нагрев металла при резке, вследствие чего иногда его невозможно сразу снять со стола;
• Необходимость в более частой чистке оборудования.

Плазменная резка с использованием водяного стола

• Отсутствие необходимости в приобретении дополнительного оборудования (вытяжки);
• Меньшее выделение пыли;
• Значительно меньший уровень шума;
• Нет необходимости в специальных средствах защиты от ультрафиолетового излучения;
• Меньшая деформация листов (при резке толщин от 20 до 70 мм) и оборудования в целом благодаря дополнительному охлаждению;
• Быстрое охлаждение деталей;
• Ванна, заполненная водой, обеспечивает дополнительную жёсткость конструкции станка.

• Необходимость в организации и подключении дополнительных коммуникаций (подвод и слив воды);
• Невозможность эксплуатации при низких температурах;
• Возможно возникновение коррозии;
• Высокий риск образования града на обратной стороне поверхности реза, что иногда влечет за собой необходимость в дополнительной обработке детали;
• Некоторые сложности в извлечении из ванны мелких деталей;
• Необходимость наличия фильтров для очистки воды перед сливом в канализацию.

Если говорить о финансовых затратах, то один из ведущих производителей установок для плазменной резки считает, что при организации производства значительного различия между стоимостью оборудования с разными типами столов нет. Стоимость вытяжной системы при одном виде резки уравновешивается затратами на ванну и манипуляциями с водой при резке на водяном столе (подвод коммуникаций, необходимость поддерживать определенный уровень воды, периодическая очистка для удаление отстоя и т.д.).

Что касается самого процесса резки, то сухая резка и резка на водяном столе в принципе отличаются незначительно. Срок работы расходных деталей так же одинаков для обоих процессов. Поэтому в целом трудно рекомендовать критерии для выбора, когда предпочтительна сухая плазменная резка и когда резка с водяным столом.

Стоит повториться, что явными преимуществами резки под водой являются отсутствие в необходимости приобретения вытяжного оборудования, существенно более низкий уровень шума и значительно более низкий уровень ультрафиолетового излучения, а также меньшее выделение пыли. Кроме того, нельзя не учесть дополнительное охлаждение листов окружающей водой, что при многих операциях является важным моментом. Более интенсивное рассеивание тепла в зоне резки позволяет в значительной мере исключить деформации в обработанных деталях.

Однако важным положительным фактором при сухой резке является возможность эксплуатации при температурах в цеху до -10С, а также несколько более качественный рез, так как отсутствие образования града исключает дополнительную обработку.

Мы провели опрос среди владельцев производств, оснащенных станками для плазменной резки с ЧПУ, чтобы выявить предпочтения, и вот какие отзывы получили:

— «У нас на производстве стоит вытяжной стол. Вытяжка вроде и мощная, но много дыма всё же в цеху. Это затрудняет работу. О недостатках водяного стола слышал, что иногда сложно доставать мелкие детали из воды. А что на счет насчёт охлаждения? Влияет ли как-нибудь резка на водяном столе на сам метал? Это интересно, сам бы хотел узнать об этом подробнее».

— «Мы режем детали на столе с водой, при этом где то 80% гари и дыма остаётся в воде. Опытным путём выяснили, что нельзя давать сильно падать уровню воды, иначе образуется гарь. Но в целом очень довольны резкой на водяном столе. Один минус: при активности нашего производства воду надо менять хотя бы раз в два месяца. Но если есть грамотное подключение и отвод воды, проблем вообще никаких нет.»

— «Раз в месяц поменять воду (требуется слив и доступ воды) и каждые два-три дня доливать не составляет особого труда, зато, на мой взгляд, качество резки повышается за счёт постоянного охлаждения детали, а также вода придает вес столу и как следствие жёсткости конструкции.»

Как мы видим, выбор того или другого типа стола зависит от конкретных условий работы, которые очень специфичны для различных предприятий, и должны рассматриваться индивидуально.

В нашем ассортименте оборудования MultiCam представлены как плазменные установки для сухой резки, так и станки с водяным столом. Мы поможем вам, если у вас возникли затруднения с принятием решения относительно выбора того или иного типа станка. Кроме того, заказав персональную демонстрацию в нашем шоу-руме, вы сможете ознакомиться и посмотреть работу как станка с сухой резкой, так и резкой под водой.

Конструкции столов для работы с плазменной резкой

Стол для резки металла — это основа плазменного ЧПУ-станка. Конструкция представляет собой решетчатую основу на ножках, под которой располагается либо защитный короб, либо поддон с охлаждающей жидкостью. Стол для плазменной резки металла должен быть прочным, виброустойчивым и откалиброванным по углам. От этого зависит правильная работа сервомоторов, приводящих в движение ролики на наводящих осях, а значит, и качество готового изделия в целом.

Строение стола для плазменной резки

Все столы для резки металла с помощью плазмы имеют похожее строение, и состоят из следующих частей:

• Рабочая поверхность для обработки металла
• Поддон для охлаждения плазмы (или защитный короб в случае отсутствия поддона)
• Наводящие оси для шаговых моторов по периметру
• Ножки
• Усиления для рамы в случае работы с высокой нагрузкой

Стол — одновременно самая простая и в то же время сложная часть ЧПУ-станка для резки. К этой, на первый взгляд, простой конструкции есть ряд требований. Их мы рассмотрим ниже

Размеры столов для плазменной резки

Размеры стола варьируются в зависимости от требований к изделиям, изготовляемым на столе. Промышленные столы часто имеют размер рабочей поверхности в 1500 на 3000 миллиметров. Столы, используемые в декоративной резке, бывают меньше, вплоть до 200 на 400 миллиметров. Зачастую, соотношение сторон учитывается как 2 к 1. Реже — 4 к 3.

Требования к рабочей поверхности

Во время резки, плазма должна проходить сквозь заготовку, при этом раскаленные отходы не должны оседать на основании рабочей поверхности. Поэтому для изготовления поверхности используют следующие конструкции:

• Параллельно расположенные ламели
• Решетчатая основа
• Ламели из металлического профиля
• Ячейки с зубчатой фактурой

Параллельные ламели — дешевле всего. Это отрезки металла толщиной в 4-8 миллиметров и шириной в 30-60 миллиметров. Их легко монтировать в стол, и они не требуют много сил в изготовлении. Проблема такой конструкции — надежность.

Ламели плохо держат форму, изгибаются при высоком давлении, а за счет слабого соединения, может возникать вибрация. При работе с заготовками толще 30 миллиметров лучше избегать таких решений. В то же время, параллельные ламели, в случае повреждения, можно изготовить и заменить самостоятельно, не обращаясь к специалисту.

Ламели могут быть прямыми, а также можно использовать изогнутые заготовки. Жесткость изогнутой ламели выше, но и изготовить ее сложнее.

Решетчатая основа дороже. Т.к. на ее изготовление, монтаж и калибровку в плоскости уходит больше времени. В то же время, такая конструкция надежнее, т.к. давление металла во время резки выдерживает на порядок лучше, за счет большого количество углов, перпендикулярных источнику давления.

Ламели из металлического профиля ценятся выше. Но имеют ряд недостатков. Кроме высокой цены, такая основа хуже пропускает плазму. Тем менее, в случаях, когда есть необходимость закреплять заготовку на столе, этот вариант подходит лучше других. На профиль легко ложится зажим, и заготовка держится крепко.

Ячейки с зубчатой фактурой лучше выбирать при работе с большими заготовками. Зубцы имеют наименьшую площадь соприкосновения с заготовкой, а значит, и с горячей плазмой. Для малых заготовок это минус, ведь расположить заготовку на нескольких точках сложнее, чем на ровной поверхности. С большими заготовками такой проблемы нет. Но цена на стол возрастает, ведь на изготовление зубцов уходит больше затрат.

Почему важна правильная геометрия стола

Основа ЧПУ-станка — шаговые двигатели или сервоприводы на подвижных каретках. Двигатели приводят в движение плазморез. Один оборот шагового двигателя состоит в среднем из 192-х микрошагов. Компьютерная модель заготовки передается через драйверы шаговикам в виде набора команд. Если оси смещены, или не соблюдена геометрия, образовывается погрешность. При резке изделий, применяемых в механике, такая погрешность часто оказывается критичной.

Поэтому столы для плазменной резки металла должны иметь правильные углы, а поверхность, особенно в случае с параллельными ламелями — необходимо идеально выровнять. Одна выступающая ламель может искривить заготовку, а значит — и готовый продукт.

Столы с защитной и жидким охлаждением

На промышленных станках под ламелями часто располагают поддон с охлаждающей жидкостью. В нее попадает раскаленный металл при резке. В то же время, стол может быть и без поддона. Тогда под рабочей поверхностью устанавливается специальный короб. Он защищает конечности мастера от ожогов и механических повреждений, но создает пожароопасную ситуацию, и риск задымления в рабочем помещении.

Если вы планируете использовать станок для разовых работ, можно ограничиться и коробом. Но если резка металла является основным занятием — то без поддона с водой не обойтись. Чистить такой стол тяжелее, но его эксплуатация значительно безопаснее и комфортнее. А поскольку вся электроника находится над конструкцией, возможные протечки не несут опасности станку.

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.

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