Доброго дня, шановні чіпмейкери! Вирішив розповісти свій досвід будування плазмових станків. Передісторія Перший станок плазмового різу у нас був 7 років тому, КOIKE PNC-10, яка відноситься до консольних портатичних ЧПУ плазмового та газового різу з ручним регулюванням висоти пальника. (рис. PNC-10) Півтора роки тому ця система остаточно себе вичерпала у всіх смислах: такі системи розраховані на повільних різ, низьку продуктивність і мають швидке зношення рухомих елементів. Для майстерень по ціні/якості саме то, бо можна взагалі прибрати, скласти, чи забрати стіл, а плазму розмістити в кут. Такі системи легко обслуговувати і ремонтувати, вони виручать коли треба, ними можна різати на вулиці, але від 0,3-0,4т на день така система вже добігатиме своєї доцільності. Чому не взяли готове Після розгляду цсіх доступних систем на ринку я прийшов до наступного висновку: 1) більшість рішень не промислові і базуються на домашніх компах і піратських (тепер вже більше ліцензій) Mach3. Таке не припустимо в робочому приміщенні підприємства і є рівнем халатності та дилетанства, як використання Arduino там, де має працювати PLC. 2) багато рішень, та майже всі, засновані на найменших і найдешевших рельсах:      а) якщо це вал на опорі, то наявність абразиву в повітрі швидко виробить смуги і наробить люфтів      б) якщо це хайвіни, то беруть найменші, які навіть підчас різу встигають забиватись брудом і клинити (що і має місце у сусідній бляхарні). На промислових верстатах видно, що там стоять на поперечках рельси не менше 20-25 HIWIN чи SKF. Не тому, що треба витримати великі навантаження, це абсурд, адже такі можна ставити на фрезер по металу, а саме зі міркувань стікості та запасу довговічності. І я переконався, що ці ESAB, Lincoln Electric та Messer зовсім не дурні. 3) ніяких адекватних рішень з димовідводом за адекватну ціну. Це ад. Просто ад. Виділявся на цьому фоні тільки QUANTEC, але знову ж, домашні компи і аптечні направляючі. 4) усе старе з Європи таке увігране і аж аморально застаріле, що просто цур.   Що зробили За основу був узятий станок від ESAB (див. ESABPiecemaker2). Замість рельсової направляючої обрано SKF 35, а панель управління взята Fang Ling (Китай). Вибір був зроблений з кількох причин: простота трикутної конструкції, по одному мотору на вісь, обхід завантаження з трьох сторін. Робили одраху на незалежних опорах, щоб не в'язатись до стола. І все завертілось.   Як рахувати На американських форумах я зустрів формулу розрахунку, яка виходила з базового параметру: прискорення. Це доволі вірно, оскілки саме прискорення задає залежність між масою порталу, моментами двигунів, параметрами редукторів.   Прискорення: Мінімальне прискорення 1м/с.кв., тобто близько 0,1g. Для довідки, для лазерів ця цифра коливається від 0,5g до 2g. Реальне для плазми варто брати на рівні 0,5g. Швидкість: Для плазми не потрібна велика швидкість, адже різка тонких металів (0,5-1,5мм) відбувається на 9,5м/хв(макс), 4-5мм на 4 м/хв(макс), а товсті сталі і взагалі на 1-2м/хв, а на товстіших й суттєво менше. Максимальна швидкість пересування на холостому ходу для промислових плазм досягає 60м/хв, але це тільки для економії часу переміщення. Чи такий великий цей час переміщення? Насправді хороша розкладка для різу така, яка передбачає різ листа у різних місцях для рівномірного зняття напруження. Практика показала, що для точності геометрії та розмірів деталей це має дуже важливе значення. Але якраз тоді і час на переміщення зростає настільки суттєво, що значні швидкості холостого ходу для промислових масштабів стають важливими. Передача зусиль: було обрано модуль 1,5 та діаметр зубчатого колеса 63мм. Це було зроблено з огляду на те, що промислові машини таких розмірів зазвичай мають приблизно саме такі параметри. Розрахунок: Є два підходи: від фактичної ваги порталу та від моменту моторів. Від фактичної ваги порталу: Портал виходив близько 120кг. F=m*a=120кг*5м/с.кв.=600Н. M=F*r=600Н*0.063мм/2=18,9Нм. Отже, потібен момент 18,9Нм. Максимальна швидкість руху на Fang Ling 15м/хв. Цього насправді достатньо. Якщо така максимальна швидкість, а діаметр зубчатого колеса 63мм, то потрібно буде зробити N=V/([pi]*D)=15/(3.1415*0.063)= 76 обертів на хвилину. Сервомотори розвивають максимальні до 2500-5000 об/хв., крокові мають швидке спадання моменту. Для сервомотора візьмемо 2500об/хв, короткочасне 3000об.хв.: 2500об/хв/76об./хв.=32об.хв. Варто брати редуктор 1:35. Якщо момент для сервомотора рівний, до прикладу 0,7Нм, то на виході матимете 24,5Нм. Хороший запас. Для крокового мотора доцільно підбирати одерти, адже при значному падінні моменту, навіть 500об/хв можуть непогано себе показувати, тоді 500/76=7. Якщо кроковий мотор 8Нм, але при 500об/хв показує 3,5Нм, то 3,5Нм*7=24,5Нм, що дуже навіть нам підходить. Кріплення зубчатих коліс для сталевих промислових порталів найкраще робити цангове, або якщо є шпонка, то дублювати кріплення контруючим гвинтом, бо практика показала, що сама шпонка від постійних різких змін напрямків руху дуже швидко розбивається. Для важчих порталів, ніж подано у розрахунку, слід обирати тільки сервомотори. Конкретно, це після потужності у 400-500Вт. Від моменту моторів: Все те саме, тільки у зворотньому порядку: спочатку маємо моменти та редуктора, тоді по моменту та прискоренні визначаємо максимальну вагу порталу.   Детальніше щодо Fang Ling Ця панель стояла на KOIKE PNC-10 і за 5 років там зносились тільки кнопки, ніяких зависань, абсолютно не вибаглива до чистоти, добре документована та має нормальний контроллер висоти, а не ту парашу на 2 кнопки, що пропонують місцеві виробники та продавці. Єдиний мінус - робота з мотором контролю висоти на колекторних 24В постійної напруги. Але приктика показала, що це для плазмо-газових різок не суттєво взагалі. Результат: Вишла перша наша плазмова самопальна ЧПУ (див. Gavrylivsons1 та Gavrylivsons1video) Що потрібно знати: 1) один мотор на Y завжди гірше двох, особливо це проявляється на кутах різів та отворах. І при зростанні швидкостей це видно чим раз, тим більше. Але це працює, справді працює. На цей ж верстат потім була встановлена система другого мотору як у ESAB (Див. Esab-Shadow2), яка показала, що двигуни замкнутого циклу не потребують зовнішньої синхронізації через енкодери, а двигунам відкритого циклу нічого не поможе. 2) без редукторів працює, просто з прискоренням 0,1g. Ну ніби, як і фізика нам каже. 3) Прижим зубчатого колеса. Усі плазми без цього механізму будуть мати зміну моменту руху, нерівномірний знос зубчатої рейки та люфти. Позбутись цього можна тільки системою постійного натягу. Прошу особливо звернути увагу на цей момент, він важливий, не ігноруйте його.   Звичайно, на цьому вже важко було зупинитись і цього літа ми запустили другу версію станка, де були реалізовані набуті знання та досвід за пройдений рік польових випробувань та рядової різки (Див. Gavrylivsons2). Там ми вже відігрались на повну: регульована панель на порталь, пульт ДУ, рельсові прецизійні наплавляючі на Y, алюмінієва балка, самі виконали супорт Z з хороших елементів. Тепер по фінансовій доцільності. Насправді взяти щось українське було б точно дешевше, але клас машини був би на дві головинижче. Взяти закордонне було б на ті ж гроші, але старе. А зі старої баби молоду курву не зробиш. Для нас це був незабутній і просто фантастичний досвід, багато чого (та 90%) всього я ще тут не описав, це трохи надто розгорнута тема, але основи, які лякають, зачепив повністю. Зараз ми перевертаємо понад тонну на зміну, для 1,5-3мм листів це доволі багато. Політ нормальний, механіка працює відмінно і ніяких дитячих хворіб чи дилетантства (Див. Gavrylivsons3).   Тепер по датчиках висоти пальника. Є такий простий спосіб IHC (Initial Height Control, контроль первинної висоти) через ковпачок, який замикається на лист, який під'єднаний до спільної маси. Така технологія дуже проста, тому ми теж з неї починали. Проблема її в тому, що оксидований лист, лист з масляною плівкою та лист з покриттям не дозволяють пальнику спрацювати і стається або аварія, або помилка. А в реальному світі терти від масла чи іржі кожну пробивку - дурна робота. Хороший метод - підпружинений пальник, який доїжджає до поверхні і механічно, торканням, дає зрозуміти контроллеру, що він досяг поверхні листа. Окрім того, технологія контактного ковпачка просто жалюгідно жахливо працює на водяних столах.   Тепер щодо столів. Практично усі системи українських рішень являють собою лютий звиздесь з рами з перегородками, а питання димовідведення реалізовані майже ніяк. Найпопулярнішими стали витяжні столи з механічним, електричним, чи пневматичним секційним зональним розмежування витяжки. На всіх крутих Європейцях стоять механічні (кивкові), і хоч їх важче проектувати, та й вони гучніші, але я так розумію, що їх обирають через надійність. Самотужки такий стіл робити доволі важко, а найбільше бісить, що всі дрібні деталі, які впали вниз, важко діставати і вони вкриваються дрібним гратом, який треба зчищати з площини. Ну і як не старайтесь, витяжний стіл витягує з опалюваного цеху дуже навіть багато теплого повітря, а внаших реаліях працювати в холодному цеху погодяться хіба вже такі, які зовсім нічого втрачати. Тому для себе ви обрали водяний стіл, який зараз поглинає до 85-90% диму та грату, деталі з води холодні та чисті. Наступним кроком буде виготовлення стола змінного водяного рівня для витяжки 98-99% диму. Якщо кому буде цікаво - все покажу та розкажу.   Всім дякую за увагу, бережіться.             Gavrylivsons1video.mp4