Search in topic

Пенорезка. Постройка, железо, софт. Mastercam.

S-образная форма профиля получается от натяга корки поверхности реза и от повышенной температуры струны.
Температуру струны надо подбирать, так чтобы диаметр прожига пенопласта на прямоугольных участках реза был минимальным (при диаметре струны 0,25…0,3 мм не более 1,0…1,2 мм). Также траекторию реза надо проектироваить так, чтобы между струной и основанием всегда было целое тело пенопласта.
Для уменьшения влияния температурного напряжения в корке пригружаю блок обрезками фанеры толщиной 10…12 мм или обрезками ламината.
Для равномерного прижима делаю выходы струны из блока на 5…10 мм.
Это позволяет выпустить пары полистирола и уменьшить температуру блока в месте реза, особенно при резке тонких деталей.
При резке тонких деталей траекторию струны разрабатываю с максимально возможным разрывом по времени резки разных сторон.
Пеноплекс имеет разную плотность по высоте блока. И поэтому рез одной и той же траектории вверху блока и внизу его получается разным.
Эти мероприятия позволяют резать с очень тонкие детали без искажений. Минимальная толщина ограничена только пористостью пенополистирола где-то 0,15…0,3 мм (пенобумага). Достигнута качественная резка тонких пластин от 0,6…0,8 мм.
При правильном режиме резки (температура , скорость) натяжение может быть небольшим, так чтобы сохранялась прямолинейность.
Один раз при потере натяжения струна немного скрутилась, но двигалась прямолинейно. Получился фигурный рез.

Спасибо всем за ценный опыт!

Борис, вот это что-то недопонял…

Для равномерного прижима делаю выходы струны из блока на 5…10 мм.
Это позволяет выпустить пары полистирола и уменьшить температуру блока в месте реза, особенно при резке тонких деталей.

Что такое выходы струны из блока? Где и как они делаются? Это просто отвод струны от заготовки на 5-10 мм при окончании реза? Или какие-то дополнительные выходы в процессе реза?

Ещё такой вопрос появился. У кого какая скорость реза получается? Как вы её подбираете?
Я обычно использую скорость 250 мм/мин. Под неё настраиваю накал. Ориентируюсь по толщине реза и ещё делаю пробный рез на заготовке без груза и смотрю, чтобы её струной не двигало.
Судя по исследованиям французов foamwings.ru/dwnl/Chauffe_Rayonnement.pdf и тому, что я экспериментально проверил с построением графиков 😃 между температурой (вернее подводимой мощностью, температура будет зависеть от скорости и теплоёмкости материала), скоростью и толщиной реза только прямые и обратные пропорциональности. Там, в пдф-ке, в заключительной части есть даже формулы.
Т.е. получается, что будем мы резать на большой скорости с высокой температурой или на маленькой скорости с низкой температурой, разницы нет?
Конечно, при условии одинакового материала и ширины реза (длины режущей части струны).

Что такое выходы струны из блока? Где и как они делаются? Это просто отвод струны от заготовки на 5-10 мм при окончании реза? Или какие-то дополнительные выходы в процессе реза?

Траектория каждого горизонтального реза выходит за контур блока- это отвод струны от блока заготовки. Верхняя вырезанная часть блока опускается вниз на толщину реза.
Уменьшаются изгибающие усилия в теле блока при дальнейших резах.

Скорость струны в районе 200…400 мм/мин. зависит от диаметра и материала струны, марки и плотности пенопласта.
При резке с большой скоростью трапецииадальных деталей скорость в разных концах блока разная. На участках с меньшей длинной траектории получается больший диаметр прожига.
На минимальной скорости у меня получается точнее контур.

Траектория каждого горизонтального реза выходит за контур блока- это отвод струны от блока заготовки. Верхняя вырезанная часть блока опускается вниз на толщину реза.
Уменьшаются изгибающие усилия в теле блока при дальнейших резах.

Скорость струны в районе 200…400 мм/мин. зависит от диаметра и материала струны, марки и плотности пенопласта.
При резке с большой скоростью трапецииадальных деталей скорость в разных концах блока разная. На участках с меньшей длинной траектории получается больший диаметр прожига.
На минимальной скорости у меня получается точнее контур.

Понятно.
Спасибо, Борис!

Я пробовал резать нихромом 0.1 мм обычный пенопласт плотностью 15кг\м3. Скорость 200мм\мин. При повышении скорости необходимо увеличивать нагрев, но нихром перегревался и рвался. Остановился на этой скорости.
Применял другой диаметр нихрома. Подбирал нагрев, при той-же скорости.
Потом менял материал, ЕРР, пеноплекс. нагрев струны не менял, подбирал скорость. ЕРР - 100 мм\мин, пеноплек - 90 мм\мин.
Такие параметры меня в полне устраивают.

Я конкретно результаты с цифрами.

Привет ребята!
Хочу спросить не применяет ли кто температурный стабилизатор для нихрома? Наблюдая за работой резака понял что термостат будет не лишним, резал пенопласт и во время прохода открыл окно и это отразилось на самом срезе, но не знаю как правильно закрепить термопару, внутри пенопласта спираль горячая а по краям холодная, вот и нашел схему в журнале "Радио 2003 №12 ст 38. Контроль температуры осуществляется по сопротивлению спирали. Или может достаточно поставить стабилизатор по току, ну как в зарядном устройстве, или это будет лишним?

Или может достаточно поставить стабилизатор по току,

Замерять температуру внутри пенопласта физически не возможно. Лучшее решение это стабилизатор. Но он должен быть регулируемый и с индикатором тока, потому что ширина заготовок будет разная а значить и ток нужно будет выставлять разный .

Привет ребята!
Хочу спросить не применяет ли кто температурный стабилизатор для нихрома? Наблюдая за работой резака понял что термостат будет не лишним, резал пенопласт и во время прохода открыл окно и это отразилось на самом срезе, но не знаю как правильно закрепить термопару, внутри пенопласта спираль горячая а по краям холодная, вот и нашел схему в журнале "Радио 2003 №12 ст 38. Контроль температуры осуществляется по сопротивлению спирали. Или может достаточно поставить стабилизатор по току, ну как в зарядном устройстве, или это будет лишним?

Приветствую, Виталий!

Как раз сейчас занимаюсь этим вопросом. Вчера нарезал кучку болванок на разных режимах.
Надеюсь, что я в ближайшее время прикину и попробую проверить то, что французы описали 😃

Насчёт стабилизатора.
Надо посчитать, даст-ли стабилизатор тока необходимую стабилизацию температуры. Похоже, что не хватит точности стабилизации.
А вот то, что в журнале - с мостовой схемой - может и сработает.

Удачи!

Добавочка.

Вывел формулу для изменения тока при изменении температуры (см. картинку).

Получается, что если мы работаем на токе 1А, то при изменении температуры на 1 градус ток измениться примерно на 10^(-4) A.

Действительно, для получения качественной и точной поверхности необходимо держать ток струны с высокой точностью.
Для этого в источнике питания струны импульсный стабилизатора напряжения + импульсный стабилизатор тока.
Стабилизатор тока позволяет также изменять длину струны без изменения регулировок источника питания.
Применяют также двойную стабилизацию напряжения обычными телевизионными стабилизаторами.
На шариковом пенопласте ПСБ-25 необходимо было держать ток около 1А с точностью 0,005…0,01А.

Лучшее решение это стабилизатор. Но он должен быть регулируемый и с индикатором тока, потому что ширина заготовок будет разная а значить и ток нужно будет выставлять разный .

Ток накала струны не зависит от ширины реза. Он зависит от диаметра струны, материала и плотности пенопласта и скорости резания.
Для этого питаю струну от импульсного стабилизатора тока. Для контроля установлен цифровой амперметр. Необходимая точность 0,002…010 А.

Действительно, для получения качественной и точной поверхности необходимо держать ток струны с высокой точностью.
Для этого в источнике питания струны импульсный стабилизатора напряжения + импульсный стабилизатор тока.
Стабилизатор тока позволяет также изменять длину струны без изменения регулировок источника питания.
Применяют также двойную стабилизацию напряжения обычными телевизионными стабилизаторами.
На шариковом пенопласте ПСБ-25 необходимо было держать ток около 1А с точностью 0,005…0,01А.

Лучшее решение это стабилизатор. Но он должен быть регулируемый и с индикатором тока, потому что ширина заготовок будет разная а значить и ток нужно будет выставлять разный .

Ток накала струны не зависит от ширины реза. Он зависит от диаметра струны, материала и плотности пенопласта и скорости резания.
Для этого питаю струну от импульсного стабилизатора тока. Для контроля установлен цифровой амперметр. Необходимая точность 0,002…010 А.

Контроль температуры осуществляется по сопротивлению спирали. Или может достаточно поставить стабилизатор по току, ну как в зарядном устройстве, или это будет лишним?

Достаточно поставить стабилизатор тока с предварительной стабилизацией напряжения.
В качестве стабилизатора тока применяю китайскую схему зарядного устройства CC CV (стабилизатор тока + стабилизатор напряжения)

Привет ребята!
Приятно что так дружно отозвались, спасибо. В общем понял что по вопросу стабилизации температуры спирали нужно ставить мост, причем образцовая половина моста должна контролировать температуру окружающей среды и с этой поправкой регулировать накал струны, как схемотехнически это решить не знаю, но оно того стоит.
Второй вопрос который интересует, это сам накал спирали. Если питать переменкой то она с одной стороны холоднее чем с другой, свить в двое спираль чтобы погасить индукцию, вроде не то, при питании постоянкой появляется инерционность или инертность, не знаю как правильно сказать, оптимальным вариантом нахожу изготовление четырех ключевого мостового переключателя, по принципу полноценного импульсного блока питания, на основе TL494. хочется услышать Ваше мнение.
И третий вопрос связан с натяжением струны. Когда рез проходит в одной плоскости, пружина справляется нормально, но когда начинаются диагонали то явно есть перетяг спирали, что часто приводит к её обрыву. Как вариант предлагаю использовать принцип магнитофона, а именно привод вала подмотки ленты при воспроизведении, только нужно добавить регулировочную гайку с помощью которой мы сможем регулировать степень прижима тормозной фибры к шкиву, регулируя этим степень натяжения нихрома, ну и понятно что нужно поставить не большой коллекторный мотор с понижающим редуктором который будет вращать вал с фиброй, которая с регулируемым проскальзыванием будет тянуть шкив натяжения спирали, вот как то так.
BorysP будьте добры ссылку на Ваш вариант стабилизатора или полные ТТХ и какие микросхемы LM358 и LM2576T-ADJ, такие?

У нас на станке натяжение сделано за счёт подвешенного груза через блочки.
Это даёт одинаковое натяжение и достаточный ход на любых диагоналях.
Недостаток - груз висит на одной из стоек и горизонтальный шаговик его таскает.
Вот здесь есть небольшое описание и фотка станка: foamwings.ru/cncware.php
Там на левой стойке можно разглядеть механизм натяжения.

А по поводу измерения температуры воздуха, как мне кажется, перебор 😃 Может, просто окно не открывать во время работы 😉
Хотя, всё зависит от решаемых задач.
Скажем, когда я резал вот этот самолёт: foamwings.ru/projects.php , то мне хватало точности ± 1 мм 😃 И он отлично летает.
Но вот сейчас мне понадобилось сделать консоль 950 мм трапецевидную, а в станок только 900 влезает. Вариант - стыковать из 2-х половин. Но здесь уже нужна точность хотя бы 0.1 мм. И профиль желательно поточнее выдержать…
Уж и не знаю, что легче - станину передалать пошире или точности добиться 😃

И третий вопрос связан с натяжением струны.

Такие решения реализованы в промышленных пенорезах. Есть решения на пневмодвигателях.
Надо только реализовать связь усилие прижима тормоза от усилия натяжения струны. Это уже автоматическое управление с датчиками и исполнительными механизмами.
Есть реализованные в металле и успешно работающие решения с блочными (полиспатными) системами натяжения с грузами или газовыми пружинами.
Решения с грузом и одним блоком с коэффициентом передачи 1/2 у меня работает успешно уже 3 год. Есть еще несколько таких решений в Украине и России. Смотрите фото.
Также одно решение есть с газлифтом. Там уже для уменьшения усилия применен полиспат с рычагом.
…com.ua/…/25196-Самодельная-CNC-пенорезка-для-хобб…

Да Андрей, Ваш сайт посещал, отличное исполнение и софт вкусный, это мое слабое место, одна десятка для пенорезки это великолепный допуск, но когда из за того что детвора выбежала из класса и не закрыла дверь, а потом с улицы прибежала обратно и принесли холод, то струна на это реагирует в пределе одного миллиметра, это хорошо заметно при резке широкого пенопласта на тонкие листы, особенно по краям.
Простой противовес, ну можно и гирю по тягать, закон тяготения работает надежнее чем электроника, не подумайте что пытаюсь смеяться, Ваш вариант станка - это хороший пример, великолепное исполнение, спасибо.

Во Борис, тоже нормалек, но громоздко, а вот вариант противовеса через блочки, только их поставить три чтобы гиря, на четвертом, не имела большой свободы, использовать принцип как планер через блочки запускают (сила/скорость), а блочки выстроить практически вертикально с небольшим шахматным развалом, спасибо.

Могу добавить.
Полиспатная система уменьшает величину перемещения груза или пружины.
Также уменьшает инерционные силы при движении груза во время движения пропорционально коэффициенту трансформации.
Насчет точности - реализовано не менее 0,1 по контуру. Проверял контур профиля по шаблону вырезанному на ЧПУ.
Много секционные крылья для планеров стыкуются практически идеально.
Надо только точно вырезать и выставлять блок, а также точно выдерживать расстояние между колоннами.
Для этого на станке установлены линейки по всем осям. Точность установки колонн максимум ±0,5мм. Точность установки блока ±1мм.
Этого вполне достаточно для хорошей стыковки. Можно конечно установить точнее с помощью нониуса.
Считаю, что это уже лишнее. У нас все таки скорости моделей не сверхзвуковые.
На моем станке можно резать крылья длинной до 1м. Ограниечение это длинна стола.
Ограниечения минимума нет. Резал трапецидальные детали до 50 мм длинной. См. фото.

громоздко, а вот вариант противовеса через блочки, только их поставить три чтобы гиря, на четвертом, не имела большой свободы, использовать принцип как планер через блочки запускают (сила/скорость), а блочки выстроить практически вертикально с небольшим шахматным развалом, спасибо.

Эта громоздкость кажущаяся. В работе данная система показала себя отлично. Высокая жесткость. Малые отклонения. Точность контура 0,1 мм. Быстро перестраивается на новую деталь в течение нескольких минут.
Груз зафиксирован с двух сторон и не болтается при перемещениях.
Насчет количества блоков:
У меня их один - усилие уменьшается вдвое, перемещение груза тоже уменьшается вдвое. В данной конструкции можно резать крылья до 45° стреловидностью. При увеличении количества блоков в полиспате необходимо увеличивать массу груза в 4, 8 и т. д. раз от усилия натяжения. Тогда действительно получается громоздкая система. Этот недостаток устраняется при замене груза газлифтом.

У Андрея основной недостаток - фиксированное расстояние между колоннами. Это неудобно при резке трапециидальных крыльев и конических деталей фюзеляжа.
Получаются большие перемещения струны по осям. Может даже не хватить скорости перемещения.

Добрый день! Есть вопрос по использованию Mach3 и скина для пенорезки.
Как задействовать управление накалом струны?
Андрей, вы переделывали скин может знаете куда привязаны кнопки?
При нажатии на “Heat On” включается “Output 1”, а надо сделать ШИМ или генерацию, управляемую кнопками “туды-сюды”.
Понимаю, что, вероятно, это делается через PWM управление шпинделем, но с кнопок не получается менять частоту (мигания светодиода на пине порта 😃

Силовая часть - фрагмент схемы контроллера MM2001.
Вот: rcopen.com/forum/f112/topic195210/6

Добрый день! Есть вопрос по использованию Mach3 и скина для пенорезки.
Как задействовать управление накалом струны?
Андрей, вы переделывали скин может знаете куда привязаны кнопки?
При нажатии на “Heat On” включается “Output 1”, а надо сделать ШИМ или генерацию, управляемую кнопками “туды-сюды”.
Понимаю, что, вероятно, это делается через PWM управление шпинделем, но с кнопок не получается менять частоту (мигания светодиода на пине порта 😃

Силовая часть - фрагмент схемы контроллера MM2001.
Вот: rcopen.com/forum/f112/topic195210/6

Дмитрий!
Недавно мой товарищ, Андрей, который в нашем тандеме по железячной и электронной части 😃 закончил контроллер, который управляет накалом через Mach3 или может переключаться в ручной режим.
Был задействован именно механизм управления шпинделем. Я особо в подробности не вдавался, но он собирал схему с ШИМ. Было много нюансов. Он обещал написать небольшой обзор по этой части.

Получилось хорошо. Сейчас могу привязываться при настройке к командам S в G-Code. Задаю например S2000 и режу. На днях сделал контрольные резы при разных значениях S. Получается очень точная настройка.
Ещё понравилась система управления накалом через Mach тем, что при команде останова M30 отключается и нагрев струны. А если, например, мне этого не нужно, то использую команду M1. Тогда только программа останавливается.

Борис!
Ещё раз скажу, что классный у Вас станок!
Катушка в системе натяжения актуальна при сдвигании и раздвигании колонн.
Тоже потихоньку думаю в сторону подвижной колонны 😃
Единственное, что меня сейчас от этого удерживает - это невозможность доводить струну до уровня стола. У меня-то сейчас столик находится выше горизонтальных напрвляющих, т.е. между стойками.
Но, похоже, что можно легко обходится без этого. А вот с маленькими конусными деталями действительно возникает “засада”…

Виталий!
Идея мостового стабилизатора нагрева струны мне нравится 😃 Было бы интересно попробовать. Всё же мне кажется, что будет достаточно только температуру самой струны контролировать, без контроля окружающего воздуха 😃 Есть впечатление, что когда струна идёт внутри пенопласта, то там достаточно замкнутая тепловая система получается.
Нашёл оценку точночти измерения мостовой схемы - от 0.02% до 0.5%. Т.е в лучшем случае, если мы будем мерять сопротивление струны, получается, что это примерно точность контроля нагрева ± 1 градус (сопротивлене изменяется примерно на 10^(-3) Ом).

невозможность доводить струну до уровня стола

Андрей!
Если посмотреть мои фото устройства натяжения струны , то на них видно опущенные вниз рога с последним роликом. Они практически достают до поверхности стола. Минимальная высота струны над столом 3 мм (ограничение - высота буртика последнего ролика). Колонны крепятся на поверхности стола. При сложных резах бывает что ролик скребет по линейкам, т.к. край линейки проходит по оси ролика.
Иногда даже приходится подымать блок заготовки выше уровня стола, т. к. траектория струны проходит ниже уровня блока.
Расстояние между осями роликов колонн на 100 мм больше длины заготовки. Заготовку устанавливаю на расстоянии 50 мм от осей роликов.
Учет этого расстояния есть во всех программах резки. Для всех работ делаю эскиз установки, см. фото.

контроллер, который управляет накалом через Mach3

Контроллер хороший, простой в изготовлении и управлении.
Одна проблема - не видно отслеживания уровня среднего тока к струне при изменении ее длины во время резки трапециидальных и конических деталей.
Еще одно - для стабилизации режима работы источника питания струны надо включить нагрев приблизительно за пол-часа до начала резки и реже выключать.
Изменение температуры окружающей среды в процессе резки мало влияет на сам режим резки.
Режим резки зависит боьше от температуры блока пенопласта, а ее изменить резко невозможно.
Скорее всего сквозняки меняют температурный режим блока питания.
У меня в блоке регулировки тока стоит медный шунт (дорожка на плате). Приходится подстраивать в течении рабочего дня. Его желательно заменить на константановый.

Привет ребята!
… нашел схему в журнале "Радио 2003 №12 ст 38. Контроль температуры осуществляется по сопротивлению спирали. Или может достаточно поставить стабилизатор по току, ну как в зарядном устройстве, или это будет лишним?

Виталий!
Показал эту статью в журнале своему товарищу. Он отметил, что мостовая схема для нашего станка не подойдёт, т.к. мост настраивается только на одно “базовое” сопротивление. А у нас длина струны меняется (при резке конусных деталей).
Поэтому всё же более реальный вариант - стабилизатор тока или напряжения.

Поэтому всё же более реальный вариант - стабилизатор тока или напряжения.

Реально хорошо работает импульсный стабилизатор тока питающийся от импульсного стабилизатора напряжения.
Можно применить лабораторный источник питания с регулировкой постоянного напряжения и тока.
MPS-7505L-1 должен обеспечивать стабилизацию тока <0.01А при изменении нагрузки и выходном токе 1А.
Недостаток их дорогие.

По поводу увеличения длинны спирали, как не крути все одно при любом варианте питания, рабочая часть, в диагональном положении, больше чем в горизонтальном, просто струна подключается у самого груза.

Вот случайно нашел спиральную пружину, у нее великолепное линейное растяжение по сравнению с простой витой пружиной. Предложенный мной вариант с мотором подтяжки самого не устраивает ну и просто ищу варианты чтобы отказаться от груза.cncfiles.ru/photo/24015

По варианту питания струны, приобрел микросхему LM338, она до 5А можно использовать как стабилизатор тока, так и как стабилизатор напряжения, но она не такая точная как ШИМ контроллер, фото которого давал Борис, там еще опирационник присутствует. Вот тут её пожевали не плохо catethysis.ru/…/dc-dc-preobrazovatel-lm2596/ Да и стоит вся платка 4$