Что можно делать плазморезом с ЧПУ в домашних условиях

Плазменная резка в течение последних нескольких лет стала активно использоваться как на крупном производстве, так и в небольших частных мастерских. Плазменный резак обеспечивает точную и качественную резку, которая выполняется относительно быстро и при низких затратах. Благодаря этим качествам плазморез с ЧПУ может стать хорошим вложением для развития собственного бизнеса.

Плазменная резка и ее преимущества

Плазменная резка – процесс резки электропроводящих материалов с использованием плазменной электрической дуги при температуре до +30 000 °C.

Первое преимущество использования плазменного резака – нет необходимости подготавливать устройство к началу работы, например, нагревать горелку или материал, который необходимо разрезать. Плазменный резак сразу готов к использованию и обеспечивает высокую эффективность, достигая очень высоких скоростей обработки материала. Например, производительность плазменного резака с ЧПУ в сравнении с кислородно-газовым методом выше почти в семь раз, что кардинально влияет на эффективность работы.

Резак может использоваться для резки различных материалов и особенно металлов различной толщины. Стандартный диапазон толщины составляет от 0,5 мм до 160 мм. Плазменный резак характеризуется, прежде всего, высокой точностью резки и способностью обработки материала вертикально и под углом. Резак минимально влияет на структуру разрезаемого материала, что обусловлено чрезвычайно узкой зоной резания и низким нагревом. Устройство очень быстро пробивает материал, гарантируя небольшой разрыв и минимальную потерю материала, а края и поверхность остаются гладкими и без лишних дефектов.

Что можно вырезать плазморезом для дома

Развитие технологии плазменной резки и специализированного оборудования позволило расширить область применения плазменной резки. Первоначально технология использовалась главным образом для резки таких материалов как черная и нержавеющая сталь, алюминий, но со временем стала применяться и для более твердых металлов – легированной стали и титана. Используя плазморез в собственном небольшом бизнесе, можно изготавливать:

1. Элементы декоративных или нагруженных металлоконструкций (например: врата, заборы, балконы).
2. Мангалы и камины.
3. Садовая мебель.
4. Металлическая мебель, фурнитура и элементы интерьера для современных видов дизайнов оформления дома или офиса.
5. Межэтажные лестницы для дома.
6. Вывески и наружная реклама.
7. Запчасти к навесному оборудованию для промышленной и сельскохозяйственной техники, а также детали для с/х машин и промышленного оборудования.

Технология плазменной резки под управлением ЧПУ на компьютере имеет широкий спектр применения и дает возможность изготавливать самые разные изделия, в частности высокоточную продукцию.

Плазморезный станок с ЧПУ для домашнего бизнеса

Покупка плазменного резака для молодой компании станет хорошим вложением с высокой перспективой прибыли. Стоимость плазморезных станков с ЧПУ начинается от 600$. Но их технические характеристики весьма скромные. Например, максимальная толщина обрабатываемого металлического листа. Поэтому возьмем в расчеты бизнес-плана среднюю стоимость комплекта производственного оборудования около 2000$ без учета расходов на расходные материалы. Приблизительный расчет:

• начальные вложения (плазморез + ежемесячные расходы) – 3000 USD;
• ежемесячный доход – 1000-1300 USD;
• срок окупаемости – 5-7 месяцев.

Этот расчет приведен для станка в стандартной комплектации с его эксплуатацией в рамках восьмичасового рабочего дня. Усредненный расчет по пунктам без учета стоимости самого оборудования:

• зарплата оператора плазмореза с ЧПУ – 15 USD в день;
• аренда помещения под оборудование (минимум 40 кв. м.) – 140 USD в месяц;
• затраты на электроэнергию: источник плазмы (9 кВт/час), компрессор (3 кВт/час), станок (4 кВт/час) и прочее (5 кВт/час) – 21 кВт/час * 0,7 (КПД) * 0,06 USD/кВт * 8 ч = 7 USD в день.
• расходные материалы (сопла, электроды и пр.) – 40 USD в месяц.

Итоговая сумма затрат при полной загрузке производства изделий из листового металла составит примерно 28 USD в день.

В идеальных производственных условиях при максимальной загрузке за 8 часов рабочей смены плазморез способен приносить прибыль от 500 USD до 1100 USD, но, учитывая вынужденное время простоя на замену расходников, смену листов и обслуживание станка, из этой суммы можно вычесть 30 %, а также ежедневные 28 USD.

Итоговый месячный доход при расчете на 20 рабочих дней составит от 9 500 USD до 15 000 USD. Но это размер дохода для идеальных условий. В начале развития бизнеса услуги по плазменной резке будут приносить в несколько раз меньше – около 2 500 USD.

Выбор плазмореза с ЧПУ для домашнего производства

Каким критериям стоит уделять наибольшее внимание при выборе перед покупкой недорогого плазмореза для домашнего производства изделий из листового металла? Перед принятием решения о покупке необходимо:

1. Указать производителю тип и толщину металла, который будет способен резать инструмент.
2. Узнать можно ли работать плазморезом на морозе (для большинства моделей при морозе необходимо аппарат и компрессор помещать в теплое помещение).
3. Определить тип резки – плазменно-дуговая или резка плазменной струей:

Также важные технические параметры и характеристики устройства:

Скорость резки плазмотрона под управлением ЧПУ

Этот параметр определяет производительность плазменного резака. Скорость резки зависит от типа и толщины материала относительно удельного напряжения плазменной электрической дуги. Естественно, чем выше скорость резания, тем эффективнее будет резак.

Максимальный ток резки

Сила тока плазменного резака является основным показателем его мощности, эффективности и максимальной толщины материалов, которые он способен обрабатывать. Этот показатель для плазменных резаков варьируется от 5 до 160 А. Современные плазморезы позволяют плавно регулировать силу тока в широком диапазоне.

Рабочий цикл

Это еще один чрезвычайно важный параметр устройства, определяющий темп работы. Рабочий цикл определяет, насколько быстро перегреется резак, и как скоро потребуется перерыв, чтобы снизить температуру рабочих компонентов. Рабочий цикл определяется процентом от 10 минут от времени, в течение которого устройство может работать, и времени, в течение которого оно должно перестать работать.

Рабочий цикл должен из минимум 35% работы и соответственно 65% времени простоя. Чем больше процент работы относительно простоя, тем более эффективным будет устройство. Профессиональные плазменные резаки способны работать на 60% и выше.

Параметры плазменного газа

Большинство плазменных резаков используют сжатый воздух с давлением от 4 до 7 бар. Чем выше давление, тем больше мощность плазменной струи и, следовательно, выше качество и скорость резки.

Охлаждение плазменной горелки

Охлаждение ручки – важный аспект, на который нужно обращать внимание. В большинстве плазменных резцов среднего размера рукоятка охлаждается сжатым воздухом из компрессора, тогда как в более крупных плазменных резцах промышленного типа из-за большей силы тока и выработки большего количества тепла рукоятка охлаждается жидкостью из встроенного охладителя.

Благодаря данной бизнес-идее вы можете самостоятельно организовать домашнее производство широчайшего ассортимента продукции. Все что вам нужно станок компьютер и немного опыта работы в программах с векторной графикой, cad-системах, которым можно обучатся в интернет по онлайн курсам или видео-урокам. А дальше только масштабировать свой производственный бизнес. Изделия из металла отличаются надежностью и долговечностью. При нанесении на готовые металлические изделия акриловой краски их срок гарантийной эксплуатации начинается от 15-ти лет.

ЧПУ станок плазменной резки — Любительские системы ЧПУ

Всем доброго времени суток. Пару месяцев назад появилась идея сделать чпу станок плазменной резки. Прочитав пару тысяч тем различных форумов и ассортиментом комплектующих в продаже, появилось представление, что я хочу получить в итоге. Основные знания и идеи я подчерпнул из темы Александра Черногал «Плазму с ЧПУ своими руками, чужими головами» Начертил в автокаде чертёж станка и приступил к его сборке. На производстве была балочка 12Б1, решил направляющие и зубчатые рейки оси Y расположить на ребре балки, тем самым защитив их от возможных внешних механических воздействий. Щёки сделал из листа 10мм. Балку оси X решил сделать алюминиевую из конструкционного профиля 45*45мм. и 90*45мм. На ось Z поставил не ШВП а зубчатую рейку. Направляющие на X и Y поставил 20-ые, купил в Москве. На ось Z поставил 12-ые направляющие, заказал из Китая. Шаговые двигатели приобрёл Leadshine с энкодерами с усилием 8.0 Nm. На Z поставил с редуктором 1:5 усилие получилось порядка 13Nm. Контроллер от Пурелоджика. Провода решил поставить экранированные на все концевики и к шаговикам, так как плазму планировал использовать с ВЧ поджигом (была в парке оборудования). В целом конструкция получилась неплохо. Портал получился не тяжёлым, скорость и динамика впечатляет. Быть может кто что ещё подскажет? Что изменить? Что добавить?

Плазменная резка с ЧПУ ПР01. 3D-модель,чертежи и описание

2. Рабочая поверхность

Рабочая поверхность имеет съемные решетчатые секции которые предотвращают падение мелких деталей в вытяжной короб и через них происходит вытяжка продуктов горения при резки . Сверху над решетчатыми секциями устанавливаются сменные полосы металла  (стандартная полоса 40х4 мм) на которые непосредственно устанавливается лист металла. Эти полосы являются расходным материалом, т.к при резки они повреждаются лучом лазера.

Вместо стола с воздушной вытяжкой можно использовать ванну с водой

Высокая скорость работы, улучшенное качество среза и повышенная производительность – это лишь малая часть преимуществ, которые можно получить при плазменном разделении металлов и сплавов с применением воды.

Способы резки металлов с использованием воды:

— Вода может подаваться в столб плазмы небольшими объемами;
— Водоэлектрическая резка. При этом способу вода применяется в качестве плазмообразующей среды;
— Метод погружения или полупогружения. Металлы и сплавы разделяются в момент полного или частичного погружения в водяную ванну.

Дополнительные преимущества термического разделения металлов и сплавов с использованием воды.

1) Выделения вредных газов в атмосферу (такие как окислы азота и др.) сводятся к минимуму. Также не выделяются пыль, аэрозоль и дым – их осаждает вода.
2) Благодаря понижению температуры при процессах резки тепловая деформация деталей и срезов уменьшается, таким образом, кромка металла становится более ровной и гладкой.
3) Улучшаются условия труда и гигиены рабочего персонала.

При всех преимуществах обработка металла под водой имеет и небольшие ограничения. Так, усложняется контроль за плазменной резкой. Также сложности могут возникнуть в начале процесса при возбуждении дуги. При этом способе резки возможно использовать только ручное управление. Работа станков ЧПУ и других роботосистем часто является неоправданной.

Комплект чертежей ЧПУ плазморез своими руками | Складчина

Немного о себе: уже порядка 3 лет с начала 2016 года я вплотную занимаюсь как изучением, так и практическим освоением полученной информации (знаний) при сборке станков плазменной резки, я пробовал разные варианты как сделать плазменный станок чпу, подходы (принципиально оставалось одно — БЮДЖЕТНОСТЬ не в ущерб КАЧЕСТВУ).

Станок чпу «Plasma Standard» с рабочим полем 1500 на 3000мм. (длину стола можно увеличивать до нужной длины).
Предоставляю файлы раскроя деталей на плазме необходимых для изготовления станка плазморез чпу своими руками, чертежи дам любые (файлы формата .nc или любого другого формата) достаточно отнести на резку в Вашем городе и в последствии обварить (прилагаются фото с пояснениями), по всему ходу работы консультирую удалённо от А до Я. Предоставлю необходимое ПО (поделюсь): управляющую программу Mach4, профиль и скринсет Mach4 адаптирован и настроен как под механизированный контроль высоты резака, так и с THC. Окажу помощь в написании макросов (скриптов) при необходимости конкретно под Ваши задачи. А также програмы построения чертежей, перевода в G-код и оптимизации раскроя деталей, мною предложенная ПО комплектация проста для восприятия и усвоения, что позволит делать раскрой быстро как себе, так и оказывать услуги резки на сторону, как делаем это мы.
Немного по чертежам дам пояснение:
Файлы раскроя предоставлю любые, просто G-код каждой детали по отдельности, либо с раскладкой оптимизации раскроя из под ProNest (а), все детали в зависимости от толщин необходимого металла будут в одной УП (управляющая программа раскроя, G-код). Пример файла G-кода детали по отдельности, раскладка раскроя нестинг ProNest (разложу под Ваш размер листа)

Кто-то скажет дорого, за что такие деньги? Дорого, это смотря с какой стороны посмотреть, я смотрю со стороны временных затрат, нет необходимости тратить время на раздумывание как будет устроен станок, комплект механики полностью законченное решение, проверенное на практике. Также нет необходимости тратить деньги на приобретение программ или тратить время на поиски бесплатного софта, если кто решит идти по такому пути (долго и не факт что получится).
Есть готовые комплекты: Механическая часть 50 000 и за 75 000 мех.часть и стол

Спойлер: продажник

kb-craft.ru/plazma-komplekt-sborki

 

Сборка ЧПУ стола под управлением компьютера с программой Mach4.

Ниже описана сборка ЧПУ стола своими руками под управлением компьютера с программой Mach4.

Сейчас плазморезы с ЧПУ под управлением компьютера (Mach4) мы не делаем, перешли на применение автономного контроллера ЧПУ с ТНС собственного производства.

 

ТНС (Torch Height Control )
Автоматический контроль высоты плазменной горелки по напряжению дуги.

«Сделать сложно и дорого — легко. Сделать просто и разумно — гораздо сложнее.» Александр Журба.

Начнём с теории. При включении аппарата плазменной резки на катод (электрод) и деталь подаётся напряжение примерно 300В, т.к. катод и сопло не имеют контакта, разделены изолирующим диффузором, то ничего не происходит ток через эту цепь не идёт. Для «поджига» плазмы используется слабый высоковольтный разряд, длина его дуги до 20-30мм, как искра зажигания у машины или искра от кремния зажигалки. Эта искра создает токопроводящий мостик, через который пробивается рабочий ток. (хочу напомнить, что плазма — проводник). Источник тока плазмы контролирует силу тока, а напряжение имеет большой разбег 70-250В. Чем дальше горелка от детали тем больше длина плазмы тем больше сопротивление цепи вследствие чего выше напряжение. Для того чтобы держать сопло плазменной горелки на расстоянии 2-4мм от детали, нужно ориентируясь по напряжению 90-120В, управлять приводом оси Z.

Существует множество систем контроля высоты по напряжению дуги. И у всех есть свои преимущества и недостатки (в основном проблемы с надёжностью и ремонтопригодностью). Источник тока для плазменной резки в особенности дешёвые китайские излучают огромнейшие помехи во всех диапазонах. Для наглядности достаточно провести эксперимент: прикрепите кусочки проводов к обычному светодиоду, при включенной плазме он будет мигать в другом конце помещения. При работе плазменной резки глушится радио, телевизор, связь и виснут незаземлённые компьютеры.

По этому технологии контроля высоты плазмы с использованием микроконтроллера или полевых транзисторов в большинстве случаев обречены на недолгую и насыщенную настройками жизнь. Помимо прямого пробоя есть ещё и индуктивные наводки, которые представляют особую опасность для слаботочных низковольтных систем.

Сделать систему автоматического контроля высоты плазменной горелки по напряжению дуги на микроконтроллере AVR (например ATmega8, ATmega32) пара пустяков. Вопрос в ремонтопригодности. Если такая система на микроконтроллере перестанет работать, то отремонтировать её может только её создатель, так же, если изделие на микроконтроллере нуждается в ремонте — то проще сделать новое с нуля , чем чинить чужое.

При разработке системы автоматического контроля высоты плазменной дуги прежде всего было уделено внимание простоте конструкции, и возможности отремонтировать своими силами обычному электрику в любом колхозе или ауле.

Для измерения напряжения плазменной дуги надо использовать высокоомный вход без конденсаторов и стабилитронов, чтобы не уменьшать силу искры поджига. Так же обязательна гальваническая развязка между измеряемым напряжением и исполнительными механизмами. Возможна автономность (от компьютера) работы.

Схема ТНС системы автоматического контроля высоты плазменной горелки ЧПУ плазмореза

Вольтметр имеет три положения (установлены ограничители хода, и отражатель (маленький кусочек фольги)) «Меньше», «Норма», «Больше». В положении «Меньше» срабатывает первый оптодатчик и первое реле, в положении «Больше» срабатывает второй оптодатчик и второе реле, в положении «Норма» оба оптодатчика и реле в выключенном состоянии.

При включении источника тока плазмы напряжение на входе 300В, стрелка отражает луч оптодатчика «Больше», срабатывает первое реле и мотор опускает горелку. Происходит контакт горелки с деталью, загорается плазменная дуга, напряжение падает до 60В, стрелка переходит в положение «Меньше», срабатывает второй оптодатчик и второе реле, мотор поднимает горелку, до тех пор пока не будет положение стрелка «Норма». Когда источник тока плазмы выключается стрелка переходит в положение «Меньше» и второе реле поднимает горелку до срабатывания ограничивающего концевика. (Лампочка (на видео) включена параллельно моторчику для уменьшения холостого «выбега», т.е. без лампочки или гасящего резистора после срабатывания концевика моторчик продолжает вращаться по инерции, а гасящее сопротивление (лампочка) «тормозит» моторчик после отключения питания)

 

Вариант 2

С использованием шагового двигателя и под управлением оси Z программой Mach4

Основа как описано выше, только в приводе оси Z задействована программа Mach4 преимущество данного варианта — точная высота прокола и расширенные настройки ТНС.

Подключение

2 — шаг мотора X,
3 — направление мотора Х,
4 — шаг мотора Y,
5 — направление мотора Y,
6 — шаг мотора Z,
7 — направление мотора Z,
8 — выход включения плазмы,
9 — выход +5в для подтяжки входов
10 — вход THC ON сигнал включения ТНС,
11 — вход касания поверхности,
12 — вход THC UP сигнал ТНС вверх,
13 — вход THC DOWN сигнал ТНС вниз

 

Тактика работы: пример G кода

G0 X50.0000 Y50.0000   ‘холостое перемещение
G31 Z-150 F400 ‘опускаем до касания до -150 со скоростью 400 мм в минуту
G92 Z-4 ‘обозначаем Z как -4
G0 Z1 ‘поднимаемся до 1мм
M3(PLasma On) ‘включаем плазму
G4 P0.5000 ‘ждём 0,5 сек
G1 X0.0000 Y0.0000 F600.00 ‘рабочее перемещение со скоростью 600 мм в минуту
G4P0.50
M5 (Plasma Off)
G0 Z50 ‘поднимаем голову на 50мм
M30

или тоже самое можно организовать с применением макросов
C:\Mach4\macros\plasma

m3.m1s
ActivateSignal(Output2) ‘подаем +5В на выход 2 ЛПТ
Code «G31 Z-50 F1000» ‘опускаем до касания до -50 со скоростью 1000
While IsMoving() ‘ Подождать пока произойдет касание
Wend
Code «G92 Z-3» ‘обозначаем Z как -3
Code «G0 Z1» ‘поднимаемся до 1мм
While IsMoving()
Wend
DoSpinCW() ‘включаем плазму
Code «G4 P0.5000» ‘пауза 0,5 сек
Code «F1000» ‘ <——— рабочая скорость реза мм в минуту

m5.m1s
Code «G4 P0.5000» ‘пауза 1 сек
DoSpinStop() ‘выключаем плазму
DeactivateSignal(Output2) ‘подаем 0 на выход 2 ЛПТ
Code «G0 Z100»
While IsMoving()
Wend

Тогда тот же код будет таким:

G0 X50.0000 Y50.0000  холостое перемещение
M3(PLasma On) включаем плазму
G1 X0.0000 Y0.0000 рабочее перемещение
M5 (Plasma Off)
M30

 

Для редактирования файлов макроса и g-кодов пользуйтесь этим блокнотом https://notepad-plus-plus.org/

Чтобы установить Pronest (очень хорошая программа (ЛУЧШАЯ!!!), расставляет оптимально детали на листе, из чертежей (Компас, Автокад) создаёт Gкод для mach4 или контроллера)

Сначала прочитайте здесь https://dostup-rutracker.org/
Затем скачайте https://rutracker.org/forum/viewtopic.php?t=1619060 или https://rutracker.org/forum/viewtopic.php?t=4901685
Скопируйте в папку CFF постпроцессор для mach4 Mach4_NO_Z.cff
Настройка Pronest очень простая и русский интерфейс.