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Conversione di una vecchia CNC industriale

Esempio di una riparazione e riconversione di una vecchia CNC industriale di un amico realizzata con le nostre schede cnc4fun.
Entro fine 2019 saremo pronti per rilasciare i sorgenti aggiornati, e all’inizio del 2020 apriremo il nostro piccolo shop online per la vendita del kit di schede!

Primi test in laboratorio con le nostre schede e i nuovi driver per i motori.
Ecco come si presenta l'interno del contenitore per le schede elettroniche della CNC dopo avere installato le nostre schede e i driver nuovi.
Lo scatolone con i vecchi pezzi smontati:anche così si nota la differenza di ingombro e realizzazione.
Il box contenente l'elettronica viene rimontato nel suo alloggiamento nella base della CNC industriale.
Un'altra foto dell'interno del box con le schede e i driver montati e cablati.
La CNC è pronta per il test di funzionamento. Da guasta e che era, è tornata ad essere pienamente utilizzabile e rinnovata.
E' stato aggiunto anche un tastatore per gli azzeramenti sempre realizzato da noi!
Il controller manuale (pendant): anche in questo caso è la nostra scheda alloggiata in una scatola realizzata in stampa 3D e fissata alla CNC.
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Interfaccia web

Per migliorare l’esperienza d’uso, oltre all’hardware è stato necessario apportare delle modifiche anche al firmware originario. Qui di seguito vi mostro alcune schermate di ciò che è stato aggiunto o modificato al fine di rendere più pratico l’utilizzo del sistema.

Sebbene l’interfaccia web di controllo della CNC implementata da Barton Dring fosse già molto ben realizzata, ho ritenuto opportuno aggiungere alcuni pulsanti di controllo e una nuova pagina dedicata alla diagnostica.

Partiamo dalla schermata dashboard.

Come si vede nell’immagine qui sotto, ho aggiunto due pulsanti alla versione standard: RESET e UNLOCK, che servono a inizializzare il “motore” GRBL tramite interfaccia web. In caso di blocco del sistema adesso è possibile recuperare l’uso della CNC anche senza doversi collegare per forza da seriale.

Ho anche precaricato alcune macro di default: PWM Spindle-test, Spindle ON, Spindle OFF, Work Home e Work Load, che rappresentano un punto di partenza, ma che ciascuno potrà comunque cambiare a piacimento a seconda delle proprie necessità.

PWM Spindle-Test esegue un ciclo di test del mandrino provando l’uscita PWM da 0-100%-0 in 40 step ad intervalli di 1 secondo.

Work Home porta la CNC alle coordinate 0,0,0 del pezzo in lavorazione (G54).

Work Load posiziona la macchina alle coordinate di parcheggio utili per poter caricare o scaricare comodamente un nuovo pezzo da lavorare (quest’ultima macro dovrà essere modificata da ciascun utilizzatore inserendo le coordinate più adatte).

Per modificare le macro basta aprire la finestra Macro Editor con il pulsante blu in alto a sinistra. (vedi sotto)

I file delle macro devono essere invece caricati nel disco virtuale della ESP32 prima di potere essere richiamati. Per accedere al disco virtuale dove caricare i file premere il pulsante verde nella sezione “ESP3D Settings”.

Nella schermata dashboard, nella parte relativa al “Probe“, è stata aggiunta la voce “Retract after touch”. Ho aggiunto questo parametro perchè ritengo piuttosto fastidioso che l’utensile rimanga a contatto del sensore di misura a fine ciclo. Il parametro Retract after touch permette quindi di impostare la distanza dal sensore di probe alla quale l’utensile viene portato una volta effettuata la misura.

Passiamo alla schermata di configurazione GRBL.

Alcuni parametri di configurazione piuttosto comuni di GRBL in origine potevano essere cambiati solo tramite ricompilazione dei sorgenti, cosa che potrebbe essere non facile e non alla portata di tutti, oltre che abbastanza scomoda. Per ovviare a questo, nella sezione di configurazione GRBL ho aggiunto i parametri che vanno dal $50 al $59 in modo da offrire una comoda via tramite la quale poter personalizzare la propria CNC.

  • $50 Use I2C I/O Expander, permette di indicare al controller CNC se è presente o meno la scheda di espansione I/O
  • $51 Pendant Enable, permette di abilitare il tastierino esterno per la movimentazione degli assi.
  • $52 Spindle off on 0 speed, spegne il motore del mandrino se la velocità viene impostata a zero (utile quando si lavora con una testa LASER)
  • $53, $54, $55, $56 settano la posizione di parcheggio della CNC alla pressione del tasto DOOR
  • $57 PWM frequency, imposta la frequenza del PWM di controllo della velocità del mandrino (15/20 Khz può andare bene per il controllo di un mandrino in CC ma spesso i laser per uso hobbistico non riescono a lavorare a frequenze superiori a 500/1000 Hz).
  • $58 Servo wake up time, imposta il tempo di attesa prima di effettuare i movimenti all’unlock della macchina, (il tempo varia a seconda dei tempi di reazione dei propri attuatori)
  • $59 Homing cycle, sono i bit di maschera che dicono al controller su quali assi fare l’homing, si possono così escludere gli assi che non hanno montato gli interruttori di fine-corsa.

Una pagina completamente nuova invece è la sezione DEBUG I/O, molto utile per effettuare un controllo sugli ingressi e le uscite della scheda prima di effettuare qualsiasi movimentazione.

Questa pagina la ritengo fondamentale per chi si accinge a realizzare una CNC in quanto durante il montaggio è così possibile verificare che tutti i cablaggi e che il posizionamento dei vari sensori di fine-corsa siano corretti, riducendo drasticamente le rotture accidentali dovute a sensori non correttamente posizionati o cablaggi errati.

ATTENZIONE: la schermata di test è indipendente dal controller e lavora a livello fisico sui PIN hardware.
 
 
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La fase di montaggio è quasi ultimata!

Nonostante il tempo a nostra disposizione per questi lavori sia sempre poco, stiamo comunque proseguendo nel montaggio delle schede e nella preparazione del firmware interno, e a breve saremo pronti a fornire le schede.

Vi terremo aggiornati sullo stato di avanzamento dei lavori. Restate sintonizzati!

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Tre versioni per ogni esigenza!

Versione "solo Motherboard"

Questa è la versione realizzata con la sola Motherboard: è consigliata se si sta cominciando a realizzare la propria macchina CNC da zero.

Versione "Motherboard + Expansion Card"

Questa versione è comprensiva anche della scheda di espansione, necessaria se si vogliono avere a disposizione le linee di I/O aggiuntive e la connessione stile LPT. E' consigliata a chi vuole convertire una vecchia macchina CNC da Mach3-LPT a ESP32-GRBL.

Versione con stepper driver

In questo caso, sulla scheda di espansione sono montati anche gli stepper driver, che dovranno essere opportunamente raffreddati con una aletta.
Questa è la versione consigliata a chi vuole pilotare direttamente piccole macchine CNC da tavolo.

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