Come trasformare un disegno in codice G per la lavorazione CNC

Quando si lavora con macchine CNC per tagliare parti da un progetto, la prima sfida è sempre come tradurre un disegno in un formato leggibile dalla macchina. Questo processo diventa ancora più complesso quando i disegni originali non sono sempre chiari o ben definiti. Personalmente, come appassionato di modellismo, ho affrontato questo problema diverse volte, soprattutto nel costruire modelli di aeroplani. Sebbene spesso io mi occupi di modelli statici, la passione per gli aeroplani RC mi ha spinto a lavorare con disegni che non sono sempre prontamente disponibili sotto forma di kit. Inoltre, i piani che trovo spesso non sono facilmente leggibili, il che significa che è necessario un notevole sforzo per trasformarli in un formato elettronico, scalarli correttamente e infine inviarli alla macchina CNC per il taglio delle parti.

Uno degli esempi che posso fare riguarda i bulkhead (o traverse) per fusoliere di modelli. Per modelli in scala ridotta, il materiale più utilizzato è il balsa, mentre per modelli più grandi si opta per il compensato. In questo caso, parliamo di un bulkhead proveniente dai piani del BD-1, un aereo in scala che ha una storia speciale per me, essendo una versione modificata del Grumman American AA-1A che possedevo anni fa.

La sfida che si presenta quando si ha a che fare con un disegno come quello mostrato nella figura 5.1, è che spesso non ci sono misure precise e occorre quindi prendere le proprie misure, con l'ulteriore rischio che il disegno non venga stampato correttamente in scala. Una volta acquisito il disegno, il processo di conversione al codice G può essere diviso in diverse fasi:

1. Acquisizione dell'immagine: Prima di tutto, bisogna tagliare e incollare l'immagine del disegno in un programma come Microsoft Paint e salvarla come file .png o .jpg.

2. Conversione in formato vettoriale: Per rendere l'immagine compatibile con il software CAD, è necessario convertirla in un formato Scalable Vector Graphic (SVG). Questo passaggio può essere fatto tramite un convertitore online come Convertio.

3. Importazione nel CAD: Una volta ottenuto il file SVG, si importa nel software CAD, come ad esempio TinkerCAD. Questo passaggio è piuttosto semplice, poiché basta caricare l'immagine nel programma e adattarla alla scala corretta, come mostrato nella figura 5.2. La scala del disegno è essenziale per evitare errori, quindi bisogna sempre fare riferimento alla legenda e alle dimensioni indicate nel piano.

4. Generazione del G-Code: Una volta che il disegno è stato correttamente scalato e adattato, è possibile generare il G-Code. Questo passaggio è fondamentale perché il G-Code è il formato che la macchina CNC può interpretare per eseguire i tagli necessari. Strumenti online come FileStar possono aiutare a convertire il file SVG in G-Code.

5. Taglio dei materiali: Quando si passa alla fase di taglio vero e proprio, è essenziale scegliere il materiale giusto e utilizzare gli utensili adeguati. Per il mio esempio, ho scelto un compensato di 3 mm, che è abbastanza leggero ma durevole, ideale per modellismo. Le macchine CNC richiedono una certa attenzione nell'uso degli utensili, in particolare quando si lavora con legno morbido come il balsa o materiali più duri come il compensato. Un errore comune è che il legno, soprattutto il compensato, tende a scheggiarsi se il taglio non viene eseguito correttamente. In questi casi, si consiglia di utilizzare una fresa a taglio in basso, che aiuta a prevenire il danneggiamento del materiale.

Il taglio del legno morbido come il balsa richiede un ulteriore livello di attenzione. La velocità del mandrino e la velocità di avanzamento devono essere ridotte per evitare rotture. In alcuni casi, può essere utile fare più passate per garantire una lavorazione più pulita e ridurre la probabilità di danneggiare il pezzo. Ad esempio, quando utilizzo il balsa, preferisco tagliare a velocità ridotte e usare il coltello per rifinire i bordi, in modo da non compromettere la qualità del materiale.

In conclusione, anche se il processo di passaggio da un disegno 2D su carta a un file G-Code pronto per la CNC può sembrare complesso, grazie all'uso delle giuste tecnologie e strumenti, è possibile ottenere risultati molto precisi. Questo processo consente non solo di risparmiare tempo, ma anche di testare e modificare il disegno in fase di prototipazione, adattandolo perfettamente alle proprie esigenze. La possibilità di scalare e modificare facilmente il progetto prima di passare alla fase di produzione finale è una delle principali ragioni per cui l'uso della CNC è così vantaggioso in tanti settori, dal modellismo alla produzione industriale.

Come installare e utilizzare gli end-stop per CNC: una guida pratica

Quando si utilizza una macchina CNC, è fondamentale avere un sistema che impedisca al mandrino o alla testa utensile di oltrepassare i limiti fisici della macchina, rischiando danni sia alla macchina stessa che al pezzo in lavorazione. Gli end-stop (o finecorsa) sono dispositivi semplici ma estremamente importanti, in grado di fermare il movimento degli assi quando vengono attivati. Questi interruttori vengono utilizzati per definire i limiti di movimento degli assi X, Y e Z, permettendo alla macchina di "home" (ritornare alla posizione di origine) con precisione.

In una macchina come la 3018 CNC, puoi installare fino a sei end-stop, ma nella maggior parte dei casi ne sono sufficienti tre: uno per ciascun asse principale (X, Y e Z). Ogni interruttore ha una funzione precisa: Xmin, Ymin e Zmin. Mentre Xmin e Ymin definiscono l’origine degli assi orizzontali (rispettivamente l'angolo inferiore sinistro e destro del piano di lavoro), Zmin stabilisce il punto di riferimento per l’altezza del mandrino (sul piano di lavoro).

Gli end-stop sono fondamentalmente interruttori a tappo che sono normalmente aperti e che, una volta attivati, chiudono il circuito. Questi interruttori sono facili da reperire in commercio, ma spesso possono essere riutilizzati da vecchi dispositivi smontati. L’importante è che ogni interruttore abbia due fili e una spina a due fili per collegarlo alla scheda di controllo della macchina.

L’installazione degli end-stop può essere fatta in vari modi, a seconda del tipo di macchina e del suo design. Gli interruttori possono essere montati direttamente sul telaio della macchina o, in alternativa, su un supporto che si fissa ai binari o alle guide. Sebbene quest’ultima soluzione possa sembrare comoda, potrebbe ridurre l’area di lavoro disponibile, pertanto molti preferiscono montare gli interruttori direttamente sul telaio.

Nel momento in cui decidi dove posizionare gli end-stop, è fondamentale stabilire la posizione della testa utensile quando esegui il comando di home. Personalmente, preferisco che la mia macchina vada alla posizione di home nell’angolo posteriore destro, e quindi posiziono gli interruttori X e Y rispettivamente sui lati destro e anteriore del telaio. Questo impone alla macchina di spostarsi verso quella zona quando viene dato il comando di home.

La connessione degli interruttori alla scheda di controllo non è complicata. Gli interruttori meccanici comunemente usati hanno tre terminali: NC (normalmente chiuso), NO (normalmente aperto) e C (comune). La connessione che interessa è tra i terminali NC e C, che vanno collegati rispettivamente al segnale (Sig) e al GND (terra) sulla scheda di controllo. Alcuni interruttori, invece, sono a tre pin, ma anche in questo caso si utilizzano solo i pin per il segnale e la terra. È importante notare che quando il circuito viene chiuso, il movimento dell’asse si interrompe, fermando così la macchina nel punto desiderato.

Esistono anche vari tipi di supporti per montare gli interruttori, che possono essere acquistati o addirittura stampati in 3D. Se sei un appassionato di stampa 3D, esistono molte risorse online, come Thingiverse, dove puoi trovare modelli di supporti compatibili con la tua macchina. Altri metodi di montaggio prevedono l’uso di supporti preesistenti, come quelli delle stampanti 3D tipo Ender-3, che possono essere adattati alla tua macchina CNC.

Oltre agli end-stop standard, un’altra componente cruciale in un sistema CNC è l’interruttore di emergenza, che serve a fermare immediatamente la macchina in caso di errore critico. L’interruttore di emergenza è progettato per interrompere il circuito e fermare tutte le operazioni, prevenendo danni alla macchina o al pezzo in lavorazione. È fondamentale che questo interruttore funzioni in modo affidabile e che sia facilmente accessibile.

Quando monti gli end-stop, assicurati che la macchina abbia una zona di lavoro chiara e priva di ostacoli, in modo che gli interruttori possano essere attivati correttamente senza interferenze. Ogni macchina è diversa, quindi le modifiche potrebbero essere necessarie per adattare il sistema agli specifici requisiti del tuo modello.

Cosa aggiungere?
Oltre alla semplice installazione, è importante che il lettore comprenda che ogni macchina CNC ha caratteristiche e limitazioni diverse. Quindi, sebbene le istruzioni fornite siano universali per molte macchine come la 3018, la posizione esatta degli end-stop potrebbe variare a seconda del design specifico e delle modifiche che un utente ha apportato alla propria macchina. Inoltre, il processo di calibrazione dopo l’installazione degli end-stop è essenziale per garantire che la macchina lavori con la massima precisione. Questo può includere la regolazione dei parametri di movimento nel software di controllo della macchina, affinché il sistema riconosca correttamente la posizione degli end-stop e non superi mai i limiti fisici.