打造只需3000美元的CNC電離子切割機!

九月 2, 2016
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最近,3D印表機跟雷射切割機等電腦控制工具在Maker界受到很大的關注(尤其是3D印表機)。不過,這兩個工具比較適合小型零件與較輕的材料,如果要裁切工業級的物料(或格鬥機器人),可能還是要電離子切割機(plasma cutter)才行。為了製作其他機器人專題,大衛·藍道夫(David Randolph)決定自己做了一臺電離子切割機,只花了3000美元 (他只花了兩個月左右,而且,大部分的時間都花在等零件!)
聊到電離子切割機,藍道夫說:「那個時候我還在做我的第一臺重型格鬥機器人『辛巴的逆襲』(Simba’s Revenge),正好需要電離子切割一些零件,我去問了價錢,發現送去請別人做非常貴!所以,我決定要想辦法省錢。趁此機會,我學會使用大型的CNC(Computer Numeric Control,電腦數值控制)工具,後來,在下一個「來自糖果與彩虹大地的超級毛茸茸粉紅兔寶寶」(Super Fluffy Pink Bunny from the Land of Candy and Rainbows,簡稱 SFPBFLOCAR)機器人專題中也就繼續使用這臺自製電離子切割機了。

藍道夫在製作電離子切割機的時候,沒有畫草稿,設計圖就在他的腦海中。「做專題的時候,我通常都會把大架構想過一遍,找出專題可能的限制因素,然後,就依此條件動手去做。比方說,我希望電離子切割機有 4呎 ×4呎大小的裁切區域,而起重架周圍需要一些空間,所以底座大概需要5呎寬、5呎深才能容納結構本身與所需的運作空間。」

對許多經費有限的Maker來說,這些思考過程應該都相當熟悉。我們想做一個專題(比如這次是機器人),為了完成這個專題,需要一個昂貴的工具。這個時候,就得做出抉擇,我們可以自己製作這個工具,從中學習,或許會省下一點錢,或者,也可以買現成堪用的工具。從藍道夫的故事當中,我們看到他的切割機十分成功,不但外觀亮眼,「效果也讓人驚艷」!

看了他的專題,我不禁好奇,為什麼要納入Z軸呢?理論上,電離子切割機常用來切割平坦的材料,跟雷射切割機很像,那為什麼會需要Z軸呢?針對這一點,藍道夫表示:「Z軸的確不必要,不過相對的,跟雷射切割機一樣,有Z軸之後,可以依素材的厚度調整Z軸,此外,我也計畫要加入自動高度控制(auto height control,簡稱AHC),不過一直沒有成功。AHC使得切割機得以控制電弧,透過Z軸控制保持電弧完美的形狀, 在裁切會彎折的金屬薄片時特別好用!

這一款電離子切割機所用的是Mach3軟體套件,Mach3對許多家庭式CNC玩家應該都不陌生(包括我自己),而且,只要一些外掛程式,甚至用來操控PlayStation 3和Xbox 360都沒問題。藍道夫說:「自製搖桿比市面上賣的專業搖桿便宜多了,而且超好玩!」

有了三軸加上較大的工作表面,那是否可以把這款切割機當作CNC電腦鉋花機來用呢?藍道夫也想過這個問題,他說他不想把把切割機當作銑床來用,而且,目前這個結構還無法承受鉅齒的背壓,不過,他說他有「許多其他小的銑床」可以用!我認為,他是我在Make:遇過家中工作室最完善的Maker了!

在下面的影片當中,可以看到藍道夫電離子切割機的工作實況。如果你對他的格鬥機器人有興趣(電離子切割機是用來做機器人專題的,記得嗎!),想看看「辛巴的逆襲」機器人的影片或照片,可以點這裡! 而後來的「來自糖果與彩虹大地的超級毛茸茸粉紅兔寶寶」則可以在這裡看到
如果這還不夠證明藍道夫的Maker魂,他還無意間提到他自己也有做雷射切割機,下方的照片是在他家餐廳拍的:1200mm x 900mm、100瓦特的雷射切割機,還有漂亮的外殼!不過專題成本大概是6000美元就是了。
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[via Reddit]

(譯:劉允中)
[原文]

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