Una fresatrice CNC (Computer Numerically Controlled) è una macchina a controllo numerico comandata da un computer o, per le versioni professionali, da una scheda di controllo. Hai intenzione di effettuare incisioni con una precisione quasi impeccabile? Sei un appassionato o stai semplicemente iniziando ad esplorare il mondo delle macchine CNC? allora sei nel posto giusto!
Ti anticipo subito che in questa guida ho deciso di riportare quasi solamente modelli economici (quindi di livello hobbistico) ideali per lavori amatoriali e non eccessivamente complessi.
Contenuti
Cosa posso fare con una fresa CNC?
Con una fresa CNC si possono effettuare lavorazioni come tagli, incisioni o sagomature sia su materiali morbidi come il legno ma anche su metalli più o meno pesanti. Ovviamente, la fresa da utilizzare varia in base alla durezza del materiale che si ha intenzione di incidere. Quando si parla di frese economiche, è bene sapere che alcune di esse vengono vendute con un modulo laser a LED da poter montare al posto del mandrino con fresa. Ti dico questo perché, se la tua intenzione è quella di lavorare solo e unicamente il legno, optare per un modello dotato di due sistemi di taglio potrebbe tornarti utile in situazioni di “emergenza”.
Ma quali sono i vantaggi nell’utilizzare una fresatrice CNC piuttosto che effettuare la lavorazione manualmente? Per molti di voi potrebbe essere una risposta scontata, ma è comunque bene ricordarlo per chi è alle prime armi. Una fresa CNC permette di svolgere molteplici lavorazioni identiche tra loro e, nella maggior parte dei casi, con un margine di errore quasi nullo. Come puoi ben immaginare, ottenere risultati simili è praticamente impossibile senza l’ausilio di un macchinario come una fresa CNC o un incisore laser.
Come funziona una fresatrice CNC?
Per prima cosa, è bene sapere che il sistema di incisione si muove su 3 assi (più il quarto asse per i modelli che permettono di effettuare lavori in 3D):
- Asse X: movimento orizzontale
- Asse Y: movimento verticale
- Asse Z: altezza del mandrino e quindi profondità di taglio
Analizzando una fresatrice CNC di livello economico, i comandi avvengono mediante la lettura di un codice G-COD prodotto da un software CAM. Al suo interno sono presenti una sorta di “indicazioni” che regolano il mandrino / laser e quindi tutti i movimenti che la macchina andrà a compiere, cioè quelli gli assi X,Y e Z. Se, per esempio, vogliamo incidere un rettangolo, all’interno del codice saranno presenti sia i comandi per il tracciamento dei lati (X,Y) che quelli relativi alla profondità di taglio e quindi dell’altezza del mandrino (Y). Il cervello e l’elettronica della macchina (cioè il controller) interpreterà poi i dati trasformandoli in impulsi elettrici, generando il movimento degli assi che ho appena citato. Per quanto riguarda appunto il controller, quest’ultimo è a “conoscenza” dell’elettronica e della meccanica della macchina grazie alla presenza di appositi comandi GRBL che, nella quasi totalità dei casi, vengono programmati dal produttore e quindi, per fortuna, non dovrai quasi mai metterci dito.
Classifica delle migliori fresatrici CNC
1. VEVOR 6040
Ho deciso di iniziare la lista con questa fresatrice CNC di livello semi-professionale. Si tratta di una macchina a 4 assi, ideale per realizzare incisioni in 3D. La struttura è costruita interamente in alluminio e si presenta molto stabile e resistente. Il raggio di movimento dei 3 assi che guidano l’incisione è di 395 (X) x600 (Y) x70 (Z) mm mentre il piano misura 750 x 480 x 15 mm (area di lavoro effettiva di 600 x 400 x 75 mm), valori che permettono di lavorare oggetti abbastanza grandi.
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- Ampia Area di Lavoro: l'area di incisione effettiva di questa macchina per incidere è 15,7 (X) x 23,6...
- Motore Eccellente: questa macchina per incidere CNC è dotata di tre motori passo-passo (2A; 24V) e...
- Livello: Semi-professionale
- Velocità mandrino: 24000 giri / min
- Area di lavoro: 600 x 400 x 75 mm
- Kit frese fornite in dotazione: No
Ottimo anche il sistema di trasmissione, il quale è a ricircolo di sfere. Il VDF incorporato è da 1000w, con mandrino da 800w che, se dotato di giuste frese, è perfetto per lavorare plastica, legno, acrilico, PVC, PCB e anche metalli. Per quanto riguarda il discorso software, la fresatrice va collegata via USB ad un computer sul quale devi istallare il programma fornito in dotazione (Mach3). Con quest’ultimo puoi sia generare i percorsi utensile che caricare il gcode prodotto da altri software CAM. Nel complesso, si tratta di una macchina in grado di effettuare lavorazioni abbastanza complesse, impossibili da effettuare con prodotti di livello inferiore. Per ultimo, la fresatrice ti arriverà a casa premontata, l’unica cose che dovrai fare è quella di montare i relativi motori.
2. SainSmart CNC 3018-PROVer
Passiamo ora ad un modello di fascia nettamente inferiore ma, nonostante questo, lo considero come il migliore incisore di livello economico, ideale sia per chi è alle prime armi ma anche per chi ha già un po’ di dimestichezza con le macchina CNC. La struttura è realizzata interamente in alluminio con profili spessi e molto resistenti, che conferiscono un’ottima stabilità (di colore blu ossido, molto belli esteticamente).
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- Livello: Hobbistico
- Velocità mandrino: 10000 giri / min
- Area di lavoro: 260 x 155 x 35mm
- Kit frese fornite in dotazione: Si
Una nota positiva riguarda la presenza di protezioni laterali, perfette per impedire che residui o schegge svolazzino per la stanza. Il piano di incisione fornisce un’area di lavoro di 260 x 155 x 35 mm mentre il mandrino da 24 Volt raggiunge una velocità di 10000 giri/minuto. Se stai cercando un mandrino più “potente”, è possibile acquistare separatamente un mandrino in grado di raggiungere i 20000 giri/minuto. In linea di massima. la 3018-PROVer è perfetta per lavorare legno, plastica, PVC e, con la giusta fresa, anche l’alluminio. Un altro aspetto molto interessante e quasi impossibile da trovare su macchina di livello economico, risiede nell’ottimo controller offline con un display molto generoso da 1.8″. Passando al lato software, la scheda è basata su Grbl 1.1 e i gcode possono essere inviati tramite candle (o USG) collegando il pc tramite usb o utilizzando il controllo remoto con una sd card. Nel complesso, difficilmente troverai una CNC economica migliore di questa in grado di effettuare lavorazioni praticamente impeccabili.
3. Mostics 3018 Pro
Hai in mente di utilizzare anche il laser al posto della fresa? bene, la 3018 pro è dotata sia di modulo laser che mandrino con fresa e si possono incidere diversi materiali, come legno morbido o duro, plastica, acrilico, PVC e metalli (con la giusta fresa). La sua struttura è in profilati di alluminio e, nel suo piccolo, risulta molto solida e stabile.
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- Livello: Hobbistico
- Velocità mandrino: 10000 giri / min
- Area di lavoro: 300 x 180 x 45 mm
- Kit frese fornite in dotazione: Si
Devo dire che l’ottima qualità costruttiva e l’attenzione al dettaglio si nota su ogni singolo particolare; quello che più mi ha colpito è il supporto per mandrino/laser che, a differenza degli altri modelli, è costruito in plastica dura stampata, la quale conferisce una rigidità impeccabile. Il mandrino e il modulo laser si possono sostituire molto velocemente, potendo così passare da un sistema di taglio all’altro in pochissimo tempo. La presenza di particolari pomelli rossi sui lati della struttura consentono di regolare manualmente la posizione degli assi X, Y, Z. Il piano di lavoro ha delle dimensioni di 300 x 180 x 45 mm che risulta più che sufficiente per effettuare piccole lavorazioni da hobbista. Un altro dettaglio interessante riguarda la scheda montata che, anche in questo caso, è grbl 1.1 (secondo il mio punto di vista la migliore per semplicità ed efficienza). Per ultimo, nella confezione vengono fornite delle istruzioni a colori complete ed esaustive sul montaggio di questo incisore laser. Si tratta di una scelta perfetta se hai la necessità di un doppio sistema di taglio.
4. VEVOR CNC 3018 Pro
Come ultimo modello da hobbista, ti consiglio questa variante della 3018 marchiata Vevor. Si tratta di una fresatrice CNC veramente economica ma comunque in grado di darti grosse soddisfazioni, soprattutto se sei un principiante del settore. Dal punto di vista costruttivo, la struttura è realizzata interamente in bachelite, a differenza del piano di lavoro che è completamente in alluminio.
- Livello: Hobbistico
- Velocità mandrino: 10000 giri / min
- Area di lavoro: 300 x 180 x 45 mm
- Kit frese fornite in dotazione: Si
Proprio per quanto riguarda il piano di incisione, quest’ultimo offre una superficie lavorabile di 300 x 180 x 45 mm, ideale quindi per oggetti con dimensioni abbastanza contenute. Il mandrino ha una velocità di rotazione di 10000 giri / minuto, i materiali lavorabili sono sempre gli stessi che abbiamo visto con i modelli precedenti: legno, plastica, PVC. Volendo (e con la giusta fresa), puoi azzardare anche alluminio morbido, ma solo per incisioni molto superficiali e quindi poco profonde. Lato software e controlli, in dotazione viene fornito un controller offline multifunzionale configurato per gestire la macchina in remoto senza essere collegati al pc. In dotazione viene fornita la chiavetta con il relativo software (linguaggio grbl) e una miniSD da 128mb.
Com’è costruita una fresatrice CNC?
Di seguito facciamo una panoramica completa su quali sono i componenti di una fresatrice economica. Ho specificato “economica” perché le varianti professionali sono fabbricate con sistemi e materiali differenti.
1. Mandrino
Il mandrino è dotato di un motore a spazzola e può essere di 12, 24 o 36 Volt. Solitamente, quelli che vengono montati su questi tipi di incisori sono da 24 Volt e hanno una velocità di lavorazione che varia dai 10.000 ai 20.000 giri al minuto. Come accennato ad inizio articolo, un mandrino dotato di apposita fresa è in grado di incidere materiali anche duri come il metallo. Per quanto riguarda il montaggio, quest’ultimo avviene ovviamente sul supporto dell’asse Z che può essere sia in metallo che in plastica. Personalmente, preferisco orientarmi verso componenti in metallo come l’alluminio siccome garantiscono una maggiore stabilità in fase di lavorazione. La loro manutenzione è molto semplice, basta soffiarli con dell’aria compressa dopo ogni utilizzo (non sulle spazzole) e controllare, di tanto in tanto, che tutti i connettori siano perfettamente collegati. In commercio si possono trovare moltissimi mandrini con caratteristiche differenti, il mio consiglio è quello di optare sempre per modelli che abbiano una potenza di potenza di 24 Volt e una velocità di rotazione maggiore ai 10.000 giri. Ti dico questo perché, per incidere particolari molto piccoli, servono velocità abbastanza elevate.
2. Struttura
Mi riferisco ovviamente alla “struttura portante” che può essere realizzata in diversi materiali come in alluminio o in bachelite con profili sempre in alluminio. Come puoi ben immaginare, la struttura di un incisore laser dev’essere resistente ma soprattutto stabile. Proprio per questo motivo, è sempre meglio orientarsi verso un modello dotato di profili e supporti abbastanza spessi, i quali garantiscono una stabilità più elevata. Un consiglio che mi sento di darti, indipendentemente dal tipo di struttura, è quello di utilizzare un frena filetti durante l’assemblaggio della macchina, in modo che le viti posizionate nelle varie giunture non si allentino con il passare del tempo.
3. Piano di incisione
Inutile dirti che si tratta della superficie sulla quale andrai a posizionare il pezzo da lavorare. Generalmente è costruito in alluminio con piccoli avvallamenti a forma di T che hanno il compito di bloccare i cuscinetti o i morsetti per le guide lineari. Per quanto riguarda le dimensioni del piano di lavoro, quest’ultime vengono indicate dalle ultime due cifre presenti nella sigla del modello, per esempio: la CNC 3018 è costituita da un asse X di 30 cm e un asse Y di 18 cm. Quando si acquista una macchina CNC nuova, il mio consiglio è quello di verificare sempre che il piano sia perfettamente allineato, e che non presenti nessun tipo di avvallamento o difetto di fabbricazione sulla superficie utilizzando, per esempio, una squadra in acciaio. Effettuare questo semplice controllo ti potrebbe evitare spiacevoli sorprese durante la fase di lavorazione!
4. Stepper
Si possono definire come tre (uno per ogni asse X,Y e Z) piccoli motori sincroni a corrente continua pulsata che hanno lo scopo di muovere appunto gli assi lungo i binari della struttura. Questi componenti sono composti da un rotore e da una parte statorica formata da diversi avvolgimenti collegati in coppia. Gli stepper presenti sulle macchine CNC che hai trovato in questa guida sono a due fasi e quindi composti da due coppie di avvolgimenti. Senza entrare troppo nel dettaglio, quasi tutti gli stepper di questi modelli necessitano di circa 200 impulsi per fa ruotare completamente il rotore. Un altro dettaglio importante che riguarda questi dispositivi è la coppia, cioè la forza massima che sono in grado di applicare sulla rotazione. Quelli che troviamo montati su queste macchine hanno un valore di circa 0,25 newton metro.
5. Viti di piombo e assi ottici
Conosciute anche come vite senza fine, sono delle piccole barre in acciaio che funzionano da supporto per gli assi X e Y. Come per il piano di appoggio, quando si ha appena acquistato un nuovo incisore laser, è bene controllare che le viti siano perfettamente dritte e che non presentino nessun tipo di difetto di fabbricazione. Per fare questo, puoi sempre usare la squadra in acciaio utilizzata appunto con il piano di incisione. Un consiglio che mi sento di darti, è quello di mantenerle le viti sempre pulite e ben lubrificate, passandole con un pennello dopo ogni utilizzo e applicando, di tanto in tanto, dello spray al silicone. Evita assolutamente di applicare il classico grasso dato che quest’ultimo tende ad accumularsi e, alla lunga, potrebbe compromettere lo scorrimento.
Per quanto concerne gli assi ottici (guide lineari), quest’ultime sono doppie sia per l’asse X che Y e fungono da guide per lo scorrimento degli assi. Nella maggior parte dei casi sono costruiti in metallo (meglio se acciaio lucido) e, per permettere un corretto scorrimento, devo avere una superficie perfettamente liscia e priva di graffi o imperfezioni. Inutile dirti di verificare anche questo dettaglio prima di assemblare il tuo incisore laser.
6. Cuscinetti
Si tratta di piccoli cuscinetti a sfera per gli assi ottici sui quali vengono fissati gli assi. Possono essere costruiti con materiali differenti che variano in base al tipo di modello e, ovviamente, al suo costo. In linea di massima possono essere in:
- Plastica stampata
- Plastica termofusa
- Acciaio o alluminio
Inutile dirti che i più resistenti e affidabili sono quelli in acciaio in alluminio. Ti dico questo perché personalmente, mi è capitato più volte di trovare cuscinetti in plastica leggermente malformati e con difetti di stampa. Inoltre, una volta applicati sotto al piano, tendono a flettersi compromettendo lo scorrimento sull’asse. Dal punto di vista della manutenzione, quest’ultima è veramente minima, non dovrai fare altro che dare una passata veloce con un pennello dopo ogni utilizzo (evita di utilizzare l’aria compressa)
7. Controller
Si tratta del “cervello” di una macchina CNC. Non è altro che una scheda elettronica dalla quale vengono inviati i comandi al mandrino, agli stepper e tutti gli altri sensori presenti nella macchina. In sintesi, il controller ha lo scopo di comandare il movimento di tutti i componenti (assi, mandrino, incisore laser). Sulla scheda è presente un piccolo jumper che ti permette di selezionare il tipo di sistema di taglio che hai deciso di utilizzare. Ricordati sempre di impostarlo correttamente per far si che la macchina parta correttamente.
