Plasma-in-a-week 7/7

Well, since the mechanics were done a while ago what’s left is really just waiting for the new controller board to arrive to start making the electronics for the cutter. I’ve still made some changes to the Z-axis though to make it easier to adjust the belt tension..

These are the bolts that hold the belt on the Z..

This was the intended idler holder where the belt tension was to be adjusted.. But as you can see, and what I didn’t think of, is that the idler obstructs the lower screw making adjusting belt tension hard using this..

So instead I skipped the CNC:ed part and just attached the idler directly to a nut in the extrusion..

After attaching and tensioning the belt all three axis are driven by the belts and stepper motors.. So, if I only had some stepper drivers we could make the cutter move..


E-vant: Remdrevsbearbetning

Så, i torsdags fick jag så äntligen remdrevet till elmotorn.. Det enda problemet var att jag fick det obearbetat då ingen vi kunde komma på att fråga ville ta sig an arbetet med att skära splines åt mig. Så, då får man helt enkelt ta och göra’t på egen hand då..

Jag började med att spänna upp remdrevet i min lilla manuella fräs för att plana av 2mm från botten..

Det gick jättedåligt, så jag gav upp den tanken rätt snart.. istället lade jag till en extra operation på CNC-jobbet och spände upp och mätte in remdrevet på CNC-maskinen..

Jag byggde CNC-fräsen för att kunna fräsa skivmaterial och aluminium. Stål hade jag aldrig en tanke på att jag skulle lyckas fräsa men det visar sig att stål nästan är mer lättfräst än alu.. men jag kör väldigt försiktigt. Här har jag en 8mm pinnfräs som tar 0.2mm ingrepp, 2mm i taget i 500mm/min hastighet.. (Note to self)

Efter att fräsen planat av toppen på remhjulet är ytan så slät att man inte kan känna några spår ens med nageln. Galet!

Det blev många operationer och många varv då det är 5 olika diametrar på olika djup som ska fräsas i hjulet.. Efter en lång väntan var första sidan klar..

Då var det bara att spänna upp och mäta in andra sidan och köra vidare..

Jag lät fräsen göra anvisningar med 60 graders delning för att veta hur jag skulle skära splinesen när det var klart. Använde en 3mm pinnfräs men med facit i hand skulle jag gjort spåren djupare för att få en bättre anvisning att gå efter..

En 5mm spårkilsreamer fick göra jobbet för att skära splines. Detta moment hade jag aldrig testat förr men det var tämligen enkelt.. Bara i med reamern där jag gjort en anvisning, i med kalaset i pressen och..

.. några försiktiga drag senare så hade man ett spår.. Sen var det bara att lägga i en shims, köra ett varv till och upprepa 6 gånger runt hela hålet.

Och vips hade man ett remhjul med splines..

Eftersom att anvisningsspåren var lite korta så blev inte delningen helt perfekt, men efter lite bearbetning medelst fil så passade hjulet såhär bra på motorn..


Och för att se till att hjulet inte lossnar hade jag ett par C-clips som får agera låsring.

Klart över förväntat resultat, 100% lyckat faktiskt.. så om nu hjulet är för litet så kan jag enkelt bearbeta ett nytt för att kunna dreva om!

Fortsättning följer..

Plasma-in-a-week 6/7

Today has just been about the E-vant build, which is in the next post.. So all I’ve done with the plasma is to assemble the new parts and add a belt to the X axis..

Added the stepper motors to the brackets. I had to make M5 threads in the steppers first.

This is what the complete machine will look like, with some cables and electronics added of course.. and a lot dirtier after the first use.

Just some detailed shots of the nice CNC-work. I really love the look of those CNC:ed aluminium parts with the anodized black extrusions.

Well, tomorrow I’ll finish the build of the mechanical part of the plasma.. So, if nothing unexpected happens it will have taken a week to design, CAD, manufacture and assemble the CNC plasma cutter. 🙂 Yeey.


Plasma-in-a-week 5/7

So, yesterday was a bit of a bummer when I discovered that the used Cheetah 1.1 controller card I bought from a dude on facebook actually was a dud. No signs of life at all and the uP onboard gets super hot from just applying USB power.. So I went ahead and ordered a new controller for the plasma.. That’s all in the electronics department though and the plan was to get the mechanics finished this week.

So, I needed some spacers for all of the idler pulleys. Didn’t have time to wait for an order so I manufactured these 5.7 and 1.0mm spacers from a spare piece of 6mm aluminium sheet.

After some filing they turned out pretty decent. It’ll have to do for now.

Since I didn’t have enough 2040 profiles I decided to go with some 4040 extrusions for braces instead, so I had to re-mill some brackets to fit.

I made these from 8mm aluminium, not that it’s needed but with M12 bolts it just felt better. =)

So these are all the parts that I made yesterday.. As you can see I made new mounts for the Y stepper motors to accomodate Nema24 motors instead of the Nema17 for which I didn’t have any pulleys.. so, today I’ve got to make some splines in the belt wheel for the E-vant project and then the last of the mechanical parts are going together on the plasma.. We’ll see how it goes.

The black rectangular thing is the 3d-printed electronics box that’s going to house the Raspberry pi and the controller board, more on that later.


Plasma-in-a-week 4/7

So today I got to breathe unhealthy air at work for 5 hours straight which made me totally beat, so not much progress tonight..

Still I managed to get some work done.

I mounted all the steppers but realised that I don’t have enough pulleys to complete the plasma at home.. Put in an emergency order yesterday for some nuts and belts but totally neglected the pulleys.. So I’ll either have to wait to get proper pulleys or I’ll exchange the Y steppers for some NEMA24 steppers that I have pulleys for.. I’ll decide tomorrow, so we’ll see.. Since I didn’t even have matching NEMA17 steppers for the Y-axis I’ll probably cut new mounts from 6mm aluminium and mount the NEMA24:s.. The Y steppers needs to pull the most weight of them all so..

While not making so much on the mechanical side of things, which is almost finished by the way, I started on the electronics. This is a Raspberry Pi 3b+ that’ll run KlipperOS with Mainsail as a frontend. It’ll push instructions to some old Cheetah1.1 printer controller that I had lying about. It has 4×2209 stepper drivers on it with cooling fins so hopefully that’ll be powerful enough.. Otherwise I’ve got external drivers too.

So the idea is to drive the XYYZ steppers from the 2209:s on the board, use an external relay that’s triggered from the heater output on the board as the trigger signal to the plasma unit and connect the micro switch that’s on the Z axis to the Z endstop on the board. That way I should be able to write scripts that’ll handle all the operations the plasma needs to do..

But that’s for tomorrow.. That and reworking the Y-axis braces and the stepper mounts.


Plasma-in-a-week 3/7

Back again and tonight has been a good night for the plasma..

After a bunch of hours by the mill this is finally the last part that needs to be spat out before our building can commence.

This small collection of parts seems to be all that’s needed in order to make the XYZ gantry for the CNC plasma cutter.. And when they’re all cut out I just could not resist the urge to do some assembly..

First of all the torch holder goes together with two screws. I’ve cheated and already mounted the linear bearings and the screws to hold them in place.

Then the Z-axis goes together by inserting the 104mm steel rods into the bottom bracket..

.. then the torch holder and lifter is slided onto the steel bars and finally the top bracket is mounted.

A 100mm long 2040 aluminium profile with threaded ends holds the assembly together. I’ll need to go back and add the contraption that is to hold the belt on the lifter but we’ll let that be for now.

The idler pulley holder is added to the assembly..

.. and the Z stepper mount is attached.

After adding the backplate with the V-slot wheels the Z assembly is complete. This is the most complex part of the build, the rest is quite straightforward..

V-slot wheel brackets are added to the ends of the X axis profile. I’m using 1000mm long profiles so the cutter will span 1mx1m and have slightly less work area than that.

The mounting bracket for the X stepper motor is mounted..

.. and the Z assembly is slided on to the X axis. Since the upper v-slot wheel is adjustable with an excentric nut the Z-axis can come off and be remounted any time but for now it was easier to just roll it on there before mounting the X idler holder..

.. which is the last part we need to complete the X axis. I’m not going to use limit switches for homing, I’ll probably just manually zero the X and Y axis where I want the work area to be like I do on the mill..

The Y axis stepper motor mounts are attached to 1000mm long 2040 extrusions..

.. and the opposing idler mounts are attached…

.. and this is the current state. I’ve mounted the Y axis brace holders in the corners of the motion rig but have yet to thread the ends of two more 1000mm extrusions.. Unfortunately I only have one at home so I’ll have to figure something out.. I was pretty sure I had 5pcs at home but it seems I was wrong.

Well, almost all the mechanical parts are together now, tomorrow I’ll start with the electrical stuff to get the cutter to move on its own..

To be continued..

Plasma-in-a-week 2/7

So, today it got late so this’ll just be a quick update – as promised.

Started off after dinner with making the lower and upper brackets for the Z cradle. These go together like this:

To make the rail for the Z carriage with the torch and all.

To drive the Z axis a stepper motor and an idler pully are needed and those need somewhere to go..

.. so I milled all the parts that are 4mm thick in one go. Z stepper motor mount, idler pulley mount, and the mounting brackets for the X axis support beams.

After that I needed a 90x70mm large piece of 10mm aluminium, which I hadn’t.. so I had to go with a 12mm aluminium piece and remove all 2mm of material over the entire part, which was kind of tedious and I probably broke an expensive 8mm single flute endmill.. but..

And that’s all for today. Tomorrow I’ll probably make the rest of the X gantry and start on the Y axis, and hopefully get time to start putting pieces together..



So, for quite a while now I’ve had the need for a CNC controlled plasma cutter. I’ve got a manual one but I’m just not enough of an artist to make good, clean and precise cuts with it.. at least not in sheet metal thicker than a millimeter or two.. So, now that I needed some semi-precise-cut steel sheet for the battery boxes on the E-vant I decided to build the plasma I’ve never got around to building.


I really don’t have the time to fiddle with a DIY build at the moment with the kitchen arriving this week and a surgery for a cyst in my jaw coming up next week so – this’ll be a rush build. I challenged myself to build the entire mechanics for the plasma in one week – this week.. so here goes. I’ll try to update the blog every night..

So, today – monday – being the first day of the project I started off doing some CAD. First of all the plasma head holder with the Z axis. This’ll have one cradle holding the torch and another cradle underneath connected to the Z stepper motor. This way I can make the cutter sense the height of the metal sheet and do the scrape ignition of the plasma.. Yeah, I didn’t get the HF-start on the plasma cutter so.. this’ll have to do.

I did however, long ago, get one of those tube-shaped plasma torches so that’s what we’ll use for the CNC..

Making the X and Y gantry and the support frame was a pretty quick job and then.. CAM.

To get the CNC mill to spit out the parts from the raw aluminium blocks you have to prepare the gcode files using a CAM processor. This is where you set up each and every operation the mill has to perform in order to cut the right part the right way. It’s a bit finnicky but after having done this for some time you learn.. I’ve broken many cutters in the process but today I didn’t break a single one.

I started off making the most complicated parts. This part, the torch holder, needs to be processed from three different angles. Since I only have a 3 axis CNC-mill I have to mill the first side, then remove the part from the mill, re-fasten it in the next orientation, do all the work from that angle and then do the repositioning all over again. For each time the part is loosened I have to re-zero the X-, Y-, and Z-axis.. which takes some time.. but.. well..

When the mill is done with the first orientation and after a quick chamfer of the part, this is what it looks like..

.. and this is the same part after doing all the operations and cleaning it up a little.

I did manage to pick up a 3mm steel sheet during lunch break and this is what the CNC plasma is going to cut the first parts from.. if it ever works.

After making the clamp this is what the torch holder looks like. Fits perfectly!

So, these three parts are what I managed to produce today. They are however the most complicated parts to manufacture by far and the only parts needing operations on more than one side, so the rest of the parts are going to take much less time to manufacture.. So, I’m pretty happy with what I managed to do today..

Stay tuned for the update tomorrow where the Z axis will hopefully be completed and the manufacturing of the X gantry at least started..

E-vant: batteripack och motorfäste

Så blev det äntligen helg igen med lite tid att fortsätta bygget av E-vanten.

Batteripacket som hittills enbart funnits i CAD har nu hoppat ut i verkligheten:

Inte 100% färdigt men tillräckligt klart för att testa i maskinen. Det svarta är PLA+ och det orangea är TPU, alltså typ gummipackning. Stabila som tusan och riktigt snygga med, om jag får säga det själv.

Så, första steget var ju att testa om allting kommer att rymmas i maskinen efter konverteringen, så det blev att placera komponenter..

Det ser mycket lovande ut..

Kontrollenheten som är framför motorn kommer monteras på kåpan där sätet sitter och batterilådorna har cirka 5mm tillgodo – restriktivt räknat – innan de tar i upptill.. Detta blir klockrent! Om kapaciteten blir för liten skulle det gå att bygga längre packar med fler celler men förhoppningsvis behövs inte det.

Så, nu när komponentplaceringen är “klar” börjar det vara dags att göra fästen för delarna.

Caddade upp och printade en hålmall för motorn. Sedan borrade jag 13mm hål för fästskruvarna (M12x1.5 – som jag inte har) och skar ut ett sjukt runt hål för remhjulet i mitten med plasman. Fruktansvärt smidig maskin plasmaskäraren alltså!

Med nya motorkuddar var det lite bökigare att få dit motorplåten, men med lite vilja och våld så gick det bra.

Motorn passar klockrent. Här inser jag att jag inte kommer att behöva någon distans mellan motor och motorplåt. Samtidigt inser jag att jag inte kommer att kunna dra åt motorkudden som sitter vid motorn efter att motorn är monterad.. och jag kommer inte kunna montera motorn med motorplåten på plats.. Hmmm.. Tre sekunder senare insåg jag att motorkudden är skruvad både upptill och undertill, så det är ju inget problem alls. 😀

Nästa steg blir att börja tillverka batterifästet på maskinen. Det ska bli en ram av alu eller plast, och sidor av rostfri plåt.. Det är planen, men planer är ju till för att ändras.

Remhjul till motorn är beställt men jag hittade ingen som ville göra splines åt mig – så jag har även beställt en brotsch för att skära egna splines. Det har jag aldrig gjort förut så det blir intressant. Tror att jag fuskar med fräsen för att få delningen på 60 grader rätt..
Även remmen är beställd men hade tyvärr leveranstid i mitten på februari så innan dess kommer jag inte att kunna testa maskinen.. Förhoppningen är att ha BMS:er och klara batterier och rubbet monterat när remmen kommer så att maskinen iallafall ska gå att testköra då…

Fortsättning följer.

El Avant: Fylla hål

Så kom äntligen det andra paketet med elektronik från kina.

Denna kontroller är inte liten och lätt, den är stor och kraftig. 900A klarar den att leverera på varje fas vilket är smått otroligt! Nu kommer inte jag att belasta den SÅ hårt förhoppningsvis..

Idag tänkte jag göra en liten mockup över hur prylarna ska placeras i maskinen, men jag hade ett problem. Plåten jag skulle montera allt på hade ett stort hål i mitten där den gamla motorn satt. Jag har ingen plåt i passande dimension men jag hittade en fyrkantsprofil i skrothögen som var nära..

Markerade ut, kapade loss och slipade till..

Bara lite svetsfog kvar då..

.. och när sliprondellen fått säga sitt så var plåten lagad.

Mycket bra, tänk vad fint att ha en massa metallskrot att använda. 🙂

Med plåten på plats i maskinen är det bara att slänga på prylarna som ska in för att se hur det passar.

Kommer bli ruskigt bra detta, gott om plats!

Batteriet kommer vara sådär stort ungefär, men bredare. Håller på att printa ut batterilådor just nu, när de är klara blir det att göra klart placeringen av komponenter och börja göra riktiga ingrepp i maskinen.. Sen börjar det vara dags att testa motorn med.

Största problemet jag har just nu är att hitta ett remhjul som passar storleksmässigt och splinesen på motorn men jag har krokar ute för att få ett tillverkat.

Någonting liknande tänkte jag göra batteripacket, men vi får se hur det blir tillslut..