Hobbi CNC Vezérlés Alapjai
A hobbi CNC gépek építése és vezérlése izgalmas terület, amely ötvözi a mechanikát, az elektronikát és a szoftveres ismereteket. Ebben a cikkben bemutatjuk a hobbi CNC vezérlés alapjait, a motoroktól a szoftveres beállításokig.
A CNC Gép Alapvető Elemei
Egy komplett CNC gép magában foglalja a PC-t, az elektronikát és a megmunkálásra alkalmas mechanikát is. Ezeket az elemeket külön-külön érdemes vizsgálni, mivel ritka, hogy valaki minden területhez értsen.
- PC: A CNC vezérlésre külön gépet érdemes használni, internet, hálózat, vírusirtó és képernyőkímélő nélkül. Nem ajánlott ezen a gépen futtatni a 3D-s tervező programot, vagy videókonvertálást végezni a munka mellett, mert ez hibákhoz vezethet.
- Elektronika: Az elektronika magában foglalja az illesztőkártyát, a motorvezérlőt, a tápegységet és a vezetékeket.
- Motor: Mellékhajtásként léptetőmotorokat vagy AC/DC szervómotorokat használhatunk. Főhajtásként AC/DC motorok, karctűk, lézerek vagy 3D nyomtatófejek jöhetnek szóba.
- Mechanika: A mechanika adott munkához vagy alapanyagokból épül.
Motorok kiválasztása és beállítása
A motorok kiválasztásakor figyelembe kell venni a tengelyek terhelését és a szükséges nyomatékot. Például, ha X tengelyre 2Nm-es, Y tengelyre 3Nm-es, Z tengelyre pedig 5Nm-es motor szükséges, akkor ehhez kell illeszteni a motorvezérlőket.
Fontos a motorok megfelelő fordulatszám/nyomaték megválasztása. Általában a kisebb fordulatú motorok erősebbek és nagyobb feszültségűek.
Egy felhasználó lecserélte a gépén a motorokat, aminek több oka is volt:
Hatékony padlófűtés beállítás - Danfoss
- Golyósorsó melegedés: A 400mm/s sebességet nem bírták az előfeszített golyósorsók.
- Nyomaték: A 0.75Nm alapnyomatékú motor igen lassú fordulatokon állandóan beavatkozásra késztette a vezérlőt.
- Felbontás: A sebesség felére vétele a gép fizikai lépésosztását a duplájára emelte, ami lehetőséget nyitott a szoftveres kottyanásmentesítésre.
CNC Vezérlő Szoftverek
Számos CNC meghajtó szoftver létezik különböző operációs rendszerekre. A hobbi esztergálók körében a Mach3 az egyik legnépszerűbb szoftver, ezért Windows operációs rendszerre van szükség. A Mach3 telepítése demó és teljes módban lehetséges. A demó verzió legfőképpen a megmunkálás sebességét korlátozza.
Mach3 Beállítások
A Mach3 szoftverben számos beállítást elvégezhetünk, hogy a gépünk megfelelően működjön.
- Port and Pins: Ebben a menüben állíthatjuk be a csatoló felület beállításait. A szoftvernek tudnia kell, hol találhatóak a párhuzamos port regiszterei.
- Motor Outputs: Ezen táblázat adatai elmondják a Mach3 szoftvernek, hogy a párhuzamos port mely csatlakozóin milyen vezérjeleket kell elküldeni.
- Input Signals: Itt határozzuk meg a végállás érzékelők jeleinek a bemeneti tüskéit.
- Motor Tuning: Ebben a menüben adhatjuk meg a motorok dinamikai paramétereit, vagyis a másodpercenkénti impulzusok számát, a motor maximális sebességét, a motor gyorsítási paraméterét és az impulzusok szélességét.
- Motor Home/Soft Limits: Itt határozzuk meg a Home pontokat, vagyis azt, hogy hova szereltük fel az alaphelyzeti kapcsolókat, illetve a gép végállásainak beállítását is itt végezhetjük el.
A Select Native Units menü a metrikus és az angolszász mértékegységek közötti átváltást teszi lehetővé.
A Diagnostics nézet a berendezésünk tesztelésére szolgáló kis programokat tartalmazza. A Servo Frequency Generator segítségével megkereshetjük azt a frekvenciát, melynél feljebb a motor mechanikája már nem tudja követni az elektromos jel változásának sebességét és “megcsúszik”.
A System Hotkeys beállításai megadják a lehetőséget arra, hogy a CNC gépünket akár billentyűzetről is irányíthassuk.
Megbízható INA vezérlés autóba
Koordinátarendszerek
CNC programozáskor alapvetően három koordinátarendszert alkalmazunk:
- „M” - szer-számgép koordináta-rendszere, mely a géphez kötött állandó koordináta-rendszer.
- „W” - munkadarab koordináta-rendszer. Fontos szabály, hogy alkatrészprogramunkat minden esetben a munkadarab koordináta-rendszerében írjuk meg!
- „F” - szerszám koordináta-rendszere. A szerszám geometriai méreteit mindig a szerszám koordináta-rendszerében kell meghatározni.
Számjegyes programozásnál minden esetben jobbsodrású, derékszögű, úgynevezett Descartes koordináta-rendszereket alkalmazunk.
Az NC szerszámgépek fő mozgási irányait a jobb kéz szabály határozza meg. A jobb kezünkkel minden esetben meg tudjuk állapítani, hogy az egyes koordinátarendszerek tengelyei hogyan helyezkednek el. Kezünk első három ujjával vegyünk fel egy koordinátarendszer alakzatot. Innen már könnyű megállapítani az alkalmazott tengelyeket, a hüvelykujj az „X”, a mutatóujj az „Y”, a középső ujj pedig a „Z” tengelyt jelöli.
Koordinátarendszerek NC címeit az ISO6983 szabvány rögzíti. Ennek megfelelően az elsődleges tengelycímek az X, Y, Z. A másodlagos koordinátatengely címek a U, V, W. A harmadlagos NC címek pedig az P, Q, R.
NYÁK Fúrás CNC-vel
A NYÁK (nyomtatott áramkör) fúrása CNC géppel precíz és hatékony módszer. Fontos a megfelelő fordulat és előtolás beállítása a fúró élettartamának megőrzése érdekében.
Egy felhasználó tapasztalata szerint 12000-es fordulatnál 400mm/perc előtolásnál jött a szép "kukac" forgács a NYÁK-ból. Felfelé pedig G0-al húzta ki a fúrót.
A megfelelő vágósebesség anyagonként változik, és a vágósebesség elérése mondjuk a fúrónál a fordulat és az előtolás függvénye.
Jó magam is idehaza ipari nyákfúró cnc fúrószárait használom. Nem szoktak felrobbanni. 8000-ren kell forgatni és nagyon szépen, szinte sorja mentesen fúr. 60-80ezer furat az elméleti élettartama, ami persze itthoni körülmények közt kb. a felére csökken, mert a "Szaki" ( ez én vagyok) nem tudom ( és más sem tudja) kellően finoman lineálisan gyorsuló mozgással bevezetni a fúrót a nyákba. Tehát, én is ha akarom, ha nem, picit odaverem a keresztélt a panelhoz. Viszont megnyugtat az a tudat, hogy a 500.-ft-os fúrószár ennek a tizedét képes kifúrni, és mivel a vágósebessége kb.