سیستم مختصات فرز CNC آسان ساخته شده است

شما از اصول سیستم مختصات Milling CNC خود در همه جا استفاده خواهید کرد ، نه فقط برای یک دستگاه CNC خاص. حتی آخرین دستگاه های CNC در هسته اصلی خود یکسان هستند: آنها از محور x ، y و z برای تعریف فضای مختصات در داخل دستگاه استفاده می کنند و یک ابزار (گاهی اوقات یک آسمان انتهایی ، گاهی اوقات اکسترودر ، گاهی اوقات پرتو لیزر حرکت می کند)در اطراف آن فضااین فناوری ممکن است تغییر کند ، اما اصول اساساً یکسان است. در این مقاله ، ما اصول اولیه سیستم مختصات CNC ، از جمله سیستم مختصات دکارتی ، سیستم مختصات کار (WCS) و جبران را پوشش خواهیم داد.

چرا مختصات برای فرز CNC مهم است؟

ماشینهای افزودنی بخشی از پایین به بالا می سازند. هیچ سوالی در مورد شروع قطعه در صفحه ساخت وجود ندارد. با این حال ، چیزی شبیه به دستگاه فرز باید مواد را به دور از یک شیء خارجی کم کند. برای این کار ، دستگاه باید موقعیت سهام را در فضای فیزیکی درک کند. اگر فقط به آسانی تبدیل شدن یک بلوک از فلز به CNC شما و فشار دادن GO ساده بود.

هنگام افزودن انواع ابزارهای فرز ، همه چیز پیچیده می شود. هر بیت دارای طول متفاوتی است که فاصله بین داده اسپیندل و قطعه کار را تغییر می دهد. این نکته اصلی که شما فقط برای یک قسمت انتهایی 1 ″ تعیین کرده اید ، برای یک تمرین 3 اینچی کار نمی کند.

شما می توانید از سیستم مختصات به عنوان نحوه درک ماشین های CNC فضای سه بعدی فکر کنید. بدون سیستم مختصات ، CNC شما کاملاً راهی برای دانستن نخواهد داشت:

• بلوک مواد شما کجاست
• ابزار شما چقدر از قسمت شما فاصله دارد
• از چه حرکاتی استفاده کنید تا قسمت خود را ماشین کاری کنید

سیستم مختصات ممکن است در یک نگاه پیچیده به نظر برسد ، اما می تواند به اجزای ساده تقسیم شود. بیایید ابتدا با اصول اولیه سیستم مختصات دکارتی شروع کنیم.

مبانی دکارتی

تقریباً تمام دستگاه CNC از یک سیستم مختصات دکارتی مبتنی بر محور X ، Y و Z استفاده می کند. این سیستم به یک دستگاه اجازه می دهد تا در یک مسیر خاص در طول یک صفحه خاص حرکت کند.

سیستم دکارتی را به اصول خود کاهش دهید و یک خط شماره آشنا دارید. یک امتیاز در خط به عنوان مبدا تعیین می شود. هر اعداد در سمت چپ مبدا منفی است ، در حالی که اعداد در سمت راست مثبت هستند.

محورهای X ، Y و Z را در زاویه های 90 درجه ترکیب کنید و یک فضای سه بعدی برای دستگاه CNC خود ایجاد می کنید تا به داخل آن حرکت کند. هر محور در مبدا ملاقات می کند.

هنگامی که دو محور به هم وصل می شوند ، آنها یک هواپیما تشکیل می دهند. به عنوان مثال ، هنگامی که محورهای X و Y ملاقات می کنند ، یک هواپیمای XY دریافت می کنید ، جایی که بیشتر کارها در قسمت های 2. 5D اتفاق می افتد. این هواپیماها به چهار ربع ، با شماره 1-4 ، با مقادیر مثبت و منفی خود تقسیم می شوند.

یک روش آسان برای درک سیستم مختصات دکارتی در رابطه با دستگاه CNC شما استفاده از قانون دست راست است. دست خود را با انگشت شست خود نگه دارید و انگشت نشان داده شده به سمت بیرون ، و انگشت میانی شما به سمت بالا حرکت کرده است. دست خود را در مقابل دستگاه CNC خود قرار دهید ، با دوک دستگاه تنظیم شده ، و محورها را به طور کامل مشاهده خواهید کرد.

چگونه یک دستگاه CNC از مختصات استفاده می کند

با استفاده از سیستم مختصات دکارتی ، ما دستگاه های CNC را در امتداد هر محور کنترل می کنیم تا یک بلوک از مواد را به یک قسمت تمام شده تبدیل کنیم. اگرچه توصیف محورها با استفاده از اصطلاحات نسبی ، بر اساس هر محور دشوار است ، اما به طور معمول حرکات زیر را از منظر یک اپراتور رو به دستگاه دریافت می کنید:

• محور X اجازه می دهد تا حرکت "چپ" و "راست"
• محور y به حرکت "رو به جلو" و "عقب" اجازه می دهد
• محور z اجازه می دهد تا حرکت "بالا" و "پایین" باشد

همه این موارد را در کنار هم قرار دهید ، و شما یک دستگاه CNC دارید که می تواند طرف های مختلف یک قطعه کار را در صفحه XY و در اعماق مختلف در امتداد محور Z برش دهد. چه دستگاه فرز ، روتر یا لیزر باشد ، همه آنها از این سیستم حرکتی اساسی استفاده می کنند.

حرکت CNC شما در طول سیستم مختصات همیشه بر اساس نحوه حرکت ابزار شما است ، نه جدول. به عنوان مثال ، افزایش مقدار مختصات X جدول را به سمت چپ حرکت می دهد ، اما با نگاه از منظر ابزار ، درست در امتداد یک قطعه کار حرکت می کند.

افزایش مختصات محور Z باعث می شود دوک نخ ریسی به سمت بالا حرکت کند و کاهش آن را به سمت قطعه کار منتقل می کند. شما در حال برش در قطعه ای هستید که مربوط به مختصات محور Z منفی است.

اگر خواندن آن باعث سردرگمی تر از گذشته می شود ، نگران نباشید. درک تفاوت بین حرکت ابزار و جدول شما آسانتر از توضیح با کلمات است. ویدیوی زیر را از رابرت کاوان ببینید تا این مورد را در عمل مشاهده کنید:

منشأ دستگاه CNC شما

هر دستگاه CNC دارای نقطه داخلی داخلی خود به نام ماشین خانه است. هنگامی که CNC برای اولین بار بوت می شود ، هیچ تصوری ندارد که در آن در فضای فیزیکی قرار دارد و برای به دست آوردن یاتاقان های خود به کالیبراسیون نیاز دارد.

هنگامی که این فرآیند رخ می دهد ، هر سه محور CNC شما به سمت حداکثر حد مکانیکی خود حرکت می کنند. پس از رسیدن به حد مجاز ، سیگنال به یک کنترلر ارسال می شود که موقعیت خانه را برای آن محور خاص ثبت می کند. هنگامی که این برای هر سه محور اتفاق می افتد ، دستگاه اکنون "خانه" شده است.

در زیر کاپوت ، این فرآیند می تواند از دستگاه به دستگاه دیگر متفاوت باشد. برای برخی از دستگاه ها یک سوئیچ حد فیزیکی وجود دارد که کنترلر را که یک دستگاه به حد محور رسیده است ، سیگنال می دهد. در برخی از دستگاه ها یک سیستم سروو کامل وجود دارد که کل این روند را بسیار روان و دقیق می کند. یک کنترلر دستگاه سیگنال را از طریق یک برد مدار به یک موتور سروو ارسال می کند که به هر محور دستگاه متصل می شود. موتور سروو یک پیچ توپ را که به میز روی دستگاه CNC شما وصل شده است می چرخاند و باعث می شود حرکت کند.

حرکت عقب و جلو جدول ، تغییرات هماهنگ را به طور فوری در دقت تا 0. 0002 اینچ برقرار می کند.

چگونه ماشین ها از مختصات CNC استفاده می کنند

تاکنون در مورد چگونگی استفاده از دستگاه CNC از سیستم مختصات داخلی خود صحبت کرده ایم. مشکل این است که ، این سیستم مختصات برای ما انسان بسیار آسان نیست. به عنوان مثال ، هنگامی که CNC شما موقعیت خانه خود را پیدا می کند ، به طور معمول در محدودیت های مکانیکی شدید در امتداد محورهای X ، Y و Z قرار دارد. تصور کنید که باید از این مقادیر مختصات شدید به عنوان مکان شروع برنامه CNC خود استفاده کنید. چه کابوس

برای آسانتر کردن نوشتن برنامه های CNC ، ما از یک سیستم مختصات متفاوت که برای دستکاری انسان به نام یک سیستم مختصات کار یا WCS طراحی شده است ، استفاده می کنیم. WCS یک نقطه اصلی را در یک بلوک از مواد ، معمولاً در نرم افزار CAM مانند Fusion 360 تعریف می کند.

شما می توانید هر نقطه را روی یک بلوک از مواد به عنوان نقطه مبدا برای WCS تعریف کنید. پس از ایجاد نقطه مبدا ، باید آن را با استفاده از یک یاب لبه ، نشانگر شماره گیری ، کاوشگر یا سایر روش های مکان یابی در داخل دستگاه CNC خود قرار دهید.

انتخاب نقطه مبدا برای WCS شما نیاز به برنامه ریزی دقیق دارد. این نکات را هنگام طی کردن روند در ذهن داشته باشید:

• منشأ باید با وسایل مکانیکی با یک یاب لبه یا پروب یافت شود
• منشاء قابل تکرار به صرفه جویی در وقت هنگام تعویض قطعات کمک می کند
• مبدا باید تحمل های مورد نیاز عملیات پایین دست را به حساب آورد

ممکن است یک وبلاگ کامل دیگر در مورد انتخاب بهینه ترین نقطه مبدا وجود داشته باشد ، به خصوص برای هر مجموعه بعدی با شروع رشد تحمل. اطمینان حاصل کنید که تحمل ویژگی های قبلاً ماشینکاری شده ، مکانیسم مکان یابی خود و دستگاه خود را در نظر داشته باشید تا اطمینان حاصل شود که قسمت نهایی شما مشخصات است.

چگونه CNC و مختصات انسانی در تعامل هستند

همانطور که در بالا اشاره کردیم ، اپراتورهای انسانی از WCS استفاده می کنند که مجموعه ای از مختصات را برای نوشتن یک برنامه CNC فراهم می کند. با این حال ، این مختصات همیشه با مختصات دستگاه متفاوت است ، بنابراین چگونه دستگاه CNC شما دو را خط می کند؟با جبران

یک دستگاه CNC برای تعیین تفاوت بین WCS و موقعیت خانه خود از یک جبران کار استفاده می کند. این جبران ها در کنترلر دستگاه ذخیره می شوند و به طور معمول در یک جدول افست قابل دسترسی هستند.

در اینجا می توانیم ببینیم که چندین جبران برنامه ریزی شده است. G54 ، G55 و G59. فایده داشتن چندین جبران خسارت چیست؟اگر در یک کار چندین بخش را ماشینکاری می کنید ، به هر قسمت می توان جبران خود را اختصاص داد. این به دستگاه CNC اجازه می دهد تا سیستم مختصات خود را به طور دقیق با چندین قسمت در مکان های مختلف مرتبط کند و چندین تنظیم را به طور همزمان انجام دهد.

جبران ابزار

استفاده از ابزارهای مختلف برای همان کار بسیار معمول است ، اما شما به راهی برای حساب کردن طول ابزار مختلف نیاز دارید. ابزار برنامه نویسی در دستگاه CNC شما این کار را آسان می کند. با یک برنامه افست ابزاری که برنامه ریزی شده است ، دستگاه CNC شما دقیقاً می داند که هر ابزار از دوک تا چه اندازه گسترش می یابد. روش های مختلفی برای ضبط یک جبران ابزار وجود دارد:

• آهسته دویدنابزار را از موقعیت خانه دستگاه به موقعیت صفر قسمت منتقل کنید. مسافت طی شده اندازه گیری و به عنوان جبران ابزار وارد می شود.
• بلوک دقیقتمام ابزارها را روی یک موقعیت z مشترک در بالای یک بلوک دقیق 1-2-3 که در جدول دستگاه قرار دارد قرار دهید.
• کاوشبرای تعیین خودکار جبران ابزار از یک کاوشگر استفاده کنید. این کارآمدترین روش اما همچنین گرانترین است ، زیرا به تجهیزات پروب نیاز دارد.

همه اش را بگذار کنار هم

اکنون که همه اصول مختصات خود را در دست داریم ، اجازه دهید مجموعه ای از مشاغل نمونه را طی کنیم. ما از بخشی استفاده می کنیم که قبلاً به صورت دستی ماشینکاری شده بود تا شکل بیرونی را تعریف کند. اکنون باید از دستگاه CNC برای حفاری برخی از سوراخ ها ، جیب ها و یک شکاف استفاده کنیم.

شغل 1 ما ابتدا باید محورها و مبدا خود را تأمین و تأسیس کنیم:

• این قسمت در یک تخته ، پیچیده شده به میز ماشین ما و مربع به محورهای دستگاه است.
• این باعث می شود WCS X محور با محور X دستگاه تراز شود.
• قسمت سمت چپ صورت در برابر توقف Vise قرار دارد. این یک منشأ محور X قابل تکرار را ایجاد می کند.
• از آنجا که یکی از معاونان آرواره ها ثابت است ، می توانیم از این فک برای تعیین منشأ محور y قابل تکرار استفاده کنیم و این مکان را با کمک یک یاب لبه یا پروب پیدا کنیم.

با وجود WCS ما ، دستگاه ما اکنون موقعیت سهام را نسبت به مختصات داخلی خود درک می کند. فرآیند ماشینکاری با ماشینکاری جیب و سوراخ های حفاری در قسمت اول قسمت آغاز می شود.

Job 2 اکنون باید این قسمت را به کار خود ادامه دهد تا از طرف دیگر کار کند. از آنجا که ما فقط قسمت 180 درجه را چرخانده ایم ، کانتور بیرونی متقارن بود و جبران های قبلی X و Y قابل تکرار بودند ، WCS تغییر نمی کند. ما همچنین از همان ابزار استفاده می کنیم تا از همان افست Z استفاده شود.

یک متغیر مهم که باید در اینجا به خاطر بسپارید ، نیروی بستن معاون شماست. اگر قبلاً آن را در مغازه خود ندیده اید ، ماشین ها به طور معمول موقعیت بسته یک معاون را با یک نشانگر سیاه نشان می دهند یا از آچار گشتاور استفاده می کنند. چرا آنها این کار را انجام می دهند؟برای ایجاد یک فشار بستن مداوم هنگام حرکت یا چرخش قطعات. تغییر در فشار بستن بسته به هندسه بخشی ، می تواند منجر به تفاوت در موقعیت یابی یک قسمت یا سایر خرابی ها مانند تغییر شکل بخشی یا تعظیم شود. با فرض اینکه نیروی بستن ما کم و بیش یکسان است ، اکنون کار 2 می تواند ماشینکاری شود.

شغل 3 اکنون باید سوراخ هایی را سوراخ کنیم ، که نیاز به ایستادن قسمت در پایان آن دارد. این چرخش XY-Origin WCS را تغییر نمی دهد. با این حال ، اکنون فاصله سفر کوتاه تری بین ابزار و بخشی خود داریم.

این امر نیاز به یک افست جدید برای استفاده دارد که نقطه مبدا را به گوشه بالای قسمت تغییر می دهد. ما همچنین موازی ها را برای افزایش سطح چنگال برداشتیم و معاون را پایین آوردیم ، بنابراین به جای جیب پایین با چهره قسمت متصل می شود.

ما هنوز هم می توانیم از دو هواپیمای مرجع اصلی خود در اینجا برای تکمیل کار 3 استفاده کنیم.

این یک مثال ساده است ؛قسمت مربع است ، مبدا XY برای هر سه تنظیم قابل تکرار بود و حتی منشاء z فقط یک بار تغییر کرد. اما روند تفکر تراز کار ، تکرارپذیری و صحت ویژگی های قبلی مهم است ، و خود را می بینید که دوباره و دوباره آن مراحل اساسی را طی می کنید.

قفل و بارگذاری شده

اکنون دقت دانش مختصات CNC را در کمربند ابزار ماشینکاری خود دارید. از هر کجا که حرفه شما به شما می برد ، از آن استفاده کنید! سیستم های مختصات کار (WCS) شکاف بین مختصات دستگاه داخلی و برنامه CNC شما را برطرف می کند. این سه سیستم با هم کار می کنند تا دوباره قطعات و ماشین های ماشین را با زمان و زمان با کیفیت ثابت دوباره پیدا کنند. این که آیا شما یک Bridgeport ، Tormach یا Haas را تکان می دهید ، سیستم مختصات همیشه صادق است.

آماده هستید تا با استفاده از نرم افزار یکپارچه CAD/CAM ، در مختصات پروژه CNC بعدی خود شماره گیری کنید؟امروز Fusion 360 را امتحان کنید!