CNC глодалица - рутер

Идеја да се направи оваква машина потекла је од професора и ученика машинства Техничке школе из Смедерева . Уз релативно мала улагања, у односу на куповину нове брендиране компјутерски управљане глодалице, наша школа је добила ново средство које је унапредило наставу. Реализациојом овог пројекта школа је показала да уједињени, професори и ученици, могу много тога да створе. Професори практичне наставе, заједно са својим ученицима су радили на склапању и изради делова машине, на основу конструкције и документације коју су креирали техничари за компјутерско управљање уз малу помоћ својих професора.

Конструкција машине

Конструкција CNC рутера разликује се од конструкције класичне глодалице. Класична глодалица конструкцијски подразумева да се радни сто креће (транслаторно) док је глодачка глава фиксирана за тело машине, за разлику од  CNC  рутера код кога транслаторно кретање врши глодачка глава док је радни сто фиксиран. Оваква конструкција  CNC рутера је веома слична конструкцији порталне глодалице.

    У процесу конструисања тежило се ка што већем коришћењу стандардних машинских елемената. Неки од ових елемената који су коришћени су:

·    клизне стазе
·    рециркулационе навртке
·    лежаји
·    навојна  вретена

За покретање машине искоришћени су мотори наизменичне струје. Да би покренули ове моторе било је неопходно направити такозвани драјвер, уређај који је посредник у комуникацији између рачунара и мотора и чији је задатак да сигнале које добије од PC рачунара појача и пренесе погонском систему.

Резултат међусобне сарадње и свеобухватног рада је потпуно функционална глодалица коју са успехом у настави користимо већ више од годину дана.

Милош Седак

Пример писања Г кода

Као што смо већ рекли, Г-код је језик помоћу којег се комуницира са машином.

Г-код је у ствари један текстуални фајл у коме се налази скуп наредби којима се врши управљање.

У наставку је дат пример једног таквог кода са објашњењима (дат је пример за стругање):

N1 %

( N1 означава редни број блока у коме је дата наредба;

% означава почетак и крај сваког програма)

N2 G18 G40 G90 G80 G28

(G18--означава избор XZ радне равни, што одговара стругању;

G40-служи за гашење свих корекција алата по полупречнику;

G90--ово је наредба за укључивање уноса апсолутних координата;

G80-гашење циклуса обраде, препоручљиво је пошто не знамо да ли се вршила нека обрада раније;

G28-наредба за повратак у HOME позицију тј референтну тачку одакле алат креће да обрађује.)

N3 M06 T0101

(M06--наредба за позивање алата где прво 01 означава број алата, а друго 01 његову корекцију)

N4 M04 S2000

(M04-наредба за укључивање вретена у смеру казаљке на сату гледано из врха Z-осе а
S2000 број обртаја вретена)

N5 G00 X22 Z2

(G00 је наредба за линеарну интерполацију максималном брзином кретања где су X и Z координате где ће алат да се помери)

N6 G01 X22 Z-46 F150

(G01 означава линеарну интерполацију радним ходом и његова брзина сe дефинише са Ф где бројеви означавају брзину кретања алата; X и Z су координате)

N7 G01 X32 Z-46

N8 G00 X32 Z2

N9 G00 X16 Z2

N10 G01 X16 Z-25 F150

(F функција мора да се поново унесе зато што је поништена брзим ходом-у блоку)

N11 G01 X32 Z-25

N12 G00 X32 Z2

N13 G00 X12 Z2

N14 G01 X12 Z-25 F150

N15 G01 X32 Z-25

N16 G00 X32 Z2

N17 G00 X8 Z2

N18 G01 X8 Z0 F150

N19 G01 X12 Z-13 F150

N20 G01 X32 Z-13

N21 G00 X32 Z2

N22 M01

(М01 означава програмску паузу)

N23 M04 S2400

(Сада смо повећали брзину обртања главног вретена са 2000 на 2400 обртаја)

N24 G00 X6 Z2

N25 G01 X6 Z0 F200

N26 G01 X10 Z-13

N27 G01 X10 Z-25

N28 G01 X15 Z-25

N29 G03 X18 Z-28 R3 F150

G03 је наредба за кружну интерполацију у смеру супротном од смера кретања казаљке на сату гледано из врха Z-осе; X и Z су координате крајње тачке; R је предвиђено за унос величине радијуса кружног лука; F је обавезно навести и у овом блоку)

N30 G01 X18 Z-46 F200

N31 G02 X26 Z-50 R4 F150

(G02 је наредба за кружну интерполацију у смеру казаљке на сату гледано из врха осе управне на радну раван - остало је све исто као у блоку са G03 )

N32 G01 X32 Z-50 F200

N33 G00 X32 Z2

N34 M30

(означава крај програма и премотавање на почетак)

%

Ово је једноставан пример обраде стругањем који може "СВАКО" да уради.

Надам се да смо вам мало објаснили Г код.

Добродошли!

Добродошли у модерни облик кутка који је замишљен тако да Вас информише о најновијим сазнањима и достигнућима у области савременог машинства, електротехнике и њихових нових граничних дисциплина које се окупљају под заједничким именом "МЕХАТРОНИКА".Горња галерија представља својеврсан приказ најважнијих радова који су произишли из наших активности.

"МЕХАТРОНИКА" представља модерну научно-техничку дисциплину која проучава механичке, хидрауличне, пнеуматске, електромагнетне, електростатичке, оптичке, термичке и сличне системе синергијски их окупљајући око примењене аутоматике и роботике у циљу структурне изградње нових облика техничких система. За изградњу и разумевање оваквих система су потребни мултидисциплинарни стручњаци који би требало да поседују знање употребљавања модерних облика погонских и транспортних система са практичном реализацијом аутоматских структура применом основних механичких законитости, уз обавезно познавање савремених метода израде, контроле и монтаже које се обављају уз присуство модерних информатичких система. Искрено се надамо да ћете уз нашу малу помоћ заволети ову област и самим тим и Ви постати "МЕХАТРОНИЧАР".

Будите уверени да ћете у Србији засигурно представљати пионире-аматере који ће својим личним напретком у овој области подигнути квантум знања у својој локалној заједници, али и индиректно помоћи у укључивању Србије у савремене технолошке и информатичке токове. Наша држава би уз нашу помоћ у блиској будућности требала да буде у позицији директног учесника-креатора, а не само у улози посматрача-корисника. Уживајте читајући о модерним сазнањима у овим областима и потрудите се да и Ви дате допринос подизању нивоа квалитета овог Интернет кутка давањем неопходних сугестија (у виду коментара), али и конкретну помоћ слањем предлога чланака који би покрили област "МЕХАТРОНИКЕ", уз задржавање задовољавајућег нивоа практичне употребљивости техничких система у текстовима које шаљете.

Александар Јовановић
дипломирани машински инжењер
производног машинства

Управљање машином

Машине је потребно контролисати приликом рада на неки начин. Ово је првенствено
због сигурности. Уколико задате машини погрешне команде, може се дестити да
машина повреди вас или оштети предмет који обрађујете.
Језик којим се комуницира са машинама се назива G-код. Има неколико
верзија G-кода али су веома сличне.

Рачунар користимо за комуникацију са CNC машином, односно он је контролише и
управља. Компјутер шаље сигнале машини. Између рачунара И CNC машине налази
се контролер односно драјвер. Драјвер преводи команде у сигнале за покретање
машине. Драјвер обично стоји самостално поред CNC машине.
Може се посебно набавити и одабрати.

Ти сигнали од драјвера стижу до сваког корачног (степ) мотора и тако се производи
покрет на машини. Сваки од тих мотора покреће по једну осу ( X,Y,Z...).
Када се нека од оса помера, уз деловање алата, машина обрађује
материјал на задате димензије и облик.

Основни опис мотора који се користе у CNC машинама:
Степ мотори
Једноставан дизајн
Лаки за коришћење
Генеришу обрни моменат на ниском броју обртаја

Серво мотори
Генеришу обртни моменат на великим бројевима обртаја
Користе се често са редукторима
Више су софистицирани од степ мотора

Превођење програма на језик машине

Ово је могуће на 2 начина:

Први начин је ручно, тј када сте сами одредили где се налази центар координатног почетка, по њему сада рачунате сваку тачку предмета који обрађујете и прорачунавате путању алата. Ручно уносите наредбе (нпр. за позивање и измену алата, почетак и крај програма, паузе, паљење и гашење главног кретања, режими, итд) и сами стварате комплетан G-код. Овај начин је тежи зато што изискује доста пажње и концентрације а уједно и времена. Ручно програмирање се користи код прављења програма једноставније конструкције.

Други начин је коришћењем софтвера (програма који скоро све те заморне послиће одрађује уместо вас).
Приликом коришћења CAM софтвера морате знати следеће: који тип CNC  машине
користите, какав алат поседујете и подешавање режима саме обраде приликом рада.
Ове податке морате унети у ваш CAM софтвер и он ће креирати програм. Овај
програм ће контролисати задате покрете ваше машине.

CAM софтвер дефинише односно генерише G-код. То је једноставан текст
команди које се користе за инструкције CNC машини.

Идеја и цртање на рачунару

Дизајн

Пре него што започнете неки CNC пројекат, морате да имате некакав план.
Морате знати шта ћете направити пре него што уопште кренете да правите.
Kада сте замислили шта правите, потребно је одредити:
Које величине ће бити?
Од ког материјала правимо?
За шта ће се користити тај производ?

Што се тиче дизајнирања у CNC-у треба знати да нема ограничења у дизајну. Могуће
је производити широк спектар предмета. Дакле, ограничење је једино у вашој машти.
Пожељно је за почетак да се направе скице идеја на папиру. Процес дизајнирања јесте
описивање онога што желите да направите.
Веома је битно да овај процес буде правилно урађен јер је он сама основа вашег
пројекта и сваки следећи корак у производњи зависи од дизајна који је пројектован.

Превод дизајна у рачунар


CAD је развијен почетком 60-тих година прошлог века и користи се за пројектовање производа које свакодневно можемо видети око себе.
Генерално, дизајнери користе CAD да дизајнирају производ а онда у штампаној
форми прослеђују онима који су задужни да то и направе. На тој слици се налазе
конкретни подаци о производу: димензије и списак делова за производњу.
Постоје 2D и 3D CAD софтвери.

2D софтвер може бити ефикасан када производите делове који нису комплексни.
Једноставно и лако можете направити скицу силуете објеката и потом је конвертовати
у CAM софтвер.

Већина CAD софтвера је 3D, јер је то практично нова генерација CAD софтверских пакета за дизајнирање. Инжењери могу да направе виртуалне моделе својих пројеката И тиме се убрзава процес рада јер су могућности контроле веће. Користећи 3D софтвер, инжењери могу да смање приличан број грешака у производњи што доводи до смањење трошкова и сам процес дизајнирања постаје конкурентска предност.

Без CAD софтвера нећете
моћи да квалитетно користите CNC машину јер, како смо већ рекли, сви кораци су
повезани, ка реализацији неког пројекта.

Основе CNC програмирања

CNC технологија се убрзано развија и сваке године се појављују унапређења.
Ово највише важи за софтверску подршку. Некада је ова технологија била
резервисана само за велике компаније али данас је доступна скоро свима јер
хиљаде машина, најчешће CNC деск топ модели, се користе у малим
мануфактурама. Самим тим, знање је све доступније.


Да бисте се бавили CNC-ом, морате знати 5 основних елемената:
1. Дизајн – размишљање и планирање онога што ћете произвести на машини
2. Онда следи превод дизајна у рачунар
3. Следећи корак је превод тог дизајна у језик машине
4. Контрола – усмеравање покрета машине
5. Машинство – прављење жељеног производа по мерама и спецификацији


CNC машини. Могло би се рећи да је то процесс од ових 5 корака који су и приказани
као хронологија потеза у раду
(ово значи да није могуће контролисати машину док
прво не дизајнирате односно не можете правити део док не пребаците вашу замисао у машину итд итд...)

*Треба запамтити да су ови основни елементи међусобно повезани једни са другима.

Машинство и обрада

Најједноставнија дефиниција машинске обраде јесте да је то уклањање материјала како би се дошло до предмета који је дефинисан у претходним корацима CNC пројекта.

Машина CNC може да обрађује разне врсте материјала: дрво, челик, алуминијум,
камен, пластику… Прецизност обраде се мери карактеристикама самог модела
машине и задатим толеранцијама у пројекту.

Током обраде, користе се одређене врсте алата. На пример: стругарски ножеви, бургије… али генерално можемо рећи да постоји велика палета алата за разне захвате приликом
обраде.

CNC машине се користе у машинској обради материјала. Предности су велике: боља
прецизност, брза продукција и значајна ефикасност рада. Због свега овога ЦНЦ
машине су данас популарне.

Дакле да резимирамо

Све што вам је потребно је да имате идеју коју дизајнирањем унапредјујете и низом корака полако претварате у стварност.
Морате бити упорни, па чак и ако не испадне добро из првог пута, треба се вратити корак или два уназад и дорадити „мане“ које су се појавиле.
Можда ћете пред себе поставити неки изузетно тежак задатак, али како редом будете завршавали те кораке и како се све више приближавате циљу, схватићете да ипак и није било тако тешко и следећи пут ћете поставити себи још већи задатак испред себе и тако у недоглед.
Схватићете колико је у ствари неограничено све што постоји и тежићете да свима покажете колико можете и колико сте ВИ неограничени у размишљању и неисцрпни са идејама.
Креативност и упорност су најлепсе човекове карактеристике и желимо вам много успеха
у будућем дизајнирању и изради различитих предмета. =)