Grundlagen effektiver Programmierung

Arbeiten mit der Rotationsachse (4. Koordinate)

Es kommt häufig vor, dass an einer dreiachsigen CNC-Maschine zusätzlich ein gesteuerter Rundtisch (Teilapparat) montiert wird. Ein gesteuerter Drehtisch ist ein Gerät, das in der Lage ist, ein darin befestigtes Teil gemäß einem bestimmten Befehl in den erforderlichen Winkel zu drehen. Typischerweise wird die 4. Achse über die Adressen A oder B gesteuert und der Zahlenwert bestimmt den Drehwinkel in Grad.

Reis. 10.4. Lenkbare Drehtische von HAAS

Es gibt zwei Möglichkeiten, mit einem gesteuerten Rundtisch zu arbeiten. Die erste Möglichkeit besteht darin, dass wir es einfach um einen bestimmten Winkel drehen und dann eine technologische Operation (Indizierung) durchführen müssen. Die zweite Möglichkeit besteht darin, das Fräsen gleichzeitig mit der Drehung des Tisches durchzuführen. In diesem Fall haben wir eine synchrone lineare Bewegung des Exekutivkörpers der Maschine entlang von drei (oder weniger) Koordinaten mit Tischdrehung. In diesem Fall muss die Steuerung der Maschine diese Art der Interpolation unterstützen.

Um den Drehtisch zu steuern, reicht es aus, dem Satz mit linearer Interpolation, Positionierung oder Festzyklus die Adresse A (B) hinzuzufügen:

• G00 X_Y_Z_A_ – Positionierung;
• G01 X_Y_Z_A_F_ – lineare Interpolation.

Typisches Format für vorgefertigte Zyklusarbeiten:

G81 X0 Y0 Z-5 A0 F45 R0.5
A15
A30
A45
G80

Die Programmierung der 4. Achse sollte Ihnen keine besonderen Schwierigkeiten bereiten. Beim Arbeiten mit einem gesteuerten Rundtisch müssen lediglich einige technische Besonderheiten berücksichtigt werden. Erstens kann sich der Drehteller entweder in positiver oder negativer Richtung drehen. Die Drehrichtung und das entsprechende Vorzeichen werden durch die Rechte-Hand-Regel bestimmt. Zweitens kann die Tischdrehung sowohl in absoluten als auch in relativen Koordinaten programmiert werden. Drittens ist der numerische Wert des Drehwinkels bei vielen Maschinen begrenzt. Beispielsweise müssen Sie den Tisch um 400° drehen, aber das Steuerungssystem erlaubt Ihnen, einen Winkel von maximal 360° vorzugeben. Sie müssen einen zusätzlichen Rahmen mit einem Winkel von 40° zur vorherigen Tischposition programmieren. Und schließlich bedenken Sie, dass der lineare Bewegungsfehler umso größer wird, je weiter wir uns vom Rotationszentrum entfernen.

Die folgenden Beispiele helfen Ihnen zu verstehen, wie Sie eine zusätzliche Rotationsachse programmieren. Im ersten Fall ist es notwendig, Löcher am Umfang der Scheibe zu bohren. Im zweiten Fall müssen Sie durch gleichzeitige lineare Bewegung des Fräsers und Drehung des Drehtisches eine spiralförmige Nut auf der Oberfläche der Welle erzeugen.

Reis. 10.5. Es ist erforderlich, 4 Löcher am Umfang der in den Nocken des Drehtellers montierten Scheibe zu bohren. Um solche Löcher zu bohren, müssen Sie den Tisch um 90° drehen

Reis. 10.6. Es ist notwendig, eine spiralförmige Nut auf der Oberfläche der Welle zu erhalten. Die Welle wird in den Nocken des gesteuerten Rundtisches fixiert. Der einfachste Weg, eine solche Nut zu bearbeiten, ist die Berechnung mit einem CAD/CAM-System.

Mit numerischer Steuerung zur Verbesserung der Produktionseigenschaften des Arbeitswerkzeugs. Es ermöglicht die Bearbeitung nicht standardmäßiger Werkstücke und die Herstellung von Produkten mit komplexen Formen. Die Ausstattung ermöglicht eine vollwertige 3D- und 4D-Bearbeitung auf CNC-Maschinen. Am häufigsten wird das Gerät zur Bearbeitung von Holz eingesetzt, es können aber auch andere Materialien bearbeitet werden.

Besonderheiten

Rundachsen sind nicht für jede Maschine typisch. Die Hauptaufgabe dieses Elements besteht darin, die Drehung des Werkstücks um seine Achse sicherzustellen. Es dient der Bearbeitung von Werkstücken auf Basis von:

• Baum;
• Aluminium-, Nichteisen- und Kupferlegierungen;
• Plastik.

Der Motor ist für den Betrieb der Achse verantwortlich. Es kann Teil des ursprünglichen Maschinendesigns sein oder separat installiert werden. Bei separater Installation fungiert das Element als vierte Achse.

Die vierachsige Bearbeitung hat im Gegensatz zur dreiachsigen Bearbeitung eine Reihe von Vorteilen. Das Drei-Achsen-Verfahren ermöglicht die 3D-Bearbeitung auf einer Seite des Werkstücks, da die andere Seite am Tisch befestigt wird. Um die zweite Seite zu bearbeiten, müssen Sie zusätzliche Schritte zur Neuinstallation des Produkts durchführen. Die Drehachse löste dieses Problem. Mit seiner Hilfe kann das Werkstück ohne zusätzliche Maßnahmen von allen Seiten bearbeitet werden.

Dank dieser Funktion ist es möglich, Produkte mit komplexem Design zu erhalten:

• Möbelkomponenten;
• Schmuck;
• dekorative Holzmuster.

Maschinen mit Drehachse werden häufig in dekorativen Anwendungen eingesetzt. Durch die korrekte Einrichtung des Geräts ist eine Offline-Verarbeitung möglich. Die Rohlinge ähneln handgefertigten Produkten.

Design

Für Maschinen mit Drehachse gibt es verschiedene Möglichkeiten. Die höchste Qualität sind . Die Leistung auf herkömmlichen Geräten ist geringer.

Bei Hochleistungsaggregaten ist ein Riemenantrieb verbaut. Einige Modelle sind mit einer fünften Achse ausgestattet. Die Abmessungen der Tischplatte können variieren, Breite und Länge sollten jedoch nicht weniger als einen Meter betragen. Selbstgebaute Geräte zeichnen sich durch den Einbau eines Drehfutters oder einer Planscheibe auf der Drehachse aus. Dreibacken-Drehfutter sind auf Werksmaschinen üblich.

Der beliebteste Motortyp ist ein Zweiphasen-Vierleitermotor.

Abmessungen und Kosten der Ausrüstung hängen vom jeweiligen Modell ab. Großformatige Optionen werden in industriellen Umgebungen eingesetzt. Kompaktere Modelle können für Haushaltsaufgaben und kleine Unternehmen verwendet werden. Aber nicht jeder kann sich selbst die billigsten Optionen leisten. Daher bauen viele Menschen eine CNC-Maschine selbst.

Heimwerkermaschine mit Drehachse

Unerfahrenen Benutzern wird nicht empfohlen, eine Maschine mit Drehachse aus Metall herzustellen. Zunächst sollten Sie versuchen, eine Einheit aus Sperrholz herzustellen. Im ersten Schritt werden eine Zeichnung und ein Kontrollfräsprogramm erstellt. Dieser Schritt kann mit dem Rhinoceros-Dienst durchgeführt werden. Die Dicke des Sperrholzes muss mindestens 15 Millimeter betragen. Es muss auf dem Tisch befestigt werden, woraufhin die CNC-Maschine die erforderlichen Rohlinge herstellt.

Der zweite Schritt besteht im Zusammenbau der resultierenden Teile. Danach müssen Sie ein Wasserpumpenlager kaufen. Dieser Artikel wird in Autoteilegeschäften verkauft. Vor dem Einbau des Lagers müssen die Teile mit Farbe und Lack beschichtet werden. Das Lager kann mit Schrauben verstärkt werden. Für den Betrieb des Geräts benötigen Sie eine Reihe von Komponenten, darunter:

• Maschinentisch;
• Gürtel;
• Schrittmotor.

Zusätzliche Teile werden auf einer Drehmaschine hergestellt. Nachdem die Montage des Geräts abgeschlossen ist, müssen Sie separat einen Treiber erwerben, der für die Steuerung des Schrittmotors verantwortlich ist. Der neue Treiber muss in der Maschinensteuerung installiert werden.

Bevor eine selbstgebaute CNC-Rundachse auf den Markt kommt, müssen Sie sicherstellen, dass die Komponenten gut befestigt sind.

Verwendung

Es gibt zwei Möglichkeiten, mit einer Rundachse zu arbeiten:

• Index;
• kontinuierlich.

Die erste Methode beinhaltet eine schrittweise Verarbeitung, beginnend mit freien Bewegungen und endend mit stationären Bedingungen. Der Übergang von einer Verarbeitung zur anderen geht mit einem Stopp und einer Fixierung einher. Für die zweite Methode sind keine zusätzlichen Schritte erforderlich. Die korrekte Verarbeitung hängt von der Verfügbarkeit des Programms und einem geeigneten Modell des Arbeitsgeräts ab.

Für eine vollständige Bearbeitung muss die Maschine mit einer Vier-Achsen-Steuerung ausgestattet sein. Um das Gewicht der Spindel auszugleichen, ist die Z-Achse mit einer Gasfeder ausgestattet.

Ein weiteres Plus sind die direkt im Gehäuse verbauten Linearlager, da diese bei selbstgebauten Konstruktionen einfacher zu installieren sind. Einfache LM08UU sind billiger, aber Sie müssen einen Halter dafür anfertigen (kann auf einem Drucker gedruckt werden) – das ist ein separates Gespräch.

Also ein paar Worte zum Komponentensatz für die neue Y-Achse selbst und dann zur Modifikation. Ich habe das Paket 3 Wochen nach der Bestellung erhalten, in einer Posttüte und einem schmalen Karton für mehr Stabilität. Das ist ein Pluspunkt, die zylindrischen Schäfte fallen einfach aus der Verpackung, aus irgendeinem Grund denken die Verkäufer bei Ali nicht darüber nach. Aber vergeblich.


Jeder Artikel im Set ist separat in einer Tasche verpackt. Es sind Ölspuren in den Lagern vorhanden


Um den Maßstab abzuschätzen, habe ich ein Lineal an den Führungen und der Schraube befestigt. Lineal 30 cm, Eisen 40 cm


Die Enden der Schnecke und der Wellen sind gratfrei. Es fühlt sich an, als würden die Schäfte mit einer großen Peitsche in Standardgrößen geschnitten, da am Ende ein wenig Ruß zu sehen ist. Aber nach dem Schneiden verarbeitet. Im Prinzip kann ich den gleichen Eingriff auch selbst durchführen, daher versuche ich, möglichst lange Abschnitte zu machen.


Die Enden sind abgeschrägt. Wenn Sie es selbst zuschneiden (und ich schneide es ein wenig zurecht), dann kann die Fase mit einem Spitzer/von Hand entfernt werden. Es ist hauptsächlich dekorativ, damit es keine Grate gibt und beim Einbau der Lager die Kugeln nicht berührt.


Ich habe keine Mikrometer gefangen, der Schaftdurchmesser beträgt durchaus 8 mm. An der Fertigungsgenauigkeit von zylindrischen Wellen gibt es keine Zweifel, Hauptsache, sie sind bei der Lieferung nicht verbogen. Ich habe weitere Beschwerden über die Lager. Ich habe mehrere günstige LM08UU von Ali gekauft, einige sitzen fest, andere etwas locker. Dies macht sich bei Lagern deutlich bemerkbar, insbesondere wenn sie auf derselben Welle montiert sind.


SK8-Bremssättel sind eine praktische Sache. Sie werden direkt am Profil (beliebig) montiert und die Welle festgeklemmt. Auf Wunsch kann es in Amateurkonstruktionen zum Spannen von Gegenständen mit einem Durchmesser von 8 mm (z. B. einer Spitze für eine Maschine) verwendet werden.


Gesamt- und Einbaumaße sind kein Problem zu finden, sie sind Standard. Schreiben Sie bei Bedarf eine persönliche Nachricht oder schauen Sie in den ersten beiden Themen nach, dort waren Zeichnungen.


Beim Anprobieren des Designs und vor der Bestellung habe ich zunächst 3D-gedruckte Stützen verwendet. Ich habe es jetzt entfernt, da es nicht mehr benötigt wird. Bei denen aus Metall sieht es viel besser aus e Stichdesign


KP08-Lagerstützen zur Fixierung der Leitspindel. Für die Klemme gibt es zwei 1,5-Sechskantschrauben.
Diese Stützen sind in Amateurkonstruktionen sehr praktisch zu verwenden: Sie werden in 3D-Druckern für die Z-Achse verwendet, und Sie können auch hausgemachte Riemenantriebe herstellen, indem Sie einen 8-mm-Wellenabschnitt in dieses Lager einspannen und ein Zahnrad auf der Welle installieren. Bitte beachten Sie: Diese CNC2417-Nachbildung verwendet KFL08-Flanschlager, um die T8-Schraube auf der Platte auf der X-Achse zu installieren.


Und zu guter Letzt das SC08UU-Gehäuse-Linearlager. Es kostet etwas (doppelt) mehr als das einfache LM08UU, verfügt aber über ein M4-Gewinde zum Anbringen von Befestigungsschrauben. Aufgrund der einfachen Installation ist es auch sehr praktisch für den Einsatz in Amateurkonstruktionen. Es gibt eine Version SC08LUU, erweitert, die ich im Z-Achsen-Schieber verwende.

Das ist alles über den Bausatz, jetzt geht es um die Modifikationen.

Ich habe den Zusammenbau mit der X- und Y-Achse bzw. den Schlitten begonnen.
Zuerst montieren wir die Y-Achse: Motor, Bremssattel, Schraube mit Mutter und Kupplung.
Wir montieren den Motor am Halter. Ganz einfach: vier M3-Schrauben. Die Länge ist kurz und hängt hauptsächlich von der verwendeten Platte (Dicke) und den Unterlegscheiben ab.


Motor mit Platte vor der Montage am Profil.


Als nächstes montieren Sie KP08 gegenüberliegend, wobei der Abstand von der Mitte der Motorachse und von der Mitte der Bremssattelachse gleich bleibt




Als nächstes installieren wir die SK8-Wellenstützen, vier davon, ein Paar pro Welle. Vergessen Sie beim Einbau von Wellen nicht die Lager.

Als nächstes montieren wir die Platte mit dem X-Motor sowie die Platte mit dem KFL08-Bremssattel


Die Platten sind symmetrisch gefertigt und Sie können den Propeller auf beiden Seiten des KFL08 montieren, nachdem Sie zuvor den Motor installiert haben (M3-Messing-Abstandshalter – praktisch für die Aufnahme von Sätzen).


Ursprünglich gab es einen 3D-gedruckten KFL08, aber während ich ihn zusammenbaute und testete, gelang es mir, einen normalen zu bestellen und zu erhalten)))

Wir montieren weiter die X-Achse. Installieren Sie die Platten am Rahmen


Installieren Sie die zweite Platte.
Die Platten verleihen der Struktur zusätzliche Steifigkeit und dienen gleichzeitig als Halterung für die X-Achse. Zur Verstärkung wurden 3 8 mm zylindrische Wellen verwendet.


Als nächstes installieren wir Wellen (drei Stück) plus SC08UU-Lager (jeweils drei Paare) in den Löchern der Platten.




Näheres Foto. 10 mm zylindrischer Schaft auf jeder Seite werden in den SHF08-Bremssattel eingespannt. Und es empfiehlt sich, für die Montage des Griffs (manuelle Bewegung des Schlittens) etwa 20 mm der Leitspindel freizulassen.


Wir montieren den Plattenwagen X auf den Lagern. Vergessen Sie nicht die Nuss. Ich habe einen 3D-gedruckten Mutternhalter verwendet. Der Kauf eines Halters ist ziemlich problematisch. Die zu kaufenden Optionen sind entweder eine flache Kunststoffmutter (POM) mit Löchern zur Befestigung (Optionen und). Ich habe sie im Angebot gesehen, aber sie kosten viel Geld. So, vorerst der bedruckte Halter...




Wir prüfen die freie Bewegung des Schlittens vom Anfang bis zum Ende der Achse und ziehen die Schrauben fest.


Der Z-Achsen-Schieber ist bereits an der Platte befestigt. Sie können sie aus einem Abschnitt des 2080-Profils und SK8-Bremssätteln herstellen, Sie können sie selbst herstellen, das ist möglich

Die Drehachse soll die Drehung der Teile im erforderlichen Winkel gewährleisten. Dabei handelt es sich um einen Drehmechanismus, der es ermöglicht, das Werkstück in die gewünschte Richtung und in einem bestimmten Winkel zu drehen. Mit den 4 Drehachsen können Werkstücke aus Materialien wie Kunststoff und Holz bearbeitet werden. Darüber hinaus wird die Achse auch zum Gravieren von Metallen verwendet. Mit der Drehachse für eine CNC-Fräsmaschine können Sie Produkte unterschiedlicher Komplexität herstellen: Mit ihrer Hilfe können Sie Baluster, Griffe, dekorative Elemente mit Gravur, verschiedene Figuren und andere komplexe Formen herstellen.

Existieren Drehachsen auf einem Riemen- und Harmonic-Getriebe. Was ist ihr Unterschied? Die erste Variante eignet sich eher für die Bearbeitung von Kunststoff und Holz, die zweite Variante eher für die Bearbeitung harter Materialien, insbesondere Metall. Darüber hinaus sind die Achsen in 3- und 4-Nocken-Achsen unterteilt. Der erste Achsentyp ist für die Zentrierung von Werkstücken mit runder Form konzipiert, die 4-Backen-Achse für die Zentrierung von Werkstücken mit rechteckigem Querschnitt.

Vorteile der Drehachse für Fräsmaschine,

Welche Vorteile bietet es? Drehachse? Dieser Teil erweitert die Möglichkeiten von CNC-Maschinen erheblich: Dank der Positionierung des Werkstücks im Raum wird die Herstellung komplexer Produkte möglich. Der Einsatz einer Drehachse löst das Problem der Automatisierung der durchgeführten Arbeiten: Nach der Installation beginnt die Bearbeitung der Werkstücke automatisch. Außerdem, CNC-Drehachse wird die Zeit für die Herstellung des Produkts erheblich verkürzen. Und natürlich macht die Drehachse das Arbeiten an einer CNC-Maschine nicht nur schneller, sondern auch komfortabler: Nach dem Einbau der Achse entfällt die Notwendigkeit, das Werkstück neu anzuordnen, da es für die Bearbeitung nur einmal fixiert werden muss. Es ist wichtig zu beachten, dass die Installation einer Drehachse nicht schwierig ist: In der Regel sind die Achsen für jede Maschine geeignet und Standardprogramme ermöglichen den Anschluss dieser Geräte, sodass keine Neukonfiguration erforderlich ist.

Auf diese Weise, CNC-Drehachse für Werkzeugmaschinen ermöglicht die Herstellung hochwertiger Produkte, die eine hohe Präzision erfordern, in kürzester Zeit. Dementsprechend wird der Einbau einer Drehachse die Produktivität deutlich verbessern und den Gewinn steigern.

Im uns bekannten dreidimensionalen Koordinatensystem gibt es drei zueinander senkrechte Achsen (X, Y, Z), die die Basis bilden.
Die meisten CNC-Maschinen führen in der Grundversion nur eine 3-Achsen-Bearbeitung durch.
Für einige Produkte mit komplexen Formen reicht dies jedoch nicht aus. Durch eine zusätzliche Modifikation – den Einbau einer Drehachse – sind CNC-Gravier- und Fräsmaschinen in der Lage, eine 4-Achsen-Bearbeitung durchzuführen.
Bei der Vier-Achs-Bearbeitung auf einer Gravier- und Fräsmaschine auf einer CNC-Maschine mit einer Drehachse handelt es sich im Allgemeinen um eine kontinuierliche Bearbeitung sowohl symmetrischer als auch asymmetrischer Körper.
Im Gegensatz zur herkömmlichen 3-Achsen-Bearbeitung eines 3D-Modells, bei der das Teil einseitig am Tisch einer CNC-Maschine befestigt werden muss, ermöglicht das 4-Achsen-Fräsen die kontinuierliche Bearbeitung des Produkts von allen Seiten, ohne dass zusätzliche Arbeitsgänge zum Neuanordnen erforderlich sind Teil auf dem Arbeitstisch. Dadurch ist es möglich, Produkte mit komplexen Formen zu erhalten. Die Herstellung von Balustraden, Kapitellen, Säulen, Pfeilern, Tisch- und Stuhlbeinen, Schachfiguren sowie verschiedenen Figuren, Ringen, anderem Schmuck sowie Werbe- und Souvenirprodukten sind die häufigsten Beispiele einer solchen Verarbeitung.
Vielfältige Formen, Konturen – bei der Teilebearbeitung auf einer Gravier- und Fräsmaschine mit der 4. Rundachse wird jeder Wunsch verwirklicht.
Die Hauptmöglichkeit, wie bereits erwähnt, eine 3-Achsen-Maschine in eine 4-Achsen-Maschine umzuwandeln, ist die Verwendung einer Drehachse, Abbildungen 1 und 2.

Abbildung 1 zeigt ein Foto einer Drehachse für eine CNC-Maschine, die eine mehrseitige Bearbeitung ermöglicht.

Abbildung 1 Drehachse für eine CNC-Maschine.

CNC-Fräsmodellierer3040

Video zum Schneiden einer komplexen Figur mithilfe einer Drehachse am Beispiel eines Schachritters

Installation einer Drehachse auf einer 3-Achsen-CNC-Fräsmaschine CNC-3040AL300

Abbildung 2 4-Achsen-CNC-Fräsmaschine

Darüber hinaus muss für eine kontinuierliche Bearbeitung entlang von 4 Achsen das CNC-System der Maschine auch die darauf installierte Repetierachse steuern können. Daher erfordert die 4-Achsen-Bearbeitung nicht nur das Vorhandensein einer Drehachse, sondern auch den Einsatz eines entsprechenden CNC-Systems. Am häufigsten wird hierfür eine Schrittmotorsteuerung mit 4 Steuerkanälen oder einfacher eine 4-Achsen-Steuerung verwendet. Ein Beispiel für eine Steuerung ist in Abbildung 3 dargestellt. Kanal A dieser Steuerung kann zur Steuerung einer an der Maschine installierten Drehachse verwendet werden.

Figur 3.

Es gibt zwei Arten der 4-Achsen-Bearbeitung: Die erste ist die kontinuierliche und die zweite ist die Positionsbearbeitung (Indexierbearbeitung). Kontinuierliche Bearbeitung – in diesem Fall bewegt sich der Fräser gleichzeitig entlang aller Freiheitsgrade.
Positionsbearbeitung – die Drehachse wird nur zum Ändern der Position des Werkstücks verwendet, andere Vorgänge werden im dreidimensionalen Bearbeitungsmodus ausgeführt.

Um mit der Rundachse arbeiten zu können, ist es notwendig, das Steuerungsprogramm zu konfigurieren. Nachfolgend finden Sie die Einstellungen für Mach3 für 6:1- und 4:1-Lenkachsen. Abbildung 4 zeigt die Einstellungen der LPT-Port-Pins für den Schrittmotor-Controller im in Abbildung 3 gezeigten Aluminiumgehäuse.

Figur 4.

Abbildung 5 - Einstellungen für eine Rundachse mit einem Übersetzungsverhältnis von 4:1.

Abbildung 5.

Abbildung 6 – Einstellungen für eine Drehachse mit einem Übersetzungsverhältnis von 6:1.

Abbildung 6.

Abbildung 7.

Steuerungsprogramme für das Arbeiten mit multilateraler Bearbeitung sind in DeskProto, PowerMill etc. möglich.

Abbildung 8 zeigt das Ergebnis der Mehrseitenbearbeitung mit einer 4-Achsen-CNC-Fräsmaschine CNC-3040AL2.

Abbildung 8. Mehrseitige Bearbeitung auf einer 4-Achsen-Desktop-CNC mit einer Drehachse