ForemkaCAD

Frezowanie, toczenie i cięcie CNC online: G-code z modelu

Zakładka PRODUKCJA zamienia model w program dla maszyny CNC: frezarki, tokarki albo przecinarki (laser, plazma, strumień wody). Mówisz, z jakiego kawałka materiału zaczynasz, czym obrabiasz i co ma zniknąć, a Foremka liczy ścieżkę narzędzia, pokazuje, jak narzędzie zbiera materiał, porównuje wynik z modelem i zapisuje G-code, czyli tekstowy program z ruchami dla maszyny. Frezowanie obejmuje operacje 2.5D, w których frez pracuje na stałych wysokościach i schodzi warstwami (płyty, kieszenie, obrysy, fazy, rowki, napisy, otwory, gwinty), oraz operacje 3D, w których frez jedzie po zakrzywionej powierzchni, na przykład po dnie misy albo po wnęce formy. Ścieżki, symulację i program liczy sama przeglądarka w osobnych wątkach, więc długie liczenie nie blokuje okna.

Co możesz zrobić

Ustawienie i narzędzia

  • Nowe ustawienie opisuje, na jakiej maszynie i z jakiego materiału pracujesz. Rodzaj obróbki to frezowanie, cięcie (laser, plazma, woda) albo toczenie. Półfabrykat, czyli surowy blok, z którego powstanie część, to prostopadłościan z naddatkiem wokół modelu albo o podanych wymiarach, a przy toczeniu pręt albo tuleja. Wybierasz tu też oś narzędzia (od góry, od spodu albo z boku modelu) i zero przedmiotu, czyli punkt, od którego maszyna liczy współrzędne: narożnik, środek ściany albo środek bloku. Na karcie Program ustawisz numer programu, przesunięcie zera (G54 do G59, czyli położenie zera zapamiętane w maszynie) i jednostki: milimetry albo cale.
  • Gdy w projekcie nie ma pasującego ustawienia, operacja kliknięta na wstążce zakłada je sama, z wartościami domyślnymi. Toczenie trafia do ustawienia tokarskiego, cięcie do ustawienia cięcia.
  • Biblioteka narzędzi: frezy walcowo-czołowe, kulowe i toroidalne, głowice planujące, wiertła, frezy do faz i frezy do gwintów, do tego noże tokarskie, wytaczaki (noże do toczenia w otworze), przecinaki (wąskie noże do rowków i odcinania), noże do gwintów oraz narzędzia do cięcia: laser, plazma i strumień wody. Każde ma wymiary, oprawkę i parametry skrawania. Na początek dostajesz przykładową bibliotekę z 23 narzędziami i sześcioma oprawkami (tuleje ER, SK40, HSK63).
  • Oprawka to uchwyt, w którym siedzi narzędzie. Wybierzesz jedną z przykładowych albo opiszesz własną: jako walec albo jako stopnie o podanych średnicach i długościach. Symulacja i operacje 3D sprawdzają, czy oprawka nie zahacza o materiał i model.
  • Moja biblioteka zapisuje Twoje narzędzia i postprocesory na serwerze, więc masz je w każdym projekcie. Bez sieci działa kopia w przeglądarce, a zmiany trafią na serwer, gdy wróci połączenie. Przycisk Do mojej biblioteki kopiuje tam narzędzie z dokumentu albo z przykładów.
  • Okno operacji ma karty Narzędzie, Geometria, Wysokości, Przejścia (w wierceniu Cykl) i Łączenie. Operacje, które czegoś nie potrzebują, mają mniej kart. Wysokość to odniesienie, na przykład „Góra półfabrykatu” albo „Spód modelu”, plus przesunięcie. Po OK ścieżka liczy się od razu.

Frezowanie 2.5D

  • Planowanie zdejmuje naddatek z góry półfabrykatu przejazdami zygzakiem, aż do góry modelu.
  • Kieszeń 2D wybiera materiał do płaskiego dna. Wyspy, czyli fragmenty wystające z dna, zostają. Gdy kieszeń wychodzi na brzeg części, frez wjeżdża z powietrza obok bloku, zamiast zagłębiać się w materiał. Obróbka resztek zbiera tylko to, co zostało po wcześniejszych operacjach albo po większym frezie, na przykład w narożnikach.
  • Adaptacyjne 2D też wybiera kieszenie i obniża płaskie ściany, ale tak, żeby frez przez cały czas skrawał z tym samym obciążeniem, także w narożnikach. Obciążenie to szerokość, na jaką frez wchodzi w materiał przy prostym przejściu (zwykle 5 do 15% średnicy). Wąski, równy pas materiału pozwala zejść od razu na głębokość bliską długości ostrza i jechać szybciej niż przy zwykłej kieszeni. Tam, gdzie przy krawędzi nie ma ścianki, frez zbiera materiał aż do obrysu półfabrykatu.
  • Kontur 2D obchodzi obrys części z zewnątrz albo otwór od środka, warstwami. Pole „Przejścia w bok” dodaje przejazdy wykańczające ściankę. Mostki (prostokątne albo trójkątne, z szerokością, wysokością i odstępem) zostawiają cienkie łączniki, żeby wycinana część nie odpadła od bloku przy ostatniej warstwie. Kontur przejdzie też po otwartym łańcuchu krawędzi, od końca do końca.
  • Faza 2D ścina frezem do faz krawędź obrysu albo otworu na zadaną szerokość.
  • Rowek prowadzi frez środkiem rowka tak szerokiego jak narzędzie, prostego albo pierścieniowego, i schodzi w nim zygzakiem.
  • Grawerowanie prowadzi środek narzędzia po krzywych szkicu albo krawędziach modelu, na przykład po napisie.
  • Wiercenie ma cztery cykle: zwykły (G81), z postojem na dnie (G82), głęboki z wycofaniem (G83) i z łamaniem wióra (G73). Otwory idą w kolejności najkrótszej drogi.
  • Gwint frezuje gwint frezem do gwintów, który zatacza helisę w otworze albo na czopie. Gdy w polu średnicy zostawisz zero, średnica i skok przyjdą z tabeli gwintów metrycznych: do otworu 5 mm Foremka dobierze gwint M6 × 1. Gwint jest prawy, chyba że odznaczysz „Gwint prawy”.

Frezowanie 3D

Operacje 3D liczą się na całym modelu ustawienia, bez wskazywania ścian. Granica obróbki mówi, gdzie może jechać narzędzie: w obrysie półfabrykatu, w prostokącie modelu albo w obrysie modelu widzianym z góry. Zwykle najpierw idzie obróbka zgrubna, która szybko zbiera większość materiału i zostawia cienki naddatek, a potem wykańczająca, która jedzie już po samej powierzchni modelu.

  • Zgrubne: Adaptacyjne 3D i Kieszeń 3D zbierają materiał warstwami nad modelem i zostawiają naddatek (domyślnie 0,3 mm). Adaptacyjne 3D skrawa ze stałym obciążeniem freza, jak Adaptacyjne 2D, a Kieszeń 3D idzie pierścieniami od ścianek modelu. Płaskie półki modelu dostają własną warstwę. Opcja „Resztki po wcześniejszych operacjach ustawienia” zbiera tylko to, co zostało po nich.
  • Równoległe prowadzi narzędzie po powierzchni prostymi przejściami obok siebie, pod zadanym kątem. Najlepiej sprawdza się na płaskich powierzchniach i łagodnych zboczach.
  • Kontur 3D jedzie na stałych wysokościach wzdłuż stromych ścian, warstwa pod warstwą. Rampa robi to samo bez przerw między warstwami: narzędzie schodzi po ścianie w sposób ciągły, nie stromiej niż zadany kąt.
  • Stały grzbiet trzyma stały odstęp przejść mierzony po powierzchni, więc grzbiety, czyli wąskie garby materiału między sąsiednimi przejściami, mają tę samą wysokość na płaskim dnie i na zboczu.
  • Strome i płaskie łączy Kontur 3D ze Stałym grzbietem: na ścianach stromszych od zadanego kąta jedzie konturem, na płaskich przejściami ze stałym grzbietem.
  • Poziome wykańcza tylko płaskie półki modelu, pierścieniami od ścianek do środka, i nie rusza ścian ani zboczy.
  • Ołówek przechodzi wzdłuż wewnętrznych naroży i zaokrągleń, w których narzędzie dotyka dwóch ścian naraz, zwykle po większym frezie. Może dodać przejścia po obu stronach naroża.
  • Spirala i Promieniowe prowadzą narzędzie spiralą albo wzdłuż promieni wokół środka granicy obróbki albo podanego punktu. Pasują do okrągłych kształtów.
  • Rzut rzuca krzywe szkicu albo krawędzie w osi narzędzia na powierzchnię modelu, na przykład żeby wygrawerować napis na zakrzywionej ściance.
  • Pole Trzonek i oprawka w operacjach 3D ma trzy ustawienia: bez sprawdzania, ostrzeżenie z liczbą miejsc, w których trzonek albo oprawka dotknęłyby modelu, albo ścieżka przycięta w tych miejscach (zostaje tam materiał).

Kilka ustawień jednej części

  • Gdy część trzeba obrobić z dwóch stron, drugą stronę zaczniesz poleceniem Druga strona (na wstążce i w menu ustawienia w drzewie). Nowe ustawienie ma odwróconą oś narzędzia, te same bryły i półfabrykat „Z poprzedniego ustawienia”, czyli ten sam kawałek materiału z tym, co zebrała już pierwsza strona. Zgrubne 3D na drugiej stronie zbiera tylko materiał, który został.
  • Symulacja takiego ustawienia przechodzi przez wszystkie ustawienia części od pierwszego i pokazuje półfabrykat jako pełną bryłę, więc widać obróbkę z każdej strony.
  • Postprocesor składa jeden program z kilku ustawień (lista „Ustawienia w programie”). Bez osi obrotowych każde ustawienie idzie na przesunięciu zera ze swojej karty Program (G54, G55...), a gdy dwa kolejne mają to samo, program staje (M0), żebyś przełożył część. Z 4. osią albo stołem uchylnym (A-C, B-C) maszyna sama obraca część przed każdym ustawieniem i dalej frezuje w trzech osiach (tak zwane pozycjonowanie 3+2). Współrzędne przeliczają się wokół osi obrotu, a sterowanie Fanuc może zamiast tego dostać płaszczyznę pochyloną G68.2.

Toczenie

  • Ustawienie z rodzajem Toczenie ma oś wrzeciona, zero na tej osi przy czole półfabrykatu i pręt albo tuleję jako półfabrykat. Gdy średnica i długość są równe 0, Foremka bierze je z modelu z naddatkami, a średnica otworu 0 oznacza pełny pręt.
  • W grupie TOCZENIE: Planowanie czoła wyrównuje czoło pręta, Zgrubne i Wykańczające toczą zarys części z zewnątrz albo w otworze (wytaczanie), Rowki wcinają się przecinakiem w zagłębienia zarysu, Gwint toczy gwint nożem do gwintów na wskazanym walcu, Odcinanie odcina gotową część za jej tyłem, a Wiercenie w osi wierci otwór w osi wrzeciona.
  • „Stała prędkość skrawania (G96)” sama podnosi obroty, gdy nóż zbliża się do osi, aż do pola „Największe obroty”. Posuw podajesz w milimetrach na obrót. Program podaje X jako średnicę, tak jak czyta go tokarka. Postprocesory: Fanuc, Haas i LinuxCNC w wersji na tokarkę.

Cięcie laserem, plazmą i wodą

  • Ustawienie z rodzajem Cięcie (laser, plazma, woda) i operacja Cięcie wycinają części z płaskiego arkusza. Wskazujesz krawędź konturu (cały łańcuch zaznacza się sam) albo zamknięte krzywe szkicu, na przykład arkusz ułożony narzędziem Rozłóż (zobacz formaty plików). Bez wskazań tnie obrysy wszystkich brył ustawienia: największą płaską ścianę każdej bryły razem z otworami, na przykład rozwinięcie blachy.
  • Najpierw idą otwory, potem obrys, a część leżąca w otworze innej części idzie przed nią, żeby nic nie wypadło przed czasem. Dojazd i odjazd leżą po stronie odpadu.
  • Szczelina to szerokość, jaką wypala wiązka albo wycina strumień. Należy do narzędzia, razem z czasem i wysokością przebicia oraz wysokością cięcia. Kompensacja szczeliny decyduje, kto odsuwa ścieżkę o pół szczeliny: program, sterowanie (G41) albo nikt (wtedy środek wiązki jedzie po linii).
  • Postprocesory: „Przecinarka: ogólny G-code”, „LinuxCNC (plasma)”, „Mach3 (plasma)” i „GRBL (laser)”, ten ostatni bez osi Z.

Symulacja, program i arkusz

  • Generuj (Ctrl+G) przelicza zaznaczone operacje, a bez zaznaczenia wszystkie. Ruchy szybkie są żółte, dojazdy zielone, zagłębianie czerwone, skrawanie niebieskie.
  • Symuluj pokazuje, jak narzędzie zbiera materiał, i zgłasza kolizje: ruch szybki przez materiał, materiał powyżej ostrzy i oprawkę w materiale.
  • Porównanie z modelem na pasku symulacji koloruje półfabrykat: czerwony to podcięcie (narzędzie weszło w model), zielony zgadza się z modelem z dokładnością do 0,05 mm, a od żółtego do pomarańczowego zostaje naddatek (pomarańczowy od 2 mm). Obok widać największe podcięcie i największy naddatek w danej chwili.
  • Postprocesor pokazuje gotowy program i zapisuje go do pliku. Własne postprocesory… to kopie wbudowanych, w których zmienisz rozszerzenie pliku, numery wierszy, komentarze, łuki (G2/G3 albo same odcinki), cykle wiercenia, zmianę narzędzia i własne wiersze na początku, przy zmianie narzędzia i na końcu programu. W wierszach wstawisz pola, na przykład numer narzędzia albo obroty, a okno od razu pokazuje przykładowy program.
  • Arkusz ustawienia to strona dla operatora maszyny: półfabrykat i punkt zerowy, lista narzędzi, operacje z parametrami skrawania, szacowanym czasem i zasięgiem w osi Z oraz widok ścieżek z góry. Zapisz HTML pobiera ją jako plik, Drukuj wysyła na drukarkę albo do PDF.

Jak to wygląda w praktyce

  1. Zrób płytkę 100 × 60 × 20 mm z prostokątną kieszenią i czterema otworami Ø6 na wylot (Wyciągnij i Otwór, zobacz bryły).
  2. W zakładce PRODUKCJA kliknij Nowe ustawienie. Rodzaj obróbki to domyślnie frezowanie, a zero leży w lewym przednim narożniku, na górze półfabrykatu. Na karcie Półfabrykat zostaw naddatek 1 mm z boków i u góry: okno pokaże blok 102 × 62 × 21 mm.
  3. Nowa operacja sama bierze pasujące narzędzie z biblioteki, a inne wybierzesz na karcie Narzędzie. Obroty i posuwy przechodzą razem z narzędziem.
  4. Planowanie nie potrzebuje wskazań. Kliknij OK, a ścieżka policzy się od razu.
  5. Kieszeń 2D: kliknij dno kieszeni. Frez schodzi po helisie, czyli spiralą w dół, i zbiera materiał pierścieniami od środka do ścianki, warstwa po warstwie, aż dojdzie do dna.
  6. Kontur 2D: kliknij górną krawędź obrysu, a cały zamknięty łańcuch zaznaczy się sam. Strona narzędzia „Samoczynnie” prowadzi frez po zewnętrznej stronie obrysu, z dojazdem łukiem. Na karcie Wysokości ustaw Dolna na „Spód modelu”, żeby frez zszedł na całą grubość.
  7. Wiercenie: kliknij okrąg jednego otworu, potem Dodaj otwory o tej samej średnicy. Wybierz wiertło 6 mm (przy innej średnicy okno ostrzega), a na karcie Cykl zaznacz „Wierzchołek przez dno otworu przelotowego”, żeby otwór wyszedł na wylot pełną średnicą.
  8. Po zmianach Generuj (Ctrl+G) przelicza ścieżki.
  9. Symuluj otwiera pasek odtwarzania z suwakiem podzielonym na operacje i czasem programu. Półfabrykat ciemnieje tym bardziej, im głębiej zszedł frez, więc dno kieszeni widać nawet z góry. Kolizje są zaznaczone czerwonymi kreskami na suwaku.
  10. Postprocesor tłumaczy ścieżki na G-code w dialekcie Twojego sterowania: Fanuc (ISO), Haas, LinuxCNC, Mach3 / Mach4 albo GRBL. Po podglądzie Zapisz plik pobiera program z nazwą projektu, jako .nc, .ngc (LinuxCNC) albo .tap (Mach3 / Mach4).

Drugi przykład, z powierzchnią 3D:

  1. Zrób płytkę 80 × 80 × 25 mm z gładką misą Ø50 mm głęboką na 12 mm: narysuj w szkicu zarys misy i wytnij go Obrotem.
  2. Nowe ustawienie: na karcie Półfabrykat ustaw Naddatek z boków na 0, bo płytka jest już przycięta na wymiar. Okno pokaże blok 80 × 80 × 26 mm.
  3. W Adaptacyjnym 3D niczego nie wskazujesz: operacja bierze cały model, a okno samo podsunie frez walcowo-czołowy. Na karcie Przejścia zmniejsz Zagłębienie warstwy do 2 mm, żeby schodki na zboczach misy wyszły niskie. Zgrubna zostawia 0,3 mm naddatku na ściankach i na dnie.
  4. Stały grzbiet dobiera frez kulowy. Przy frezie 6 mm i domyślnym odstępie przejść 0,6 mm grzbiety między przejściami mają około 0,015 mm wysokości. Granica „Obrys modelu z góry” obejmuje całą płytkę, więc wykończy też jej górę.
  5. Symuluj i zaznacz na pasku Porównanie z modelem. Po zgrubnej misa jest żółta, bo zostało na niej 0,3 mm. Po wykańczaniu powinna zrobić się zielona, a każdy czerwony ślad to miejsce, w którym narzędzie weszło w model.

Na co uważać

  • Kontur na pełną grubość odcina część od bloku. Włącz Mostki, zostaw cienką warstwę (Dolna „Spód modelu” z przesunięciem 0,3 mm) albo przykręć detal do stołu.
  • Wewnętrzne narożniki kieszeni wychodzą zaokrąglone promieniem freza. Mniejszy frez z Obróbką resztek zmniejszy ten promień.
  • Parametry skrawania w przykładowej bibliotece są dobrane pod aluminium na małej frezarce, noże tokarskie pod stal konstrukcyjną, a narzędzia do cięcia pod blachę stalową 3 mm. Sprawdź je dla swojej maszyny i materiału.
  • Równoległe na stromych ścianach zostawia schodki po zgrubnej. Ściany wykończysz Konturem 3D, Rampą albo Strome i płaskie.
  • Wykańczanie 3D trafia do programu jako krótkie odcinki, bez łuków G2/G3. Program tokarski też nie ma łuków ani cykli wbudowanych w sterowanie: każdy ruch jest w nim rozpisany. Takie pliki są dłuższe.
  • Toczenie widzi część jako bryłę obrotową: zarys to największy promień w każdym przekroju. Spłaszczenia i otwory poza osią nie wejdą do programu, a zagłębienia, do których płytka nie sięga, zostają dla innego narzędzia (okno o tym ostrzega).
  • Oś narzędzia biegnie zawsze wzdłuż jednej z osi modelu, więc w programie 3+2 część obraca się co 90°. Nie ma obróbki z osiami obrotowymi w ruchu podczas skrawania. Środkiem obrotu jest zero pierwszego ustawienia programu, więc tam ustaw zero maszyny, na osi obrotu.
  • Operacje 2D liczą się bez sprawdzania oprawki. Jej kolizję z materiałem pokaże dopiero symulacja.
  • Symulacja nie pokazuje zwojów gwintu: frez do gwintów zbiera w niej materiał jak zwykły walec.
  • Cięcie bez wskazań pomija pętle, które nie idą na wylot, na przykład kieszenie w bryle.
  • GRBL nie zmienia narzędzia sam: program zatrzymuje się wtedy (M0) z komentarzem, które założyć, a cykle wiercenia są rozpisane na zwykłe ruchy.
  • Przy wielu operacjach przewinięcie symulacji od razu na koniec może trwać kilkanaście sekund, bez paska postępu. Do tego czasu półfabrykat i porównanie pokazują stan sprzed obróbki.
  • Ścieżki nie zapisują się w projekcie. Symuluj, Postprocesor i Arkusz ustawienia same przeliczą brakujące i nieaktualne.