Программа чпу для фрезерной обработки по дереву

Добавил пользователь Skiper
Обновлено: 19.09.2024

Фрезерное оборудование с числовым программным управлением обладает высоким быстродействием, обеспечивает отличное качество и точность обработки изделий и легко поддаётся переналадке на выпуск изделий другого вида. Все эти качества невозможно воплотить без использования микропроцессорной системы ЧПУ. Как и обычный персональный компьютер, система ЧПУ фрезерного станка содержит процессор (контроллер ЧПУ), оперативную память и интерфейс подключение внешних устройств.

Создание управляющей программы для обработки конкретного типа изделий заключается в построении маршрута движение фрезы на базе цифрового эскиза (математической модели) готовой детали (изделия). Затем файл управляющей программы может быть загружен в память ЧПУ фрезерного станка. После команды на запуск фрезерный станок может в автоматическом режиме выполнять обработку.

Совершенно очевидно, что создание управляющей программы, её загрузка на станок, а также управление самим станком (в т. ч. в ручном режиме) требует специализированного программного обеспечения. От правильного выбора компонентов ПО во многом зависит качество, простота и оперативность подготовки производственного процесса, а, следовательно, интенсивность производства и конечная прибыль предприятия.

Способы подключения ПК

Программа для управления станком

Для управления функциями фрезерного станка с персонального компьютера в большинстве случаев используется аппаратно-программный комплекс NC Studio. Аппаратная часть этого продукта включает две микросхемные платы, для кабельного соединения ПК и фрезерного станка (как описано выше). Программная оболочка представляет собой стандартное Windows-приложение, имеющее наглядный интерфейс для доступа, управления и настройки всех функций фрезерного оборудования.

С помощью NC Studio можно осуществлять ручное или автоматическое перемещение инструментального портала и шпинделя, задавать режимы обработки (частоту вращения шпинделя и подачу инструмента), настраивать скорость перемещения и ускорение инструментального портала вдоль отдельных осей и т. д. Программа также позволяет загружать управляющие файлы и запускать обработку заготовок по ним. Однако для создания управляющих файлов потребуется дополнительный набор из нескольких программных продуктов.

Набор ПО для подготовки производства изделий

Прежде чем выбрать необходимые программные продукты для создания и обработки управляющих программ, необходимо рассмотреть последовательность работы на фрезерном стане с ЧПУ. В отличие от прежних моделей фрезерных станков, ручное управление непосредственно в процессе фрезерования для оборудования с ЧПУ совершенно не требуется. Однако при этом на первый план выдвигается процесс подготовки производства, заключающийся в создании управляющей программы (содержащей маршрут, режимы обработки и т. п.).

Порядок создания управляющей программы следующий:

Соответственно, почти каждый этап работы с будущей управляющей программой требует специального ПО.

Для работы с плоскими эскизами можно воспользоваться любыми графическими (CorelDraw, Photoshop) или чертёжными (AutoCAD, Компас-график) программными пакетами.

Для создания 3D-моделей можно использовать программы 3ds Max, САПР-пакеты (Solidworks, AutoCAD, Компас) или подобные продукты. Траектория движения фрезы строиться в программах AtrCAM или Type3 (последняя также имеет прямой вывод на станок и предоставляет доступ к его функциям, аналогично NC Studio).

Эти же программы позволяют сохранить результаты работы в формате, воспринимаемом конкретным типом фрезерного станка. Для этого существуют специальные утилиты — постпроцессоры. При экспорте управляющей программы следует выбрать из библиотеки постпроцессоров наименование, соответствующее типу имеющегося в распоряжении оборудования.

Финальным этапом подготовки является загрузка созданных файлов управляющих программ на станок, фиксация заготовки на рабочем столе, установка режущего инструмента, соответствующего типа (для первого этапа обработки) и запуск фрезерного станка. Если всё сделано верно, обработка будет происходить автоматически.

Программы для ЧПУ устройств. Виды CAM, CAD. Системы ЧПУ. Различие управляющих программ для ЧПУ. Совместимость управляющих программ и систем ЧПУ.

Особенности
Виды программного обеспечения для ЧПУ устройств
Технологический цикл
Хоббийные станки и ПО для них
ArtCAM
Mach3, VriCNC
LinuxCNC
Заключение

Отличительной особенностью современных программ для управления оборудованием с ЧПУ является его упрощение и внедрение ориентированных на удобство работы интерфейсов. Процесс работы станка отодвигается на второй план. На первое место выходит CAD моделирование и HMI (human interface – человеческое лицо станка).

Особенности

Первые программно-управляемые системы начали внедряться в СССР во время второй мировой войны. Этими устройствами были шифровальные аппараты. Их незатейливое устройство позволяло пользоваться ими операторам с невысокой квалификацией. Большое количество механических деталей этих аппаратов снижало их надежность, поэтому следующим этапом развития систем число-программного управления стали полностью электронные устройства.

Самым большим тормозом внедрения первых электронных систем ЧПУ была сложность восприятия программирования техническим персоналом. Не имея возможности вмешиваться в процесс управления из-за несовершенства оборудования, операторы тяжело воспринимали навыки работы с ним. В СНГ такая ситуация сохранялась до конца прошлого века. Обусловлена она была отсутствием компьютерной грамотности у населения из-за слабого распространения персональных компьютеров.

В настоящее время СНГ активно догоняет западные страны в развитии и внедрении ПО для управления станками с ЧПУ. Отечественные производители разработали собственные аппаратные платформы и CAD системы. Очень активно развивается малое ЧПУ станкостроение в Украине и Белоруссии.

Виды программного обеспечения для ЧПУ устройств

Для современного оборудования характерна глубокая автоматизация всех процессов с минимизацией человеческого труда. Это стало возможно благодаря созданию программных комплексов компьютерного моделирования. Автоматизация проектирования состоит из трех основных этапов:

разработка проекта в CAD системе;
формирование программы в POST – процессоре для управления станком ЧПУ;
передача программы в блок управления и ее исполнение.

Процесс разработки нового поколения автомобиля и запуск его производства в середине прошлого столетия занимал целое десятилетие. Благодаря появлению специализированного ПО для программирования станков с ЧПУ, этот процесс сократился в десятки раз.

Интересно! До появления современных CAD платформ, таких как AUTOCAD, CATIA, SolidWorks, Inventor, инженеры прописывали технологические программы вручную. Десятки тысяч строк кода занимали огромный объем на бумажных носителях информации. Одна программа в 100 килобайт загружалась с них по 30 минут.

Технологический цикл

Расчет траектории движения инструмента, или другого исполнительного органа станка, занимает большое количество времени. Формирование управляющего кода из G-команд без специализированного ПО и шаблонов для ЧПУ станка – очень трудоемкий процесс.

Технологический цикл удлиняется из-за необходимости содержать большой штат технологов, которые являются промежуточным звеном между конструктором и станочником. Программы CAD позволили автоматизировать рутинный процесс оцифровки технологических процессов и формировать пакет управляющих программ прямо из чертежа. Специальный модуль CAM, который индивидуален у каждого производителя, формирует файл для выдачи его на станок.

Следующим этапом является исполнение программы управления станком ЧПУ. Каждый производитель процессорной стойки, будь это Siemens, Fanuk, Mazak или Ижмаш, старается адаптировать ее под конкретное применение. Это явление породило несовместимость кодировки команд управления разнотипным оборудованием.

Чтобы сделать ПО для конкретного станка с ЧПУ универсальным, в него включаются библиотеки POST-процессоров, которые содержат конвертеры технологии. Они позволяют трансформировать управляющую программу на стойку ЧПУ любого производителя.

Хоббийные станки и ПО для них

Наиболее интересны для применения программы управления хоббийными станками. Все, рассмотренное выше ПО, является промышленным. Оно стоит очень дорого, сложно в освоении, доступно лишь в демонстрационном виде или с усеченными возможностями.

Другая ситуация с особым классом ПО для хоббийного ЧПУ станка. На рынке представлены системы небольшой стоимости и несколько FreeWare программ, которые позволяют построить полнофункциональный фрезерный, токарный, лазерный или 3D станок. Самые распространенные из них:

ArtCAM

это недорогой аналог AutoCAD с возможностью адаптировать программы под разнообразные виды станков: фрезерный и токарный обрабатывающий центр, лазерный гравер, плотер, матричный гравер по камню, 3D-принтер пластмасс. Под этот CAD написано множество POST – процессоров, что позволяет использовать для большинства современных станков. Вот краткий список производителей, которых он поддерживает:

Purelogic;
Roland;
Siemens;
Hidenhine;
Fanuk.

Mach3, VriCNC

CAM модули с возможностью непосредственного управления станком без стойки ЧПУ. Это дает возможность создавать очень дешевые станки на базе шаговых двигателей без обратной связи.

LinuxCNC

Свободно распространяемая система CAD/CAM моделирования. Так как она основана на платформе Linux, то имеет проблемы совместимости с оборудованием, сложна в освоении.

Заключение

В настоящее время наиболее популярным является сочетание программ ArtCAM в качестве CAD и Mach3 в качестве CAM. Позволяет обеспечить канал управления с большинством серийных хоббийных станков.

Самый известный производитель такого оборудования компания Purelogic является официальным дилером этого программного обеспечения на территории России.

Существует тенденция полного перехода небольших производств на оборудование под управлением ArtCAM/Mach3. Это позволяет резко снизить затраты на обучение персонала и обслуживание оборудования.

Наличие пульта числового управления в оборудовании значительно ускоряет и упрощает производственный процесс металло- и деревообработки для оператора. Но от него требуется большей подготовки и понимания не только механики резки (фрезерования, точения), но и программной, компьютерной стороны вопроса. Сегодня в статье поговорим про написание управляющих программ для фрезерного станка с ЧПУ по дереву и металлу.

Общие сведения

В начале XX века все устройства для обработки заготовок были механическими. То есть, конечно, был электропривод, но за движением всех составляющих следил механик. Это довольно сложная и почетная деятельность, для ее освоения необходимо профильное образование, а также значительный навык и опыт. Но классические модели имеют ряд недостатков:

Они недостаточно точны. Чтобы добиться высокого класса точности, требуется усердная, филигранная работа, а также безупречное состояние как самого оборудования, так и всех резцов – никаких вибраций, нечаянных движений.
Большое количество ошибок, дефектных деталей из-за человеческого фактора. Малый опыт или низкая коммуникация (не зря у всех токарей есть разряды), усталость, простая невнимательность – и уже целая заготовка уходит в отходы. Это экономически невыгодно.
Тяжелый физический труд. У каждой единицы оборудования должен стоять механик, который занимается множеством операций – от закрепления металла в тисках до управления резцом. Это постоянно напряженный труд, требующий внимания, силы и, еще раз повторим, опыта.
Низкая производительность. Скорость металлообработки недостаточно высока, потому что все делается вручную.

Вместе с первым созданием программ для ЧПУ станков появилось осознание того, что такой же объем работы можно сделать быстрее, без ошибок, с минимальными затратами человеческого ресурса.

Впервые в СССР программно-управляемые системы были внедрены в годы Великой Отечественной войны, в тот же период появились первые проблемы – недостаточная компетентность технического персонала, малое знание основ программирования и несовершенство оборудования.

Инженер хочет создать металлический узел. Выполнить вручную его очень непросто, практически невозможно, поэтому он сперва заходит в программное обеспечение. Здесь он выполняет две пересекающиеся операции:

Сложные математические вычисления, которые направлены на проверку работоспособности узла.
Черчение.

Затем специалист, полностью справившись с первой задачей, изменяет формат документа и заканчивает его в числовой пульт управления оборудованием.

Теперь его работа невелика – поставить заготовку, наблюдать за правильным исполнением процесса, а после – снять и проверить образец. А встроенная программа для фрезеровки на ЧПУ сама выберет подходящую скорость и угол резания, режим, а также наиболее эффективный алгоритм движения.

Предназначение

Сперва в нескольких преимуществах отметим то, зачем нужны сами такие станки:

Они повышают эффективность и производительность всего предприятия в несколько раз.
Снижают вероятность дефектного образца.
Снимают большинство нагрузки с оператора, на нем остается более простая работа.
Увеличивают точность обрабатываемой детали.

И для того, чтобы была возможна такая система, просто необходима программа. Основная задача создания специализированного ПО – дать возможность фрезеровщику (токарю) отвлекаться от процесса, снизить его ответственность за результат. Теперь он не обязан непрерывно следить за каждым движением резца, сверла. Таким образом, софт включает комплекс команд, которые все вместе поступают на оборудование и влияют на то, какой процесс выполняется.

Так, команды автоматизируют ряд действий:

Для каждого нового элемента необходимо написать новый код (чертеж), для чего требуется специализированное программное обеспечение. Если оно есть, а также присутствует базовый навык общения с графическим редактором, можно легко создавать новые команды для оборудования.

Программное обеспечение для плоской резки

Двухмерное конструирование – более простая для резчика задача. Основной процесс, выполняемый на этом оборудовании – это раскрой материалов. От классической распиловки дерева или металла можно перейти к более сложным, фигурным рисункам. Особенно быстро и удобно это можно делать с помощью плазмореза. Но, как и для других элементов, необходимо использовать программу управления для работы на станках с ЧПУ фрезером по дереву или металлу в плоскости. ArtCAM – подходящий софт для этой задачи. Сам проект был создан в 2003 году, с тех пор только набирает популярность. К преимуществам следует отнести:

Программы для металлообрабатывающих и деревообрабатывающих станков с ЧПУ для 3D-моделей

Большинство современного софта имеет инструменты работы с объемными деталями. Создание трехмерных моделей также называют прототипированием, то есть подготовкой прототипа. Перечислим профессиональное ПО, которое используется специалистами:

CADDS5;
PowerShape;
SolidEdge;
T-Flex CAD;
AutoCAD.

Практически везде в названии мелькает сочетание CAD, на русский язык аббревиатура переводится как САПР или система автоматизированного проектирования. Все вышеприведенные ПО объединены тем, что они обладают возможностью твердотельного проектирования, то есть такого, которое полностью имитирует работу с реальным образцом, будь то металл, дерево, пластик и другие. После моделирования можно сделать детальную визуализацию, а также тестовый запуск модели. И только после этого переходить к созданию на детали на оборудовании. Преимущества использования этого софта:

Максимальная реалистичность – это полезно в моментах, когда нужно презентовать свой проект.
Легко корректировать код, если были допущены ошибки или поменялись планы.
Автоматическое формирование чертежей.
Возможность использовать шаблоны.
Затрачивается минимальное количество времени.

Специализированное ПО

Mach3

фрезеровочный;
токарный;
зуборезный;
гравировочный.

К слову, можно использовать не только стационарный компьютер, но и ноутбук, что сильно облегчает задачу производителя. Несмотря на то что интерфейс англоязычный, есть инструкция, которая выполнена на русском.

NC Studio

Наиболее часто софт применяется в деревообрабатывающей промышленности. Управление происходит фрезерным станком по дереву. Часто с его помощью создается мебель. Перечислим основные преимущества системы:

Основное достоинства софта – его бесплатное использование. Соответственно, функционал значительно ограничен. Но если нет потребности в промышленном производстве, а станок с ЧПУ находится в частных или малых коммерческих целях, то иногда достаточно бывает и этого ПО. Отметим, что оно устанавливается исключительно на LinuxCNC.

Возможности программ

Числовой пульт управления может быть установлен практически на любом оборудовании, которое производит механическую обработку материала. Это такие задачи, как точение, фрезерование, сверление, отрезка, нарезание витков, вытачка пазов и многое другое. При этом работать можно с металлом, деревом, фанерой, бумагой и картоном, стеклом или оргстеклом, другими синтетическими полимерами. Обычно программное обеспечение пишут при:

серийном производстве, когда на аналогичный объем уйдет много времени в ручном исполнении;
потребности высокой точности;
особом, индивидуальном и очень сложном узле, который практически невозможно безошибочно выточить вручную.

Таким образом, применения оборудования настолько широко, что нет смысла перечислять отрасти. Практически в любом производстве, начиная от изготовления скрепок для бумаги, заканчивая строением космических кораблей, не обойтись без такого софта.

Процесс разработки программ для станков с ЧПУ

Перечислим поэтапно действия:

Сбор данных о необходимом узле и его производственных задачах.
Создание последовательно сперва эскиза, затем чертежа, 3D-модели.
Получение комплекса команд.
Коррекция кода и его эмуляция.
Тестовый запуск и производство.

На этапе сбора информации узнается, что это за элемент, где и при каких условиях будет осуществляться его эксплуатация, размеры, характер поверхности, в том числе шероховатость, а также припуски, которые крайне важны для точения.

Разработка ЧПУ

Каждый отдельный станок имеет управляющие команды, они написаны в инструкции. Используя этот набор, необходимо закодировать весь макет под нужные имеющиеся опции. К ним могут быть отнесены следующие:

Запуск и отключение.
Выбор режущего инструмента.
Перемещение резца по двум и более плоскостям.
Определение режима и скорости резания.
Дополнительные механизмы, например, очистка от стружек или подача смазочной жидкости.

Введение данной программы может быть осуществлено двумя способами:

На персональном компьютере с помощью специализированного программного обеспечения кодировка происходит автоматически, затем уже готовый набор команд в коде с помощью записывающего устройства переносится на оборудование.
На самом станке есть стойка от пульта числового управления. Там можно ввести нужные команды.

Учтите факторы

Следует помнить о том, что чем сложнее устройство, тем больше нюансов использования. Важно учитывать:

Сколько одновременно может быть задействовано инструментов – количество параллельно выполняемых задач.
Какая рабочая мощность используется.
Скорость подачи. Если подобрать параметр выше рекомендуемого, это может привести к перегреву заготовки и режущей кромки, к дефектам и деформациям.

Отладка ПО

После каждого нового разработанного проекта необходимо его протестировать. Сперва на компьютере (поможет визуализация 3D макетов), затем на оборудовании при использовании ненужной заготовки. Если обнаружены проблемы, значит, имели место геометрические или технологические ошибки. Исправьте их и снова проведите тестовый запуск.

Видео

Мы рассказали, как сделать программу для станка ЧПУ. Узнаем больше из видеоматериала:

Фото обложки. Коллаж выполнен мной, фото фона взято из открытого источника. (Не удивляйтесь подписям под фото. Тупой алгоритм Дзена может сработать на блокировку с репликой что фото заимствованно, по этому приходится теперь перестраховываться :))

И так что такое чпу и с чем его едят я постараюсь коротенько описать своими словами. ЧПУ расшифровывается как числовое программное управление, это станок который работает по заданной программе, то есть мы создаем определенную управляющую программу в которой как бы говорим какие действия мы хотим что бы произвел станок, грузим в станок и идем курить, пить, спать и т.д. а станок в это время будет работать по программе без нашего участия, на выходе мы получаем то что ему на запрограммировали. Есть станки по металлу, по дереву и т.д., Лично у меня стоит любительский фрезерный станок по дереву, с рабочим полем 1000х500. Пока мне его хватает за глаза. Изготавливаю на нем фасады для мебели, часики, иконы, кронштейны и т.д. список можно продолжать очень очень долго, в общем все то на чем можно заработать. Деньги не большие но на хлеб с маслом хватает. На данный момент, когда я строю и ремонтирую свой дом, мне нужны фасады для мебели. Вот об этом я и хочу рассказать в этой статье, как я создаю управляющие программы именно под фасады, но смысл создание их одинаковый что для фасада, что для иконы, панно и т.д., есть конечно свои нюансы для каждой работы но основа для всех одинаковая. Я не гуру и мой стаж в чпу очень маленький и когда я начинал этим увлекаться было очень тяжело найти учебный материал, где можно было бы научиться работе на ЧПУ, а уж про модели в общее молчу, по этому потихоньку, набивая кучу шишек, ломая фрезы, доходил до всего сам. Возможно я что то делаю не правильно, не по феньшую и не по учебнику но. мой метод работает. Возможно мастера и гуру меня закидают шапками :) Но мне на это глубоко . Эта статья не для них, а для тех кто только купил или собирается начать заниматься фрезеровкой на ЧПУ и не знает с какой стороны к нему подойти. И так начнем.

Как создавать модель для ЧПУ я буду рассказывать в последующих статьях, затронем такие гиганты-программы как 3D MAX, Illustrator, Corel и т.д. В этой же статье мы рассмотрим пошаговое создание самой управляющей программы в ArtCAM 2012. Нам потребуется сама модель в формате STL (качаем из инета) и компьютер с установленным ArtCAM. Я же буду использовать для примера фасад для шкафчика в постирочную комнату. Смотрим фото:

Запускаем ArtCAM Жмем клавишу "Новая модель" в появившемся диалоговом окне выставляем размеры нашей модели. Фасад у меня размером 450мм в ширину и 700 мм в высоту, в окне я выставляю всегда на 10 мм больше, то есть 460х710мм, если комп тянет хорошо то разрешение выставляйте по максимуму, лично у меня так и сделано. Единицы измерения мм. Так же задайте начало координат, щелкнув мышью по "белому прямоугольнику" в диалоговом окне, лично я всегда выставляю начало координат от центра. Жмем ок.

Скриншот сделан с моего личного компьютера!! из моей лицензионной программы. Так что алгоритм Дзена отвали :) Чур тебя чур!

Переходим на вкладку 3D Вид.

В верхнем меню выбираем "Рельефы - Импорт 3D Модели.." в открывшемся окне выбираем путь к файлу модели в формате STL

Скриншот сделан с моего личного компьютера!! из моей лицензионной программы. Так что алгоритм Дзена уйди отсюда.

Появится окно "Вставка 3D Модели" тут все просто. Кнопочка "по центру" отцентрирует модель по центру задав все координаты по нулям. Графа "Вращать модель вокруг оси" пояснять не надо :))))) Графа "Задать размеры" тут вы можете задать произвольные размеры модели предварительно сняв галочки, модель будет трансформироваться по тем значениям которые вы зададите. Как видно из скриншота ниже, моя модель не легла в плоскость, что бы ее положить я выставляю значения в графе "вращать модель вокруг оси" в окошке координаты Х значение 90. нажимаю кнопку "по центру" модель повернулась и легла в плоскость но по ширине, а нужно по длине. Для этого, там же в окошке координаты Z выставляем значение 90. Опять жмем клавишу "По центру".

Выставляем размер самой модели. Так как модель я делал под толщину мебельного щита 18 мм соответственно в графе "задать размеры" в окошке координаты Z выставляю значение 18 мм. Если все галочки связей стоят на месте то все остальные размеры автоматически выставятся сами собой, если нет то можно снять галочку с координаты Z, выставив там толщину 18 мм и далее в окошках Х или Y выставить нужный вам размер. Опять жмем кнопку "по центру" все изменения будут применены. Проверяем что модель лежит в нулевых точках плоскости, в верхней графе "Положение" три окошка координат XYZ должны быть нулевые. После этого жмем клавишу "Вставить" и когда модель вставится, клавишу "Закрыть". Смотрите скриншот ниже.

Переходим на вкладку 2D Вид - Растровый слой, жмем кнопку "Вкл/Выкл просмотр рельефа"

Жмем кнопку "Создать границу вокруг рельефа", появится диалоговое окно, в нем ставим галочку "комбинированный рельеф". По умолчанию должна стоять галочка "Создать плавные границы", если она у вас не стоит то обязательно поставьте. Жмем кнопку, в этом окне, "создать границу". Вокруг нашего фасада образуется рамочка, красного света. Рамка эта нужна для того что бы станок работал только внутри выделенной области, то есть обрабатывал не весь кусок древесины, а только выделенную область.

Закрываем окно "векторной границы". Теперь приступаем не посредственно к созданию траекторий (управляющих программ). Переходим опять на вкладку "3D Вид" в палитре с правой стороны щелкаем по графе "Траектории"

Находим вкладку "3D траектории" и жмем в ней кнопку "Создать траекторию черновой по Z"

Читайте также: