Generacja ścieżki do wykonania prostej matrycy z rzutu 2D

Przykład, w którym pokazano jak wyeksportować rzut 2D z programu CAD 3D do pliku dxf, następnie na jego podstawie wygenerować ścieżkę obróbczą dla wybranego narzędzia oraz przeprowadzić symulację.

Generacja ścieżki z projektu Corel Draw

W przykładzie pokazano jak wyeksportować prawidłowo plik *.ai z Corel Draw, zaimportować go do programu Wincam, wygenerować ścieżkę obróbczą dla wybranego narzędzia oraz przeprowadzić symulację obróbki.

Import pliku GCODE, obróbka aluminium

W przykładzie pokazano przykładową strukturę prostego pliku G-CODE napisanego w notatniku oraz rzeczywiste działanie maszyny na podstawie tego kodu. Rozszerzenie zostało zmienione na *.ncc

Kopiowanie bloków programowych w pliku gcode

Film instruktażowy pokazującego w skrócie dodanie pliku gcode z funkcją powielania bloków programowych G77 i z zastosowaniem odpowiedniego offsetu XYZ G59. Fragment kodu programu z funkcjami G59 G77 można znaleźć w dziale BAZA WIEDZY - Wincam FAQ.

Pliki G-Code – struktura pliku NC

W przypadku obróbek 3D należy skorzystać z dowolnego programu, który generuje G-Cody w standardzie ISO.
Dane interpretowane przez moduł importujący Wincama to:
X,Y,Z,I,J,R – współrzędne 
F – prędkość posuwu, 
T – numer narzędzia, 
S – obroty – jedne stałe dla całego etapu obróbczego
G0,G1,
G2,G3 – dla łuków zaleca się stosowanie mniejszych łuków składowych<=180 stopni każdy, czyli pełne koło to 2 x łuk 180 stopni. Dla łuku 360 stopni (pełne koło) istnieje możliwość wygenerowania krótkiego wektora, jeśli przybliżenie matematyczne punktu początku i końca będzie nieznacznie się różnić, lub odwrotnie, dla łuku bardzo krótkiego w wyniku zaokrąglenia łuk ten może być zinterpretowany jako pełny okrąg
G59 – Offset,
G77 – powielanie bloków.
G80,G81,G82,G83 – wiercenia
G98, G99 – wyjazd po skończeniu wiercenia – G98 – do Z unoszenia, G99 – do wysokości R
Przykład wiercenia: N70 G98 G82 X15. Y75. Z-20. R5. F582.

Typowe komendy sterujące , np. włącz chłodziwo, korekta długości narzędzia, są ignorowane, ponieważ to Wincam steruje nadrzędnie maszyną. Numery linii nie są wymagane. Potrzebne są tylko do powielania bloków.

Zmiana numeru narzędzia wymaga tylko podania komendy T, np. T6. Maszyna automatycznie odda narzędzie we wrzecionie do przypisanego wcześniej gniazda magazynu, po czym pobierze narzędzie z gniazda nr 6.

Zalecana pierwsza instrukcja dojazdu pod wskazaną współrzędna startową powinna zawierać 3 współrzędne XYZ, przykładowo, dla początku 100,200,0:

G0X100,Y200,Z50 – (dojazd 50mm nad punkt początkowy)
G0Z10 – szybki dojazd nad punkt początkowy
G1Z0F120 (dojazd roboczy do początku 120 mm / min)

Nie zaleca się stosowania jako pierwszej instrukcji tylko jednej współrzędnej, przykładowo:
G0Z50
G0X100Y200
bo maszyna dojedzie najpierw do 0,0,50, potem do 100,200,50, co skutkuje niepotrzebnymi przejazdami w powietrzu.

Powielanie bloków – zalecane tylko przy pisaniu ręcznym. Opisano w części artykułu pt: Jak zastosować w pliku G-code funkcję powielania bloków programowych G77 i offset G59

Jak zastosować funkcję powielania bloków programowych G77 i offset G59 w pliku G-code

Poniżej przykład:
N0003 G0 X-100 Y-100 Z20
N0005 G1 Z-50
N0006 G1 X100 Y100
N0010 G0 Z20
(powtórzenie operacji z przesunięciem dx=300mm)
N0020 G59 X300
N0021 G77 N0003 N0010
(wyzerowanie przesunięcia)
N0022 G59 X0 Y0 Z0

Czy można szybko przenieść aktualne współrzędne maszyny na stały punkt bazowy?

Z posuwu ręcznego można szybko ustawić nową współrzędną punktu bazowego 1 do 7 klikając przycisk Baza 1..7

W przypadku maszyn wyposażonych w więcej niż jeden suport roboczy należy przed operacją wybrać numer suportu, z którego współrzędne będą odczytane.

W jakim programie przygotować ścieżki narzędzia dla obróbki 3D?

W przypadku obróbek 3D należy skorzystać z dowolnego programu, który generuje G-Cody w standardzie ISO. Dane interpretowane przez moduł importujący Wincama to: współrzędne X,Y,Z,I,J,R, prędkość posuwu, numer narzędzia.
Typowe komendy sterujące (np. włącz chłodziwo) są ignorowane, ponieważ to Wincam steruje nadrzędnie maszyną. Tu link do filmu: Import prostej ścieżki 3D napisanej w notaniku.

W jakim programie przygotować ścieżki narzędzia dla obróbki 2D?

Dla większości zastosowań nie ma potrzeby korzystania z zewnętrznych programów do generowania ścieżek dla obróbek na bazie projektów 2D, ponieważ Wincam potrafi wygenerować ścieżki narzędzia z uwzględnieniem takich parametrów jak: rodzaj ścieżki, zagłębianie, ilość stopni zagłębiania, śrenica frezu, kształt frezu, szybkość obróbcza, rodzaj wejścia w materiał, kierunek obróbki, sortowanie…

Tu linki do filmów:

Po co jest opcja pomiaru materiału i jak działa?

Opcja pomiaru materiału umożliwia proste przeniesienie współrzędnych materiału do projektu w celach:

  • umożliwienia symulacji 3D
  • wizualizacji materiału na polu roboczym maszyny
  • możliwości dalszego ustawienia początku projektu na bazie ustawień materiału
  • wykonania planowania powierzchni materiału

Uwaga! Dojeżdżając do materiału ręcznie lub automatycznie, można od razu ustawiać współrzędne początkowe X,Y,Z bez konieczności wcześniejszego definiowania pozycji materiału.

Jak przygotować plik .ai .dxf .plt aby warstwy były widoczne przy imporcie do Wincam-a jako osobne etapy?

Wincam rozpoznaje etapy poprzez przypisane kolory w projekcie. Przed wyeksportowaniem do pliku ai, dxf czy plt należy zdefiniować osobne kolory dla poszczególnych etapów obróbczych. Kolory należy zdefiniować np. jako czarny, zielony, natomiast nie „jak warstwa”.

Przykładowo:

  • etap 1 – wiercenie otworów – kolor czarny
  • etap 2 – frezowanie otworów – kolor czerwony
  • etap 3 – frezowanie zewnętrznego obrysu – kolor zielony
  • etap 4 – niewykorzystany – pozostałe elementy kolor żółty

Jak działają punkty bazowe od 1-7 oraz osi Z?

Współrzędne punktów bazowych o numerach od 1 do 7 nie są powiązane z projektem i zapisane są w osobnym pliku. Zawierają tylko dane X Y. Wysokość początkowa dla danej bazy natomiast niezależnie zapisywana jest w pliku projektu. Przykładowo mając kilka różnych projektów korzystających z tej samej bazy, w każdym z nich mogą być ustawione różne wysokości początkowe.

Czy możliwe jest ustawienie w projekcie różnych wysokości początkowych dla poszczególnych etapów projektu 2D?

Należy użyć stałych punktów bazowych, które będą mieć zdefiniowane te same współrzędne X,Y natomiast współrzędne początku Z będą różne. Należy wtedy pamiętać o odpowiednio wyższym parametrze unoszenia nad materiałem, aby nie doprowadzić do kolizji narzędzia z obrabianym detalem.

Takich ustawień można używać, przy obróbce 2D, w celu wybrania kieszeni w wyfrezowanym wcześniej zagłębieniu w elemencie tak, aby frez nie pracował w powietrzu.

W nowych wersjach programu Wincam dla danego etapu obróbczego 2D można zdefiniować początkową i końcową wartość zagłębiania. Umożliwia to uniknięcia pustych przejazdów frezu z szybkością roboczą w pustych przestrzeniach. Wartość unoszenia dla tego ustawienia pozostaje bez zmian i obowiązuje od poziomu zero. W tym przypadku już nie ma konieczności stosowania punktów bazowych o różnych wysokościach początkowych, jeśli trzeba zaczynać frezowanie poniżej wysokości początkowej.

Jak działa układ regulacji wysokości palnika w programie dla plazmy

Wincam posiada wbudowany układ regulacji wysokości THC zależnie od napięcia łuku plazmy i jest on w pełni konfigurowalny. Wzrost napięcia łuku powyżej wartości progowej, zdefiniowanej dla danego etapu obróbczego, powoduje uruchomienie procesu obniżania palnika, aż do wyrównania napięcia zadanego z rzeczywistym, spadek natomiast inicjuje proces podnoszenia palnika.

Dodatkowo sterownik obsługuje moduł laserowy do pomiaru wysokości, który wychwytuje różnice między punktem referencyjnym na blasze a punktami początkowymi kolejnych obiektów. Po pomiarze laserowym, gdy rozpocznie się proces palenia, dalszą funkcję stabilizacji wysokości przejmuje wbudowany THC.

Link do krótkiego filmu: Działanie plazmy w praktyce

Elektrowrzeciona Teknomotor to precyzyjne maszyny elektryczne, które oferują wysokie parametry użytkowe operatorom maszyn. Aby utrzymać je w stanie użytecznym bez pogarszania własności mechanicznych należy zapewnić minimalną konserwację zewnętrznych części wirujących połączoną z ogólnym utrzymaniem czystości . Konserwacja elektrowrzeciona polega głównie na czyszczeniu stożka wewnętrznego wału za pomocą benzyny i oleju lub odpowiedniego preparatu smarująco-myjącego oraz na okresowym czyszczeniu i smarowaniu zewnętrznego gwintu wału i wewnętrznego gwintu nakrętki dociskowej GTS.

Zanieczyszczenia na powierzchni stożka mogą powodować nieprawidłowości w przyleganiu tulei zaciskowych ER i w konsekwencji do nieosiowości montażu narzędzi! 

Wyjątkowo ważne jest smarowanie gwintu nakrętki dociskowej i wału, ponieważ przy pracy z materiałami pylącymi może dochodzić do ścierania gwintu i w konsekwencji do nieodwracalnych zniszczeń jego powierzchni.

Zaleca się utrzymanie ogólnej czystości także w kanałach powietrznych służących do chłodzenia korpusu silnika.

Nie wymaga się smarowania łożysk i regulowania ich docisku. Taka operacja wykonywana jest tylko przez producenta i jest wystarczająca do prawidłowej eksploatacji przez cały okres użytkowania elektrowrzeciona.

Prawidłowo eksploatowane wrzeciono powinno służyć latami.

W przypadku wrzecion ATC utrzymanie czystości stożka wewnętrznego wału ma kluczowy wpływ na jakość działania systemu automatycznej wymiany narzędzia. Uwaga! Czyszczenie chwytu narzędzia HSK może wymagać demontażu szczęk zacisków i ponownego montażu, tu film ze skróconą instrukcją regulacji po montażu.

Uwaga! Tuleje narzędziowe ER, uchwyty narzędziowe ISO i HSK także wymagają czyszczenia!

Pełna instrukcja obsługi i eksploatacji w języku angielskim

Parametry falownika dobieramy ze względu na kilka parametrów, tj. moc silnika, napięcie pracy, prąd znamionowy, częstotliwość pracy, liczba cykli rozpędzania i hamowania w danym okresie czasu, wymagany rodzaj sterowania (binarnie, modbus, uss, analogowo, mieszanie), typ pracy falownika wektorowy lub skalarny, emisja zakłóceń.

W przypadku falowników Siemens Sinamics V20, które posiadają przeciążalność 150% w okresie jednej minuty moc falownika dobiera się tak aby była >=mocy silnika, przy czym ważniejszym kryterium doboru jest prąd znamionowy falownika, który musi być większy od prądu silnika. Z tego powodu zdarza się, że dla silnika 5.6kW wystarcza z nawiązką falownik 5.5kW, który ma odpowiedni zapas prądu.

Jeśli chodzi o częstotliwość napięcia wyjściowego falownika ma ona bezpośredni wpływ na szybkość ruchu wirowego silnika trójfazowego. Dla standardowych silników przystosowanych do pracy bezpośrednio z sieci 50Hz ruch wirowy ma szybkość w przybliżeniu 50 obrotów na sekundę czyli 3000 RPM. Jeśli silnik wymaga napięcia o częstotliwości 400Hz, powinniśmy być pewni, że falownik jest w stanie tą częstotliwość uzyskać. Przykładowo tak będzie w przypadku współpracy falownika z elektrowrzecionem trójfazowym 24000RPM 400Hz. Tu należy zawsze pamiętać o odpowiednim zaprogramowaniu charakterystyki U/f.

Każdy silnik trójfazowy podczas pracy nagrzewa się na wskutek strat w żelazie i strat rezystancyjnych w przewodnikach zastosowanych w stojanie i klatce silnika. Nagrzewanie zależne jest przede wszystkim od wartości prądu płynącego w uzwojeniach podczas rozpędzania silnika i w czasie pracy. Często myśląc o hamowaniu silnika zapominamy o zjawiskach cieplnych, które tu także występują. Z tego powodu należy wybrać odpowiednią metodę hamowania silnika zależnie od zastosowanej aplikacji. Jeśli silnik może zatrzymać się swobodnie w długim czasie możemy zastosować najprostsze hamowania ustawiając tylko rampę zwalniania np. na 10 sekund tak, aby nie doszło do przeładowania kondensatorów w falowniku. W przypadku jednak gdy chcemy szybko zatrzymać ruch wirowy należy odebrać dużą energię ruchu wirowego z silnika w krótkim czasie i tu w przypadku falowników Siemens Sinamics V20 pojawiają się dwie możliwości: hamowanie typu compound brake, hamowanie prądnicowe z przekazaniem energii do zewnętrznego rezystora dużej mocy.
Hamowanie compound brake działa w sposób mieszany, naprzemiennie zwalniając pole wirujące o pewną wartość i następnie wstrzykując odzyskaną energię z silnika z powrotem w jego uzwojenia jako prąd stały. Ta metoda umożliwia uzyskanie średniego czasu hamowania i jest okupiona silnym grzaniem silnika, z tego powodu nie zaleca się jej stosować gdy mamy do czynienia z częstym rozruchem i hamowaniem silnika.
Hamowanie prądnicowe z udziałem modułu hamującego (wbudowanego lub zewnętrznego) zapewnia najskuteczniejsze hamowania przy minimalnym wydzielaniu ciepła w silniku. Cała energia wraca do falownika i do rezystora hamującego. W przypadku połączenia kilku falowników wspólną szyną DC w procesie hamowania jednego silnika inne falowniki mogą tą energię wykorzystać.
Wbudowane modyły hamowania występują w falownikach o mocy >= 7.5kW.

W przypadku wyboru metody sterowania wektorowej czy skalarnej producent elektrowrzecion Teknomotor sugeruje stosowanie falowników skalarnych ze względu na najmniejsze straty cieplne w silniku. Przy sterowaniu wektorowym może wystąpić nadmierne grzanie silnika, zwłaszcza w dolnym zakresie obrotowym.

Sterowanie falownikiem może odbywać się w dowolny sposób, poprzez sygnały binarne DC 24V, transmisję szeregową RS485 z protokołem modbus lub USS, sygnały analogowe (regulacja prędkości) lub w sposób mieszany. Falowniki Siemens Sinamics V20 umożliwiają tu praktycznie dowolną konfigurację.

Emisja zakłóceń. Stosowanie falowników z filtrami eliminuje wydostawanie się zakłóceń w stronę sieci zasilającej. Brak filtrów może powodować zakłócanie pracy urządzeń radiowych oraz urządzeń korzystających z komunikacji USB w bliskim sąsiedztwie. Między falownikiem a silnikiem powinno się zawsze stosować kable ekranowane.

Producent elektrowrzecion zaleca stosować tuleje zaciskowe ER wysokiej precyzji, co znacząco wpływa na  jakość wykonywanej pracy i na wydłużenie czasu pracy systemu ułożyskowania. Poniżej tabela z dwoma klasami dokładności wykonania tulei ER.

 

Średnica B [mm] L1 [mm] DIN6388 [mm] Ekstra precyzja [mm]
1.6
6.0
0.015
0.005
3.0
10.0
0.015
0.005
6.0
16.0
0.015
0.005
10.0
25
0.015
0.005
18.0
40.0
0.020
0.005
26.0
50.0
0.020
0.005

Ogólnie wiadomo, że źle osadzone narzędzia skutkują nieprawidłowymi wymiarami w operacjach frezowania a niepożądane wibracje osłabiają system łożyskowy wrzecion. Zjawisko nasila się przy narzędziach masywnych i długich. Należy zatem dołożyć wszelkich starań, aby narzędzia mocowane były osiowo. Ma tu kluczowe znaczenie nie tylko sama tuleja i frez, ale także nakrętka ER zaciskająca tuleję w wewnętrznym stożku wału wrzeciona. Rowek na zewnętrznej powierzchni czołowej tulei musi ułożyć się dokładnie w pierścieniu osadczym nakrętki dociskowej i obracać w nim bez oporów.

Nieprawidłowo zamocowana tuleja narzędziowa nie zapewni osiowości i wręcz uniemożliwi normalną pracę.  Przy mocnym dokręceniu zarówno tuleja jak i nakrętka mogą ulec uszkodzeniu.

Według zaleceń producenta, oprócz dobrej jakości tulei narzędziowych i prawidłowych technik montażu, należy bezwzględnie dbać o czystość powierzchni wszystkich tych elementów. Zaleca się ich przemywanie mieszanką benzyny z olejem lub stosowanie dostępnych gotowych rzadkich substancji myjąco-smarujących.

Tuleja ER mocowanie narzędzia

Różnice między silnikiem HF i elektrowrzecionem

Podstawowe różnice wynikają z rodzaju obciążenia, jakie mogą występować na wale podczas pracy. Silnik posiada ułożyskowanie, które może przyjmować trwałe obciążenia promieniowe (consistant radial load) oraz bardzo małe obciążenia osiowe (small axial load). Elektrowrzeciono może przyjmować obciążenia równoległe do osi (axial load) i jednocześnie prostopadłe do osi (radial load). Typowe ułożyskowanie dla silnika to SB, dla elektrowrzeciona DBS, DB, DBL, 2DB.
Elektrowrzeciono może pracować przy robieniu głębokich otworów w litym drewnie (axial load – pełne obciążenie osiowe), frezować boczną krawędzią freza(pełne obciążenie promieniowe – pure radial load) oraz frezować kształtowo 3D(obciążenie mieszane – mixed load).

Klin pojedynczy oraz klin podwójny (symetryczny)

Przy składaniu zamówienia na silnik wysokoobrotowy należy zwrócić uwagę na prawidłowe wyważenie złożonego układu wirnik + narzędzie. W przypadku stosowania klina pojedynczego (Half key) może wystąpić problem z prawidłowym wyważeniem układu mechanicznego co może powodować powstawanie wibracji skracających drastycznie żywotność silnika. Wibracje mogą nieodwracalnie zniszczyć silnik w ciągu zaledwie kilku godzin. Stosowanie klina dwustronnego (Full key) zapewnia łatwiejsze wyważenie układu ze względu na zachowanie symetrii masy wirującej.

Dobór elektrowrzeciona – ważne wskazówki

Przy doborze elektrowrzecion nie kierujemy się tylko mocą i obrotami maksymalnymi, ale mocą przy zadanych obrotach, co ma bezpośrednie przełożenie na moment obrotowy. Większa średnica wału wraz z większymi łożyskami gwarantują zwiększoną wytrzymałość mechaniczną wrzeciona na siły promieniowe i osiowe, jednak z drugiej strony większe łożyska ulegają szybciej zużyciu przy wysokich obrotach i dlatego nie należy przesadzać, a dobrać wrzeciono optymalnie. 

Do pracy frezami o dużej średnicy nie wykorzystuje się maksymalnych obrotów i wymaga się uzyskania jak największego momentu obrotowego. Frezy o niewielkiej średnicy wymagają wielkich obrotów i małego momentu. Celowym zatem jest, aby znamionowa częstotliwość pracy była niższa niż maksymalna. Poniżej tabela z orientacyjnymi wartościami momentów obrotowych dla najczęściej stosowanych wrzecion.

Tabela z wartościami momentów obrotowych dla wybranych silników

Symbol elektrowrzeciona Power [kW] Obroty znam [RPM] Obroty max [RPM] Moment dla RPM znam [Nm] Moment dla RPM max [Nm]
NC35A-DBS-ER16
0.33
18000
24000
0.18
0.13
C3140C-DBS-ER20
0.73
18000
24000
0.39
0.29
C4147C-DB-ER25
2.2
18000
24000
1.16
0.88
C4147D-DB-ER25
1.8
12000
18000
1.43
0.95
C4147D-DB-ER25
2.7
18000
24000
1.43
1.07
C5160D-DB-ER32
3.7
12000
18000
2.94
1.96
C5160D-DB-ER32
5.6
18000
24000
2.97
2.23
C6067D-DB-ER32
7.0
18000
18000
3.71
3.71
ATC71A-LN-ISO30
3.8/4.4
12000
24000
3.02
1.51
ATC71C-LN-ISO30
7.5
12000
24000
5.96
2.98
C7180C-2DB-PER40
4.0
3000
6000
12.7
6.37

Do smarowania wózków jezdnych i mechanizmów kulowo-tocznych zalecamy smar nadający się do łożysk tocznych i ślizgowych z olejem mineralnym w postaci oleju bazowego i zagęszczaczy według DIN51825 (K1K, K2K).
Przy bardzo dużych obciążeniach KP1K, KP2K, NLGI klasa 1 lub 2.

Nie należy używać smarów z cząstkami stałymi, takich jak np. grafitowy czy z dodatkiem MoS2 etc…

Przykładowe smary do aplikacji standardowych:
– obciążenie dynamiczne do 15% nominalnego 
– temperatury pracy -10 to 80 stopni 
– szybkości <1m/s:
HIWIN: G05
Kluber: Kluberlub GL-261
Mobil: Mobilux EP1
Fuchs Lubritech: Lagermeister BF2
Lubcon: Turmogrease CAK 2502

Przykładowe smary do aplikacji mocno obciążonych
– obciążenie dynamiczne do 50% nominalnego
– temperatura pracy 0 to 80 stopni
– szybkość przestawcza <1m/s:
HIWIN: G01
Kluber: Kluberlub BE 71-501
Fuchs Lubritech: Lagermeister EP2
Lubcon: Turmogrease Li 802EP

Przykładowe smary do aplikacji z dużymi szybkościami przestawczymi
– obciążenie dynamiczne do 50% nominalnego
– temperatura pracy -10 to 80 stopni
– szybkość przestawcza >1m/s:
HIWIN: G04
Kluber: Isoflex NCA15
Lubcon: Turmogrease Highspeed L252