Nội Suy Tuyến Tính & Tròn

Bộ Điều Khiển Di Chuyển Công Cụ Như Thế Nào

G-code định nghĩa hai loại chuyển động cơ bản:

G01: Nội Suy Tuyến Tính: Công cụ di chuyển theo một đường thẳng từ vị trí hiện tại của nó đến vị trí mục tiêu. Bộ điều khiển điều phối các động cơ X, Y & Z để chúng tất cả đến điểm cuối cùng đồng thời. G01 X2.0 Y1.0 Z-0.5 vẽ một đường thẳng trong không gian 3D.

G02 / G03: Nội Suy Tròn: Công cụ di chuyển dọc theo một cung tròn.

- G02 = cung theo chiều kim đồng hồ

- G03 = cung ngược chiều kim đồng hồ

Cung có thể được xác định theo hai cách:

- Định dạng bán kính: G02 X2.0 Y1.0 R0.5: di chuyển đến (2.0, 1.0) dọc theo một cung với bán kính 0.5

- Định dạng tâm: G02 X2.0 Y1.0 I0.5 J0.0: I & J cho khoảng cách tăng thêm từ vị trí hiện tại đến tâm cung. Định dạng này không mơ hồ & được ưa thích cho công việc chính xác.

Bên trong bộ điều khiển, ngay cả các cung tròn cũng bị chia thành những đoạn đường thẳng nhỏ (nội suy vi dòng). Bộ điều khiển tính toán hàng trăm hoặc hàng nghìn điểm trung gian & gửi các xung step-&-direction đến các động cơ. Độ phân giải rất tốt đến nỗi chuyển động kết quả trông & đo được như một đường cong mượt mà.

Gia Công Trèo Lên vs Gia Công Thông Thường

Gia Công Trèo (Down) vs Gia Công Thông Thường (Up)

Hình học của cách dao cắt tiếp xúc với vật liệu là vô cùng quan trọng đối với độ hoàn thiện bề mặt, tuổi thọ công cụ, & lực cắt.

Gia Công Thông Thường (Up): Dao cắt quay chống lại hướng của tự do. Mỗi răng vào vật liệu ở độ dày chip bằng không & thoát ở độ dày tối đa. Dao cắt có xu hướng đẩy xa khỏi công việc ban đầu, sau đó nắm & kéo. Điều này tạo ra nhiều nhiệt hơn (dao mài trước khi nó cắt) & hoàn thiện bề mặt thô hơn.

Gia Công Trèo (Down): Dao cắt quay cùng hướng tự do. Mỗi răng vào tại độ dày chip tối đa & thoát ở mức tối thiểu. Dao cắt ngay lập tức cắn vào vật liệu & đẩy công việc xuống vào bàn. Điều này tạo ra hoàn thiện bề mặt tốt hơn, ít nhiệt & tuổi thọ công cụ dài hơn.

Tại sao không luôn trèo lên? Gia công trèo lên kéo bộ phận công việc vào dao cắt. Trên các máy thủ công cũ hơn không bù đắp lag, kéo này có thể làm cho bàn giật về phía trước & va chạm. Máy CNC có ballscrews với lag tối thiểu, vì vậy gia công trèo lên là tiêu chuẩn. Nhưng đối với các bộ phận mỏng hoặc được cố định kém, gia công thông thường có thể vẫn an toàn hơn vì nó đẩy công việc đi.

Cung Tiếp Tuyến & Fillet

Cung Tiếp Tuyến, Fillet & Chamfer

Các bộ phận thực tế hiếm khi có các góc hoàn toàn sắc nét. Chúng có fillet (các góc trong được làm tròn), bán kính (các góc ngoài được làm tròn), & chamfer (các lát cắt xiên loại bỏ các cạnh sắc nét).

Một cung tiếp tuyến là một cung gặp một đường thẳng (hoặc một cung khác) mà không gián đoạn trong hướng. Tại điểm mà cung bắt đầu, nó có cùng độ dốc với đường nó kết nối. Điều này tạo ra một hồ sơ mượt mà, liên tục mà không có thay đổi hướng đột ngột.

Tại sao tiếp tuyến quan trọng cho gia công:

- Một góc sắc nét buộc công cụ phải dừng lại, thay đổi hướng & tăng tốc lại. Điều này để lại các dấu chỗ ở yên (công cụ ngồi ở một chỗ trong khi giảm tốc, đốt cháy bề mặt).

- Một cung tiếp tuyến để công cụ quét qua chuyển tiếp ở tốc độ. Không giảm tốc, không dấu chỗ, hoàn thiện bề mặt tốt hơn.

- Những tập trung ứng suất: các góc trong sắc nét tập trung ứng suất & nơi các bộ phận nứt. Fillet phân bổ ứng suất trên một bề mặt cong.

Chamfer đơn giản hơn: một lát cắt thẳng ở 45 độ (hoặc góc khác) loại bỏ một cạnh sắc nét. Lập trình với các chuyển động G01 ở một góc. Chamfer dễ gia công hơn fillet nhưng không phân bổ ứng suất cũng như.

Bù Lệch Bán Kính Công Cụ

Bù Lệch Bán Kính Công Cụ (G41 / G42)

Khi bạn lập trình một hồ sơ bộ phận, bạn mô tả hình học của bề mặt bộ phận hoàn thiện. Nhưng công cụ có bán kính: trung tâm của nó phải đi theo một đường được bù lệch từ bề mặt bộ phận bởi bán kính đó.

G41: Bù Lệch Công Cụ Bên Trái: Trung tâm công cụ bù lệch sang trái của đường dẫn được lập trình (nhìn theo hướng chuyên động). Được sử dụng cho gia công trèo lên hồ sơ bên ngoài.

G42: Bù Lệch Công Cụ Bên Phải: Trung tâm công cụ bù lệch sang phải.

G40: Hủy bù lệch công cụ.

Với bù lệch công cụ hoạt động, bạn lập trình hình học bộ phận chính xác (bề mặt hoàn thiện), & bộ điều khiển tự động tính toán đường dẫn bù lệch cho trung tâm công cụ. Điều này có hai lợi thế chính:

1. Chương trình khớp với bản in. Kích thước trên bản vẽ khớp với kích thước trong mã. Không tính toán bù lệch thủ công.

2. Điều chỉnh mài công cụ. Khi một công cụ mài & cắt hơi quá kích thước, người vận hành điều chỉnh giá trị bù lệch cắt trong bảng bù lệch: không cần sửa chương trình. Giá trị bù lệch nhỏ hơn kéo công cụ gần hơn đến bề mặt bộ phận, bù đắp cho lần cắt dưới kích thước.

Bộ điều khiển xử lý tất cả sự phức tạp hình học: bù lệch các đường thẳng, tính toán lại bán kính cung cho đường dẫn bù lệch, & quản lý hình học chuyển tiếp ở các góc.

Tại Sao GD&T Dựa Vào Hình Học

GD&T: Hình Học, Không Chỉ Kích Thước

Kích thước truyền thống nói: 'Lỗ này là 0.500 inch đường kính, đặt tại 2.000 inch từ cạnh trái, cộng hoặc trừ 0.005 inch.'

Vấn đề: dung sai cộng-trừ tạo ra một vuông vùng dung sai. Trung tâm lỗ phải nằm trong một hình vuông 0.010 x 0.010 inch. Nhưng vùng vuông không công bằng: một lỗ có trung tâm ở góc của hình vuông (0.005 phải VÀ 0.005 lên từ danh nghĩa) thực tế là 0.007 inch từ vị trí thật (Định lý Pythagorean: căn bậc hai của 0.005 bình phương cộng 0.005 bình phương). Bạn sẽ từ chối bộ phận đó ngay cả khi một lỗ ở 0.007 từ danh nghĩa trong một hướng duy nhất sẽ vượt qua.

GD&T thay thế vùng vuông bằng vùng dung sai hình trụ. Trung tâm lỗ phải nằm trong một vòng tròn đường kính được chỉ định xung quanh vị trí thật. Đây là công bằng hình học: 0.007 từ danh nghĩa là 0.007 từ danh nghĩa bất kể hướng.

GD&T là một ngôn ngữ hình học hoàn chỉnh để mô tả bao nhiêu một tính năng có thể lệch khỏi hình thức lý tưởng, hướng & vị trí của nó. Nó sử dụng các khung điều khiển tính năng: những hộp hình chữ nhật có ký hiệu bạn thấy trên các bản vẽ kỹ thuật.

Dung Sai Hình Thức & Hướng

Dung Sai Hình Thức: Kiểm Soát Hình Dạng

Vị trí kiểm soát nơi một tính năng. Dung sai hình thức kiểm soát hình dạng của nó.

Flatness: Bề mặt phải nằm giữa hai mặt phẳng song song được tách bằng giá trị dung sai. Nếu flatness là 0.002, mọi điểm trên bề mặt phải nằm trong vùng 0.002-inch-cao giữa hai mặt phẳng hoàn toàn phẳng, song song. Không cần tham chiếu dữ liệu: flatness tự tham chiếu.

Perpendicularity: Một bề mặt hoặc trục phải nằm trong vùng dung sai so với một dữ liệu (bề mặt tham chiếu). Đối với một bề mặt, vùng là hai mặt phẳng song song vuông góc với dữ liệu, được tách bằng giá trị dung sai. Đối với một trục (như một lỗ), vùng là một hình trụ vuông góc với dữ liệu.

Concentricity: Hai tính năng hình trụ phải chia sẻ cùng một trục trong vùng dung sai. Các điểm trung bình của một hình trụ phải nằm trong vùng dung sai hình trụ được căn giữa trên trục dữ liệu. Concentricity đắt để kiểm tra (yêu cầu tính toán điểm trung bình): hầu hết các cửa hàng sử dụng runout thay thế.

Tất cả những cái này là hình học kiểm soát. Họ định nghĩa các vùng dung sai là các hình (mặt phẳng, hình trụ, hình nón), không chỉ những con số. Dung sai flatness 0.002 là một cặp mặt phẳng song song. Dung sai vị trí 0.014 đường kính là một hình trụ. Đây là điều làm cho GD&T hình học: mọi dung sai đều là một hình dạng trong không gian.

Giới Hạn Chuyên Động Máy

Không Gian Làm Việc: Không Gian Một Máy Có Thể Tiếp Cận

Mỗi máy CNC có chuyên động hữu hạn trên mỗi trục. Một trung tâm gia công dọc điển hình có thể có:

- Chuyên động X: 30 inch

- Chuyên động Y: 16 inch

- Chuyên động Z: 20 inch

Không gian làm việc là thể tích 3D được xác định bởi các giới hạn chuyên động này: một hộp hình chữ nhật (cho một máy 3-trục) hoặc một hình dạng phức tạp hơn (cho các máy có trục quay). Bất kỳ tính năng nào bạn muốn cắt phải nằm trong không gian này.

Tránh va chạm là hình học của việc đảm bảo công cụ, giá công cụ, đầu spindle, chuỗi & bộ phận công việc không va chạm trong chương trình. Bộ điều khiển không nội tại biết vise, kẹp, hoặc chuỗi ở đâu. Tránh va chạm là trách nhiệm của lập trình viên.

Hình học va chạm quan trọng:

- Độ dài công cụ vs sâu túi: Một công cụ dài tiếp cận vào một túi sâu có thể va chạm giá công cụ hoặc đầu spindle với các bức tường bộ phận.

- Can thiệp chuỗi: Đường dẫn công cụ phải xóa kẹp, song song & hàm vise. Một chuyên động nhanh (G00) trên bộ phận ở độ cao sai có thể đẩy công cụ vào một kẹp.

- Mặt phẳng nhanh: Hầu hết các chương trình xác định một 'mặt phẳng nhanh': một độ cao Z an toàn phía trên tất cả các tắc nghẽn. Những chuyên động nhanh xảy ra phía trên mặt phẳng này. Không bao giờ nhanh dưới nó.

Trục Quay & Tự Do Hình Học

Trục 4 & 5: Quay Mở Rộng Hình Học

Một máy 3-trục chỉ có thể tiếp cận bộ phận từ phía trên (dọc theo Z). Bất kỳ tính năng nào yêu cầu truy cập từ bên cạnh hoặc bên dưới yêu cầu một thiết lập riêng: lật bộ phận, re-chuỗi, re-touch-off, & cầu mong các tính năng sắp xếp.

Trục 4: Thêm một trục quay (thường là A, quay xung quanh X). Bộ phận có thể được quay để trình bày các mặt khác nhau cho công cụ. Một trục 4 thường là một bàn quay được bổ sung vào bàn máy. Nó để bạn gia công các tính năng xung quanh một hình trụ hoặc trên nhiều mặt mà không cần re-chuỗi.

Trục 5: Thêm hai trục quay. Công cụ (hoặc bàn) có thể nghiêng theo hai hướng quay độc lập. Điều này có nghĩa là công cụ có thể tiếp cận từ hầu như bất kỳ góc nào.

Những gì 5-trục làm hình học khả năng mà 3-trục không thể:

- Undercuts: Các tính năng ẩn từ một chế độ xem từ trên xuống. Công cụ nghiêng để tiếp cận phía sau hình học treo.

- Góc hợp chất: Các bề mặt không song song hoặc vuông góc với bất kỳ trục nào. Một máy 3-trục sẽ cần một chuỗi tùy chỉnh có góc. Một máy 5-trục chỉ cần nghiêng.

- Máy phân tách & lưỡi tuốc bin: Các bề mặt xoắn, cong thay đổi góc liên tục. Chỉ gia công tương tự 5-trục có thể cắt những cái này trong một thiết lập.

- Thiết lập giảm: Một bộ phận yêu cầu sáu thiết lập trên máy 3-trục có thể cần một thiết lập trên máy 5-trục. Mỗi thiết lập là một cơ hội cho lỗi sắp xếp.

Tóm Tắt

Hình Học Gia Công CNC: Những Điểm Chính

Hệ tọa độ: MCS là khung tuyệt đối của máy. WCS (G54-G59) là khung tham chiếu của bạn cho bộ phận. Quy tắc tay phải xác định hướng trục. Bù lệch độ dài công cụ bù đắp cho các công cụ có độ dài khác nhau.

Đường dẫn công cụ: G01 di chuyển theo đường thẳng. G02/G03 di chuyển theo cung. Định dạng tâm I/J loại bỏ sự mơ hồ hai cung của định dạng bán kính. Gia công trèo lên (quay dao cắt với hướng tự do) cho hoàn thiện bề mặt & tuổi thọ công cụ tốt hơn.

Cung & hồ sơ: Cung tiếp tuyến tạo ra các chuyển tiếp mượt mà mà không có dấu chỗ ở yên. Bán kính fillet ngoài cùng bên trong tối thiểu bằng bán kính công cụ. Bù lệch công cụ (G41/G42) để bạn lập trình hình học bộ phận trong khi bộ điều khiển bù lệch đường dẫn công cụ.

GD&T: Dung sai hình học xác định các vùng dung sai như các hình dạng (hình trụ, mặt phẳng). Vùng dung sai vị trí là hình tròn, không vuông: công bằng hình học. Dung sai bonus MMC phản ánh khoảng trống lắp ráp thực. Flatness & perpendicularity kiểm soát hình thức độc lập với kích thước.

Không gian làm việc: Mỗi máy có chuyên động hữu hạn. Trục quay (4 & 5) mở rộng hình học nào có thể tiếp cận & giảm thiết lập. Ít thiết lập hơn có nghĩa là dung sai tính năng-để-tính năng chặt chẽ hơn vì tất cả các tính năng chia sẻ gốc WCS giống nhau.

Hình học là nền tảng. Mỗi lệnh G-code, mỗi lệnh gọi dung sai, mỗi quyết định chuỗi là một hoạt động hình học. Nắm vững hình học, & gia công theo.