Fresa CNC


CNCMax87
Salve a tutti, innanzitutto porgo le mie scuse a tutti quelli che con grande entusiasmo hanno aspettato l’uscita della quarta puntata, mi dispiace che sia riuscito solo adesso a pubblicarla….ma ho avuto un po’ da fare. Allora vediamo un po’ dove eravamo rimasti……ah si all’elettronica e al software di controllo. Si ripartiamo da qui.

Elettronica di pilotaggio
L’elettronica di pilotaggio
Come è stato detto, la macchina si muove e funzione per mezzo di motori passo-passo (magari di recupero da vecchie stampanti) per il funzionamento del motore passo-passo è necessario applicare in opportuna sequenza e verso gli impulsi di corrente, attraverso l'uso di interruttori elettronici. I motori passo-passo si possono dividere in due grandi categorie: motori bipolari e motori unipolari; per ciascuno dei essi esiste uno specifico schema di funzionamento. Nel progetto da me realizzato ho usato dei motori unipolari, più facili da controllare e anche più economici, visto la loro diffusione; ma anche più potenti a parità di grandezza e di peso.
Motori passo-passo bipolari
Sono presenti due soli avvolgimenti (avvolti su più espansioni polari) e quindi all'esterno arrivano due sole coppie di fili: in questo caso si parla di motori bipolari in quanto la corrente dovrà percorrere le fasi nei due versi al fine di creare gli opportuni campi magnetici. Per far funzionare questi motori non basta solo alimentarli, ma hanno bisogno di un specifico circuito di controllo. Con l’avanzamento della tecnologia questi tipi di motori si pilotano non più in modo analogico ma in digitale con circuiti integrati di potenza, in genere è il sistema più utilizzato. Per il controllo sono in teoria necessari due soli segnali: uno per la direzione (indicato con le sigle CW e CCW, cioè orario ed antiorario) ed un clock che, per ciascun impulso, fa ruotare il motore di un passo nella direzione voluta. In genere sono disponibili altri pin ausiliari: scelta del funzionamento half-step (mezzo passo), spegnimento di tutte le fasi, ecc. Classici integrati di questo tipo, ancora ampiamente utilizzati sono la coppia L297 L298. Con questa coppia di integrati si è in grado di pilotare motori passo passo unipolari a 2 A e 30 Volt. Il driver di potenza o dual H bridge L298 e un driver costruito con transistor (BJT) e come tale non sopporta carichi con resistenza troppo bassa. Tale problema e dovuto al fatto che più e bassa la resistenza di carico più il BJT dissipa calore sulle sue giunzioni.
Questo è lo schema elettrico del circuito, è presente un eventuale espansione per l’asse C, che può essere un piatto girevole, come un asse rotante, i due relè in alto permettono l’accensione o lo spegnimento via Pc (se il software lo prevede) dell’elettroutensile o una pompa per il refrigerante. Le tre schede sono la classica coppia L297-L298.


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Software di controllo (CAD-CAM)

Iniziamo a dare una spiegazione generale di come e cosa servono questi due programmi fondamentali.

Il CAD
La parola CAD (computer aided design) letteralmente significa “progettazione assistita dal computer”. Si tratta di un insieme di strumenti grafici e di procedure che permettono di affidare al computer compiti ripetitivi (procedure di calcolo e creazione geometrica di elementi) ciò per riservare all’utente solo compiti decisionali e creativi.
Le applicazioni di questo tipo di programma sono diverse e possono assumere vantaggi e svantaggi che così si possono riassumere:

Vantaggi: la produttività viene moltiplicata rispetto al metodo classico; infatti la sostituzione di prototipi fisici reali con modelli virtuali tridimensionali permette un’accurata visione del prototipo; la qualità dei progetti viene migliorata nella precisione e nella qualità; archiviazione dati per riutilizzo; riduzione del lavoro cartaceo.

Svantaggi: maggiore è il tempo impiegato per disegni molto semplici; difficoltà di apprendere i meccanismi tecnici in fase di inizio alla nuova tecnologia CAD (complessità dei programmi).

Come si vede i vantaggi sono molto più numerosi degli svantaggi questo ha comportato una diffusione del CAD su scala mondiale.

Il CAM
La sigla CAM significa (computer aided manufacturing) produzione assistita dal computer, riguarda tutti quei processi produttivi automatici che sono controllati da computer. Le origini di questo tipo di programma non sono poi cosi lontane da noi infatti risalgono circa attorno agli anni 60’-70’ quando l’utilizzo e lo sviluppo delle macchine utensili a controllo numerico (NC numeric control) cominciarono a diffondersi. Successivamente si è passato dal NC a CNC più completo con l’uso del computer come organo di controllo.
A differenza del CAD questo programma non ha dei veri e propri svantaggi rilevanti, l’uso del pc ha notevolmente semplificato l’uso delle macchine; in precedenza l’operatore era costretto ad essere presente alla lavorazione ora con questo tipo di tecnologia è il computer che assiste all’esecuzione del lavoro permettendo cosi una semplificazione e riduzione del lavoro svolto dall’operatore ciò comporta una maggior precisione e una riduzione del tempo di realizzazione del prodotto.
CAD/CAM
L’uso del CAM senza CAD è praticamente inutile è per questo che l’integrazione di queste due tecniche ha permesso lo sviluppo dei linguaggi di programmazione dei CNC e di conseguenza l’automatizzazione dei processi di produzione con l’obbiettivo principale di velocizzare l’esecuzione e di migliorare la qualità del prodotto finito; inoltre il collegamento della progettazione (CAD) con la produzione (CAM) ha portato alla realizzazione di tecniche si simulazione visiva come ad esempio i percorsi dell’utensile, permettendo cosi una verifica immediata del progetto.

Che cos’è il Grafic-code?
Il G-code è un linguaggio che poi verrà successivamente decodificato in binario con cui il nostro programma CAM comunica con l’Hardware di controllo, non è semplice dare una spiegazione di questo codice, per meglio comprendere di cosa si tratta possiamo fare un banale esempio. Supponiamo di avere un amico che si trova dentro una grande scacchiera formata da migliaia di caselle, ognuna delle quali è individuata grazie ad un sistema di coordinate X e Y. Quando noi diciamo di spostarsi in X3 e Y6, lui si sposta, partendo come riferimento da un angolo di riferimento della scacchiera, di 3 caselle in X e 6 in Y. L’angolo di riferimento lo indichiamo come punto /00, ossia come origine del sistema di coordinate, è praticamente il punto vicino al quale noi abbiamo disegnato il profilo del disegno con il CAD.
A questo amico, abbiamo messo in mano un grosso pennarello nero, dicendogli di tenerlo alto rispetto al suolo (asse Z) di Z centimetri, logico che se gli diciamo Z0 il pennarello scrive per terra. Ora diciamo di spostarsi “velocemente” in X45,Y60,Z40, (comando G00 in G-code). L’amico fidato si sposta alla sua massima velocità contando dal punto di origine della scacchiera (coordinate assolute di riferimento, G90 in G-code),45 caselle in X e 60 in Y, tenendo il pennarello ad una altezza di 40 centimetri dal suolo.
Ora gli diciamo di “camminare” da questo punto fino a X60,Y80,Z0 (comando G01 in G-code, movimento lineare ad una data velocità), lui ci disegnerà sul suolo una linea che parte da X45,Y60 fino a X60,Y80.
Adesso lo possiamo far muovere sulla scacchiera in qualsiasi punto, e vedremo il suo spostamento disegnato. È talmente bravo che possiamo dirgli che in un dato punto ci disegni un cerchio (comando G02 o G03).
Il G-code è un linguaggio grazie al quale la nostra fresa si muove e lavora, e come tutti i linguaggi, ci sono delle forme “diverse”, ossia se noi diamo come istruzione “G18”, il programma non sa cosa fare perché è un comando che non conosce.
Ogni software che nel nostro caso è il KCam4, ha un set di comandi G-code che riconosce, e gli devono essere detti in una determinata maniera, il tutto lo definiremo come “Post-processore” del programma cnc di controllo.

Ad esempio alcuni comandi che il KCam4 riconosce:

G00  Traversa con movimento rapido
G01  Traversa con movimento normale
G02  Arco CW (Clockwise circular)
G03  Arco CCW (CounterClockwise circular)
G04  Esegui tempo d’attesa
G81 Ciclo di foratura
G80  Fine ciclo di foratura
G90 Setta modo assoluto
M00  Arresto programma
M02  Fine programma
Mxx Assumi valore definito dall’utente

Naturalmente i comandi G-code sono molti di più, ed alcuni sono personalizzabili per un determinato CNC.

Il CAM che utilizzo e KCam4 si può vedere su internet, nel sito di CNCitalia è presente il manuale tradotto in italiano, molto utile. Ritengo un programma molto valido e facile da usare anche per chi è alle prime armi.

Vi metto due foto dove viene illustrato il controllo interno.


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Spero di aver soddisfatto chi da tanto tempo aspettava queste notizie, come ho sempre detto e ripeto se avete dei dubbi, magari sullo schema elettrico (vi posso fornire il master dei circuiti stampati) che a primo impatto non è semplice da capire, o magari su qualche altra cosa non esitate a scrivermi battistad@libero.it CIAO LU…!!


Data di creazione : 27/05/2006 @ 10:10
Ultima modifica : 27/05/2006 @ 10:52
Categoria :
Contenuti
- Neofita

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Reazioni a questo articolo

Risposta n°1 

con gscreto il 07/09/2006 @ 22:51

Ho apprezzato la spiegazione molto chiara e lineare di facile comprensione per chi come me è all'inizio.

 

Grazie!