Schritt 36 – Software Toolchain Teil 3 – Das Toolchain-Konzept

Der gesamte Link vom Design bis zu den Motoren und der Bewegung sieht wie folgt aus: Zuerst müssen Sie etwas entwerfen. Nehmen wir an, Sie möchten ein quadratisches Holzstück ausschneiden, das 3/4 Zoll dick, 2 Zoll lang und 2 Zoll breit ist. Zuerst entwerfen Sie das Quadrat in einem CAD-Programm (Computer Aided Design). Dieses CAD-Programm ermöglicht es Ihnen, mit der Maus ein Quadrat zu formen, indem Sie einen Befehl verwenden, der ein paar Linien auf dem Bildschirm zeichnet, die ein Quadrat bilden (Punkt zu Punkt). Diese mit der Maus erstellte Zeichnung kann als Datei gespeichert werden. Die Datei enthält jede Linie in Form von x-, y- und z-Koordinaten und die verschiedenen Eigenschaften der Linien. Eigenschaften jeder Linie können Spezifikationen wie Linienstärke, Farbe, Linientyp (gestrichelt, gepunktet usw.), Länge usw. enthalten. Für die Zwecke der auf dieser Website beschriebenen Software-Toolchain, und auch als typische Konfiguration und Organisation befunden, möchten Sie diese Datei als DXF-Dateityp speichern. Der DXF-Dateityp ist ein Dateityp, den die meisten CAD- oder CAM-Programme importieren können.

Diese DXF-Datei ist für eine CNC-Maschine nutzlos! Warum um Himmels willen habe ich die letzte Minute Ihres Lebens verschwendet? Diese Datei ist nutzlos, da sie keine Spezifikationen enthält, die direkt in die CNC-Maschine importiert werden könnten. Die Informationen aus dieser Datei müssen in einen Code umgewandelt werden, der von der CNC-Steuerungssoftware (Mach3 oder EMC2) verstanden wird. Dieser Code wird G-Code genannt, aber machen Sie sich darüber noch keine Gedanken. Die DXF-Datei, die die Daten enthält, die ein Quadrat von 3/4" x 2" x 2" spezifizieren, muss in ein Programm namens CAM (Computer Aided Manufacturing) importiert werden. Lassen Sie sich von dem Wort "Manufacturing" nicht abschrecken. Es gibt sehr leistungsstarke CAM-Programme, die wirklich teuer sind, und es gibt auch CAD/CAM-Anwendungen, die noch teurer sind, aber wie Sie wissen... Ich bin arm! Das CAM-Programm, das ich beschreiben werde, nimmt einfach die Linieninformationen und erstellt "Werkzeugwege". Der Werkzeugweg ist einfach der Weg, dem das Schneidwerkzeug folgen soll. In diesem Fall soll der Werkzeugweg einem quadratischen Pfad folgen, der etwas mehr als 2" lang und breit und 3/4" tief ist. Warum muss der Werkzeugweg etwas größer sein als das Quadrat? Sie haben es! Weil das Schneidwerkzeug einen Durchmesser hat. Wenn der Werkzeugweg genau in der Mitte der Quadratlinie läge, wäre der Endschnitt etwas kleiner als 2" in Länge und Breite, daher müssen Sie den Durchmesser des Schneidwerkzeugs kompensieren. Jetzt wissen Sie also einen der vielen Gründe, warum wir ein CAM-Programm benötigen. Außerdem enthält die DXF-CAD-Datei keine Informationen darüber, wie tief Sie das Material schneiden möchten.

Sie wissen also jetzt, dass Sie zuerst das Objekt, in diesem Fall ein Quadrat, in CAD entwerfen und die Datei als DXF-Dateityp speichern. Dann nehmen Sie diese Datei in ein CAM-Programm wie CamBam und teilen dem Programm mit, dass Sie einen Werkzeugweg erstellen möchten, der etwas größer ist als das Quadrat (wenn Sie einen 1/4"-Bit verwenden, muss der Werkzeugweg um den Radius des Werkzeugs versetzt werden - 1/8"), in diesem Fall 2 1/4" x 2 1/4", um die Größe des Schneidwerkzeugs zu kompensieren. Dann teilen Sie dem CAM-Programm mit, dass Sie 3/4" tief schneiden möchten. Sie können auch angeben, wie tief Ihr Bit bei jedem Durchgang bequem schneiden kann. Wenn Sie Aluminium oder ein sehr hartes Holz schneiden, möchten Sie das Quadrat mit vielen Durchgängen ausschneiden, wobei Sie bei jedem Durchgang immer tiefer gehen. Das ist es, was ein CAM-Programm tut (erstellt Werkzeugwege und passt sich dem von Ihnen verwendeten Schneidwerkzeug an, zusammen mit vielen anderen Dingen, wie der Schnittgeschwindigkeit, der Spindeldrehzahl, wann das Werkzeug gewechselt werden soll usw.). Jetzt speichern Sie die Datei typischerweise als NC- oder TAP-Datei, was die G-Code-Datei ist. Keine Sorge, ich werde die Einzelheiten des G-Codes später erklären (es ist wirklich einfach).

Okay, Sie haben jetzt eine DXF-Datei, die verwendet und missbraucht wurde. Diese Datei wurde in eine NC- oder TAP-Datei umgewandelt, die den G-Code enthält. Jetzt müssen Sie diese Datei dem Steuerungsprogramm zuführen. Das Steuerungsprogramm nimmt jede Zeile der NC- oder TAP-Datei und wandelt sie in Impulse für die CNC-Maschine um. Nehmen wir an, die erste Zeile des G-Codes sagt, starten Sie bei (0,0) und schneiden Sie eine Linie bis (0,2.25). Für diejenigen unter Ihnen, die sich damit auskennen, gönnen Sie mir einen Moment und vergessen Sie die Eilgangbewegungen. Die Steuerungssoftware sendet also ein Richtungssignal an die Elektronik (Treiber), um in Richtung des Endpunkts zu gehen. Dann sendet die Steuerungssoftware Schrittsignale, um dem Motor zu sagen, sich zu drehen, bis 2,25 Zoll erreicht sind. In meiner CNC-Konfiguration würde die Steuerungssoftware 9000 Schrittsignale senden, um die vollen 2,25" zu bewegen. Das heißt, meine Spindel hat 20 Gewindegänge pro Zoll und mein Motor dreht sich mit 200 Schritten pro Umdrehung. Mathematik muss nicht Ihre Stärke sein, also sind 20 von 200 4000. Das sind 4000 Schritte pro Zoll. Zwei Zoll wären 8000 Schritte. Addieren Sie ein Viertel davon, 1000, und Sie haben 9000 Schritte.

Zusammenfassung: CAD (Entwerfen Sie Ihr Objekt) --> CAM (erstellt Werkzeugwege, die für das Schneiden von Dingen mit einem Bit aus der CAD-Datei sinnvoll sind) --> Steuerungssoftware - Mach3 (die Signale und Impulse werden typischerweise über den Druckeranschluss von der CAM-Datei an die Elektronik gesendet) --> die CNC-Maschine gehorcht den Befehlen der Steuerung und Sie sollten das Stück genau so haben, wie Sie es entworfen haben (natürlich innerhalb der CNC-Einschränkungen).

Denken Sie daran, Finger, Gesicht, Arm, Hände, Füße, Beine, Zehen, Haare, Augen, Kopf, Schultern, Ohren oder andere Körperteile, die sich in der Nähe befinden könnten, nicht in die Nähe des Schneidwerkzeugs zu bringen. Tragen Sie tatsächlich Schutzbrillen, Masken, Gehörschutz, Körperpanzerung usw., wenn Sie sich in der Nähe der Maschine befinden. Das ist gefährliches Zeug. Haut und Fleisch sind viel weicher als die Materialien, die diese Schneidwerkzeuge wie Butter durchschneiden. Ich garantiere Ihnen, dass das Schneidwerkzeug viel leichter durch Fleisch als durch Butter geht, vielleicht wie durch Wasser (ich wüsste es nicht, ich treffe die notwendigen Vorsichtsmaßnahmen, ich laufe).

Im nächsten Software-Beitrag werde ich Ihnen die Grundlagen des Entwerfens in CAD zeigen und wir werden unser erstes Objekt zeichnen. Danach zeige ich Ihnen, wie Sie dieses Objekt in G-Code umwandeln. Was kommt als Nächstes? Sie haben es erraten... Wir werden das Objekt ausschneiden. Danach werde ich ein Tutorial über die extrem einfache Sprache des G-Codes geben. Bald werden Sie ein Experte sein und können in einem Forum Neulingen erklären, wie das geht, damit auch sie Experten werden können. Noch besser, Sie können diese Maschine reproduzieren und auf dem Markt verkaufen. Der geldgierigen Ehefrau könnte das gefallen (wenn Sie die geldgierige Ehefrau sind, bitte ich um Entschuldigung, aber CNC-Maschinen wurden geschaffen, um Geldquellen zu sein). Also, legen Sie los mit der Fertigung! Ich bin gespannt auf die Produkte, die dabei herauskommen.