ABC: elementarz CNC Cz. pierwsza.

Zasada działania wszelkich maszyn CNC jest stosunkowo prosta, jednak z kronikarskiego obowiązku postaram się ją jak najprościej opisać.  Dla tych, którzy nie lubią czytać przygotowałem ilustrację.

Istotą wszelkiej maści maszyn cnc jest zmuszenie narzędzia do poruszania się po z góry zaplanowanej lini, ścieżce narzędzia. Ścieżka narzędzia jest wynikową, składową ruchu wzdłuż osi maszyny.

Zwyczajowo są to osi x,y, z przy czym oś X to poziomo położona oś o największym skoku.

Oś Y to druga oś pozioma (krótsza), oś Z stanowi natomiast oś pionowa.  Trzyosiowa maszyna cnc realizuje ścieżkę narzędzia jako składową trzech ruchów prostoliniowych. Oczywiście ruchy te muszą być ściśle ze sobą powiązane.

Jeśli narzędzie porusza się poziomo, równolegle do osi X, w pracę maszyny zaangażowana jest tylko jedna oś. Jeśli jednocześnie narzędzie będzie się poruszać wzdłuż osi X i osi Y z identyczną prędkością, w ciągu jednostki czasu, dajmy na to jednej sekundy przesunie się o identyczną wartość na osi X i osi Y, czyli przesunie się pod kątem 45 stopni do osi X. Oznaczmy drogę wzdłuż osi X jako ΔX a drogę wzdłuż osi Y jako ΔY. Powstanie trójkąt którego przeciwprostokątną będzie droga narzędzia, przyprostokątnymi zaś, ruchy wzdłuż osi X (przyprostokatna przyległa) i Y (przyprostokątna przeciwległa)

Stosunek ΔY/ΔX = tngα (Stosunek przyprostokątnej przeciwległej do przyległej) W naszym przypadku wynosi 1 a więc wszystko się zgadza, wychodzi kąt 45 stopni.

Jeśli narzędzie wzdłuż osi X będzie się poruszać dwa razy szybciej niż wzdłuż osi Y stosunek przebytych dróg ΔY/ΔX = tngα  w ciągu przykładowej jednej sekundy będzie wynosił ½

Tangens ½ jest dla wartości kąta 26,57 stopnia. A więc stosunek prędkości narzędzia wzdłuż osi X i Y decyduje pod jakim kątem do osi X narzędzie pokona drogę. Jeśli np. stosunek ten będzie wynosił 2, to oczywiście tngα wyniesie 2 a kąt będzie wynosił 63,44 stopnia.

Oczywiście te stosunki mogą być zrealizowane jako bardzo różne. Zmieniając stosunki prędkości zmieniamy kąt, pod którym porusza się narzędzie w stosunku do osi X.

Jeśli prędkości wzdłuż osi X i osi Y będą zmienne (będzie następować jakieś przyspieszenie, bądź opóźnienie) to droga narzędzia będzie krzywą. W praktyce każda ścieżka jest realizowana za pomocą elementarnych prostych lub elementarnych krzywych.

Skąd się biorą ruchy liniowe? Ściśle określone ruchy liniowe biorą się z silników krokowych lub serwomotorów. Silniki krokowe są sterowane dyskretnie poprzez kontroler cnc. Najczęściej najmniejszym kontrolowanym kątem o który może się obrócić silnik jest wartość 1,8 stopnia.

Kontroler cnc wydaje rozkazy silnikom: silnik osi X proszę 2 razy 1.8 stopnia, silnik osi Y proszę 5 razy 1.8 stopnia, wszystko to się dzieje w czasie rzeczywistym.

Omówiłem krótko realizację ruchów w dwuwymiarowej płaszczyźnie poziomej.

Sterowanie 2D możemy wykorzystać w ploterze gdzie zadaniem jest narysowanie lini, na czymś płaskim, lub w ploterach laserowych czy plazmowych. Stół z papierem do rysowania bądź też położenie ciętego materiału można realizować przez ustawianie ręczne.

W maszynach gdzie przedmiot jest poddawany obróbce skrawaniem potrzebujemy precyzyjnie zagłębić narzędzie w przedmiocie obrabianym. Do tego celu potrzebujemy trzeciej osi, osi Z.

Jeśli obróbka ma charakter wycinania, czyli raz zagłębione narzędzie porusza się cały czas na tej samej głębokości wtedy mówimy o obróbce 2,5D. Ale oś Z możemy z łatwością wykorzystać do pracy w pełnym wymiarze czasu obróbki. Ruchy liniowe wzdłuż trzech osi realizują ścieżkę przestrzenną. W ten sposób możemy realizować dowolne linie przestrzenne.

O napędzie liniowym, w jaki sposób jest realizowany będzie w jednym z następnych odcinków.