ПО для управления станком с ЧПУ. Что выбрать?

Spread the love

ПО для управления станком с ЧПУ — это мост, который соединяет вашу модель с реальностью. Это то, что вам нужно, чтобы объединить ваши моторы, рельсы и 3D-модель. Все фрезерные станки с ЧПУ и практически все другие типы станков с ЧПУ используют программное обеспечение для управления процессом преобразования чертежа или модели в движение двигателя.

В общих чертах, мы можем разделить процесс обработки с ЧПУ на четыре этапа: сначала пользователь проектирует или получает модель, затем генерируется G-код. Импульсы шага и направления определяются из G-кода, и, наконец, шаговые двигатели машины управляют последовательностями.

Этап проектирования часто завершается с использованием программного обеспечения САПР и является самостоятельным предметом. Он генерирует и интерпретирует G-код, с которым обычно работает специальное программное обеспечение для ЧПУ.

Некоторые программы позволяют вам редактировать и вводить ваш G-код и создавать всю математику, все импульсы шага (направления) и отправлять их точно по времени на драйверы шагового двигателя. Другие делят работу и просто отправляют G-код, а остальные вычисления оставляют на усмотрение прошивки машины (на отдельной плате).

Исключением из этих двух методов является программное обеспечение Mach, которое является промежуточным вариантом. Mach интерпретирует G-код на вашем компьютере, но отправляет специальные низкоуровневые команды на внешнюю плату, вместо того, чтобы пытаться рассчитать время импульсов шага (направления).

ЛУЧШЕЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ СТАНКА С ЧПУ

Здесь мы составили список лучших вариантов программного обеспечения для ЧПУ. Из-за разнообразия машин и способов использования, способ создания и интерпретации G-кода станками с ЧПУ может быть разным. По этой причине мы разделим наш выбор на основе различных подходов.

Мы выбрали множество программ, но позаботились о том, чтобы все они соответствовали следующему:

Доступно активное сообщество и поддержка
Диапазон функций
Доступность для любителей
Некоторая степень настраиваемости

Хотя разные варианты могут соответствовать этим критериям лучше, чем другие, мы уверены, что вы найдете то, что вам нужно. Итак, теперь давайте посмотрим, что там есть!

Для начала, разберем тот тип ПО, который пытается все сделать сам. Другими словами, программное обеспечение, которое принимает G-код и генерирует импульсы шага и направления для драйверов шагового двигателя (обычно через параллельный порт).

Aspire

ПО для управления станком с ЧПУ Aspire

Aspire от Vectric — это многофункциональная программа для ЧПУ. Его легко освоить, и он может управлять сложными задачами по созданию деталей с помощью станка с ЧПУ. Его инновационные инструменты 3D-моделирования, полный набор 2D-дизайнов и возможности редактирования делают его идеальным выбором для новичков.

Особым бонусом для новичков является неограниченная бесплатная пробная версия Aspire, которая включает в себя различные бесплатные проекты, чтобы вы узнали, как их использовать, прежде чем совершить покупку.

Стоимость: ~ 2000 долларов
Операционная система: Windows
Основные возможности: полный набор инструментов для редактирования моделей, неограниченный пробный период (для избранных проектов), более 5400 минут видеоуроков, активное сообщество.

На нашем сайте есть статья с подробным обзором инструментов Aspire от Vectric

От Vectric

Программы от Vectric сочетают в себе мощность и простоту в обращении. Легко позволяет работать с графическим изображением, создавать точный набор команд для работы со станком ЧПУ.

CUT2D

Это обеспечение создано для расчета 2D траекторий при фрезеровании, а также для операций по гравировке, вырезании. Программа снабжена специальными инструментами для выполнения целого цикла технологических операций.

Есть возможность добавления границ, масштабирования, а также конвертации изображения из разных форматов в векторный рисунок. Редактирование изображения при помощи CUT2D занимает минимальное количество времени.

CUT3D

Это обеспечение для работы с 3D моделями. Отлично подходит для токарного оборудования. Успешно сочетается с моделями, которые подготовлены в графических редакторах AutoCAD, Rhino3D, 3D Studio, а также с использованием лазерного сканера или сенсора. Основное преимущество – удобный интерфейс с пошаговыми инструкциями, позволяющий загрузить модель, задать размеры, просмотреть примерный результат работы.

VCARVE

Используется как простое и понятное обеспечение для агрегатов по дереву. Сюда относятся инструменты для 2D дизайна, для траекторий движения станочного шпинделя, а также функция импорта нескольких 3 D моделей. Панель содержит большое количество возможностей, чтобы настроить самые разные параметры.

PHOTOVCARVE

С использованием этой программы есть возможность выполнять гравировальные работы, доступные до этого только при наличии лазерной системы. При работе изображение или фотография превращается в набор команд для станка. Сочетается практически со всеми форматами изображений.

Aspire

Позволяет превращать 2 D эскизы, фотографии, рисунки и картинки в различные объемные 3D модели. Имеет интуитивно понятный интерфейс, а также уникальный набор инструментов для 3 D моделирования, редактирования и дизайна.

LinuxCNC

ПО для управления станком с ЧПУ LinuxCNC

LinuxCNC — популярный выбор среди любителей ЧПУ. Это один из старейших и наиболее надежных вариантов.

Чтобы осуществить мечту об универсальном устройстве, он работает под управлением ядра Linux с расширением реального времени (RTAI). Устанавливая его таким образом, LinuxCNC может генерировать необходимые импульсы через параллельный порт с точной синхронизацией.

LinuxCNC существует уже некоторое время, поэтому стали популярны и другие установки. Например, также возможно использование карт Ethernet и Mesa (внешних плат), и некоторые пользователи даже экспериментировали с запуском LinuxCNC на Raspberry Pi. В конце концов, вы можете выбрать простую или углубленную настройку при использовании LinuxCNC.

В частности, LinuxCNC имеет открытый исходный код и имеет очень большое активное сообщество. Учитывая эти два условия, неудивительно, что программное обеспечение в значительной степени настраивается, особенно графический интерфейс, и имеет множество дополнительных функций.

Стоимость: Бесплатно
Операционная система: Linux
Основные характеристики: Зрелое программное обеспечение, полностью открытый исходный код, активное сообщество пользователей, проста в установке, поддерживает многие станки с ЧПУ.

HeeksCNC

ПО для управления станком с ЧПУ HeeksCNC

HeeksCNC от Heeks — это программное обеспечение CAD / CAM для Windows. Заплатив около 14 долларов, вы получите легкую установку Windows и обещание помощи от разработчика, если она вам понадобится. Кроме того, исходный код доступен на GitHub, что означает, что вы можете изменить программное обеспечение в соответствии с требованиями вашей установки.

HeeksCNC построен на основе HeeksCAD и включает OpenCAMLib plus Area . Это помогает в создании кода ЧПУ, наиболее часто используемого G кода, для вашего 3-осевого фрезерного станка. HeeksCNC набирает популярность как вариант с открытым исходным кодом и регулярно обновляется, и разработчик работает над Heeks2 .

Обратите внимание, что для установки бесплатной версии HeeksCNC (путем ее сборки из исходного кода) вам сначала необходимо установить HeeksCAD, OpenCASCADE / OCE и wxWidgets 2.8.

Стоимость: ~ 14 долларов за установку Windows или исходный код можно скачать с GitHub.
Операционная система: Windows
Основные характеристики: Поддерживает чертежи в формате DXF, регулярно обновляется, открытый исходный код

Как выглядит программа для ЧПУ

Если мы заглянем в код, то увидим такое:

N1 G17 G20 G34 G40 N2 T1 M16 N3 S8600 M2 N4 G54 N5 M8 …

N-код отвечает за номер строки — они могут пригодиться, если нам нужно перепрыгнуть на какую-то определённую строку или пропустить часть команд. M отвечают за детали, например, команда N3 S8600 M2 означает, что нужно раскрутить рабочий шпиндель (за него отвечает M2) до скорости 8600 оборотов в минуту (команда S8600).

Так команда за командой станок выполняет определённые действия, и на выходе получается нужная нам деталь.

Machinekit

Программное обеспечение Machinekit

Machinekit — новичок на рынке. Это форк LinuxCNC, ориентированный на модернизацию старой программы. Они изменили кое-что под капотом и улучшили поддержку других форм удаленного управления с графическим интерфейсом. Кроме того, Machinekit предлагает образы, доступные для плат Beagle, популярных одноплатных компьютеров .

В целом Machinekit унаследовал многие положительные особенности LinuxCNC и все еще находится в процессе создания достойного сообщества. Существуют учебные пособия , которые помогут вам настроить, и многообещающие функции в разработке, если вы хотите оценить потенциал Machinekit.

Стоимость: Бесплатно
Операционная система: Linux
Основные характеристики: многообещающее будущее, поддержка компьютеров ARM, решение проблем в LinuxCNC, растущее сообщество

Хоббийные станки и ПО для них

Наиболее интересны для применения программы управления хоббийными станками. Все, рассмотренное выше ПО, является промышленным. Оно стоит очень дорого, сложно в освоении, доступно лишь в демонстрационном виде или с усеченными возможностями.

Другая ситуация с особым классом ПО для хоббийного ЧПУ станка. На рынке представлены системы небольшой стоимости и несколько FreeWare программ, которые позволяют построить полнофункциональный фрезерный, токарный, лазерный или 3D станок. Самые распространенные из них:

ArtCAM;
Mach3;
VriCNC;
LinuxCNC;

ECam

Программное обеспечение для станка с ЧПУ ECam

ECam — еще одна универсальная программа для станков с ЧПУ. Он упрощает создание G-кода для детали и предназначен для ускорения процесса для простых моделей.

ECam объединяет функции, обычно встречающиеся в системах CAD / CAM, с диалоговым программированием. Он поставляется с 14-дневной полностью рабочей пробной версией, поэтому вы можете поэкспериментировать с программным обеспечением, прежде чем совершить покупку. Более того, что необычно, это программное обеспечение можно бесплатно использовать по выходным для всех в некоммерческих целях.

Стоимость: ~ 180 $ (только токарный или фрезерный), ~ 240 $ (полный), ~ 420 $ (адаптивный)
Операционная система: Windows (только 64-битная система)
Основные возможности: редактор САПР, поддержка файлов DXF и DWG , моделирование траектории инструмента, пользовательский G-код, предварительный просмотр материалов в 3D, унифицированный калькулятор

ArtCAM

ПО ArtCAM представляет собой набор продуктов для моделирования и проектирования, а также проводит на агрегате с числовым управлением автоматическую обработку. В пакет данного ПО входят инструменты, позволяющие создавать разные виды пространственных рельефов. Применяют ArtCAМ на обувной, мебельной промышленности, для создания форм и изделий из пластика.

ПО обладает следующими функциями:

создает текстуры для шлифовального оборудования;
использует 3Д шаблоны для изготовления простейших конструкций;
самостоятельно генерирует 3D модели из 2D рисунков;
набор инструментов для создания и редактирования векторных и растровых изображений;
большое количество стратегий обработки позволяет выбрать оптимальный путь обработки разной сложности.

Это ПО доступно для пользователей с наименьшими базовыми навыками.

TurboCNC

Программное обеспечение для станка с ЧПУ TurboCNC

TurboCNC от Dak Engineering работает под DOS (да, MS-DOS). А за небольшую плату в размере около 60 долларов вы получаете доступ к исходному коду и дополнительную поддержку. Хотя сначала вы можете подумать, что это любопытный выбор, TurboCNC работает под DOS, чтобы иметь точное время, подобно LinuxCNC. Это старая программа, но вокруг нее все еще есть активное сообщество.

Пара недостатков заключается в том, что он не такой настраиваемый, как другие параметры, и его графический интерфейс архаичен. Тем не менее, автор выразил это лучше всего: «[это] качественное, серьезное программное обеспечение».

Стоимость: ~ 60 $
Операционная система: MS-DOS
Основные характеристики: встроенный редактор кода, полностью настраиваемый шаг / направление, одновременное движение по 8 осям с компенсацией люфта, полностью параметрическое программирование, возможность нарезания резьбы по нескольким осям

Предназначение

Сперва в нескольких преимуществах отметим то, зачем нужны сами такие станки:

Они повышают эффективность и производительность всего предприятия в несколько раз.
Снижают вероятность дефектного образца.
Снимают большинство нагрузки с оператора, на нем остается более простая работа.
Увеличивают точность обрабатываемой детали.

И для того, чтобы была возможна такая система, просто необходима программа. Основная задача создания специализированного ПО – дать возможность фрезеровщику (токарю) отвлекаться от процесса, снизить его ответственность за результат. Теперь он не обязан непрерывно следить за каждым движением резца, сверла. Таким образом, софт включает комплекс команд, которые все вместе поступают на оборудование и влияют на то, какой процесс выполняется.

Так, команды автоматизируют ряд действий:

Выбор инструмента, его крепеж.
Фиксация и центровка заготовки.
Определение подходящего режима, скорости резания исходя из параметров материала и фрезы.
Движение режущей кромки. Причем минимальное, оптимальное расстояние определяется в зависимости от координат, в которых «нулевой» точкой становится конечное положение резца. То есть, нет необходимости всегда перед очередным проходом возвращаться к начальному участку.

Для каждого нового элемента необходимо написать новый код (чертеж), для чего требуется специализированное программное обеспечение. Если оно есть, а также присутствует базовый навык общения с графическим редактором, можно легко создавать новые команды для оборудования.

Easel

Программное обеспечение для станка с ЧПУ Easel

Easel — это генератор G-кода и инструмент управления ЧПУ, который работает во всех основных операционных системах. Это программа на основе браузера, с помощью которой вы можете легко создавать свои проекты и выполнять разрезы на своей машине.

У нее также есть очень полезная образовательная инициатива — Уроки Easel . Это общественное образовательное мероприятие, побуждающее пользователей развивать свои навыки и реализовывать практические проекты.

Easel популярен среди любителей и новичков благодаря удобному интерфейсу, набору встроенных инструментов и совместимости с различными вариантами прошивки ЧПУ.

Стоимость: Бесплатно
Операционные системы: Windows, Linux, MacOS
Основные характеристики: Easel Classes, поддержка пользовательского G-кода, активное сообщество, простота использования

Mach 3

Программное обеспечение для станка с ЧПУ Mach 3

Mach 3 — это многофункциональная программа, которая обычно используется любителями, которым нужен пакет управления ЧПУ. Он популярен и разрабатывался долгое время. Помимо множества функций, графический интерфейс Mach 3 полностью настраивается.

Mach 3 можно настроить несколькими способами, но наиболее распространенная настройка работает только со специально совместимыми внешними платами, такими как популярный SmoothStepper . Обратите внимание, что хотя Mach 3 можно использовать в универсальном подходе, аналогичном LinuxCNC, это не так часто. Это связано с тем, что запуск его в Windows означает, что он не может работать в режиме реального времени, что может привести к задержке синхронизации импульсов драйвера.

На смену этому зрелому программному обеспечению приходит его младший брат, Mach 4, о котором мы поговорим позже. Благодаря заметно более низкой цене, отличным функциям и активному сообществу Mach 3, он по-прежнему является хорошим выбором для любого любителя.

Стоимость: ~ 175 $
Операционная система: Windows
Основные возможности: Универсальный визуальный дисплей G-кода, настраиваемый интерфейс, настраиваемые макросы и M-коды с помощью VBscript.

Mach 4

Программное обеспечение для станка с ЧПУ Mach 4

Mach 4 — это полная перезагрузка Mach 3. Он решает многие проблемы, связанные с устаревшим программным обеспечением. В частности, он модульный и гибкий. Он не построен с идеей использования параллельного порта, хотя есть еще способы пойти по этому пути. Он может похвастаться полной настраиваемостью благодаря своей модульности и использует свое оригинальное ядро для вычислений.

Излишне говорить, что у Mach 4 достаточно функций и возможностей настройки для любителя. Хотя он относительно новый, он прошел долгий путь и имеет многообещающие перспективы на будущее. Все это говорит о том, что это достойный выбор для любой настройки.

Стоимость: ~ 200 долларов (хобби), ~ 1400 долларов (индустрия).
Операционная система: Windows
Основные характеристики: возможности дистанционного управления, быстрая и простая настройка графического интерфейса, возможность связывать информацию между другими приложениями, улучшенное удобство использования по сравнению с Mach3, ядро, отвечающее за все вычисления управления движением

UCCNC

Программное обеспечение для станка с ЧПУ UCCNC

UCCNC — это программное обеспечение контроллера ЧПУ, которое работает с контроллерами движения CNCdrive. Поддерживаемые контроллеры движения: UC400ETH, UC300ETH, UC300, UC100 и AXBB-E.

UCCNC без проблем работает с машинами с числом осей до 6, а использование C # в качестве языка делает его эффективным, а также полностью изменяемым.

Программа также поставляется с программой просмотра трехмерных траекторий в реальном времени, оптимизацией экрана OpenGL и некоторыми базовыми модулями CAM, включая импорт файлов DXF. Не говоря уже о встроенном визуальном редакторе экрана, позволяющем полностью настраивать экран.

Важно отметить, что это программное обеспечение разрешено для каждого контроллера движения, что означает, что один лицензионный ключ будет работать только с указанным контроллером движения.

Стоимость: ~ 60 $
Операционная система: Windows
Основные характеристики: 48 настраиваемых горячих клавиш, встроенный визуальный редактор экрана, поддержка DXF, минимальное использование CPU / GPU, регулярное обслуживание

Возможности программ

Числовой пульт управления может быть установлен практически на любом оборудовании, которое производит механическую обработку материала. Это такие задачи, как точение, фрезерование, сверление, отрезка, нарезание витков, вытачка пазов и многое другое. При этом работать можно с металлом, деревом, фанерой, бумагой и картоном, стеклом или оргстеклом, другими синтетическими полимерами. Обычно программное обеспечение пишут при:

серийном производстве, когда на аналогичный объем уйдет много времени в ручном исполнении;
потребности высокой точности;
особом, индивидуальном и очень сложном узле, который практически невозможно безошибочно выточить вручную.

Таким образом, применения оборудования настолько широко, что нет смысла перечислять отрасти. Практически в любом производстве, начиная от изготовления скрепок для бумаги, заканчивая строением космических кораблей, не обойтись без такого софта.

PlanetCNC

ПО для управления станком с ЧПУ PlanetCNC

Еще один хорошо разработанный вариант отправителя G-кода сделан PlanetCNC , предлагая полное аппаратное и программное решение. Он имеет современный подход к программному обеспечению ЧПУ, фокусируясь на манипуляции с G-кодом, и имеет специальные платы для всего остального. Он также может работать с вашей собственной платой, если он способен интерпретировать G-код.

PlanetCNC поставляется с гибкими параметрами конфигурации и функциями моделирования. Это, наряду с его интуитивно понятным дизайном, делает его исключительным программным обеспечением.

Стоимость: программное обеспечение предоставляется бесплатно для контроллеров с действующей лицензией.
Операционные системы: Windows, Linux, MacOS, Raspberry Pi
Основные характеристики: Полностью настраиваемая процедура смены инструмента, поддерживает многие виды использования станков с ЧПУ (моделирование, синхронизация шпинделя, измерения, зондирование и стандартные циклы), совместима с различными вариантами G-кода и типов файлов.

Домашний ЧПУ-фрезер как альтернатива 3D принтеру, часть третья, ПО и G-code

В этой статье хотелось бы рассказать о необходимом в работе ПО, а заодно дать маленькую вводную по g-коду. Опять прошу простить непрофессионала, могу что-то упустить, а в чем-то быть неточным. С другой стороны, все описанное в моих статьях — исключительно личный опыт, и он точно работает в приближенных к офисно-гаражно-домашним условиях на простых китайских фрезерах с ЧПУ. ПО для работы можно разделить по уровню абстракции снизу вверх: прошивка драйверов двигателей, «стойка ПУ» или замещающий ее программно-аппаратный комплекс на базе ПК или МК, CAM — ПО, строящее траекторию движения инструмента и преобразующее ее в G-код, и CAD. Наиболее низкоуровневое ПО — прошивка драйверов двигателей, которая преобразует сигналы шага и направления (step/dir) для шаговых двигателей либо скорость/направление для серводвигателей в значения напряжения и тока, подаваемые на обмотки двигателей; его мы не выбираем и не модифицируем, по крайней мере в обсуждаемом случае.

Следующий уровень — «стойка» — программно-аппаратный комплекс, преобразующий строки кода в сигналы для драйверов. Тут уже интересней, по крайней мере на этапе выбора станка (или выбора компонентов для самостроя) мы можем остановиться как на промышленных стойках начального уровня (GSK, Washing, бэушные старые сименсы и фануки), так и на сочетании интерфейсных плат (от банального LPT и опторазвязанной китайской красной платы до MESA) с ПО — LinuxCNC, Mach3, NCStudio и прочих. Лично у меня большой положительный опыт с LinuxCNC и NCStudio; несмотря на простоту и того и другого, с обработкой по готовому простому G-коду нотации ISO-7bit они справляются на ура. У промышленных стоек есть преимущество в гибкости настройки приводов и возможности подключения большого количества периферии, а так же возможность работать по расширенным G-кодам (циклам) и макропрограммам, но при нынешней доступности КАМ-систем и штучном производстве это не нужно.

Уровнем выше идут CAM (computer aided manufacture) программы — ПО для создания траекторий, описывающих прохождение инструмента в заготовке. И вот тут у нас начинается полный разброд и шатание. С одной стороны, бесплатного или условно-бесплатного CAMа мало. Чтобы не сказать вообще нет пристойного. Да, есть плагин для Inkscape, есть какие-то нестабильные чудеса пятилетней давности, есть триальный фьюжн, есть плагины для CADов… Кстати, по поводу совсем простых, на раскроечный роутер мы долго прикручивали G-CodeTools для Inkscape, но так и не смогли достичь приемлимых скоростей связки оператор-плагин. В результате купили CamBam+ за смешные по меркам рынка 150 долларов и наслаждаемся. А так — все из дешевого или бесплатного либо под совсем простые обработки, либо глюк на глюке и глюком погоняет. Мы перепробовали кучу всего в демках и ломаных версиях, в результате провели переговоры с жабой и финдиректором, и купили PowerMill — по отзывам и пережитым в процессе перебора эмоциям, пожалуй, оптимальным для небольшого производства инструменте. Уже позже на нас вышли замечательные товарищи из SprutCAM, дали демку, и мы с ужасом обнаружили, что переплатили примерно в 20 раз — почти все наши потребности закрываются вполне демократичным SprutCAM Mach3. Купили, конечно (типа про запас по подарочной цене), но потом нашли пару недостатков, так что используем исключительно ПМ.

Чуть не забыл: промежуточным этапом между g-code и CAM выступает постпроцессор — когда-то отдельная программа, а ныне встроенный модуль всякого пристойного CAMа. Это та самая штука, которая преобразует траекторию CAM в код конкретного станка. О постпроцессоре стоит знать только что он есть, и что у него есть описание, привязанное к конкретной нотации кода, воспринимаемой станком. Условно, некоторые станки просят нумерацию строк, некоторые — «;» в конце каждой строки, некоторые вообще русскими буквами команды принимают, ну и так далее. Для рассматриваемых станков (домашние фрезеры) вне зависимости от того, MACH3, LinuxCNC или NCStudio пойдет стандартный постпроцессор fanuc0i 3axis.

Ну и самый высокий уровень — CAD, он уже совсем далек от станка. Тут выбор почти бесконечен, и даже посвободней, чем в 3D-принтерах, благо фрезеровка идет до поверхности, и на входе CAM может быть не твердотельная модель, а граничная поверхность. Нормальные CAMы почти всеядны и с одинаковым удовольствием втягивают модели из чего попало — от 3DMAX до SolidWorks.

G-код

Несколько раз начинал я писать про g-code, но каждый раз забрасывал. С одной стороны, полный g-code неоднозначен, по крайней мере в части циклов: даже разные серии станков одного производителя могут трактовать g-коды разным образом, а в основных кодах все и так понятно. С другой — современная CAM-система позволяет оператору вообще не знать g-кода как класса, обходясь дерганьем мышкой по окошечкам компа. Но когда один из наших операторов (хороший кстати, ВО, опыт и все такое) не справился с задачей «сделать тестовую прогу, которая 1000 раз прогонит шпиндель вверх-вниз на 30 мм», я понял, что хотя бы общее понимание быть должно. Даже если не писать простые программки, то хотя бы чтобы разобрать и отдебажить что там нам постпроцессор написал.
Во-первых, стоит знать, что g-code идет кадрами, каждая строка — кадр. Код

G1 x10 y20 даст переход по линии, соединяющей текущее местоположение и точку x10y20, а код G1 x10 y20 даст переход по ломаной — сначала в точку (текущее положение, x10), а потом уже в точку x10y20.

Кстати, на втором примере мы можем увидеть свойство модальности: мы можем не писать G1 в начале второй строки, ибо G1 — модален и стойка поймет кадр без кода как дублирующий код предыдущего. Если бы мы пытались пройти по дуге (G2/G3) и так же вторую часть перенесли бы на следующую строку — стойка бы интерпретировала эту строчку как новый кадр G1.

Итак, первая группа кодов, которые стоит знать — установочные. Сюда входят коды установки системы координат, системы единиц, установка коррекции длины и радиуса инструмента. Для хобббийного ЧПУшника достаточно из всего этого знать строку безопасности, которая ставится в начале каждой программы:

G17 G21 G40 G54 G80 G90 И расшифровка: G17 (работаем в плоскости XY) G21 (единицы — миллиметры) G40 (отмена компенсации длины инструмента) G49 (отмена компенсации радиуса инструмента) G54 (работа в первой системе координат) G80 (отмена ранее запущенных постоянных циклов) G90 (работа в абсолютной системе координат). После такой лошадиной дозы команд любой станок очищается от всех возможных грехов, оставшихся с предыдущих обработок, и готов к работе над вашим проектом. Даже если ваш станок не знает ничего про коррекции, не стесняйтесь — на фоне тела программы эти несколько байт сильно размера программе не добавят, станок чужеродные коды просто проигнорирует, зато точно все будет хорошо.

В общем, пожалуй, тут больше и знать-то нечего для работы на обсуждаемых станках.

Разве что G54 — обозначение работы в первой системе координат. Дело в том, что почти любая стойка по умолчанию поддерживает машинную систему координат (с нулем на концевых датчиках, обычно в углу рабочего стола), и до 6 дополнительных систем координат, задаваемых пользователем. Зачем? Когда Вы работаете в CAM, Вы задаете произвольную нулевую точку — в верхнем левом ближнем углу (так правильней) или в центре заготовки, и вся траектория описывается от этой точки. Если бы станок умел работать только в машинной СК, приходилось бы либо ставить заготовку углом в машинный ноль, либо в CAM задавать ноль в неясной точке, вымерянной относительно реального расположения детали. Зачем целых 6 систем координат? Ну тоже все просто, хотя и реже используется: если стол позволяет установить несколько заготовок, имеет смысл объединить обработки: сначала пройти все заготовки одной фрезой, потом поменять фрезу и снова пройти по всем, ну т.д. Тут и приходит на помощь разные СК: вместо того, чтобы сращивать модели в CAM, можно обозначить разные СК для заготовок и в начале каждой обработки прописать, в какой СК работаем.

Теоретически при ручном написании программы еще может помочь команда G90/G91: выбор абсолютной или относительной системы координат. Тут все тоже боль-мень просто: в G90 станок переходит по заданным в строке координатам, а в G91 — по добавленным к текущим координатам. Так что станок, стоящий в точке X10Y10 на строку G90 G1 x20 перейдет в точку X20, а на строку G91 G1 X20 — в точку X30.

Следующая группа — коды перемещений. Тут все просто, по крайней мере на обсуждаемых станках:

G0 — холостые перемещения, выполняются на максимальной установленной в стойке скорости. Стоит учитывать, что G0 не всегда дает линейное движение, в некоторых стойках при команде G0 X200 Y300 при нахождении в точке X0Y0 рабочий инструмент сначала уходит под 45 градусов в точку X200Y200, и потом по прямой — в Y300. Имеет смысл проверить, как это происходит на Вашем станке, не зная этой тонкости можно случайно врезаться в крепеж или заготовку.

G1 — линейная интерполяция. Тут еще проще, станок движется всегда по прямой между текущей точкой и точкой, обозначенной в коде. Команда предполагает синтаксис G1 X20Y30Z10 F1000, где F — скорость движения в единицах станка (чаще — миллиметры в минуту, но иногда и мм/сек или еще что-нибудь экзотическое). Скорость — модальна, т.е. если Вы указали скорость один раз, она будет действительна для всех последующих строк G1/G2/G3, даже если они разделены, например, G0 или другими кодами.

G2/G3 — круговая интерполяция по часовой или против часовой стрелке. Допустимы два варианта определения: при нахождении станка в точке X0Y0 формат G2 X10Y10R20 построит дугу между текущей точкой и точкой X10Y10 с радиусом 20, формат G2 X35Y25 I20J-5 построит дугу между текущей точкой и X35 Y25 с центром в точке X(текущая точка)+20 Y(текущая точка)-5. Теоретически, в продвинутых стойках встречается масса других интерполяций — от синуса до гиперболы, но в наших станках и при наличии CAMа это неактуально.

Ну и еще несколько кодов, которые входят в систему ISO 7bit, но не являются g-кодами. Это M03 (включение шпинделя) с аргументом S (скорость вращения), M05 — остановка шпинделя, M07/09 — подача и отключение СОЖ, и M30 — окончание программы.

Фух. Как-то сумбурно и затянуто получилось, но это действительно может оказаться полезным. На этом прощаюсь, в следующей серии я напишу немножко по материалам для домашнего ЧПУ-фрезера и опишу процесс построения обработки в PowerMill.

UPD. другие статьи цикла: Домашний ЧПУ-фрезер как альтернатива 3D принтеру, часть первая — выбор станка Домашний ЧПУ-фрезер как альтернатива 3D принтеру, часть вторая, инструмент и приспособления Домашний ЧПУ-фрезер как альтернатива 3D принтеру, часть четвертая. Общие понятия обработки

ChiliPeppr

ПО для управления станком с ЧПУ ChiliPeppr

ChiliPeppr — это хост G-кода на основе браузера, который работает так же хорошо, как и программные контроллеры ЧПУ. Это платформа, которая позволяет без труда создать рабочее пространство для управления оборудованием с помощью программного обеспечения.

Он работает как с TinyG, так и с GRBL, и доступно несколько других предварительно настроенных рабочих пространств. Заставить его работать с вашим станком с ЧПУ очень просто: вам просто нужно установить простой драйвер, который подключается к станку через ваш браузер.

Стоимость: Бесплатно
Операционные системы: N / A (на основе браузера)
Основные возможности: работает с TinyG, Lua, GRBL и др., Включает зондирование и автоматическое выравнивание, открытый исходный код.

Общие сведения

В начале XX века все устройства для обработки заготовок были механическими. То есть, конечно, был электропривод, но за движением всех составляющих следил механик. Это довольно сложная и почетная деятельность, для ее освоения необходимо профильное образование, а также значительный навык и опыт. Но классические модели имеют ряд недостатков:

Они недостаточно точны. Чтобы добиться высокого класса точности, требуется усердная, филигранная работа, а также безупречное состояние как самого оборудования, так и всех резцов – никаких вибраций, нечаянных движений.
Большое количество ошибок, дефектных деталей из-за человеческого фактора. Малый опыт или низкая коммуникация (не зря у всех токарей есть разряды), усталость, простая невнимательность – и уже целая заготовка уходит в отходы. Это экономически невыгодно.
Тяжелый физический труд. У каждой единицы оборудования должен стоять механик, который занимается множеством операций – от закрепления металла в тисках до управления резцом. Это постоянно напряженный труд, требующий внимания, силы и, еще раз повторим, опыта.
Низкая производительность. Скорость металлообработки недостаточно высока, потому что все делается вручную.

Вместе с первым созданием программ для ЧПУ станков появилось осознание того, что такой же объем работы можно сделать быстрее, без ошибок, с минимальными затратами человеческого ресурса.

Впервые в СССР программно-управляемые системы были внедрены в годы Великой Отечественной войны, в тот же период появились первые проблемы – недостаточная компетентность технического персонала, малое знание основ программирования и несовершенство оборудования.

Исправить эту проблему стало возможно с появлением достаточно адаптированных под пользователя рабочих компьютерных сред. Объясним на примере, как это взаимосвязано.

Инженер хочет создать металлический узел. Выполнить вручную его очень непросто, практически невозможно, поэтому он сперва заходит в программное обеспечение. Здесь он выполняет две пересекающиеся операции:

Сложные математические вычисления, которые направлены на проверку работоспособности узла.
Черчение.

Затем специалист, полностью справившись с первой задачей, изменяет формат документа и заканчивает его в числовой пульт управления оборудованием.

Теперь его работа невелика – поставить заготовку, наблюдать за правильным исполнением процесса, а после – снять и проверить образец. А встроенная программа для фрезеровки на ЧПУ сама выберет подходящую скорость и угол резания, режим, а также наиболее эффективный алгоритм движения.

Итак, чтобы создать любую сложную трехмерную деталь из металла, дерева, иного материала, необходимо воспользоваться компьютерным софтом с возможностью 3D-графики. Затем изображение требуется перевести в g-код. Важно, чтобы программное обеспечение соответствовало операционной системе, то есть ОС «тянула» программу. Например, большинство профессиональных CAD некорректно работают на привычном Windows, зато пойдут на Linux. Удобство (в основном отсутствие задержек, что очень важно) также зависит и от самого персонального компьютера.

Universal Gcode Sender

ПО для управления станком с ЧПУ Universal Gcode Sender

Универсальный отправитель Gcode (UGS) имеет открытый исходный код и прост в использовании. Он написан на Java для поддержки нескольких платформ и хорошо работает с пользовательскими настройками.

UGS имеет все необходимые функции для большинства любителей, а также некоторые приличные манипуляции с G-кодом. Добавьте к этому простоту исполнения, и вы получите идеальную установку для новичка. Обратите внимание, что вам необходимо связать это с прошивкой для вашей платы, которая принимает G-код. Взгляните на варианты ниже, чтобы получить некоторые идеи.

Стоимость: Бесплатно
Операционные системы: Windows, Linux (включая ARM SBC), MacOS
Основные характеристики: настраиваемая оптимизация G-кода, 3D визуализатор G-кода, исполняемые файлы JAR «все в одном», работает в нескольких операционных системах, упрощенный пользовательский интерфейс.

Процесс разработки программ для станков с ЧПУ

Перечислим поэтапно действия:

Сбор данных о необходимом узле и его производственных задачах.
Создание последовательно сперва эскиза, затем чертежа, 3D-модели.
Получение комплекса команд.
Коррекция кода и его эмуляция.
Тестовый запуск и производство.

На этапе сбора информации узнается, что это за элемент, где и при каких условиях будет осуществляться его эксплуатация, размеры, характер поверхности, в том числе шероховатость, а также припуски, которые крайне важны для точения.

OpenCNCPilot

ПО для управления станком с ЧПУ OpenCNCPilot

Подобно ChiliPeppr, эта программа только управляет машиной, но отлично справляется с этой задачей. Изюминкой OpenCNCPilot является его способность проникать в определенные пользователем области для деформации, а также обертывать траекторию инструмента по изогнутой поверхности. Это очень удобно при фрезеровании изоляционных печатных плат, где деформация приводит к повреждению или короткому замыканию дорожек.

Кроме того, для работы не требуются дополнительные датчики. Это, в сочетании с автоматическим выравниванием и автоматическими картами высоты, делает OpenCNCPilot очень функциональным вариантом.

Стоимость: Бесплатно
Операционные системы : Windows
Основные характеристики: поддерживает прошивку GRBL, автоматические карты высот, возможность TCP-соединений, автоматическое выравнивание, открытый исходный код

Создание траектории движения фрезы

Построенные векторы позволяют задать направление движения фрезы. Для этого следует выбрать необходимые векторы, выделив рамкой или поочередно кликнув на них с зажатой клавишей Shift. Затем перейти во вкладке Траектории → Новая 2D траектория → Профиль. В открывшемся окне потребуется ввести ряд параметров движения фрезы относительно векторов. Узнать о каждом параметре подробнее можно нажав на значок вызова справки в верхнем правом углу окошка.

Параметр Тип профиля и векторная связь определяет, будет ли двигаться фреза своим центром по линии вектора (Вдоль

), или производить обработку по его краю со смещением
Внутрь
(влево, вверх) или
Наружу
(вправо, вниз) на величину радиуса фрезы.

В параметре Глубина резания необходимо задать значение Финишный проход

. При необходимости провести обработку заготовки в два прохода фрезы, следует установить значение глубины на
Начальный проход
.

В Профильном инструменте можно выбрать подходящую по рабочим параметрам фрезу, создать и добавить собственный инструмент или скопировать и отредактировать имеющийся.

Подвод/Отвод и Наклонное врезание прописывают в управляющей программе для ЧПУ траекторию врезания фрезы в обрабатываемую заготовку.

Последовательность резания позволяет установить очередность обработки по выбранным векторам.

Параметр Плоскость Безопасности по Z задает высоту инструмента над заготовкой для безопасного перехода от одного вектора к другому.

В последнем пункте задается Высота заготовки

(пусть будет 16 мм), обозначается
Ноль поZ
и
Положение модели в заготовке
(для 3D) относительно верхнего и нижнего края. Для обработки по профилю ноль по Z следует установить по верхнему краю и переместить движок
Положения модели в заготовке
в крайнее верхнее положение.

Остается только задать имя траектории и нажать кнопку Вычислить сейчас

. На рабочей области программы ArtCAM появятся новые траектории движения фрезы.

GRBL Candle

GRBL Candle — это бесплатное программное обеспечение с открытым исходным кодом для управления вашим станком с ЧПУ на базе GRBL. Его можно бесплатно скачать со страницы Github и установить на компьютеры с Windows или Linux. Пользовательский интерфейс минималистичен и прост в использовании. Кроме того, вы можете назначить клавиши на клавиатуре для управления осями. Вы можете импортировать, просматривать и редактировать G-код. Кроме того, вы можете просмотреть траекторию, пройденную инструментом до и во время резки.

Связь с контроллером осуществляется через USB. Однако он может поддерживать не более 3 осей. Он подходит для любителей и энтузиастов DIY. Кроме того, у GRBL Candle есть большое онлайн-сообщество пользователей и форумы, которые могут помочь вам с GRBL Candle.

Marlin

Марлин будет знакомым именем, если вы раньше перепрошивали свой аппарат. Это очень популярная прошивка для всех типов 3В-принтеров, которая также поддерживает конфигурации с ЧПУ. Существует большое количество разнообразных конфигураций, и перепрошивка — это простой процесс. Не стесняйтесь ознакомиться с нашим руководством по началу работы с Marlin .

Поскольку Marlin широко используется, существует широкая поддержка целого ряда плат. Добавьте к этому его гибкость и большое сообщество, и это делает Marlin одним из лучших вариантов для любой настройки ЧПУ.

Стоимость: Бесплатно
Платы: Arduino , Teensy и другие.
Основные характеристики: высокая гибкость, возможность настройки практически для любой машины, поддержка множества плат, простая настройка, большое сообщество

GRBL

GRBL — это очень простая прошивка с открытым исходным кодом для трехкоординатных ЧПУ. Да, он ограничен тремя, поэтому он не предназначен для 3D-принтеров; это было сделано для того, чтобы удовлетворить потребность в системе, не зависящей от параллельного порта.

Несмотря на то, что он не большой и многофункциональный, GRBL выполняет свою работу и делает это хорошо. Он утверждает, что дает очень плавные результаты и прост в настройке. Перепрошивка может быть выполнена через удобную для пользователя Arduino IDE , и она имеет простую конфигурацию. Все это делает его очень удобным для новичков выбором для проектов с ЧПУ.

Стоимость: Бесплатно
Платы: платы Arduino (кроме Arduino Mega)
Основные характеристики: открытый исходный код, простая настройка, поддержка двух осей, на базе Arduino

Что на производстве можно запрограммировать

Запрограммировать можно всё, в чём есть блок ЧПУ — хоть станок для работы по дереву, хоть установку для лазерной резки, хоть манипулятор с точечной сваркой. Главное, чтобы нужные части производственного агрегата были снабжены приводами и датчиками.

Привод — это то, что заставляет что-либо двигаться. Например, чтобы сделать роборуку, нужно 5–6 приводов, которые будут приводить в движения сочленения роборуки. Приводу можно сказать: «Разогнись на столько-то градусов» или «Повернись так-то», и он будет приводить в движение то, что к нему присоединено.

Датчик — это штука, которая собирает какие-то данные. Например, скорость вращения, температуру, нажим, угол сгиба. Благодаря датчикам можно сказать: «разгибай привод такой-то, пока не почувствуешь датчиком нажима такую-то силу нажима».