Interpolasi Linier dan Circular

Bagaimana Kontroler Menggerakkan Alat

G-code mendefinisikan dua jenis gerakan fundamental:

G01: Interpolasi Linier: Alat bergerak secara garis lurus dari posisi saat ini ke posisi sasaran. Kontroler mengkoordinasikan motor X, Y, dan Z agar mereka semua tiba di titik akhir secara bersamaan. G01 X2.0 Y1.0 Z-0.5 menggarisbawahi garis lurus di ruang 3D.

G02 / G03: Interpolasi Circular: Alat bergerak di sepanjang lingkaran arc.

- G02 = arc searah jarum jam

- G03 = arc berlawanan arah jarum jam

Lingkaran dapat didefinisikan dua cara:

- Format Jari-jari: G02 X2.0 Y1.0 R0.5: pindah ke (2.0, 1.0) di sepanjang arc dengan jari-jari 0.5

- Format Pusat: G02 X2.0 Y1.0 I0.5 J0.0: I dan J memberikan jarak increment dari posisi saat ini ke pusat lingkaran. Format ini tidak ambigu dan disukai untuk pekerjaan yang akurat.

Di dalam kontroler, bahkan lingkaran arc juga dibagi menjadi segmen garis lurus kecil (micro-line interpolation). Kontroler menghitung ratusan atau ribuan titik antara yang diantaranya (intermediate points) dan mengirimkan impuls langkah & arah ke motor. Resolusi sangat halus sehingga gerakan yang dihasilkan terlihat & diukur seperti kurva yang halus.

Penggilingan Turun vs Penggilingan Konvensional

Penggilingan Turun vs Penggilingan Konvensional

Geometri bagaimana cutter menggabungkan material sangat penting untuk finish permukaan, umur alat, & gaya potong.

Penggilingan Konvensional (Up) Milling: Cutter berputar melawan arah makan. Setiap gigi memasuki material pada nol ketebalan potongan dan keluar pada ketebalan maksimum. Cutter cenderung menggeser jauh dari kerja awalnya, kemudian meregang dan menarik. Ini menciptakan lebih banyak panas (gigi menggosok sebelum memotong) dan permukaan yang kasar.

Penggilingan Turun (Down) Milling: Cutter berputar dengan arah makan. Setiap gigi memasuki pada ketebalan potongan maksimum dan keluar pada ketebalan minimum. Cutter segera menggigit material dan menekan kerja ke bawah ke meja. Ini menghasilkan finish permukaan yang lebih baik, lebih sedikit panas, dan umur alat yang lebih panjang.

Mengapa tidak selalu penggilingan turun? Penggilingan turun menarik kerja ke cutter. Pada mesin manual yang lebih lama tanpa kompensasi backlash, tarikan ini dapat membuat meja meluncur maju dan terjadi tabrakan. Mesin CNC memiliki ballscrew dengan backlash minimal, jadi penggilingan turun menjadi standar. Tapi untuk bagian tipis atau yang tidak baik difiksasi, mungkin masih aman menggunakan penggilingan konvensional karena menggeser kerja menjauh.

Arc Tangen dan Fillet

Arc Tangen, Fillet, & Chamfer

Bagian nyata jarang memiliki sudut tajam yang sempurna. Mereka memiliki fillet (sudut dalam yang dibulatkan), radius (sudut luar yang dibulatkan), & chamfer (potongan miring yang menghilangkan sisipan tajam).

Arc tangen adalah arc yang memenuhi garis lurus (atau arc lain) tanpa ketidasan arah. Di titik di mana arc dimulai, memiliki sudut yang sama dengan garis yang terhubung kepadanya. Ini menghasilkan profil yang halus dan kontinu tanpa perubahan arah tiba-tiba.

Mengapa tangen penting untuk memotong:

- Sudut tajam memaksa alat untuk berhenti, mengubah arah, & mengaktifkan lagi. Ini meninggalkan tanda tinggal (alat berada di satu tempat saat menurunkan kecepatan, membakar permukaan).

- Arc tangen memungkinkan alat untuk melalui transisi dengan kecepatan. Tidak ada penurunan kecepatan, tidak ada tanda tinggal, finishing permukaan yang lebih baik.

- Konsentrator stres: sudut dalam tajam mengkonsentrasikan stres & adalah di mana bagian retak. Fillet menyebar stres ke permukaan yang melengkung.

Chamfers lebih sederhana: potongan miring sebesar 45 derajat (atau sudut lain) yang menghilangkan sisipan tajam. Diatur dengan G01 gerakan pada sudut. Chamfers lebih mudah dipotong daripada fillet tapi tidak menyebar stres sebaik itu.

Koreksi Jari-jari Pemotong

Koreksi Jari-jari Alat (G41 / G42)

Ketika Anda mengprogram profil bagian, Anda menjelaskan geometri permukaan bagian yang selesai. Tapi alat memiliki jari-jari: pusat alat harus mengikuti jalur yang dioffset dari permukaan bagian oleh jari-jari tersebut.

G41: Kompensasi Pemotong Kiri: Pusat alat mengoffset ke KIRI permukaan yang dijalani (melihat arah perjalanan). Digunakan untuk membelah memotong profil luar.

G42: Kompensasi Pemotong Kanan: Pusat alat mengoffset ke KANAN.

G40: Batalkan kompensasi pemotong.

Dengan kompensasi pemotong aktif, Anda program geometri bagian yang tepat (permukaan selesai), dan kontrol otomatis menghitung jalur offset untuk pusat alat. Ini memiliki dua keuntungan besar:

1. Program mengikuti cetakan. Dimensi pada gambar rangkaian sesuai dengan dimensi dalam kode. Tidak perlu perhitungan manual offset.

2. Penyesuaian penggunaan alat. Ketika alat penggunaan memakai dan memotong sedikit lebih besar, operator menyesuaikan nilai cutter comp di tabel offset: tidak perlu edit program. Nilai comp yang lebih kecil menarik alat lebih dekat ke permukaan bagian, mengompensasi potongan yang lebih kecil.

Pengendali mengatasi semua kompleksitas geometris: mengoffset garis lurus, merekalukulasikan jari-jari lingkaran untuk jalur offset, & mengelola geometri transisi di sudut.

Mengapa GD&T Relai pada Geometri

GD&T: Geometri, Bukan Hanya Dimensi

Dimensi tradisional mengatakan: 'Lubang ini memiliki diameter 0,500 inci, terletak 2,000 inci dari sisi kiri, plus atau minus 0,005 inci.'

Masalah: toleransi plus-minus menciptakan zona toleransi persegi. Pusat lubang harus jatuh dalam persegi toleransi sebesar 0,010 x 0,010 inci. Namun, zona persegi tidak adil: lubang yang pusatnya berada di sudut persegi (0,005 ke kanan DAN 0,005 ke atas dari nominal) sebenarnya berjarak 0,007 inci dari posisi yang benar (teorema Pythagoras: akar kuadrat dari 0,005 kuadrat plus 0,005 kuadrat). Anda akan menolak bagian tersebut meskipun lubang 0,007 dari nominal dalam satu arah akan lulus.

GD&T menggantikan zona persegi dengan zona toleransi silinder. Pusat lubang harus jatuh dalam lingkaran dengan diameter yang ditentukan sekitar posisi yang benar. Ini adalah keadilan geometris: 0,007 dari nominal adalah 0,007 dari nominal terlepas dari arah.

GD&T adalah bahasa geometrik yang lengkap untuk mendeskripsikan seberapa jauh sebuah fitur dapat deviasi dari bentuk idealnya, orientasi, dan lokasinya. Ini menggunakan frame kontrol fitur: kotak-kotak persegi dengan simbol yang Anda lihat pada gambar teknik.

Toleransi Bentuk dan Orientasi

Toleransi Bentuk: Mengontrol Bentuk

Kontrol posisi di mana sebuah fitur berada. Toleransi bentuk mengontrol bentuk apa itu.

Datar: Permukaan harus berada di antara dua bidang paralel yang terpisah oleh nilai toleransi. Jika ketelitian datar adalah 0,002, setiap titik pada permukaan harus berada dalam zona 0,002 inci antara dua bidang datar paralel yang sempurna. Tidak perlu referensi datum: ketelitian datar bersifat merujuk sendiri.

Sejajar: Permukaan atau sumbu harus berada dalam zona toleransi yang berkaitan dengan datum (permukaan acuan). Untuk permukaan, zona tersebut adalah dua bidang paralel yang sejajar dengan datum, terpisah oleh nilai toleransi. Untuk sumbu (mis. Lubang), zona tersebut adalah silinder yang sejajar dengan datum.

Konsentrasi: Dua fitur silinder harus membagi sumbu yang sama dalam zona toleransi. Titik median dari satu silinder harus jatuh dalam zona toleransi silinder yang berpusat pada sumbu datum. Konsentrasi mahal untuk diinspeksi (membutuhkan penghitungan titik median): kebanyakan pabrik menggunakan runout (ketidakteraturan) daripada konsentrasi.

Semua dari ini adalah kontrol geometris. Mereka mendefinisikan zona toleransi yang berbentuk (bidang, silinder, kerucut), bukan hanya angka. Ketelitian datar 0,002 adalah pasangan bidang paralel. Kontrol posisi 0,014 diameter adalah silinder. Ini yang membuat GD&T geometris: setiap toleransi adalah bentuk di ruang.

Batas Perjalanan Mesin

Lingkungan Kerja: Ruang yang Dapat Dicapai Mesin

Setiap mesin CNC memiliki travel terbatas pada setiap sumbu. Sebuah vertical machining center tipikal mungkin memiliki:

- X travel: 30 inches

- Y travel: 16 inches

- Z travel: 20 inches

Lingkungan kerja adalah volume 3D yang didefinisikan oleh batas-batas travel ini: kotak segiempat (untuk pabrik 3-sumbu) atau bentuk yang lebih kompleks (untuk mesin putar-sumbu). Setiap fitur yang Anda inginkan untuk dipotong harus jatuh dalam lingkungan ini.

Pencegahan Kecocokan adalah geometri untuk memastikan bahwa alat potong, penyangga alat potong, kepala spindle, kunci, dan benda kerja tidak saling bertabrakan selama program. Pengendali tidak tahu secara inheren di mana vise, kunci, atau fixture berada. Pencegahan kecocokan adalah tanggung jawab programmer.

Geometri kecocokan kritis:

- Panjang alat potong vs kedalaman lubang: Alat panjang mencapai ke dalam lubang dalam mungkin bertabrakan dengan penyangga alat potong atau kepala spindle dengan dinding bagian.

- Salah satu intervensi fixture: Jalan alat potong harus menghindari kunci, sejajar, dan rahang vise. Gerakan cepat (G00) di atas bagian pada ketinggian Z yang salah dapat menggerakkan alat ke dalam kunci.

- Membagi pesawat cepat: Sebagian besar program mendefinisikan 'pesawat cepat': ketinggian Z aman di atas semua penghalang. Gerakan cepat terjadi di atas pesawat ini. Tidak pernah cepat di bawahnya.

Poros Rotari dan Kebebasan Geometri

Poros ke-4 dan ke-5: Rotasi Mengembangkan Geometri

Mesin 3-sumbu hanya bisa mendekati kerja dari atas (sepanjang Z). Fitur apa pun yang membutuhkan akses dari samping atau di bawah membutuhkan setup terpisah: balikkan bagian, refixture, sentuh-off lagi, dan berdoa agar fitur tersebut sesuai.

Poros ke-4: Menambahkan satu poros rotari (biasanya A, yang memutar sekitar X). Bagian tersebut bisa diubah untuk menampilkan wajah yang berbeda kepada alat. Poros ke-4 sering kali adalah meja rotari yang dipasang pada meja mesin. Ini memungkinkan Anda memproses fitur di sekitar silinder atau pada berbagai wajah tanpa refitur.

Poros ke-5: Menambahkan dua poros rotari. Alat (atau meja) bisa miring dalam dua arah rotasi yang independen. Ini berarti alat bisa mendekati hampir dari segala sudut.

Apa yang membuat 5-sumbu menjadi geometrisnya yang tidak mungkin 3-sumbu:

- Undercuts: Fitur yang tersembunyi dari pandangan top-down. Alat miring untuk mencapai geometri yang menggantung.

- Sudut majemuk: Permukaan yang tidak paralel atau sejajar dengan sumbu apa pun. Mesin 3-sumbu membutuhkan fixture miring khusus. Mesin 5-sumbu hanya miring.

- Impeller dan bilah turbin: Permukaan yang melengkung, bergelombang, dan sudutnya berubah secara terus menerus. Hanya pemrograman 5-sumbu yang dapat memotong ini dalam satu setup.

- Reduced setups: Sebuah bagian yang membutuhkan enam setup pada mesin 3-sumbu mungkin membutuhkan satu setup pada mesin 5-sumbu. Setiap setup adalah kesempatan untuk kesalahan alinhemen.

Ringkasan

Geometri Pemrograman CNC: Poin Utama

Sistem koordinat: MCS adalah kerangka absolu mesin. WCS (G54-G59) adalah kerangka acuan Anda untuk bagian. Aturan tangan kanan mengdefinisikan arah sumbu. Jarak alat mengompensasi untuk panjang alat yang berbeda.

Rute alat: Gerakan G01 dalam garis lurus. G02/G03 bergerak dalam lingkaran. Format pusat I/J menghilangkan ambiguitas dua lingkaran dari format jari-jari. Frising menurun (putaran pemotong dengan arah aliran) memberikan permukaan yang lebih halus dan umur pemotong yang lebih lama.

Lingkaran dan profil: Lingkaran yang berkelanjutan menciptakan transisi yang halus tanpa tanda penghenti. Jari-jari dalam terkecil setara dengan jari-jari pemotong. Kompensasi pemotong (G41/G42) memungkinkan Anda untuk mengprogram geometri bagian sambil mengompensasi jalan pemotong oleh kontroler.

GD&T: Ketelitian geometris menentukan zona ketelitian dalam bentuk (silinder, bidang). Zona ketelitian posisi berbentuk lingkaran, bukan persegi: adil secara geometris. Bonus ketelitian MMC mencerminkan kebersihan sebenarnya dalam rangkaian. Ketelitian datar dan sejajar mengendalikan bentuk secara independen dari dimensi.

Lingkaran kerja: Setiap mesin memiliki perjalanan terbatas. Axial rotari (ke-4 dan ke-5) memperluas apa yang dapat dijangkau secara geometris dan mengurangi setup. Setup yang lebih sedikit berarti ketelitian fitur ke-fitur yang lebih ketat karena semua fitur berbagi asal WCS yang sama.

Geometri adalah fondasi. Setiap perintah G-code, setiap panggilan ketelitian, setiap keputusan kunci adalah operasi geometris. Kuasai geometri, dan mesin penggilingan akan mengikuti.