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Informazioni essenziali da sapere prima di capire o imparare la programmazione CNC

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Programmazione CNC nel controllo

Prima di capire o imparare la programmazione CNC, dobbiamo innanzitutto chiarire quali sono le conoscenze da padroneggiare.

Quali sono le competenze o le conoscenze da acquisire prima di capire o imparare la programmazione CNC?

1. Una base meccanica e la conoscenza della struttura dello stampo possono essere utili, in quanto consentono di comprendere meglio i processi di lavorazione e i componenti da programmare.

2. La programmazione CNC comprende sia la programmazione manuale che quella automatica. La programmazione manuale spesso implica la scrittura diretta di codice e richiede una base matematica e una chiara comprensione delle direzioni delle coordinate (X, -X, Y, -Y). Queste conoscenze sono fondamentali per una programmazione accurata.

3. L'apprendimento del disegno rapido 2D e della progettazione 3D può aiutare a comprendere gli aspetti visivi della programmazione CNC, ma non è necessariamente un prerequisito. Dipende dagli obiettivi e dai progetti specifici.

4. La passione per le macchine e l'interesse per le prestazioni e il funzionamento di specifiche marche di macchine (come Sanling, FANUC, Siemens e HASS) possono aumentare la motivazione e il coinvolgimento nella programmazione CNC. Tuttavia, la comprensione o la padronanza della programmazione in sé non è un requisito obbligatorio.

5. L'osservazione del funzionamento effettivo delle macchine CNC in loco, compresi aspetti quali la velocità dell'utensile, l'avanzamento e la profondità di taglio, può fornire preziose intuizioni e conoscenze pratiche che possono migliorare le capacità di programmazione CNC.

6. L'apprendimento diligente, il pensiero critico, la presa di appunti accurata e l'apprendimento dagli errori sono essenziali per l'apprendimento efficace e la padronanza della programmazione CNC o di qualsiasi altra abilità.

Quali strumenti software vengono utilizzati nella programmazione CNC?

Categoria softwareNome del software
Progettazione assistita da computer (CAD)AutoCAD, SolidWorks, Fusion 360, CATIA, Siemens NX
Produzione assistita da computer (CAM)Mastercam, CAMWorks, PowerMill, GibbsCAM, Edgecam
Editori di codice GNotepad++, Visual Studio Code, Gedit, Sublime Text
Simulazione e verificaVericut, NCSIMUL, CAMotics, MachineWorks
Controllo e comunicazione delle macchineGuida CNC Fanuc, Siemens Sinumerik Operate, Simulatore di controllo Haas, Mach3

Programmazione manuale e programmazione automatica nella programmazione CNC

Come già detto, nella programmazione CNC esistono due approcci principali alla creazione di programmi: manuale e automatico.

Programmazione manuale:

La programmazione manuale prevede la scrittura diretta del codice del programma CNC utilizzando un editor di testo o un software specializzato. Il programmatore deve conoscere le capacità della macchina CNC, il linguaggio G-code e la sintassi specifica richiesta dal controllore della macchina.

Il processo di programmazione manuale prevede in genere:

Scrittura di singole linee di istruzioni del codice G per definire i movimenti degli utensili, le velocità del mandrino, le velocità di avanzamento e altri parametri.

Calcolo di coordinate precise per i percorsi utensile in base alla geometria del pezzo, utilizzando calcoli matematici e trigonometria.

Considerare i cambi di utensile, l'impostazione del pezzo, gli offset degli utensili e altri fattori per garantire operazioni di lavorazione accurate ed efficienti.

La programmazione manuale consente un controllo preciso del processo di lavorazione, permettendo la personalizzazione e la messa a punto del codice. Viene spesso utilizzata in applicazioni di lavorazione complesse o uniche, in cui la programmazione automatica potrebbe non essere adatta o efficiente.

Programmazione automatica:

La programmazione automatica, o programmazione assistita da computer o programmazione CAM, prevede l'utilizzo di un software specializzato per generare automaticamente programmi CNC. Il software genera il codice del programma utilizzando input quali la geometria del pezzo, le informazioni sugli utensili, le operazioni di lavorazione e altri parametri.

Il processo di programmazione automatica comprende in genere quanto segue:

Importare o creare un modello 3D o un file CAD del pezzo da lavorare.

Definizione delle operazioni di lavorazione, degli utensili e dei parametri di lavorazione all'interno del software CAM.

Il software genera automaticamente il codice del programma CNC, compresi i percorsi utensile, le velocità, gli avanzamenti e altre istruzioni.

La programmazione automatica offre diversi vantaggi, tra cui una maggiore produttività, tempi di programmazione ridotti e la possibilità di simulare e ottimizzare i percorsi utensile prima della lavorazione. È comunemente utilizzata nei settori con produzione ad alto volume o con attività di lavorazione ripetitive.

Sia la programmazione manuale che quella automatica hanno i loro meriti. Vengono utilizzate in base ai requisiti specifici del progetto, alla complessità del pezzo, all'esperienza del programmatore e ad altri fattori. Molti programmatori CNC utilizzano tecniche di programmazione manuale e automatica per ottenere i migliori risultati.

Fasi della programmazione CNC

Flusso di lavoro della programmazione manuale

1. Analisi del disegno del pezzo e pianificazione del processo: Si tratta di analizzare il disegno del pezzo, comprendere le dimensioni e i requisiti tecnici, determinare il piano di lavorazione, sequenziare le operazioni, progettare le attrezzature se necessario, selezionare gli utensili appropriati e pianificare il percorso utensile e i parametri di taglio.

2. Elaborazione matematica: Si stabilisce un sistema di coordinate del pezzo in base alle caratteristiche geometriche del pezzo. La traiettoria dell'utensile viene calcolata all'interno di questo sistema di coordinate, considerando i punti iniziali e finali degli elementi geometrici, i centri degli archi di cerchio e le intersezioni o i punti tangenti tra gli elementi geometrici. Per le forme complesse, si calcolano punti discreti sulla superficie o sulla curva e si utilizzano linee rette o archi approssimati per collegare questi punti.

3. Scrittura dell'elenco dei programmi dei pezzi: Il percorso di lavorazione e i parametri di processo determinati vengono tradotti nel codice di comando e nel formato del segmento di programma del sistema CNC. Il programma pezzo viene scritto riga per riga, seguendo la sintassi e le convenzioni di programmazione specificate.

4. Inserimento del programma: In passato, l'inserimento del programma avveniva tramite nastro di carta perforato, ma le moderne macchine CNC utilizzano in genere tastiere o interfacce per computer per inserire il codice del programma nel sistema CNC.

5. Verifica del programma e primo taglio di prova: Il programma scritto deve essere verificato e testato prima della lavorazione. La verifica consiste nel controllare la traiettoria di movimento della macchina eseguendo il programma senza tagliare il pezzo, spesso utilizzando una penna per tracciare il percorso dell'utensile su carta. Se la macchina CNC dispone di funzionalità di visualizzazione grafica, si può ricorrere alla simulazione per visualizzare il processo di taglio dell'utensile. Tuttavia, il primo taglio di prova sul pezzo reale è fondamentale per valutare l'accuratezza dei pezzi lavorati e apportare le necessarie regolazioni ai parametri di taglio e ai percorsi utensile.

Flusso di lavoro della programmazione automatica

1. Importazione o creazione di modelli CAD

Il primo passo consiste nell'importare nel software CAM un modello 3D del pezzo da lavorare. Il modello 3D può essere importato da un software CAD o creato direttamente all'interno del software CAM.

2. Definire le operazioni di lavorazione

Successivamente, il programmatore definisce le operazioni di lavorazione da eseguire sul pezzo. Questo include operazioni quali sgrossatura, finitura, foratura, contornatura, intascamento, ecc. Ogni operazione ha parametri specifici come la selezione degli utensili, le velocità e gli avanzamenti di taglio, le profondità di taglio, gli spostamenti e le tolleranze.

3. Generazione del percorso utensile

In base alle operazioni di lavorazione definite, il software CAM genera un percorso utensile che rappresenta il movimento dell'utensile e la strategia di lavorazione sulle superfici del pezzo. I percorsi utensile sono calcolati considerando fattori quali la geometria dell'utensile, l'orientamento dell'utensile, la prevenzione delle collisioni e gli algoritmi di ottimizzazione.

4. Simulazione e verifica

Una volta generati i percorsi utensile, il programmatore può simulare il processo di lavorazione all'interno del software CAM. Questa simulazione consente di visualizzare il movimento dell'utensile, di rilevare eventuali collisioni o errori e di garantire che il percorso utensile sia ottimizzato e adatto al pezzo.

5. Post-elaborazione

Dopo che il percorso utensile è stato finalizzato e verificato, il software CAM esegue la post-elaborazione. Si tratta di convertire il percorso utensile in istruzioni di codice G specifiche per la macchina, in grado di essere comprese dalla macchina CNC. Il post-processore personalizza l'output del codice G per adattarlo alla sintassi e ai requisiti di formattazione specifici del controllore della macchina CNC di destinazione.

6. Trasferimento alla macchina CNC

Il programma in codice G generato viene trasferito alla macchina CNC tramite una connessione diretta o un supporto di memorizzazione esterno, come unità USB o trasferimenti di rete. Il programma viene caricato nel controllore della macchina, pronto per essere eseguito.

7. Impostazione ed esecuzione della macchina

Prima di eseguire il programma CNC, la macchina viene impostata con gli appositi supporti, gli utensili da taglio e l'allineamento del pezzo. Una volta che tutto è a posto, il programma CNC viene eseguito e la macchina esegue le operazioni di lavorazione programmate sul pezzo.

codice diverso nella programmazione CNC

Codici G (codici preparatori)

I codici G sono utilizzati per definire varie funzioni e operazioni preparatorie. Questi codici specificano il movimento dell'utensile, le modalità di lavorazione, i sistemi di coordinate e altri parametri. Alcuni codici G comuni sono G00 (posizionamento rapido), G01 (interpolazione lineare), G02/G03 (interpolazione circolare), G17/G18/G19 (selezione del piano) e G90/G91 (posizionamento assoluto/incrementale).

Codici M (codici vari)

M-codes are used to control miscellaneous machine functions, such as spindle operation, coolant on/off, tool changes, and machine stops. They vary depending on the machine’s make and model. Examples of M-codes include M03/M04 (spindle on clockwise/counter-clockwise), M05 (spindle stop), M06 (tool change), and M08/M09 (coolant on/off).

Codici T (selezione degli utensili)

I codici T vengono utilizzati per specificare il numero di utensile o l'offset dell'utensile da utilizzare per la lavorazione. Questi codici indicano quale utensile del magazzino utensili o del portautensili deve essere inserito per una determinata operazione. Ad esempio, T01 seleziona l'utensile numero 1, T03 l'utensile numero 3 e così via.

Codice S (velocità del mandrino)

Il codice S viene utilizzato per definire la velocità del mandrino desiderata per l'operazione di lavorazione. Il valore che segue il codice S rappresenta la velocità del mandrino in RPM (giri al minuto). Ad esempio, S1000 imposta la velocità del mandrino a 1000 giri/min.

Codice F (velocità di avanzamento)

Il codice F viene utilizzato per specificare la velocità di avanzamento con cui l'utensile si sposta lungo il percorso programmato. Il valore che segue il codice F rappresenta l'avanzamento in unità al minuto. Ad esempio, F200 imposta l'avanzamento a 200 unità al minuto.

X, Y, Z e altri codici asse

Questi codici specificano le coordinate e le posizioni dell'utensile lungo diversi assi. Il codice X rappresenta la posizione lungo l'asse X, il codice Y rappresenta la posizione lungo l'asse Y e il codice Z rappresenta la posizione lungo l'asse Z. Per macchine con più assi possono essere utilizzati codici asse aggiuntivi, come A, B, C, ecc.

Codici di abitazione

I codici di sosta mettono in pausa la macchina in una posizione o durata specifica. Il tempo di sosta è specificato dal codice P, che rappresenta il tempo di sosta in secondi. Ad esempio, il codice G04 P2 fa sostare la macchina per 2 secondi.

Tra i diversi codici utilizzati nella programmazione CNC, il codice G è quello più comunemente usato. I codici G sono fondamentali per la programmazione CNC in quanto definiscono il movimento della macchina e controllano vari aspetti del processo di lavorazione.

Parola finale

La programmazione CNC comporta numerose considerazioni cruciali che meritano un'attenta considerazione. Se ne avrò l'opportunità, intendo dedicare un articolo in futuro per discutere in modo esaustivo gli aspetti chiave che richiedono attenzione nella programmazione CNC.

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