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為了更好地理解成功使用Rhino數(shù)據(jù)進(jìn)行CNC控制的加工或切割類型操作所涉及的問題，您需要了解CNC加工及其工作方式。希望這個(gè)小入門會(huì)有所幫助。
首先，幾個(gè)定義
CNC –計(jì)算機(jī)數(shù)控–使用數(shù)字化數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)和CAM程序用于控制，自動(dòng)化和監(jiān)視機(jī)器的運(yùn)動(dòng)。機(jī)器可以是銑床，車床，銑床，焊機(jī)，磨床，激光或水刀，鈑金沖壓機(jī)，機(jī)器人或許多其他類型的機(jī)器。對于較大的工業(yè)機(jī)器，計(jì)算機(jī)通常是板載專用控制器。但是對于更多的業(yè)余愛好者類型的機(jī)器，或進(jìn)行一些改裝，計(jì)算機(jī)可以是外部PC。CNC控制器與一系列電機(jī)和驅(qū)動(dòng)組件一起工作，以移動(dòng)和控制機(jī)床軸，執(zhí)行編程的運(yùn)動(dòng)。在工業(yè)機(jī)器上，通常會(huì)有一個(gè)復(fù)雜的反饋系統(tǒng)，該系統(tǒng)不斷監(jiān)視和調(diào)整切刀的速度和位置。
臺(tái)式電腦數(shù)控系統(tǒng)–有許多較小的模型制作愛好者風(fēng)格的臺(tái)式電腦數(shù)控系統(tǒng)。通常，它們比工業(yè)上的同類產(chǎn)品重量更輕，剛度更低，精度更低，速度更慢且價(jià)格更低廉，但是它們對于用較軟的材料(例如塑料，泡沫和蠟)加工物體的效果很好。一些臺(tái)式機(jī)可能像打印機(jī)一樣運(yùn)行。其他人則擁有自己的封閉式命令系統(tǒng)，甚至可能還有專用的CAM軟件。少數(shù)人也會(huì)接受標(biāo)準(zhǔn)G代碼作為輸入。確實(shí)存在一些工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)式機(jī)，這些臺(tái)式機(jī)配有專用的控制器來完成精密的小工作。
CAM –計(jì)算機(jī)輔助加工或制造–指基于3D計(jì)算機(jī)模型(CAD)數(shù)據(jù)，使用各種軟件包來創(chuàng)建刀具路徑和NC代碼以運(yùn)行CNC受控機(jī)床。當(dāng)兩者一起使用時(shí)，通常稱為CAD / CAM。
注意：CAM實(shí)際上并不運(yùn)行CNC機(jī)床，而只是創(chuàng)建要遵循的代碼。 這也不是導(dǎo)入CAD模型并吐出正確NC代碼的自動(dòng)操作。像3D建模一樣，CAM編程需要在運(yùn)行程序，制定加工策略以及了解在每種情況下使用哪種工具和操作以獲得最佳結(jié)果的知識和經(jīng)驗(yàn)。雖然有一些簡單的程序可以讓沒有經(jīng)驗(yàn)的用戶開始使用而不會(huì)遇到太大的困難，但更復(fù)雜的模型將花費(fèi)時(shí)間和金錢進(jìn)行精通。
NC代碼– CNC機(jī)器可以理解和執(zhí)行的一種相對簡單的特殊計(jì)算機(jī)語言。這些語言最初是為了在不借助CAM程序的情況下直接在機(jī)器鍵盤上對零件進(jìn)行編程而開發(fā)的。他們告訴機(jī)器要執(zhí)行的動(dòng)作，以及控制其他機(jī)器功能，例如主軸和進(jìn)給速度，冷卻液。最常見的語言是G代碼或ISO代碼，這是為70年代最早的CNC機(jī)床開發(fā)的一種簡單的字母數(shù)字編程語言。
后處理器-雖然G代碼被認(rèn)為是標(biāo)準(zhǔn)，但是每個(gè)制造商都可以修改某些零件，例如輔助功能，從而造成一種機(jī)器上使用的G代碼可能不適用于另一臺(tái)機(jī)器的情況。還有許多機(jī)器制造商，例如Heidenhain或Mazak，已經(jīng)開發(fā)了自己的編程語言。因此，為了將CAM軟件的內(nèi)部計(jì)算路徑轉(zhuǎn)換為CNC機(jī)器可以理解的特定NC代碼，有一個(gè)稱為后處理器的橋接軟件。一旦正確配置了后處理器，就可以為所選機(jī)器輸出適當(dāng)?shù)拇a，因此至少從理論上講，任何CAM系統(tǒng)都可以為任何機(jī)器輸出代碼。CAM系統(tǒng)可以免費(fèi)提供后處理器，也可以增加成本。
這里總結(jié)了將數(shù)字模型輸入到CNC銑床所需的步驟。
數(shù)控機(jī)床，通用
CNC機(jī)器可以有多個(gè)運(yùn)動(dòng)軸，這些運(yùn)動(dòng)可以是線性的也可以是旋轉(zhuǎn)的。許多機(jī)器都有這兩種類型。諸如激光或水刀之類的切割機(jī)通常只有兩個(gè)線性軸X和Y。銑床通常至少有三個(gè)X，Y和Z，并且可以具有更多的旋轉(zhuǎn)軸。五軸銑床是一臺(tái)具有三個(gè)線性軸和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的銑床，使銑刀可以在整個(gè)180º半球中運(yùn)行，有時(shí)甚至可以在更多范圍內(nèi)運(yùn)行。也存在五軸激光器。一個(gè)機(jī)械手可能有五個(gè)以上的軸。
數(shù)控機(jī)床的一些局限性
根據(jù)機(jī)器的年齡和復(fù)雜程度，CNC機(jī)器可能會(huì)受限于其控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的功能。大多數(shù)CNC控制器僅了解直線運(yùn)動(dòng)和圓弧。在許多機(jī)器中，圓弧也僅限于主要XYZ平面?？梢詫⑿D(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)視為線性運(yùn)動(dòng)，只是度數(shù)而不是距離。為了產(chǎn)生與主軸線成一定角度的弧線運(yùn)動(dòng)或線性運(yùn)動(dòng)，必須將兩個(gè)或多個(gè)軸插值在一起(以同步方式精確移動(dòng))。線性軸和旋轉(zhuǎn)軸也可以同時(shí)插補(bǔ)。對于五軸機(jī)床，所有五臺(tái)機(jī)床必須完全同步-絕非易事。
機(jī)器控制器可以接收和處理傳入數(shù)據(jù)，將命令傳輸?shù)津?qū)動(dòng)系統(tǒng)以及監(jiān)視機(jī)器的速度和位置的速度至關(guān)重要。較舊且較便宜的計(jì)算機(jī)顯然不具備這種功能，這與較舊的計(jì)算機(jī)在較苛刻的任務(wù)下比較新的計(jì)算機(jī)工作得更好，運(yùn)行得更慢(如果有的話)的方式相同。
首先解釋您的3D和樣條數(shù)據(jù)
一個(gè)典型的問題是如何設(shè)置文件和進(jìn)行CAM編程，以使執(zhí)行零件的機(jī)器可以順利，高效地處理數(shù)據(jù)。由于大多數(shù)CNC控件僅能理解弧線，因此，這些實(shí)體無法描述的任何形式都需要轉(zhuǎn)換為可用的形式。需要轉(zhuǎn)換的典型事物是樣條曲線，即不是弧線或直線的一般NURBS曲線以及3D曲面。某些臺(tái)式機(jī)系統(tǒng)也無法理解圓弧，因此必須將所有內(nèi)容轉(zhuǎn)換為折線。
樣條線可以分為一系列線段，一系列切線弧或兩者的組合。您可以將第一個(gè)選項(xiàng)想象為樣條線上的一系列和弦，在兩端接觸樣條線，并在中間有一定的偏差。另一種方法是將樣條線轉(zhuǎn)換為折線。您使用的細(xì)分越少，則近似值越粗，結(jié)果的分面也就越多。越精細(xì)，逼近的平滑度越高，但也大大增加了段數(shù)。您可以想象一系列的弧線可能能夠用更少，更長的零件在公差范圍內(nèi)近似樣條曲線。這是首選弧轉(zhuǎn)換而不是簡單多段線轉(zhuǎn)換的主要原因，尤其是在使用舊機(jī)器的情況下。有了更新的產(chǎn)品，問題就更少了。
想象一下，表面就像是一種樣條曲線逼近，只是在橫向方向上相乘了很多倍(通常稱為步進(jìn))。通常，曲面是使用所有線段完成的，但是在某些情況下，也可以使用圓弧或直線和圓弧的組合。
段的大小和數(shù)量由所需的精度和選擇的方法確定，并將直接影響執(zhí)行。太多的短片段會(huì)阻塞一些較舊的機(jī)器，而太少的片段會(huì)構(gòu)成多面的一部分。CAM系統(tǒng)通常是在這種情況下完成的。對于熟練的操作員來說，它知道用戶的需求和機(jī)器可以處理的東西，通常是沒有問題的。但是某些CAM系統(tǒng)可能無法處理樣條曲線或某些類型的曲面，因此在進(jìn)入CAM之前，您可能需要先在CAD軟件(Rhino)中轉(zhuǎn)換實(shí)體。從CAD到CAM的轉(zhuǎn)換過程(通過IGES，DXF等中性格式)有時(shí)也會(huì)引起問題，具體取決于程序?qū)?導(dǎo)出功能的質(zhì)量。
描述CNC程序時(shí)使用的通用約定
您的項(xiàng)目可以是：
如果所有切削均在同一平面上進(jìn)行，則為2軸。在這種情況下，刀具在Z(垂直)平面上沒有任何移動(dòng)能力。通常，X軸和Y軸可以同時(shí)插值在一起，以創(chuàng)建斜線和圓弧。
2.5如果所有切削都完全在與主平面平行的平面上進(jìn)行，而不必在相同的高度或深度上進(jìn)行，則為軸。在這種情況下，刀具可以在Z(垂直)平面中移動(dòng)以更改水平，但不能與X，Y移動(dòng)同時(shí)進(jìn)行。例外可能是刀具可以螺旋插補(bǔ)，即在X，Y上做圓，而在Z上同時(shí)移動(dòng)以形成螺旋(例如在螺紋銑削中)。
