Masini Cnc

Lista figurilor

Figura 1 Șurub cu bile 9

Figura 2 Șurub trapezoidal [2] 10

Figura 3 Ghidaje liniare 11

Figura 4 Ghidaje liniare cu suport 11

Figura 5 Bucșe cu bile recirculante 12

Figura 6 Bucșa cu bile recirculante deschis [3] 12

Figura 7 Carucior șină ghidaj [4] 13

Figura 8 Driver motor stepper (pas cu pas) 14

Figura 9 Motoare pas cu pas [5] 15

Figura 10 Tipuri de motoare pas cu pas- structură[6] 15

Figura 11 Motoare pas cu pas [7] 16

Figura 12 Transmisie prin curea 17

Figura 13 Transmisie prin curea 17

Figura 14 Cuplaje elastice 18

Figura 15 Encoder rotativ [8] 18

Figura 16 Encoder liniar [9] 19

Figura 17 Disc encoder precizie encoder rotativ[10] 20

Figura 18 Senzor liniar cu emițător led [11] 20

Figura 19 Senzori tip switch capăt cursă 21

Figura 20 Senzor reed determinare poziție [12] 21

Figura 21 Senzor atingere piesă 22

Figura 22 Mașina cnc componente 29

Figura 23 Controller mașină CNC [15] 30

Figura 24 Motoare pas cu pas cuplaj elastic 31

Figura 25 Axa 4 portabilă cu transmisie curea și prindere piesă cu bacuri 32

Figura 26 Cablaj textolit(PCB) materie primă 35

Figura 27 Cablaj pre-găurit pentru teste 36

Figura 28 Componente THT 37

Figura 29 Module cu piese SMD 37

Figura 30 Pastă de lipit(solder paste) 38

Figura 31 Realizarea cablajului în Eagle, partea schematică 39

Figura 32 Vizualizare cablaj înaintea comenzii de exportare gcode 40

Figura 33 Opțiuni generale 41

Figura 34 Setări pentru frezare și găurire 42

Figura 35 Alegerea tipului de fișer pentru CNC 43

Figura 36 Denumiri ale fișierelor exportate 44

Figura 37 Fixarea cablajului pe masa masinii CNC 48

Figura 38 Introducerea sculei si luarea originei 48

Figura 39 Setarea turatiei frezei 49

Figura 40 Start proces 49

Figura 41 Începerea gravării 50

Figura 42 Terminarea traseului 50

Figura 43 Burghie pentru găurire cablaje 51

Figura 44 Procesul de găurire 51

Figura 45 Finalizarea procesului de găurire burghiu 0.5 52

1.Introducere

1.1. Apariția mașinilor cu control numeric

Idea de mașini cu control numeric este din anii 1720 când s-a inventat un dispozitiv care folosea cartele găurite de hârtie, utiliza role de hârtie cu găuri.

"În 1952, Massachusetts Institute of Technology a construit și prezentat prima mașină cu comandă numerică ce avea posibilitatea să controleze mișcarea unei freze pentru prelucrarea de suprafețe complexe. Finanțarea construcției și cercetării a fost făcută de US Air Force. Mașina a avut succes și în 1955, la târgul National Machine Tool Show, au apărut spre comercializare mașini cu comenzi numerice.

Prima generație de mașini CNC foloseau lămpi electronice cu vacuum care produceau multă căldură și ocupau un spațiu destul de mare. Mașinile nu erau prea fiabile. La a doua generație tuburile electronice au fost înlocuite de tranzistori, ceea ce a condus la o încălzire mai mică și o fiabilitate mai mare a etajului de control. De asemenea controller-ul ocupa un spațiu mai mic.

Prima și a doua generație de mașini-unelte nu aveau memorie de stocare a programelor. Instrucțiunile erau stocate pe bandă de hărtie perforată și erau transmise mașinilor una câte una. Mașina primea o instrucțiune, o executa și apoi cerea următoarea instrucțiune.

La a treia generație s-au folosit circuite integrate și modulare și s-a introdus memoria de stocare a programelor. Memoriile au fost la început magnetice, cu role de bandă magnetică, iar apoi electronice, cu circuite integrate.

Prelucrarea metalelor este utilizata de foarte mult timp, in special pentru constructia de arme si unelte casnice,agricole, pentru dezvoltare.

Masinile unele au fost inventate pentru a usura munca operatorului sau a muncitorului, la inceputuri fiind manual,un operator executa o piesa de la a-z manual, iar mai apoi ajutat de calculatoare. Ajutor fiind dat prin comenzi la motoare care pun in miscare niste axe X,Y,Z iar pentru piese mai complexe pot fii necesare si alte axe 4,5,6 (A,B,C) sau mai multe. Aceastea masinarie se numeste CNC.

Denumirea de CNC (Computer Numerically Controlled) Control Numeric cu Calculator. Aceasta denumire se refera la modul de operare al masinii,adica controlul miscarilor. Masinile Cnc pot fii de tip: strunjire, alezare, gaurire, slefuire, frezare, debitare.

Cnc-urile au o importanta functie, cea de a fi precise. Controlul atat de precis este datorat unor motoare sau servomotoare controlate de un calculator care in functie de programul construit de operator prin litere si cifre, da comanda motoarelor sa execute anumite miscari, iar senzorii confirma daca miscarea s-a facut sau nu, iar apoi calculatorul face ajustari pentru precizie. Precizia este data si de ghidajele liniare si de surubul care mai nou este un surub cu bile, iar ghidajele liniare tot cu bile, pentru a reduce frecarea si jocul.Jocul poate fi reglat din aceste dispozitive (surub cu bile,ghidaje liniare cu bile).

1.2. Aparitia masinilor cu control numeric

Idea de masini cu control numeric este din anii 1720 cand s-a inventat un dispozitiv care folosea cartele gaurite de hartie,utiliza role de hartie cu gauri.

"În 1952, Massachusetts Institute of Technology a construit și prezentat prima mașină cu comandă numerică ce avea posibilitatea să controleze mișcarea unei freze pentru prelucrarea de suprafețe complexe. Finanțarea construcției și cercetării a fost făcută de US Air Force. Mașina a avut succes și în 1955, la târgul National Machine Tool Show, au apărut spre comercializare mașini cu comenzi numerice.

Prima generație de mașini CNC foloseau lămpi electronice cu vacuum care produceau multă căldură și ocupau un spațiu destul de mare. Mașinile nu erau prea fiabile. La a doua generație tuburile electronice au fost înlocuite de tranzistori, ceea ce a condus la o încălzire mai mică și o fiabilitate mai mare a etajului de control. De asemenea controller-ul ocupa un spațiu mai mic.

Prima și a doua generație de mașini-unelte nu aveau memorie de stocare a programelor. Instrucțiunile erau stocate pe bandă de hărtie perforată și erau transmise mașinilor una câte una. Mașina primea o instrucțiune, o executa și apoi cerea următoarea instrucțiune.

La a treia generație s-au folosit circuite integrate și modulare și s-a introdus memoria de stocare a programelor. Memoriile au fost la început magnetice, cu role de bandă magnetică, iar apoi electronice, cu circuite integrate.[1]

1.2. Avantajele si dezavantajele masinilor CNC

1.2.1 Avantajele

a) Repetabilitatea

Un utilaj CNC poate produce mai multe piese exact la fel, cu abateri doar ale uzurii sculei si utilajului. Poate produce 10, 100, 1000, un mil si asa mai departe, doar foarte puține dintre ele vor ajunge la reajustari sau poate rebuturi.

b) Flexibilitatea

Un utilaj sau mașina unealta CNC poate produce piese dupa un program introdus de catre operator, dar pentru construirea altor piese, este necesara construirea unui nou program care mai apoi va fi incărcat in programul mașinii. Pentru revenirea la construirea la vechea piesa, este necesar doar reîncarcarea programului si luate originile la piese.

c) Elimină și reduce costurile aferente unei producții de stoc

Fabricantul unui automobil sau doar a unor piese, trebuie să asigure pe o perioadă îndelungată piese de schimb pentru fabricatul său, așadar înainte de utilizare și apariția CNC-urilor se făceau stocuri mari de piese care aduceau un cost imens în spațiu și material care era nefavorabil. Dupa apariția CNC-urilor când producatorul primește comanda de o piesa, se introduce doar programul în mașina CNC și în funcție de complexitatea piesei se poate livra chiar și în ziua comenzii.

d) Reduce timpul de calificare pentru operatori

Operatorii de mașini CNC au doar câteva operații simple de făcut pentru ca mașina să execute programul:

încarcarea și descărcarea pieselor din mașina CNC, schimbă sculele, întrețin sculele de lucru, apasă pe butoanele de oprit-pornit, centrează piesele și dă originile la piese. Toate acestea nu necesită un timp prea mare de instruire a operatorului, pâna la cateva săptămâni.

e)Creșterea productivitații

O mașină CNC poate fii programată să lucreze piese din lemn, din aluminiu, oțel, plastic, etc cu scule specifice pentru fiecare material. Un operator uman nu poate face asta sau cel puțin nu atât de ușor pe cât o face o mașinărie, fiecare material necestita un regim de așchiere special, omul se adapteazâ greu la așa ceva. O mașina CNC poate produce o serie de piese încontinuu, singurul lucru care o determină să fie oprită este uzura mașinii și uzura sculei.

Mai demult era foarte greu programarea unei mașini CNC deoarece când sunt piese complexe și necesită mai mult de 2-3 axe programul devine foarte complex și necesită mult timp. Acum sunt softuri specializate care din proiectul CAD (Computer aided design) design asistat de calculator transformă piesa într-o sumedenie de coduri formată din numere si litere. Acesta se numește CAM(Computer Assisted Manufacturing).

f) Creșterea siguranței

O mașina CNC nu necesită neaparat utilizarea unui operator pentru poziționarea sculei, care implicit era un pericol de rănire a operatorului fiind foarte ascuțită. Acum înafară de poziționarea piesei pe masa de lucru , operatorul doar supravechează procesul, iar în momentul în care din dinferite motive apare o eroare, operatorul apasă butonul de STOP mare și roșu. Motivele care ar putea apărea erori sunt multe, iar câteva dintre ele ar putea fi: ruperea sculei din cauza uzurii, eroare de program, desprinderea piesei de pe masa de lucru, etc.

1.2.2. Dezavantaje

a) Costul mare la achiziție

Prețul unei mașini CNC poate varia în funcție de dimensiunile pe care le poate prelucra, de precizie, de numărul de scule pe care le poate avea în magazie, de numarul de axe, de brand, de simplitatea sau complexitatea softurilor, de garanția oferită de producător și de mentenanță. Acesta se încadrează între 30.000-50.000 de dolari pentru dimensiunile mici, până la 600.000 poate chiar mai mult pentru dimensiuni mari și foarte mari al mesei de lucru și numarul de axe. Pentru a putea amortiza investiția acestea trebuie sa funcționeze cât mai mult timp, dacă se poate zii și noapte, pe schimburi.

b) Mașinile CNC au nevoie de program

Programatorii foarte buni sunt greu de găsit și scumpi. Rezolvarea acestor costuri mari parțial se pot rezolva cu utilizarea unui soft CAM( Computer Assisted Manufacturing) dar deseori aceste softuri sunt foarte scumpe.

c)Costuri mari la producție de serie mică

Mașina CNC este economică atâta timp cât piesa este complexă și este utilizată în serie, daca nu, atunci costul pentru realizarea programului ar putea costa mai mult decât dacă ar fii făcut pe mașina unealtă clasică [1].

2. Structura mecanică a centrelor de prelucrare cu comandă numerică

O mașina CNC este compusă din 2 componente majore. Una dintre ele fiind partea mecanică cu auxiliarele ei : freză, strung, mașină de găurit, de rectifica, de alezat, mortezat sau rabotat, mașina de tăiat cu laser sau jet de apă. Cea de a doua fiind controlerul utilizat la coordonarea mișcării sculei. Partea cu controlerul poate fii: fie o conexiune permanentă cu un calculator, fie un controller cu ecran și tastatură amplasat undeva pe mașină.

Tipuri de mașini CNC

-mașini de frezat

-mașini de găurit

-strunguri

-mașini de electroziune cu fir

-mașini de rectificat

-centre de ștanțat cu comandă numerică

Cele mai cunoscute echipamente CNC sunt:

-Sinumerik al firmei Siemens din Germania

-Fanuk al Japoniei

-Alcatel al Frantei

-Mikromat din Germania

Programe reprezentative pentru mașini CNC:

SurfCam-generează comenzi pentru mașini-unelte cu comenzi numerice de la 2 la 5 axe

HyperMill(Open Mind Software Technologies GmbH)-se instalează pentru mediul AutoCAD(Autodesck)-generatoare de program pentru mașini cu comandă numerică în 2-4 axe

PowerMill-Componenta CAM-pachet independent

MAGMA-turnarea metalelor

Edge-CAM-generator de programe pentru mașini cnc pentru prelucare prin așchiere/electroziune pentru 2-5 axe.

C-MOLD simulator de turnare a maselor plastice

Euclid Machinist-componente CAM integrate în familia CAD/CAM/CAE/PDM

Pro/Process, Pro/Casting, Pro/MFG, Pro/MloDesign, Pro/NC-Check, Pro/NCpost, Pro/SheetMetal; (PTC) – componetă din Pro/Engineer

CATIA Lathe Machining programmer ( pentru programarea strungurilor automate deservind industriile de utilaj mecanic, automobile, avioane); CATIA Surface Machining Programmer ; CATIA MultiAxis Machining Programmer ; CATIA Mold & Die Machining Assistant- membre ale familiei CATIA/CADAM

[14]

2.1. Componente mecanice

Partea importantă a une mașini CNC este să fie rigidă și cu piese de calitate pentru o precizie cât mai mare. Axele sunt acționate cu un mecanism șurub-piuliță cu bile

recirculabile.

Figura 1 Șurub cu bile

Figura 2 Șurub trapezoidal [2]

`Ghidaje liniare ele pot fi de mai multe tipuri : un exemplu, este cel cu o tijă oțeloasă și o bucsă cu bile recirculabile. Acestea ajută pentru o frecare mai mică.

Figura 3 Ghidaje liniare

Figura 4 Ghidaje liniare cu suport

Figura 5 Bucșe cu bile recirculante

Figura 6 Bucșa cu bile recirculante deschis [3]

Bucși cu bile recirculante

Acestea sunt clasificate după tipul carcasei și tipul de rulaj:

-Bucșa cu bile recirculante deschis este utilizată pentru forțe mai mari și acest tip de ghidaj reprezintă un avantaj al jocului redus. Dezavantajul acestora este că odată ce au joc nu mai pot fi reglate. Acestea culiseaza pe șina rotundă.

-Bucșa cu bile recirculante închis este utilizat la ghidare pe distanțe și greutăți relativ mici. Acest tip de ghidaj reprezintă un avantaj la costul de achiziție fiind mai ieftin ca cel deschis dar în sarcini mari șina de ghidare va flamba. Acestea culisează pe șină rotundă.

-Cărucior șina ghidaj cu bile, este printre cele mai precise și rezistente în timp. Reprezintă un dezavantaj costul mare de achiziționare. Întreținerea lor se efectuează ușor.

Figura 7 Carucior șină ghidaj [4]

2.2. Acționarea mașinilor CNC

Pentru mișcarea și poziționarea axelor pot fi folosite 3 tipuri de acționări:

a)hidraulice

b)electrice

c)pneumo-hidarulice

Acționările electrice folosesc motoare de tip:

a) pas-cu pas(stepper)

b)de curent continu(dc)

c) servomotoare de curent alternativ

Orice mișcare, controlerul cunoaște sau trebuie să cunoasca locația sculei. Sunt unele mașinii CNC (routere) care nu au un sistem de verificare al comenzii date de controler, deci nu se știe dacă motoarele chiar au acționat axele sau nu, acestea sunt utilizate pentru începători sau în proiecte unde nu este necesară o precizie mare și nu se lucrează cu forțe mari. Câteva exemple ar fii: contruirea de cablaje(găurire, frezare), tăierea cu laser, gravarea cu laser.

Comanda:La motoarele electrice pas cu pas există pe stator :doua, patru sau cinci înfăsurari(bobine). Rotorul este format din magneți permanenți(de obicei neodium)

Un pas reprezintă de obicei un impuls, dar unele drivere pot fi setate să facă 1/4(un sfert de pas),1/2(jumate de pas),1/1 (un pas).

Figura 8 Driver motor stepper (pas cu pas)

Driver motoare pas cu pas

Sunt motoare steppere sau pas cu pas care au un pas de 0.6 grade ceea ce înseamnă că la o rotație complectă va avea 600 de impulsuri(pași).

Figura 9 Motoare pas cu pas [5]

Figura 10 Tipuri de motoare pas cu pas- structură[6]

Figura 11 Motoare pas cu pas [7]

În funcție de dimensiunile lor mai exact dimensiunea flanșei de prindere, MPP-urile cele mai folosite în tehnica CNC se grupează dupa standarde NENA ex. Nema 17 , 23, 34 reprezentând dimensiunea flanșei de prindere  în inchi  .
NENA 17 se găsește în general cu forțe între 0,1 Nm si 0,7 Nm  iar Nema 23 între 0,4Nm și 3Nm

Tipuri de transmisii:

Transmisie prin curea

Figura 12 Transmisie prin curea

Figura 13 Transmisie prin curea

Transmisii prin cuplaje(cuplaje elastice)

Figura 14 Cuplaje elastice

2.3. Senzori utilizați la centrele de prelucrare tip CNC

Figura 15 Encoder rotativ [8]

Figura 16 Encoder liniar [9]

Encodere sunt senzori care detectează mișcarea, atât mișcarea de rotație cât și mișcarea de translație. Pentru mișcările de rotație se folosesc senzori (encodere) rotative, iar pentru mișcări de translație senzori(encodere) liniare.

Senzorii de rotație în general sunt emițator-receptor, au un disc cu găuri prin care trece lumina emisă de un led de obice infra roșu, iar ca receptor se utilizează un foto-tranzistor, sau foto-rezistență.

Discul găurit poate fii dotat cu mai multe găuri la mai multe distanțe între găuri pe o anumită rază a discului. Cu cât sunt mai multe găuri pe diametrul discului cu atât precizia este mai mare a determinării rotației.

Figura 17 Disc encoder precizie encoder rotativ[10]

Figura 18 Senzor liniar cu emițător led [11]

Figura 19 Senzori tip switch capăt cursă

Figura 20 Senzor reed determinare poziție [12]

Figura 21 Senzor atingere piesă

Reglarea: Unele CNC-uri folosesc encodere pe axul tip șurub cu bile sau chiar pe axul motorului. Sunt encodere sau numărătoare care la o rotație complectă dau 1 mil de impulsuri. Un alt tip de senzor de deplasare este traductorul de deplasare liniar : fiind o bandă magnetică și un cititor hall (de câmp) care numară liniile magnetice de pe acea bandă magnetică. Se mai folosesc si benzi optice dar sunt vulnerabile dacă ajunge mizerie, praf pe ele.

Este important ca utilizatorul să cunoască foarte bine mașina CNC și ce mai poate face ea, printre cunoștințele care ar trebui să le aibe despre acea mașină sunt:

1)Dimensiunea maximă pentru fiecare axă

2)Viteza de rotație a motorului sculei(în rpm)

3)Puterile motoarelor pas cu pas și cel al sculei

4)Viteza maximă de poziționare a mașinii

5)Viteza maximă de așchiere, frezare a mașinii

6)Modul de prindere al sculei

Aceste informații ar trebui oferite de către producător.

Direcii de mișcare

Programatorul CNC trebuie sa cunoască mașina și axele pe care le are in dotare. Axele liniare sunt notate cu X,Y,Z,U,V,W iar axele de rotație A,B,C. Axei A îi corespunde X, B-Y iar Z axei C. Pentru comanda unei axe trebuie introdus numele axei și unde dorim să se deplaseze: X500, axa X se va deplasa cu plus la coordonată 500. Se poate scrie de la această coordonată X450.40 și calculatorul știe că trebuie să deplaseze pe X cu minus. Dacă deplasarea s-a făcut sau nu, se poate știi de la encodere(numaratoare) sau poate să nu ne fie confirmată deplasarea deoarece sunt mașini cnc care nu au așa ceva.

Rotirea unei axe de exemplu axa A50, rotim axa A cu 50 grade față de origine.

2.4. Programarea centrelor de prelucrare tip CNC

Funcțiile literelor folosite în comenzile CNC

Literele exprimă tipul comenzii. De obicei fiecare linie începe cu litara N și numărul de linie apoi de comanda de mișcare sau setare.

Comenzi G si M

Comenzile care încep cu litera G sunt utilizate pentru:

-indicarea tipului de mișcare : G00-rapid, G01-liniar,G02-circular.

-setările modului de poziționare: G90-modul absolut, G91-mod relativ

Comenzile care încep cu litera M sunt utilizate pentru o varietate mare de funcții:

-pornire -oprire rotire sculă

-pornire-oprire lichid răcire

-comunicații externe cu alte echipamente intrări-ieșire digitale

-instrucțiuni speciale pentru structura programelor CNC

Funcțiile de comenzi G standard ANSI/EIA-274-D

Funcții G pentru offset-uri și centrare de sculă

Funcții G pentru setarea de unități de măsură

Funcții G pentru execuția de subprograme

Funcții G pentru poziționări absolute și relative

Funcțiile comenzilor M conform standardului ANSI/EIA-274-D

[13]

Metodele de programare CNC

Sunt 3 moduri pentru a programa o mașină CNC

1)programarea manuală

2)programarea asistată

3)programarea cu software CAM(Computer Aided Manufacturing)

Toate cele trei moduri au avantaje și dezavantaje. Programarea manuală este cea mai compactă și optimizată dar când vine vorba de piese complexe durata unui program manual de multe ori nu este rentabilă. Programarea asistată este sub formă de module de bază memorate într-o bază de date, este utilizată la producerea de piese relativ simple. Programarea de tip CAM este foarte rapidă comparativ cu celelalte două, generează multe coduri pentru o operație simplă pe care manual posibil să o facă în câteva linii, are un avantaj mare, nu trebuie să mai facă nimeni calculele și implicit să greșească. Un program făcut de CAM poate ajunge și la câțiva MB.

3 Descrierea mașinii CNC utilizate pentru realizarea cablajelor electronice.

3.1 Caracteristici Hard și Electronică

Mașina CNC 4 axe

-dimensiune masă utilizabilă X750mm*Y450mm*Z200mm

-masa construită din profile de aluminiu

-ghidajele : Arbori placați cu Crom

X Diametru 16mm

Y Diametru 20mm

Z Diametru 13mm

-Șuruburi cu bile

X 1605, Y 1605, Z 1605

-Tip prindere pe axul motorului de frezare:ER11/3.175

-Motorul de frezare, răcit cu lichid, putere 800W, 24.000 Rpm

-Precizia mașinii CNC până 0.03mm

-Tipul de instrucțiuni pot fii: Gcode, Tab, fișiere NC, fișiere NCC

-Comunicarea se realizează prin cablu paralel, cu ajutorul unui calculator

-Sisteme de operare : Windows 20, Windows XP

-Tensiunea de alimentarea : 220v 50-60Hz

-Motoare Stepper tip 57, doua faze, 3A, zgomot redus, 1.8 grade

-Tipul controlerelor pentru motoarele steppere(pas cu pas): TB6560)

-Axa 4: motor pas cu pas 1.8 grade, 2A, transmisie pe curea și bacuri prindere piesă.

-Soft Mach3, EMC2

Figura 22 Mașina cnc componente

1-Monitor vizualizare starea actuală

2-Unitatea de control pentru motoarele pas cu pas, pompă lichid răcire

3-Motoare pas cu pas

4-Pompă recirculare lichid răcire motor freză

5 Cabluri alimentare motoare

6 Recipient lichid răcire

7 Ghidaj cabluri

8 Masă cu scurgere lichid răcire piese

9 Axa a 4 a

10 Motor freză 800W 24.000 rpm

Figura 23 Controller mașină CNC [15]

Figura 24 Motoare pas cu pas cuplaj elastic

Figura 25 Axa 4 portabilă cu transmisie curea și prindere piesă cu bacuri

3.2 Aplicația pentru controlul echipamentului CNC

Mach3

Moduri de operare a mașinii CNC

Modul Manual

În modul manual mașina CNC primește comenzi fie de la tastatură fie de la manivelă, iar aceasta execută imediat comenzile, fiind ca o mașină unealtă clasică. Modul manual ajută la căutarea referințelor, pornirea și oprirea emulsiei sau lichidului de răcire, pornirea și oprirea rotației sculei. În modul manual trebuie activat Jog pentru ca programul să asculte comenzile date de operator.

Modul Editare

În modul Editare mașina CNC permite scrierea codurilor de către operator direct în editorul de text al mașinii. Acesta este utilizat și la editarea programului gata încarcat sau poate fi scris unul nou, și poate fi modificat dacă operatorul consideră că este necesară ajustarea. Se apasă Edit G-Code și apare fereastra cu editorul de text Notepad

Modul de introducere a unor comenzi de la tastatură(Manual Data Input-MDI)

În modul MDI mașina execută comenzile fără a le mai verifica dacă sunt și corecte, pericolul de coliziune este foarte mare. Modul MDI, se introduc doar câte o linie de cod: X40, mașina CNC va executa codul cu viteza din default, dar nu verifică dacă X40 înseamnă capăt decursă sau nu.

Modul Automat(Program Operation Mode)

În modul POM se încarcă programele și se apasă Cycle Start (start ciclu), programul se execută automat, linie după linie. Acesta va merge o singură dată de la început până la final, pentru repetarea programului se apasă din nou Start Ciclu.

4 Procedeul de realizare al cablajelor electronice prin frezare utilizând un echipament cu comandă numerică

Un circuit imprimat sau cablaj din engleza PCB(Printed Circuit Board) este o placă din textolit sau diferite materiale izolatoare, care permite susținerea mecanic și conectarea electrică a uni ansamblu de piese electronice și electrice. Acest cablaj sau circuit poate fi realizat, bine înțeles mult mai simplu din punct de vedere al pieselor (mai puține) pe materiale flexibile, îmbrăcăminte, sau chiar pe hârtie sau sticlă.

În industrie în cantități mari cablajele electronice imprimate se realizeaza mai mult chimic decât mecanic.

4.1 Materialele utilizate pentru realizare plăcilor electronice

4.1.1.PCB (Printed Circuit Board)cablaj imprimat

Figura 26 Cablaj textolit(PCB) materie primă

Figura 27 Cablaj pre-găurit pentru teste

Acestea pot fi dublu strat, adică cu depunere de cupru pe ambele parți sau simplu, pe o singură parte.

Cablajele pot fi și de probă, găurite și numerotate liniile și coloanele pentru a ușura munca realizării uni cablaj de probă.

Cele mai utilizate materiale pentru realizarea circuitelor imprimate sunt: RF4, FR5,FR408.

FR4(Flame Retardant 4) având grosimea de la 0.8-1.6,un material din fibră de sticlă

Pentru realizarea cablajelor care lucrează la frecvențe ridicate sunt utilizate materiale din plastic, având caracteristici speciale. Câteva dintre ele sunt: Rogers 4000, Polymide, Duroid, Teflon. Polymide este un material flexibil cu punct de topire înalt și este utilizat la fabricarea circuitelor flexibile.

[16]

Through-Hole Technology

THT este o tehnologie veche și din ce în ce mai greu de găsit aparate cu acest tip de tehnologie, deoarece componentele de pe plăcile electronice sunt cu pini care trec prin cablaj, de pe o parte pe alta.

Figura 28 Componente THT

Surface Mount Tehnology (SMT)

Acest tip de tehnologie de plantare a pieselor se realizează la suprafața PCB-ului, adică toate piesele sunt lipite pe o parte a cablajului la suprafață.

Figura 29 Module cu piese SMD

Acestea sunt plantate de obicei cu ajutorul unor pick-and place-uri, niște mașini care iau piese din magazie și în urma unor softuri știu să le pună conform proiectului Eagle sau orice alt soft de concepere a cablajelor. Acestea sunt așezate pe locul lor fixându-se în pasta de lipit, sudură(solder paste din engleza)

placaje electronice realizate

4.1.2. Materile și tehnici pentru lipire

Procesul de realizare

Solder paste (pasta de sudură) – sunt o mulțime de producători de pastă de sudură. De obicei pasta este oferită pe piață în cutii de 100 g. Datorită faptului că are un procent mic de metale în compozitie, este mult mai ușor să curgă prin seringă. Este recomandat pentru un termen mai mare de valabilitate ca pasta să fie depozitată într-un spațiu mai rece, dar înainte de folosire ea trebuie să fie la temperatura camerei.

Figura 30 Pastă de lipit(solder paste)

4.2 Realizare unui placaj electronic pentru prototipuri sau serii mici

Pentru realizarea unui cablaj în serie mică am folosit ca și program de proictare Eagle versiunea 6.4.0 cu licentă free, în acest program prima oară gândim schema, după care începem să importăm piesele pe care le dorim, iar la unele piese le putem chiar atribui valori. În acest program putem chiar concepe o librărie pe placul nostru în cazul în care nu este oferită pe internet. După importarea pieselor din librărie, trebuie să unim piesele pentru ca la final acel cablaj sa fie funcțional. Unirea lor se face prin apăsarea click stânga pe pinul unei piese și se merge până la urmatoarea piesă cu care vrem să o unim.

Figura 31 Realizarea cablajului în Eagle, partea schematică

La final se trece în modul Board, unde toate pisele importate sunt puse pe margine și trebuie aranjate în așa fel încât să poată trece traseul pe lângă pinii pieselor pe traseul cel mai scurt în funcție de anumite criterii.

Figura 32 Vizualizare cablaj înaintea comenzii de exportare gcode

Pentru a vedea dacă toată schema este bună și funcțională avem alte softuri prin care putem simula toată schema împreună cu toate valorile, iar dacă avem și procesor, acel soft poate simula și softul făcut în format .hex. Acest program se numește Proteus și are și el mai multe versiuni, de la versiunea 8 are și vizualzarea cablajului cu toate piesele în format 3D, un lucru foarte important când dorești să înghesui piesele fiind limitat de anumite criterii, dar mai folosește și la a vedea dacă e nevoie ca un operator să strângă un șurub sau un conector dacă are sau nu locul necesar pentru a face acea operație.

După o eventuală simulare de funcționare, se poate executa cablajul pe CNC. Daca putem opta să facem undeva o serie mică sau la bucată pentru teste este foarte bine, doarece din punct de vedere al costului vom fi avantajați fata de cei care pot executa cablaje doar în serii mari, cu filme și un minim de 10 cablaje, pe când noi am avea nevoie doar de 1-2 bucăți pentru test, iar mai apoi în serie mare.

Pentru realizarea pe CNC a cablajului avem nevoie de un program, programul pentru CNC se realizează prin mai multe procese.

Figura 33 Opțiuni generale

Top Side- Se referă la partea de sus a cablajului

Avem opțiuni de generare ale liniilor exterioare ale viitorului PCB, cât și opțiune de generare al găurilor de sus.

Botton Side- Se referă la partea de jos a cablajului

Dupa acceptarea și construirea plăcii avem opțiunea de a previzualiza viitorul cablaj sau nu, prin opțiunea Show preview.

Generate milling Deph- se referă la lățimea frezării plăcii

Generate text Deph – se referă la lățimea testului

Isolation Single pass- este o opțiune pentru a merge o singură dată printre trasee

Etching tool size -se referă la dimensiunea frezei de gravare

Figura 34 Setări pentru frezare și găurire

Zona Units

Selectarea tipului de mărime (microni, milimetri, inchi)

Spindle de referă la timpul de oprire a rotației motorului pentru schimbarea sculei.

Feed Rates pe XY se referă la viteza de deplasare în unitatea de măsură selectata, în cazul de față 200 mm/min. La fel și pe Z.

Figura 35 Alegerea tipului de fișer pentru CNC

Selectarea tipului de mașină, pentru a putea genera tipul de cod folosit de fiecare soft utilizat.

Figura 36 Denumiri ale fișierelor exportate

Gcode Option

Selectăm cum dorim să fie denumite fișierele ce urmează a fi exportate, pentru fiecare proces:

găurire

gravare

gravare text

Codul generat pentru gaurire

(Settings from pcb-machine.h)

( Tool Size)

(0.1000 )

(Z Axis Settings)

( High Up Down Drill)

(5.0000 3.0000 2.0000 0.0000 )

(spindle on time = 10.0000)

(milling depth = 2.9500)

(text depth = 2.9500)

(tool change at 0.0000 0.0000 5.0000 )

(feed rate xy = F200 )

(feed rate z = F200 )

(Settings from pcb-defaults.h)

(isolate min = 0.1000)

(isolate max = 0.2000)

(isolate step = 0.1000)

(Generated bottom outlines, bottom drill, )

(Unit of measure: mm)

( Tool| Size | Min Sub | Max Sub | Count )

( T01 | 0.600mm 0.0236in | 0.0000in | 0.0000in | 0 )

( T02 | 0.610mm 0.0240in | 0.0000in | 0.0000in | 0 )

( T03 | 0.700mm 0.0276in | 0.0000in | 0.0000in | 0 )

( T04 | 0.813mm 0.0320in | 0.0000in | 0.0000in | 0 )

( T05 | 0.914mm 0.0360in | 0.0000in | 0.0000in | 0 )

( T06 | 1.016mm 0.0400in | 0.0000in | 0.0000in | 0 )

( T07 | 1.194mm 0.0470in | 0.0000in | 0.0000in | 0 )

( T08 | 1.397mm 0.0550in | 0.0000in | 0.0000in | 0 )

(Metric Mode)

G21

(Absolute Coordinates)

G90

M05

G00 Z5.0000

G00 X0.0000 Y0.0000

M06 T01 ; 0.6000

G01 Z0.0000 F200

M06 T01 ; 0.6000

G00 Z3.0000

M03

G04 P10.000000

G82 X-64.5160 Y2.5400 Z0.0000 F200 R3.0000 P2.500000

G82 X-64.5160 Y25.9080

G82 X-2.5400 Y2.5400

G82 X-2.5400 Y25.9080

M05

G00 Z5.0000

M06 T02 ; 0.6096

G01 Z0.0000 F200

M06 T02 ; 0.6096

G00 Z3.0000

M03

G04 P10.000000

G82 X-38.6080 Y18.5420 Z0.0000 F200 R3.0000 P2.500000

G82 X-38.6080 Y23.6220

G82 X-41.1480 Y21.0820

M05

G00 Z5.0000

M06 T03 ; 0.7000

G01 Z0.0000 F200

M06 T03 ; 0.7000

G00 Z3.0000

M03

G04 P10.000000

G82 X-51.0540 Y12.7400 Z0.0000 F200 R3.0000 P2.500000

G82 X-51.0540 Y17.7400

M05

G00 Z5.0000

M06 T04 ; 0.8128

G01 Z0.0000 F200

M06 T04 ; 0.8128

G00 Z3.0000

M03

G04 P10.000000

G82 X-49.1490 Y21.8440 Z0.0000 F200 R3.0000 P2.500000

G82 X-51.0540 Y20.5740

G82 X-51.0540 Y23.1140

G82 X-14.8590 Y20.5740

G82 X-16.7640 Y19.3040

G82 X-16.7640 Y21.8440

G82 X-25.6540 Y11.6840

G82 X-30.7340 Y11.6840

M05

G00 Z5.0000

M06 T05 ; 0.9144

G01 Z0.0000 F200

M06 T05 ; 0.9144

G00 Z3.0000

M03

G04 P10.000000

G82 X-12.9540 Y15.4940 Z0.0000 F200 R3.0000 P2.500000

G82 X-16.7640 Y15.4940

G82 X-20.5740 Y11.6840

G82 X-20.5740 Y15.4940

M05

G00 Z5.0000

M06 T06 ; 1.0160

G01 Z0.0000 F200

M06 T06 ; 1.0160

G00 Z3.0000

M03

G04 P10.000000

G82 X-33.5280 Y19.3040 Z0.0000 F200 R3.0000 P2.500000

G82 X-33.5280 Y24.1300

G82 X-37.0840 Y9.1440

G82 X-37.0840 Y14.2240

G82 X-39.6240 Y9.1440

G82 X-39.6240 Y14.2240

G82 X-46.9900 Y9.1440

G82 X-46.9900 Y14.2240

G82 X-23.1140 Y19.3040

G82 X-23.1140 Y24.1300

G82 X-25.6540 Y19.3040

G82 X-25.6540 Y24.1300

M05

G00 Z5.0000

M06 T07 ; 1.1938

G01 Z0.0000 F200

M06 T07 ; 1.1938

G00 Z3.0000

M03

G04 P10.000000

G82 X-59.3090 Y6.6040 Z0.0000 F200 R3.0000 P2.500000

G82 X-59.3090 Y11.6840

G82 X-59.3090 Y16.7640

G82 X-59.3090 Y21.8440

G82 X-5.9690 Y6.6040

G82 X-5.9690 Y11.6840

G82 X-5.9690 Y16.7640

G82 X-5.9690 Y21.8440

M05

G00 Z5.0000

M06 T08 ; 1.3970

G01 Z0.0000 F200

M06 T08 ; 1.3970

G00 Z3.0000

M03

G04 P10.000000

G82 X-31.4960 Y4.8260 Z0.0000 F200 R3.0000 P2.500000

G82 X-16.2560 Y4.8260

T01

G00 Z5.0000

M05

M02

Operatii

Fixam cablajul pe masa mașinii CNC

Introducem scula

Testăm programul într-o zonă în care nu poate distruge nimic

Luăm originea X0,Y0,Z0 la marginea cablajului

Setăm turația la motorul freză

Verificăm dacă toate coordonatele sunt la 0 și dacă scula chiar este în zona care am setat-o 0.

Acum putem da start la proces.

Primul proces va fii de gravare iar apoi găurile.

Figura 37 Fixarea cablajului pe masa mașinii CNC

Figura 38 Introducerea sculei și luarea originei

Figura 39 Setarea turației frezei

Figura 40 Start proces

Figura 41 Începerea gravării

Figura 42 Terminarea traseului

Figura 43 Burghie pentru găurire cablaje

Figura 44 Procesul de găurire

Figura 45 Finalizarea procesului de găurire burghiu 0.5

Anexa 1

Codul ISO pentru realizarea traseelor cabaajului

Bibliografie

[1] https://mecatronicastiintaviitorului.wikispaces.com/…/Cap.1+Masini…

[2] https://cncshopandreigradu.wordpress.com/vanzari-componente-cnc/surub-trapezoidal-cnc-metric-12-pas-3-mm-otel-c45/

3 http://www.pro-cnc.ro/rulment_liniar_deschis_tbr_uu.html?category_id=362

4 www.adix.ro

5 http://www.ebay.com/sch/i.html?_sacat=0&_nkw=stepper+motor+nema+23&_frs=1

6 http://cncro.ro/lang/ro-ro/electronica-electronics/motoare/

7 http://cncro.ro/lang/ro-ro/electronica-electronics/motoare/

8 http://3690-presscdn-0-3.pagely.netdna-cdn.com/wp-content/uploads/2014/01/OpticalShaftEncoder.jpg

9 http://www.lidea.ru/resource/photos/rf25x_sch.jpg

10 http://fennetic.net/portfolio/encoder-gray.png

11 http://www.renishaw.com/media/img/en/61dd1209b18f4da58e29ebd1aeba6860.jpg

12 http://patentimages.storage.googleapis.com/US6628741B2/US06628741-20030930-D00004.png

13 http://www.technosoftmotion.com/ESM-um-html/gcodewordstable.png

14 http://catia.3x.ro/index_files/text/Notiuni.htm

15 http://g01.a.alicdn.com/kf/HTB1CN.qKpXXXXbZXpXXq6xXFXXX8/JP-3136B-stepper-motor-driver-TB6560-3-axis-for-CNC-engraving-machine-with-0-10V-spindle.jpg

16 https://ro.wikipedia.org/wiki/Circuit_imprimat