Sistem Koordinat Penggilingan CNC Menjadi Mudah

Baca artikel ini dalam:Italiano (Italia) Deutsch (Jerman) (Jepang)

Anda akan menggunakan dasar-dasar sistem koordinat penggilingan CNC di mana saja, tidak hanya untuk satu mesin CNC tertentu. Bahkan mesin CNC terbaru pada intinya sama:mereka menggunakan sumbu X, Y, dan Z untuk menentukan ruang koordinat di dalam mesin, dan sebuah alat (terkadang endmill, terkadang ekstruder, terkadang sinar laser) bergerak sekitar ruang itu. Teknologi mungkin berubah, tetapi dasar-dasarnya pada dasarnya tetap sama. Dalam artikel ini, kita akan membahas dasar-dasar sistem koordinat CNC, termasuk sistem koordinat Cartesian, sistem koordinat kerja (WCS), dan offset.

Mengapa Koordinat Penting untuk Penggilingan CNC?

Mesin aditif membangun bagian dari bawah ke atas. Tidak ada pertanyaan tentang di mana bagian itu dimulai di pelat pembuatan. Namun, sesuatu seperti mesin penggilingan harus mengurangi material dari objek eksternal. Untuk melakukan ini, mesin perlu memahami posisi stok di ruang fisik. Andai saja semudah memasukkan balok logam ke CNC dan menekan tombol go.

Hal-hal mulai menjadi rumit ketika menambahkan berbagai alat penggilingan. Setiap bit memiliki panjang yang berbeda, yang mengubah jarak antara datum spindel dan benda kerja. Titik asal yang baru saja Anda tetapkan untuk endmill sepanjang 1″ tidak akan berfungsi untuk bor sepanjang 3.

Anda dapat menganggap sistem koordinat sebagai cara mesin CNC memahami ruang 3D. Tanpa sistem koordinat, CNC Anda sama sekali tidak dapat mengetahui:

• Di mana blok materi Anda berada
• Seberapa jauh alat Anda dari bagian Anda
• Gerakan apa yang digunakan untuk mengerjakan bagian Anda

Sistem koordinat mungkin tampak rumit secara sekilas, tetapi dapat dipecah menjadi komponen-komponen sederhana. Mari kita mulai dengan dasar-dasar sistem koordinat Cartesian.

Dasar-Dasar Kartesius

Hampir semua mesin CNC menggunakan sistem koordinat Cartesian berdasarkan sumbu X, Y, dan Z. Sistem ini memungkinkan mesin bergerak ke arah tertentu di sepanjang bidang tertentu.

Kurangi sistem Cartesian ke dasar-dasarnya, dan Anda memiliki garis bilangan yang familier. Satu titik pada garis ditetapkan sebagai Asal . Setiap angka di sebelah kiri Asal adalah negatif, sedangkan angka di sebelah kanan adalah positif.

Gabungkan sumbu X, Y, dan Z pada sudut 90 derajat, dan Anda membuat ruang tiga dimensi untuk mesin CNC Anda untuk bergerak. Setiap sumbu bertemu di Asal .

Ketika dua sumbu terhubung, mereka membentuk Pesawat. Misalnya, ketika sumbu X dan Y bertemu, Anda mendapatkan bidang XY, di mana sebagian besar pekerjaan terjadi pada bagian 2.5D. Bidang-bidang ini dibagi menjadi empat kuadran, bernomor 1-4, dengan nilai positif dan negatifnya sendiri.

Cara mudah untuk memahami sistem koordinat Cartesian dalam kaitannya dengan mesin CNC Anda adalah menggunakan Aturan Tangan Kanan . Pegang tangan Anda dengan telapak tangan ke atas dengan ibu jari dan jari telunjuk mengarah ke luar, dan jari tengah Anda mengarah ke atas. Letakkan tangan Anda di depan mesin CNC Anda, sejajar dengan poros mesin, dan Anda akan melihat sumbunya berbaris dengan sempurna.

• Jari tengah adalah sumbu Z.
• Jari telunjuk adalah sumbu Y.
• Ibu jari adalah sumbu X.

Bagaimana Mesin CNC Menggunakan Koordinat

Menggunakan sistem koordinat Cartesian, kami mengontrol mesin CNC di sepanjang setiap sumbu untuk mengubah blok material menjadi bagian jadi. Meskipun sulit untuk menggambarkan sumbu menggunakan istilah relatif, berdasarkan setiap sumbu, Anda biasanya mendapatkan gerakan berikut dari perspektif operator yang menghadap alat berat:

• Sumbu X memungkinkan gerakan “kiri” dan “kanan”
• Sumbu Y memungkinkan gerakan "maju" dan "mundur"
• Sumbu Z memungkinkan gerakan “naik” dan “turun”

Gabungkan semua ini, dan Anda memiliki mesin CNC yang dapat memotong berbagai sisi benda kerja pada bidang XY dan pada berbagai kedalaman di sepanjang sumbu Z. Baik itu mesin penggilingan, router, atau laser, semuanya menggunakan sistem gerakan dasar ini.

Pergerakan CNC Anda di sepanjang sistem koordinat selalu didasarkan pada bagaimana alat Anda bergerak, bukan meja. Misalnya, meningkatkan nilai koordinat X akan memindahkan tabel ke kiri, tetapi jika dilihat dari sudut pandang alat, tabel akan bergerak ke kanan di sepanjang benda kerja.

Meningkatkan koordinat sumbu Z akan menggerakkan spindel ke atas, menurunkannya akan memindahkannya ke bawah menjadi benda kerja. Anda memotong bagian yang sesuai dengan koordinat sumbu Z negatif.

Jika membaca itu membuat Anda lebih bingung dari sebelumnya, jangan khawatir. Memahami perbedaan antara gerakan alat dan tabel Anda lebih mudah ditunjukkan daripada dijelaskan dengan kata-kata. Lihat video di bawah ini dari Robert Cowan untuk melihat ini beraksi:

Asal Mesin CNC Anda

Setiap mesin CNC memiliki titik asal internalnya sendiri yang disebut Rumah Mesin . Saat pertama kali melakukan booting, CNC tidak tahu di mana letak fisiknya dan memerlukan kalibrasi untuk mendapatkan bantalannya.

Ketika proses ini terjadi, ketiga sumbu CNC Anda bergerak menuju batas mekanis maksimumnya. Setelah batas tercapai, sinyal dikirim ke pengontrol yang mencatat posisi awal untuk sumbu tertentu. Ketika ini terjadi untuk ketiga sumbu, mesin sekarang "dirumahkan".

Di bawah tenda, prosesnya dapat bervariasi dari mesin ke mesin. Untuk beberapa mesin terdapat sakelar batas fisik yang memberi sinyal kepada pengontrol bahwa mesin telah mencapai batas sumbu. Pada beberapa mesin ada seluruh sistem servo yang membuat seluruh proses ini sangat lancar dan presisi. Kontroler mesin mengirimkan sinyal melalui papan sirkuit ke motor servo, yang terhubung ke setiap sumbu mesin. Motor servo memutar sekrup bola yang terpasang pada meja di mesin CNC Anda, membuatnya bergerak.

Gerakan bolak-balik tabel mengomunikasikan perubahan koordinat secara instan dalam akurasi hingga .0002 inci.

Bagaimana Teknisi Menggunakan Koordinat CNC

Sejauh ini kita telah berbicara tentang bagaimana mesin CNC menggunakan sistem koordinat internalnya. Masalahnya, sistem koordinat ini sangat tidak mudah direferensikan oleh kita manusia. Misalnya, ketika CNC Anda menemukan posisi asalnya, biasanya pada keterbatasan mekanis yang ekstrem di sepanjang sumbu X, Y, dan Z. Bayangkan harus menggunakan nilai koordinat ekstrim ini sebagai tempat awal untuk program CNC Anda. Sungguh mimpi buruk.

Untuk mempermudah penulisan program CNC, kami menggunakan sistem koordinat berbeda yang dirancang untuk manipulasi manusia yang disebut Sistem Koordinat Kerja atau WCS . WCS mendefinisikan titik asal tertentu pada blok material, biasanya dalam perangkat lunak CAM seperti Fusion 360.

Anda dapat menentukan titik mana pun pada blok material sebagai titik asal untuk WCS. Setelah titik asal ditetapkan, Anda perlu menempatkannya di dalam mesin CNC menggunakan pencari tepi, indikator dial, probe, atau metode penentuan lokasi lainnya.

Memilih titik asal untuk WCS Anda memerlukan perencanaan yang matang. Ingatlah poin-poin ini saat menjalani proses:

• Asal harus ditemukan dengan cara mekanis dengan pencari tepi atau probe
• Asal yang dapat diulang membantu menghemat waktu saat mengganti suku cadang
• Asal harus memperhitungkan toleransi yang diperlukan untuk operasi hilir

Mungkin ada blog lengkap lainnya tentang memilih titik asal yang paling optimal, terutama untuk setiap penyiapan berikutnya karena tumpukan toleransi mulai tumbuh. Pastikan Anda mengingat toleransi fitur mesin sebelumnya, mekanisme penempatan Anda, dan mesin Anda untuk memastikan bagian akhir Anda sesuai dengan spesifikasi.

Bagaimana CNC dan Koordinat Manusia Berinteraksi

Seperti yang kami sebutkan di atas, operator manusia akan menggunakan WCS, yang menyediakan set koordinat yang mudah untuk menulis program CNC. Namun, koordinat ini selalu berbeda dari koordinat mesin, jadi bagaimana mesin CNC Anda menyelaraskan keduanya? Dengan offset.

Mesin CNC akan menggunakan offset kerja untuk menentukan perbedaan jarak antara WCS Anda dan posisi rumahnya sendiri. Offset ini disimpan di pengontrol mesin dan biasanya dapat diakses dalam tabel offset.

Di sini kita dapat melihat bahwa beberapa offset diprogram; G54, G55, dan G59. Apa manfaat memiliki banyak offset? Jika Anda mengerjakan beberapa bagian dalam satu pekerjaan, setiap bagian dapat diberi offsetnya sendiri. Hal ini memungkinkan mesin CNC untuk secara akurat menghubungkan sistem koordinatnya ke beberapa bagian di tempat yang berbeda dan menyelesaikan beberapa penyiapan sekaligus.

Offset Alat

Cukup umum untuk menggunakan beberapa alat untuk pekerjaan yang sama, tetapi Anda memerlukan cara untuk memperhitungkan panjang alat yang berbeda. Pemrograman alat offset ke mesin CNC Anda membuat pekerjaan ini mudah. Dengan offset pahat yang diprogram, mesin CNC Anda akan tahu persis seberapa jauh setiap pahat memanjang dari poros. Ada beberapa cara untuk merekam offset pahat:

• Jogging . Pindahkan pahat dari posisi awal mesin ke posisi nol komponen. Jarak yang ditempuh diukur dan dimasukkan sebagai offset alat.
• Blok presisi. Setel semua alat ke posisi Z umum di bagian atas blok presisi 1-2-3 yang diletakkan di atas meja mesin.
• Menyelidiki. Gunakan probe untuk menentukan offset pahat secara otomatis. Ini adalah metode yang paling efisien tetapi juga yang paling mahal, karena memerlukan peralatan probe.

Menggabungkan Semuanya

Sekarang setelah kita memiliki semua dasar koordinat, mari kita telusuri serangkaian pekerjaan sampel. Kami menggunakan bagian yang sudah dikerjakan secara manual untuk menentukan bentuk luar. Sekarang kita perlu menggunakan mesin CNC untuk mengebor beberapa lubang, kantong, dan slot.

Pekerjaan 1
Pertama-tama kita perlu mengamankan dan menetapkan sumbu dan titik asal kita:

• Bagian tersebut dijepit pada ragum, dibaut ke meja mesin kami, dan dikuadratkan ke sumbu mesin.
• Ini membuat sumbu X WCS tetap sejajar dengan sumbu X mesin.
• Bagian kiri wajah menempel pada Vise Stop. Ini menetapkan asal sumbu X yang dapat diulang.
• Karena salah satu rahang wakil diperbaiki, kita dapat menggunakan rahang ini untuk menentukan asal sumbu Y yang dapat diulang, menemukan lokasi ini dengan bantuan pencari tepi atau probe.

Dengan WCS kami di tempat, mesin kami sekarang memahami posisi stok relatif terhadap koordinat internalnya sendiri. Proses pemesinan dimulai dengan pemesinan kantong dan lubang pengeboran di sisi pertama bagian.

Pekerjaan 2
Sekarang bagian harus dibalik untuk bekerja di sisi lain. Karena kita baru saja membalik bagian 180 derajat, kontur luarnya simetris, dan offset X dan Y sebelumnya dapat diulang, WCS tidak akan berubah. Kami juga menggunakan alat yang sama sehingga offset Z yang sama dapat digunakan.

Salah satu variabel penting yang perlu diingat di sini adalah kekuatan penjepit dari wakil Anda. Jika Anda belum pernah melihatnya di toko Anda, masinis biasanya akan menandai posisi tutup dari wakil dengan spidol hitam atau menggunakan kunci momen. Mengapa mereka melakukan ini? Untuk menciptakan tekanan penjepitan yang konsisten saat memindahkan atau memutar bagian. Perubahan tekanan klem dapat menyebabkan perbedaan posisi bagian atau kegagalan lain seperti deformasi bagian atau membungkuk, tergantung pada bagian geometri. Dengan asumsi bahwa kekuatan penjepit kita kurang lebih sama, Pekerjaan 2 sekarang dapat dikerjakan dengan mesin.

Pekerjaan 3
Sekarang kita perlu mengebor beberapa lubang, yang mengharuskan bagian itu berdiri di ujungnya. Rotasi ini tidak mengubah asal XY dari WCS. Namun, kami sekarang memiliki jarak tempuh yang lebih pendek antara alat dan bagian kami.

Ini membutuhkan offset baru untuk digunakan, yang akan menggeser titik asal ke sudut atas bagian. Kami juga menghapus paralel untuk meningkatkan permukaan mencengkeram dan menurunkan Vice Stop, sehingga terhubung dengan wajah bagian, bukan saku bawah.

Kami masih dapat menggunakan dua pesawat referensi asli kami di sini untuk menyelesaikan Pekerjaan 3.

Ini adalah contoh sederhana; bagiannya persegi, asal XY dapat diulang untuk ketiga pengaturan, dan bahkan asal Z hanya berubah sekali. Namun, proses pemikiran penyelarasan workholding, pengulangan, dan akurasi fitur sebelumnya adalah penting, dan Anda akan mendapati diri Anda melalui langkah-langkah dasar itu berulang kali.

Terkunci dan Dimuat

Anda sekarang memiliki ketepatan pengetahuan koordinat CNC di sabuk alat Machinist Anda. Gunakan di mana pun karier Anda membawa Anda! Work Coordinate Systems (WCS) menjembatani kesenjangan antara koordinat mesin internal dan program CNC Anda. Ketiga sistem ini bekerja sama untuk secara tepat menemukan dan suku cadang mesin dengan kualitas yang konsisten dari waktu ke waktu. Baik Anda menggunakan Bridgeport, Tormach, atau Haas, sistem koordinat selalu tetap benar.

Siap untuk menghubungi koordinat untuk proyek CNC Anda berikutnya menggunakan perangkat lunak CAD/CAM terintegrasi? Coba Fusion 360 hari ini!