Установка программного обеспечения KCam и тестирование устройств

Прежде чем тестировать управляющие платы, нужно установить на компью­тер программу KCam, с помощью которой вы будете управлять ЧПУ-роботом. Зайдите на сайт компании Kellyware, чтобы скачать послед­нюю демо-версию KCam

Убедитесь, что при запуске программы KCam в Windows не выполняется большое количество фоновых задач. Завершите работу всех работающих про­грамм, в том числе отключите часы в строке состояния. Чтобы поочередно за­крыть программы, можете использовать комбинацию клавиш Ctrl+Alt+Delete. Запомните, что нужно оставить работающими только две фоновые программы -Explorer и systray. Все остальные можно закрыть.

Откройте Setup/System Timing (Настройка/Системная Синхронизация)

Запустите калибровщик-системной синхронизации

Начните калибровку синхронности, используя частоту подачи, заданную по умолчанию. Не выполняйте никаких действий, пока KCam производит расчет.

После выполнения синхронизации окно бу­дет выглядеть примерно так, как показано на рисунке

Синхронизация закончена

После этого откройте окно Port Setup (На­стройки Порта)

Настройки порта

В этом окне вы можете установить, какие кон­такты порта будут управлять шаговыми двигателя­ми. Первая метка должна быть поставлена напро­тив опции LPT Parallel Port (Параллельный порт), чтобы в работе мы могли использовать порт принтера. Я использовал файл DLL (Dynamic Link Library File - файл динамически подключае­мой библиотеки), используемый по умолчанию. Затем щелкните левой кнопкой мыши по закладке LPT Setup (Настройка порта LPT) .

Окно настроек порта LPT

Я использовал контакт 2 для задания шага и контакт 3 для задания направле­ния перемещения по координате X, контакт 4 для задания шага и контакт 5 для задания направления перемещения по координате Y, контакты 6 и 7 для зада­ния шага и направления перемещения по координате Z соответственно. Также в настройках Motor Enable (Запуск мотора) я активизировал команду Always On (Включен всегда). В дальнейшем для тестирования не понадобится делать ника­ких настроек, так что подтвердите все изменения и закройте окно. Далее от­кройте окно Table Setup (Настройка стола) .

Настройка стола

Вам нужно будет указать программе, сколько шагов должен выполнить дви­гатель, чтобы переместить каретку или портал на 25 мм. Я использовал двига­тели с 2-градусным шагом, то есть, чтобы провернуть вал на 360 градусов, не­обходимо выполнить 180 шагов. Кроме того, я использовал безредукторный привод, так что коэффициент передачи был 1:1, а ходовой винт совершал во­семь оборотов на 25 мм. Умножьте число шагов, необходимых для 360-градус­ного поворота вала на число оборотов подающего винта за 25 мм. Например, 180x8 = 1440. Полученное число 1440 введите для каждой координатной оси, так как все двигатели и подающие винты одинаковые. Вы можете задать дли­ну оси, но на данном этапе работы не имеет значения, какая именно длина задается в KCam.

Поставьте флажок около пункта Limit Switches Disabled (Концевые выклю­чатели блокированы), щелкните Apply (Применить) и закройте окно. Затем из меню View (Вид) откройте окно CNC Controls (Управление станком с ЧПУ), если оно до сих пор не открыто.

Окно управления станком с ЧПУ

Вам необходимо подключить управляющие платы к интерфейсной плате так, как указано в окне Port Setup (Настройки порта). Соедините между собой все соответствующие штыревые контакты на управляющих платах, а также присо­едините все заземляющие контакты к разъему 4.

Программа KCam для управления станком с ЧПУ

Запустите KCam, зайдите в Setup (На­стройки) и откройте окно Table Setup (Настройки стола). Убедитесь, что зада­ны правильные значения для числа шагов двигателя на дюйм и длина каждой координатной оси вашего станка. Потом снимите выделение ячейки Limit Switch Disabled (Блокировать концевые выключатели), щелкните Apply (При­менить) и закройте окно.

Окно настроек стола

Если вы используете электродвигатели, аналогичные синхронным шаговым двигателям, максимальная скорость подачи для каждой оси, вероятнее всего, составит 380 мм/мин. Вам придется поэкспериментировать, чтобы определить самую высокую скорость подачи. Если станок будет работать на предельной скорости, шаговые электродвигатели начнут выполнять холостые обороты.

Для таких двигателей чем быстрее режим их работы, тем меньше вращающий момент, а следовательно, и вес груза, который они могут перемещать. Запом­ните, что каждый раз, когда вы меняете скорость подачи, необходимо заново выполнить программную синхронизацию, как описано ниже. Зайдите в меню Setup и откройте окно Port Setup (Настройки порта). Выберите контакты для передачи сигналов о шаге и направлении на двигатели и для цепи концевых выключателей.

Окно настроек порта

Примените параметры настроек и закройте окно. Запустите заново утилиту программной синхронизации в меню Setup, открыв окно System Timing (Про­граммная синхронизация). Щелкните Start (Запуск) и дождитесь окончания синхронизации .

Окно программной синхронизации

В меню View (Вид) откройте окно CNC Controls (Средства управления станком с ЧПУ) .

Окно управления станком

Начните перемещать координатные оси X и Y вашего станка и обратите внимание на крестик в окне Plot (Чертеж). Крестик показывает, в каком месте стола находится центр режущего инструмента или пишущего элемента. Пози­ция Z указывается небольшим изображением режущего инструмента, которое будет подниматься и опускаться по мере перемещения оси. Необходимо, что­бы движение по координатам X и Y вашего станка происходило в том же на­правлении, что и в окне чертежа, а движение по координате Z - так же, как перемещается изображение резца.

Если обнаружится, что движение станка происходит в противоположном направлении, поменяйте порядок подключения проводов электродвигателя к управляющей плате. Чтобы установить точные размеры рабочего пространства станка, переместите все оси в исходное положение и обнулите его в окне управ­ления станком.

Теперь поочередно двигайте каждую ось до концевого выключателя. Длина каждой оси будет показана в части окна, отображающей пройденное расстоя­ние. Возможно, вы не захотите доводить станок до концевых выключателей каждый раз, когда возвращаете его в исходную позицию. В этом случае установи­те нулевую позицию за 6 мм до исходного положения концевого выключателя. Вы можете установить исходную или нулевую позицию в любом месте стола, но KCam будет считать, что границы стола определены теми размерами, которые вы указали в окне настроек, и что инструмент находится в левом нижнем углу. Это удобно, если вы хотите сделать пару изделий из одного куска материала без переписывания G-кода или формирования другого файла, в который нужно им­портировать множество составляющих. Просто переместите оси над первой серией прорезей, обнулите станок и снова запустите программу.

Форматы файлов для KCam

Теперь, когда станок работает, необходимо создать файлы, которые будут от­крываться или импортироваться в KCam. KCam непосредственно открывает файлы G-кода и импортирует такие типы файлов, как DXF, Exeilon, HPGL или Gerber.

Окно чертежа показывает позицию на столе станка

Начнем с G-кода. Когда программа KCam импортирует файл, она переводит и генерирует G-код, которым представлено изображение в импортируемом фай­ле. G-код - это набор команд, которые сообщают управляющей программе, куда направить инструмент и что делать при достижении нужного места. После того как управляющая программа закончит расшифровку G-кода, она начнет посы­лать сигналы, задающие электродвигателям каждой оси количество шагов и на­правление для прохождения заданного расстояния. Файл G-кода можно написать в текстовом редакторе или в окне G-кода в KCam. Кроме G-кода существуют так­же функции М-кода. М-код в большей степени используется для контроля рабо­чих режимов программы и станка. В табл.1,2 и 3 перечислены команды G-кода и М-кода, которые понимает KCam.

Если вы хотите узнать больше о процессе написания G-кода, советую обра­титься к литературе, посвященной разработке программ для станков с ЧПУ. Большинство команд G-кода и М-кода не требуют пояснений, и во время экспе­риментов вы больше узнаете о том, насколько они вам необходимы. Самый лучший способ понять принцип работы G-кода - это создать файл в программе для построения чертежей, импортировать его в KCam и внимательно изучить принцип его составления. Это подводит нас к рассмотрению функции импор­та файлов в KCam.

Файлы, с которыми может работать KCam

Таблица 1. Команды G-кода

Таблица 2. Команды М-кода

Таблица 3. Команды М-кода, задаваемые пользователем

Примечание: «хх» означает число, указанное пользователем

Как создать файл импорта

Я воспроизводил два формата файлов - HPGL и DXF. Первый формат исполь­зуется чаще. HPGL (сокращенное Hewlett-Packard Graphics Language - язык описания машинной графики компании Hewlett-Packard) - это командный язык для управления плоттерами и принтерами. Файл HPGL является двухмерным, и при импортировании этого типа файла программа KCam использует данные из окна настроек стола, чтобы сгенерировать глубину резания и определить по­ложение оси Z при ее перемещении. KCam будет использовать эти данные при каждом импортировании файла, поэтом); если вы посчитаете, что позиция Z слишком глубокая или слишком мелкая, нужно будет изменить глубину резания и высоту передвижения в настройках стола и заново импортировать файл. Из­менения, сделанные в настройках стола, не будут отображаться в окне редакти­рования файла G-кода, чтобы G-код изменился, нужно заново импортировать файл. DXF - это Data Exchange File (Файл обмена данными), разработанный из­готовителем программного обеспечения AutoDesk для программы AutoCAD. Файлы DXF также являются двумерными графическими файлами, которые поддерживаются практически всеми программами для автоматизированного проектирования. Для создания своих файлов я пользовался программой CorelDraw. Она проста в применении и может экспортировать изображения как в HPGL, так и в DXF-формате.

CorelDraw

Запустите программу CorelDraw и создайте новый рисунок.

По умолчанию страница имеет так называемые размеры письма (216x280 мм) и расположена вертикально. Допустим, вам необходимо сделать плакат, содер­жащий буквы и цифры, размером 250x500 мм. Щелкните Layout (Формат) на панели меню в CorelDraw и в списке выберите Page Setup (Параметры страни­цы)

Создайте новый рисунок в CorelDraw

Опций формата

В открывшемся окне Options (Опции) поменяйте ориентацию страницы на Landscape (Альбомная), а ширину и высоту страницы на 500 и 250 мм (20 и 10 дюймов) соответственно .

Окно опций страницы

Теперь страница соответствует размерам будущего плаката. Вы обнаружите, что при импорте в KCam HPGL-файла, созданного в CorelDraw, KCam чер­тит размещенные на странице объекты, начиная с последнего. Во время перво­го теста разместите поперек страницы стрелку .

Вычерчивание параллельных стрелки

Сохраните этот чертеж как linetest.plt посредством экспортирования его как HPLT-файла. Чтобы экспортировать файл из CorelDraw, откройте меню File (Файл) и щелкните Export (Экспортировать)

В открывшемся окне Export (Экспорт файла) введите имя файла, в качестве его формата выберите PLT-HPGL Plotter File и щелкните Export (Экспортиро­вать) .

Откроется новое окно, содержащее опции экспорта HPGL-файла. Пропусти­те закладку Pen (Перо) и щелкните закладку Page (Страница). Убедитесь, что настройки в этом окне такие же, как на рисунке: Scale (Масштаб) - 100%, Plotter Origin (Начало координат плоттера) - в левом нижнем углу (Bottom left), ориентация страницы - горизонтальная (Orientation --> landscape), - и проверь­те, что указаны правильные размеры страницы.

Экспорт HPGL-файла, параметры страницы

Затем щелкните закладку Advanced (Дополнительно). Для параметра Simulated Fill (Искусственная заливка) выберите значение None (Отсутствует) и щелкните кнопку ОК.

Экспорт HPGL-файла, окно дополнительных настроек

Теперь у вас есть графический файл Iinetest.plt, экспортированный для программы графического вывода. Откройте KCam и импортируйте файл Iinetest.plt с помощью кнопки Import HPGL (Импортировать HPGL-файл). После того как KCam вычертит данные, G-код будет выглядеть примерно так, как показано ниже.

N000 [ KCam Conversion]
N001 [Original File: linetest.plt]
N002 %
N003 G90
N004 M03
N005 G00 Z0.5
N006 G00 X000.000 Y000.000
N007 G01 X001.016 Y009.144
N008 G00 Z-0.25
N009 G01 X019.304 Y009.144
N010 G00 Z0.5
N011 G01 X001.016 Y008.128
N012 G00 Z-0.25
N013 G01 X019.304 Y008.128
N014 G00 Z0.5
N015 G01 X001.116 Y007.112
N016 G00 Z-0.25
N017 G01 X019.304 Y007.112
N018 G00 Z0.5
N019 G01 X001.016 Y006.096
N020 G00 Z-0.25
N021 G01 X019.304 Y006.096
N022 G00 Z0.5
N023 G01 X001.016 Y005.080
N024 G00 Z-0.25
N025 G01 X019.304 Y005.080
N026 G00 Z0.5
N027 G01 X001.016 Y004.064
N028 G00 Z-0.25
N029 G01 X019.304 Y004.064
N030 G00 Z0.5
N031 G01 X001.016 Y003.048
N032 G00 Z-0.25
N033 G01 X019.304 Y003.048
N034 G00 Z0.5
N035 G01 X001.016 Y002.032
N036 G00 Z-0.25
N037 G01 X019.304 Y002.032
N038 G00 Z0.5
N039 G01 X001.016 Y001.016
N040 G00 Z-0.25
N041 G01 X019.304 Y001.016
N042 G00 Z0.5
N043 G00 X000.000 Y000.000
N044 M05
N045 M30

(G-code только для учебных целей)

Каждая X и Y координата после перемещения оси Z на 12,5 мм-это движение без резания, потому что инструмент находится на 12,5 мм над по­верхностью материала. Достижение поверхности - это координата 0,0, а каж­дое движение после того как значение координаты Z станет равным -0,25, - это движение с резанием или черчением, при котором инструмент находится на 6 мм (0,25 дюйма) ниже поверхности материала. Учитывая это, обратите внимание, как KCam начинает чертить линии. Программа стартует в начале последней на­рисованной на странице линии и продолжает движение назад, к началу каждой предыдущей линии до опускания ось Z для резания. Это удваивает время, кото­рое понадобится станку, чтобы выполнить все операции. Оценив затраченное время, взгляните на чертеж файла linetest.plt на рисунке .

Метод, которым KCam чертит изображение файла Iinetest.plt

Когда KCam импортирует файл, линии резания показываются красным цве­том, а линии перемещения - синим. Но когда импортируется HPGL-файл, боль­шая часть линий перемещения тоже изображена красным. Чтобы изменить цвет линий перемещения с красного на синий цвет, в окне G-кода замените G01 на G00 для каждого X и Y, расположенного после команды оси Z двигаться вглубь материала. После того как отредактируете G-код, щелкните команду Compile (Компилировать) внизу окна Editor (Редактор), и линии перемеще­ния на чертеже преобразуются в синий цвет. Конечно, это не проблема, если файл G-кода не слишком объемный, но если он состоит из тысячи строк, его редактирование становится нецелесообразным. Цвет линий в окне чертежа ни­как не будет влиять, на перемещения станка в действительности при создании того, что изображено на рисунке файла.

Снова запустите CorelDraw и создайте новый графический образ, назван­ный linetest2. На этот раз начните чертить линии поперек страницы из право­го верхнего угла в левый угол, каждую следующую линию начинайте с той сто­роны страницы, на которой закончили чертить предыдущую. Сохраните этот файл как Iinetest2.plt с теми же HPGL-параметрами, что и у предыдущего фай­ла. Импортируйте файл Iinetest2.plt в KCam, и его G-код будет выглядеть следу­ющим образом:

N000 [KCam Conversion]
N001 [Original File: linetest2.plt]
N002 %
N003 G90
N004 M03
N005 G00 Z0.5
N006 G00 X000.000 Y000.000
N007 G00 X001.016 Y000.000
N008 G00 Z-0.25
N009 G01 X019.304 Y000.000
N010 G00 Z0.5
N011 G00 X019.304 Y001.016
N012 G00 Z-0.25
N013 G01 X001.016 Y001.016
N014 G00 Z0.5
N015 G00 X001.016 Y002.032
N016 G00 Z-0.25
N017 G01 X019.304 Y002.032
N018 G00 Z0.5
N019 G00 X019.304 Y003.048
N020 G00 Z-0.25
N021 G01 X001.016 Y003.048
N022 G00 Z0.5
N023 G00 X001.016 Y004.064
N024 G00 Z-0.25
N025 G01 X019.304 Y004.064
N026 G00 Z0.5
N027 G00 X019.304 Y005.080
N028 G00 Z-0.25
N029 G01 X001.016 Y005.080
N030 G00 Z0.5
N031 G00 X001.016 Y006.096
N032 G00 Z-0.25
N033 G01 X019.304 Y006.096
N034 G00 Z0.5
N035 G00 X019.304 Y007.112
N036 G00 Z-0.25
N037 G01 X001.016 Y007.112
N038 G00 Z0.5
N039 G00 X001.016 Y008.128
N040 G00 Z-0.25
N041 G01 X019.304 Y008.128
N042 G00 Z0.5
N043 G00 X019.304 Y009.144
N044 G00 Z-0.25
N045 G01 X001.016 Y009.144
N046 G00 Z0.5
N047 G00 X000.000 Y000.000
N048 M05
N049 M30

Изображение файла Iinetest2.plt в KCam

Заметьте разницу в длинах перемещений. Если вы хотите увеличить эффек­тивность станка, то вам необходимо обдумывать, как чертить в CorelDraw. Да­вайте вернемся в CorelDraw и, используя такой же размер страницы, напишем несколько чисел и букв. Напечатайте «McGraw-Hill 1 2 3» или любое другое сочетание .

Экспортируйте этот файл как texttest.plt и импортируйте его в KCam. В ре­зультате он будет изображен так, как показано на рис. 10.18.

Текст и числа в CorelDraw

"McGraw-Hill 123» в окне чертежа

Этот эксперимент позволяет понять, как данный файл будет работать с раз­личными инструментами. Центр всех инструментов, будь то пишущие составля­ющие или резец фрезы, будет следовать прямо вдоль середины траектории реза­ния, изображенной в окне чертежа. Чтобы посмотреть, каким будет результат при использовании пишущего элемента или фрезы диаметром 6 мм, выполни­те следующие действия. В KCam зайдите в Setup (Настройки) и в меню выбе­рите Tool list (Перечень инструментов). Дважды щелкните надпись Tool #001 и задайте диаметр .25. Щелкните ОК и задайте длину инструмента, равную .125. Это число показано в окне как Offset (Коррекция) и обычно равно радиусу инструмента .

Установка диаметра инструмента

Щелкните ОК и закройте окно. Когда программа спросит, хотите ли вы со­хранить Default.tol (Save Default.tol), щелкните Yes (Да). Чтобы иметь возмож­ность выбрать инструмент из списка, зайдите в Setup (Настройки) и выберите Options (Опции). В первом окне General (Основные настройки) убедитесь, что опция Force Plot Bit Radius не выделена .

Далее выберите команду Compile (Компилировать) в нижней части окна ре­дактирования G-кода, и ваш чертеж будет выглядеть так, как на рисунке.

Отмените проверку Force Plot Bit Radius

Использование резца диаметром 6 мм

Если установку для первого инструмента оставить равной 0.0 и редактиро­вать инструменты со второго, то, впервые импортировав файл, вы увидите лишь тонкие линии. Однако действия, производимые над изображением, пред­варительно просмотреть все-таки можно, используя инструмент добавления новых строк типа Т002 или Т003 в редакторе G-кода. Если добавить эти коман­ды в начале программы (после команды G90), весь чертеж будет отображать использование данного инструмента. Если же добавить команду в середину про­граммы, то только линии, изображенные после ее активизации, будут измене­ны .

Изменение размера резца для части изображения

Изменение размера резца или пишущего элемента в окне чертежа является хорошим способом для слежения за их действиями при прохождении по траек­тории перемещения. Создавая образец рисунка для проекта, важно определить­ся с типом и размером инструмента. На компьютере достаточно шрифтов, с которыми можно экспериментировать, и если вам не нравится шрифт в файле чертежа, импортируйте файл обратно в KCam и приступите к его редактирова­нию. Любое изображение, созданное в CorelDraw, также может быть экспорти­ровано как DXF-файл. Однако прежде, чем вы сможете экспортировать его в формате DXF, нужно преобразовать весь текст в кривые. Выделите текст, от­кройте меню Arrange (Оформить) и выберите Convert То Curves (Преобразо­вать в кривые линии) .

Преобразование текста в кривые линии

Будучи преобразованным, файл может быть экспортирован как DXF-файл. Единственной проблемой формата DXF, создаваемого в CorelDraw, является то, что нулевая точка находится в центре страницы. Когда KCam открывает файл, G-код выносит три четверти рисунка за пределы рабочей зоны станка.

DXF-файл, созданный в CorelDraw и открытый в KCam

К счастью, если такое случается, чтобы переместить изображение в преде­лы стола, можно откорректировать G-код непосредственно в KCam. Для этого переместите положение оси Y на половину ширины исходного рисунка, а по­ложение оси X - на половину длины так, чтобы Y=5, а Х=10. Откройте меню Function (Функция) и выберите опцию Offset G-code (Сместить G-код). Введи­те 10 для оси X, 5 для оси Y, a Z оставьте равным нулю. Это переместит изобра­жение туда, куда вам нужно.

Файл DXF в KCam после корректировки G-кода

Важный факт, который следует учитывать, - CorelDraw создает векторное изображение. Этот формат может быть импортирован в ваш чертеж и масшта­бирован без потери качества детализации. Растровые изображения - это бито­вые образы, составленные из пикселей, а значит, при увеличении размера изоб­ражения качество детализации снижается. Если вы хотите использовать битовые образы, импортируйте их в чертеж и скопируйте его в новый слой. Закончив копирование, удалите импортированные изображения и сохраните векторные копии.

ACME Profiler

ACME Profiler - Coyote Edition, версия 6.0.0.0. - это приложение, способное сге­нерировать программу G-кода, которая будет управлять резанием материала, поднимая и опуская ось Z во время перемещения по осям X и Y

ACME Profiler 6

KCam будет поддерживать трехмерную траекторию перемещения режущего инструмента, но только в том случае, если G-код написан в специальной програм­ме, например ACME Profiler 6. Найти ее можно в базе данных программ компании Simtel. Регистрация стоит 20 долларов, а демо-версия (с некоторыми ограни­чениями) бесплатна. Эта программа разработана компанией Science Specialists, Inc. Адрес ее сайта Profiler проста для обу­чения и использования. Она просматривает шкалу полутонов растрового изобра­жения и формирует траекторию резания, устанавливая в качестве максимума глу­бину, которую вы вводите для самых темных участков изображения, и постепенно уменьшая глубину при перемещении к светлым участкам.

Работать можно с любыми файлами формата JPEG или BMP, но на загрузку и обработку полутоновых изображений требуется меньше времени. При созда­нии графического файла для его последующего открытия в программе Profiler установите глубину резания по градациям серого, затем экспортируйте файл как bmp-файл (см. рис. 10.27).

Создание изображения для ACME Profiler 6

Загрузите bmp-файл в программу Profiler, выбрав команду Load Picture (Заг­рузить рисунок) в меню File (Файл). Установите необходимое количество пе­рекрывающихся проходов, используя прокрутку в нижнем левом углу экрана. Укажите, по каким координатам должен перемещаться резец - по X,Y или по обеим сразу. Profiler может откорректировать G-код под инструмент, который вы будете использовать. Установите площадь поверхности, которую вы хотите обработать. Введите глубину резания и диаметр фрезы. Опции Feed (Подача) и Speed (Скорость) можно игнорировать. Когда закончите, выберите Make NC (Создать числовое программное управление). Для этого теста я использовал фрезу диаметром 112 мм, чтобы свести количество строк G-кода к минимуму. Результат показан на рисунке.

ACME Profiler 6 генерирует G-код

В меню File (Файл) выберите Save CNC (Сохранить ЧПУ). Задайте имя фай­ла с расширением .GC, чтобы у KCam не было проблем с распознаванием. Для открытия файла в KCam в меню File (Файл) выберите Open G-code File (Открыть файл G-кода), найдите ваш файл и щелкните Open (Открыть). На рис. 10.29 пока­зано, как выглядит сверху изображение файла profiler6.gc. Трехмерное изобра­жение показано на рисунке.

Вид сверху на изображение profiler6.gc в KCam

Трехмерное представление изображения profilers.gc

Для работы я бы рекомендовал использовать меньшие фрезы и большее число перекрывающихся проходов даже в тех случаях, где можно использовать большие фрезы. При таком подходе качество изготовления изделий будет выше.

• KCam4