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Come funziona una CNC
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Come funziona una CNC
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Parlare di CNC senza spiegarne il funzionamento generale può essere fuorviante per chi vuole cominciare con questo tipo di robotica.D'altra parte la CNC permette di fare lavorazioni che a mano sono impossibili da fare come ad esempio l'incisione di scritte su pannelli, realizzazione in automatico di parti meccaniche di robottini, foratura automatica dei circuiti stampati, bigiotteria, etc etc.Quindi la CNC è quasi d'obbligo per tutti i robottari, modellisti e tutti quelli hanno bisogno di poter fare lavorazioni di grande precisione e accuratezza.
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Ho approntato questa pagina per dare una spiegazione a grandi linee sul funzionamento generale di una CNC.Probabilmente molte cose mi sfuggiranno ma l'insieme delle pagine del sito, riguardanti il mondo CNC, dovrebbe chiarire abbastanza le cose.
Passiamo subito al disegno che ho approntato quì sotto in modo da dare una idea generale.
In questo schema a blocchi si vede un PC in cui gira un programma di CAD-CAM.
In una cnc amatorile è possibile fare in modo che il programma di CAM possa pilotare la CNC tramite la porta parallela con dei semplici segnali di step e dir.
Quindi sulla porta parallela avremo disponibili diversi tipi di segnale da usare per il comando della cnc. I più importanti ai fini della comprensione del funzionamento di una cnc sono i segnali di dir e di step.
Il segnale dir indica il verso di rotazione che deve assumere il motore e il segnale di step indica di quanti step il motore passo passo si deve muovere.
Per una CNC a 3 assi (X, Y e Z) avremo all'uscita della porta parallela 6 fili che trasportano 3 segnali di direzione e 3 segnali di step.
Fin quì tutto bene ma occorre spiegare un attimo cosa avviene nella parte mecanica della CNC.
I motori sono dei passo passo e in genere devono fare 200 passi per ottenere una rotazione dell'asse di 1 giro. Se questi motori sono accoppiati ad una vite con passo di 4 mm, per esempio, sappiamo che per ogni rotazione completa otterremo uno spostamento di 4 mm (passo della vite). Essendo il giro completo del motore suddiviso in 200 passi otterremo una risoluzione di 4mm/200 = 0,02. Quindi per ogni step del motore passo passo avremo uno spostamento lineare dell'asse di 2 centesimi.
Se poi pilotiamo il motore in HALF STEP otterremo 400 passi / giro con uno spostamento lineare dell'asse di 1 centesimo ogni step.
Questa risoluzione è può essere ancora aumentata con tecniche di microstepping o riduzioni meccaniche ma è già sufficiente per la gran parte delle lavorazioni possibili a livello casalingo.
Da quanto detto finora possiamo sapere già dal PC quanti step mandare per ottenere lo spostamento dell'asse desiderato.
Detto questo, spiegare il resto del disegno diventa semplice..... c'è l'interfaccia parallela che si occupa di bufferizzare e optoisolare i segnali destinati ai driver del motori e ai servizi (aspiratore, pompa acqua, motore fresa, etc etc)
I driver possono essere i ponti da 4 amper che ho già presentato in altra pagina di questo sito, oppure dei ponti dotati di L298 da 2 amper.
Nel disegno ho trascurato la sezione di alimentazione del tutto ma sappiate che deve essere una alimentazione abbondante e proporzionata alla potenza dei motori, avere i 5 volt per la parte logica e 12 volt per le eventuali ventole di raffreddamento.
I programmi
Di programmi CAM che possono essere utilizzati sono tanti e c'è solo l'imbarazzo della scelta...... per esempio c'è Kcam della http://www.kellyware.com/ , c'è MACH2 della http://www.artofcnc.ca/ oppure Cncplayer al sito http://www.cncplayer.com/.Per gli amanti del DOS c'è turbocnc al sito http://www.dakeng.com/turbo.htmlInsomma basta cercare per la rete per trovare ogni genere di software adatto a pilotare la nostra cnc.Tutti questi programmi hanno la possibilità di configurare la porta parallela in modo da adattarla alle nostre specifiche esigenze.Alcuni programmi possono gestire anche più di 3 assi ed è possibile addirittura aggiungere altre porte parallele al pc in modo da aumentare il numero di azionamenti utilizzabili sulla cnc.Questi programmi di solito gestiscono i comuni formati di files di autocad, di corel draw, programmi di grafica tridimensionale e soprattutto file g-code.I file G-CODE sono dei file di lavorazione che rispettano un linguaggio specifico, detto appunto g-code, moto usato un questo specifico campo di cnc.
Conclusioni
Per concludere, spero di aver dato almeno una panoramica generale chiara ed esauriente.
Purtuttavia, ci sono altre cose da comprendere, come il funzionamento dei motori passo passo e le tecniche di pilotaggio degli stessi.
Per esempio scoprire come funziona un ponte H per passo passo e come si regola la corrente da fornire al motore.
In una pagina è imposibile spiegare tutto il mondo delle cnc e in questo sito sto preparando altre pagine per questo motivo.
Il cuore dell'elettronica è comunque costituito di ponti H, tutto il resto è importante ma è marginale e meno critico dei ponti stessi.
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