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zh-tw:rhino:cncbasics [2016/09/10] (current)
yoko created
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 +======CNC車床以及如何運作的簡要說明======
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 +需要更深入的說明請至以下網址參考:\\ ​
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 +**[[http://​www.cncci.com/​resources/​articles/​CNC%20basics.htm|電腦數位控制的基本知識]]**\\ ​
 +//Mike Lynch, CNC Concepts, Inc.//
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 +=====CNC 基礎=====
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 +如何利用Rhino數據進行CNC車床動作或切割,並了解其中可能牽涉到的問題,您需要了解數值控制的過程以及如何運作。希望此入門對您有所幫助。
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 +====首先,有幾個定義====
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 +<color slateblue>​**CNC - 電腦數值控制**</​color>​ - 指利用電腦來控制與監測機器的運動。這台機器可以是銑床、 車床、 路由器、 焊工、 磨床、 鐳射或水射流切割機、 鈑金沖壓機床、 機器人或許多其他類型的機器。對於較大的工業機器,機身上一般已有電腦控制器。但對於更多業餘愛好者類型的機器,或是改造一下,這個數控電腦可以是一部一般的外部PC。CNC數控與一連串的馬達及磁碟機元件控制著機軸,執行設定好的動作。工業用機器通常備有一個複雜的回饋系統,不斷監視並調整切割的速度與位置。
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 +<color slateblue>​**桌上型數控機器**</​color>​ - 一般也有很多業餘愛好者用來建模的小型桌上型數控機器。通常重量輕,較不堅固也比較沒有那麼精準,速度較慢而且比工業版便宜。但可以在較軟的材料上操作,如塑膠、泡棉和蠟。 有些桌上型機器使用起來就像操作印表機,有些有自己封閉的指令系統,可能還會有專用的CAM軟體。有一些接受標準G碼。 有些工業標準桌上型數控機器,有這精密的操控面板,可以做精密的工作。
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 +<color slateblue>​**CAM - 電腦輔助製造**</​color>​ - 指的是基於3D模型數據(CAD),利用各種軟體建立刀具路徑和NC代碼來操作CNC數控機器。這兩樣一同使用時通常被稱為CAD/​CAM。
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 +<color red>//​**註:CAM不實際操作CNC數控機器,但建立代碼讓CNC可以跟隨動作。**//</​color>​CAM也不是一個自動操作過程,不是匯入CAD模型就會有正確的NC代碼出現。 CAM程式設計,就像3D建模,需要執行程式、發展加工策略,也要了解在什麼情況下用哪些工具才能得到最好的效果,需要知識與經驗。 雖然針對沒有經驗的使用者,有簡單的程式,但精密的模型需要投資金錢與時間才能夠更有成效。
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 +<color slateblue>​**NC 代碼**</​color>​ – 一種數控機器可以理解和執行,相對簡單的電腦語言。這些語言最初在沒有CAM程式輔助之下直接從機器鍵盤發展出來的,可以告訴機器執行哪些動作,也控制其他功能如主軸或是給進速度、冷卻劑等。最常用的語言是**G-code**或**ISO code**,一種簡單的字母數位程式設計語言,最早用在70年代CNC數控機器上。
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 +<color slateblue>​**後處理器(Postprocessor)**</​color>​ - G-code雖然認為是"​標準"​,但每個製造商都有自由修改輔助功能,所以為一台機器建立的G-code不一定適合另一台。 很多製造商也開發了自己的程式設計語言,如Heidenhain或Mazak/​Mazatrol。所以要將CAM軟體內部計算好的路徑轉換為CNC數控機器能夠了解的NC code,中間有個做為橋樑的軟體,就是後處理器。 只要後處理器設定正確,就能輸出適當的代碼給選擇的機器。理論上CAM系統能夠為任何機器輸出代碼。 後處理器有可能隨CAM系統免費附上,或者必須另外付費。
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 +**[[cncmilling|如何將數位模型經由CNC數控機器製造出來的步驟及簡介。]]**
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 +====CNC 控制的機器====
 +CNC數控機器可以有幾個軸的運動操作,而這些運動可以是線性或者可以旋轉。 許多機器兩種都有。 切割機利入雷射或是水刀通常有兩個線性軸,X跟Y。 銑床通常至少有三軸, X、Y跟Z,而且也可以有額外的旋轉軸。 五軸銑床有三個線性軸與兩個旋轉軸,讓切割工具能夠以180度半球或是更多的角度來運作。雷射切割也有五軸的,機器手臂可能有五個以上的軸。
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 +====CNC控制機器的一些限制====
 +依照使用年數及精密度,可限制CNC機器的控制以及驅動系統的能力。大部分CNC控制器只能理解直線動作以及圓弧,而且很多時候圓弧限制在主要XYZ軸。 旋轉軸可以被看成直線動作,只是以角度取代距離。 要建立與主軸成一定角度的圓弧或直線動作,兩個或更多軸必須"​插補"​,也就是更精密的以同步方式移動。線性或旋轉軸能夠同時差補。五軸的機器運作時,五個軸都必須完美同步 - 這並不是一項簡單的工作。
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 +機器控制器可以接收處理進來的數據、傳送驅動系統的指令以及監測機器速度及位置的速度是很關鍵的。舊型或是較便宜的機器比較沒有這方面的能力,就像一台老舊電腦工作效能,與新的比起來較差也較慢。
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 +====您的3D及雲形線數據必須首先被"​解釋說明"​====
 +一個典型的問題是如何設定檔案以及做CAM的設計,所以機器可以順利執行您的零件,並有效的處理數據。 由於CNC只控制並理解弧與線條,任何無法可敘述的形式就必須轉換。典型需要的是"​雲行線"​,比如[[rhino:​nurbs|NURBs]] 不是弧形也不是線的曲線,以及3D曲面。有些桌上型機器系統無法理解圓弧,所以所有資料必須被轉換為折線。
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 +雲形線可以分解為一系列的直線段、一系列的圓弧,或是以上兩種的組合。您可以想像第一個選擇是一系列的弦在雲形線上,每一條弦的一端都接觸雲形線並且中間有一定的偏差。另一個方式是將雲形線轉換成折線。所用的組合斷片越少,接近值越粗略,也會呈現較多的小的面。用更細微的組合能夠增加平整度,但需用到的組合數量將會大量增加。 您可以想像,如用一系列長一點,數量少一點的圓弧將能夠在公差內更接近的完成雲形線。這是為何寧願以弧形轉換而不用簡單的摺線轉換,尤其在使用較老舊機器時。 新型的機器較不會問題。
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 +曲面可以想像為相同的雲形線的最接近值,只是與空間之間(通常稱為"​跨距"​)的跨越方向乘以許多倍。通常曲面都由線段組成,但有時也需要弧形與線段的組合。
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 +組成片段的數量以及尺寸由選擇執行方式的準確度所決定 ,並直接影響執行效果。 太多短小的片段將會癱瘓老舊機器,太少片段則會做出有太多面的零件。CAM系統通常就是處理這類工作中接近值的部分,一個有經驗的操作員知道使用者的需求,也了解機器的能力,通常不會有什麼問題。但某些CAM也許無法負擔雲形線或是某些類型曲面,所以您可能需要在進入CAM程序前先在CAD軟體裡面做處理 (Rhino)。CAD與CAM的轉換(經由相通的平台如IGES、DXF等),有時還是會有問題產生,取決於不同程式匯入/​匯出功能的品質。
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 +====描述CNC程式的程序中常見使用習慣====
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 +您的計畫專案可以是:
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 +**2軸** 如果所有切割都發生在相同平面上。在這種情況下,切割刀具沒有任何在Z軸運動的能力。 X與Y軸可以"​插補"​並同時打造傾斜角度的線與弧形。
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 +**2.5軸** 如果所有切割都在平行平面上發生,但不一定在同樣高度或深度,那麼切割刀具可以在Z(垂直)平面上改變高度,但不能與X、Y同時運動。 一個例外有可能是切割刀具螺旋插補,也就是在XY軸座圓形動作時,同時也在Z軸座移動形成螺旋切割(比如螺紋銑削)。
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 +上述方法還有一個分組的方式,讓任兩軸同時插補,但這方式無法用在第三軸。 這種方式讓為數有限的3D物件成為可能,經由在XZ或YZ平面切割,不過與全面3軸插捕的方式相比仍有許多限制。
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 +**3軸**同時控制XYZ軸運作的,也就是一般自由形式曲面切割需要的。
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 +**4軸**如果以上任一種組合再加上一軸旋轉運動,就有兩個可能 - 4軸同時插補 (True 4th Axis),或者是第四軸能夠在三軸運作中擺放在三軸運作中擺放,但實際上在切割過程中並無運動。
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 +**5軸**以上組合再加上兩個旋轉軸運動。除了**"​true 5 axis加工"​** (在加工過程中同時運作),可能也有"​3+2"​或3軸加工+2個獨立軸的定位,以及在少見的情況下"​4+1"​或連續的4軸加工+單一第五軸定位。 很複雜吧!?​
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 +待續... --MSH28.10.07
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zh-tw/rhino/cncbasics.txt · Last modified: 2016/09/10 by yoko