Irányváltási hibák tesztelése elsősorban CNC lézergépek esetén.


Alap ismertetés.

Minden CNC vezérlésű gépnél azt szeretnénk elérni, hogy a beprogramozott szerszám pályagörbék minél pontosabban, alakhűbben, megfelelő dinamikai mozgással valósuljanak meg. A teljes CNC gyártási folyamatban viszont sajnos több ponton keletkezhetnek hibák, mint pl.:

1. Alakzat hiba a vezérlő bemenő program kódban (G kód, PLT, HPGL, ...).
2. Vezérlő program pályagenerálási hibái.
3. X, Y, Z motorhajtás vezérlő pozíció beállási linearitási, dinamikai hibái.
4. Mechanikai irányváltási hiba (backlash).
5. Mechanikai rugalmas alakváltozási hibák.
6. Szerszám geometriai, kopási hibák.

Ezeket a fő hibaforrásokat kell minimalizálni ahhoz, hogy minél jobb minőségű legyen a CNC gyártás. A 3. ponttal kapcsolatos tesztekről, jelenségekről a Robsy weboldalon külön fejezetekben vannak bővebb információk, mérési eredmények, így itt most ezen CNC hajtástechnikai hibákkal, bemérésükkel nem foglalkozunk. Ezekről részletesebben a Robsy motorhajtás dinamikai mérőrendszerek témakörben lehet olvasni.

A továbbiakban a 4., azaz a mechanikai irányváltási hibák jelenségével foglalkozunk elsősorban. Fogazott szíjas, hagyományos orsó-anya kapcsolatnál bizonyosan vannak század, netán akár tized mm-es "kottyanási" hibák. 3D nyomtatóknál, lézer CNC gépeknél gyakori a fogazott szíjas direkt meghajtás, vagy a hajtásláncba beépített lassító áttételezéseknél is gyakran használunk ilyen szíjakat. Egy ilyen szíjas mozgatást mutat az alábbi fotó:

Robsy belt driver
Fogazott szíjas CNC X tengely hajtás.


Itt egy T2.5 osztású 16 fogú szíjtárcsás mozgatási megoldást láthatunk 1.3 Nm-es léptetőmotorral. A lineáris golyós kocsit a szíj egy 15 mm-es alacsony profilú sínen mozgatja. Így pl. 1600 step/motorfordulat beállításnál 0.025 mm/step, vagy 40 step/mm az X tengely felbontásunk. A Robsy mérőredszereknek van egy olyan célirányos vezérlő tesztprogramja, ahol megadhatjuk az oda-vissza elmozdulási távolságokat, várakozási időket, mozgási sebességet, stb. Ha egy mérőórával közben a valós szán elmozdulásokat mérjük, máris megvan az adott CNC hajtás irányváltási hibája. Ezt úgy kapjuk meg, hogy a tesztelő programban beállított elmozdulási értékből kivonjuk a valós elmozdulást. Ez az érték a fotón látható hajtásnál kimérve 0.03 mm. Tehát ha irányt váltunk, akkor ennyivel kevesebb lesz a valós elmozdulás, azaz pl. 0.1 mm programozott elmozdulásnál 0.07 mm lesz a valóság. Lézergravírozáskor ezek eredője már szemmel látható hibákat fog okozni, hiszen vannak olyan kontúr alakzatok, ahol pl. bizonyos betűknél a belső szélességek eltérőek lesznek.

Ezen jelenségek kimutatására, bemérésére készítettem referencia koordinátákat tartalmazó, tükörszimmetrikus teszt alakzatokat pl. CNC lézergravírozó/vágó gépekhez, 3D nyomtatókhoz.

Robsy backlash test toolpath
Robsy etalon alakzatok irányváltási hiba tesztekhez.


Az IHX, IHY, IH2 tesztelő fájlokat G kód, vagy PLT formátumban innen letölthetők. Ezek magassága 5 mm, a függőleges vonalak 0.3 mm távolságra vannak egymástól, a V szárak 0.292 mm távolságra. Egy jól beállított, fókuszált lézer sugárt ha 0.1 mm szélességűnek veszünk, akkor így gyártási teszt után a szomszédos vonalaknak nem szabad összeérni.
A következő képen az IH2 alakzattal (V teszt) a Robsy CNC lézer vezérlővel 10 mm/s sebességgel készítettem először egy olyan tesztet, amikor az irányváltási hibát 0-ra állítottam (vonalzó 8 cm-nél lévő alakzat), majd 0.025 mm-nek adtam meg (9 cm-nél látható). A gyártás az előzőekben ismertetett fogazott szíjas próba gravír CNC gépemen történt, ahol a lézerforrás egy 2W kék fényű lézerdióda volt. Látható, hogy ez az 1 step (0.025mm) is mennyit jelent az alakhűség szempontjából. Jól megfigyelhető, hogy ha nem foglalkozunk az irányváltási hibával, milyen torzulás, betűszár szélesség növekedés keletkezik. A tesztek ki fogják mutatni a különböző CNC lézervezérlők mozgás jellemzőinek (út, sebesség, gyorsulás) hibáit is, ez a fordulási sarokpontok környezetében fog lézersugár vonalvastagodással, beégésekkel jelentkezni.

Robsy laser CNC backlash test
IH2 irányváltási hiba tesztek (backlash) lézergravírozáskor.


IHXK, IHYK, IH2K tesztek.

Az alábbiakban a már ismertetett IHX, IHX, IH2 tesztekhez hasonló, de kis méretű alakzatokat láthatunk. Ezek azért is lesznek nehéz feladatok a CNC lézergépnek, mert mindenhol kicsik az elmozdulási távolság szakaszok (maximum 0.9 mm), és így látható lesz, ha rosszul kezeli a mozgások kinematikáját (sebességek, gyorsulások, stb...) a lézer CNC vezérlő.

Robsy laser CNC backlash test
Robsy kis méretű etalon alakzatok irányváltási hiba tesztekhez.

A következő fotókon az előbbi tesztek megvalósítása látható, amiket a 2W-os kék lézeres fogazott szíjas mozgatású CNC gépemmel készítettem ezekről a fájlokról eloxált alumínium lemezre 4 mm-es X eltolással 5 mm/s sebességgel. A második képen jól érzékelhető, hogy ha a Robsy CNC lézervezérlésben alkalmazunk X=Y=0.025 mm backlash kompenzálást, akkor sokkal alakhűbb, jobb minőségű lesz a gravírozás.

Robsy laser CNC backlash test
IHXK, IHYK, IH2K tesztek irányváltási hiba kompenzálás nélkül lézergravírozáskor.

Robsy laser CNC backlash test
IHXK, IHYK, IH2K tesztek irányváltási hiba kompenzálással lézergravírozáskor.




A tesztjeim Robsy CNC lézervezérlővel készültek.
A fentiekben próbáltam rávilágítani a különböző CNC pozicionálási problémákra, elsősorban az irányváltási hibákkal kapcsolatosan. Remélem sikerült néhány hasznos és új információt átadnom az itt leírtakkal. Érdeklődés esetén további információkkal, bemérésekkel, tanácsokkal állok mindenki rendelkezésére.

Vissza a főoldalra

Home


Címszó lista: Robsy CNC lézergravírozó vezérlés lézervágás jelöléstechnika pozicionálási hiba irányváltási hiba backlash hiba kompenzáció CNC hajtástechnika Robsy lineáris körmozgás kinematikai mérőrendszer Robsy motorhajtás dinamikai mérőrendszerek Robsy CNC jelölés gravírozás vágástechnika megoldások laser engraving backlash correction