Co je CNC postprocesor? CAM, G-kód a Fusion vysvětleny

CNC postprocesor je software, který převádí dráhy nástroje vytvořené v CAM softwaru na strojově specifické instrukce, které dokáže vykonat řídicí systém CNC stroje. V závislosti na stroji může být výstupem standardní G-kód, program specifický pro daný řídicí systém, nebo nativní formát jako XCS, MPR, CIX či HOP.

V Autodesk Fusion je postprocesor typicky skript ve formátu .cps, který stojí mezi dráhou nástroje z CAMu a CNC strojem. Jeho úkolem není měnit samotnou strategii obrábění, ale přeložit ji do přesné syntaxe, cyklů, volání nástrojů, souřadnicových transformací a strojních funkcí, které vyžaduje cílový CNC stroj.

Dokonale odsimulovaná dráha nástroje proto automaticky neznamená, že program je připravený pro stroj. Postprocesor je poslední překladová vrstva mezi CAMem a reálnou výrobou.

Co je CNC postprocesor?

CNC postprocesor je překladová vrstva mezi CAM softwarem a konkrétním CNC strojem.

CAM systém spočítá, kam se má nástroj pohybovat, jak rychle, jaký nástroj se má použít a jak se má daná operace obrábění chovat. Řídicí systém CNC ale interní reprezentaci dráhy nástroje z CAMu přímo nerozumí.

Postprocesor přečte data z CAMu a vygeneruje strukturu programu, kterou stroj očekává.

V závislosti na konfiguraci CNC to může zahrnovat:

• souřadnice os a pozice rotačních os;
• rychloposuvy a pracovní posuvy;
• otáčky a směr otáčení vřetena;
• volání nástrojů a automatické výměny nástrojů;
• pracovní posuny a souřadné systémy;
• vrtací a vyvrtávací cykly;
• korekci nástroje;
• příkazy pro chlazení nebo odsávání;
• strojně specifická makra;
• volbu agregátu;
• transformace pro obrábění 3+2 a 5osé obrábění;
• hlavičky programu, bezpečnostní bloky a příkazy na konci programu.

Proto stejná dráha nástroje z CAMu může vyžadovat úplně jiný výstup pro obráběcí centrum Fanuc, stroj s řídicím systémem Siemens, systém SCM Maestro nebo stroj Holzher s NC HOPS.

Příklad: z dráhy nástroje ve Fusion do CNC kódu

Uvažme jednoduchou konturovou operaci vytvořenou v Autodesk Fusion:

Operace v CAMu

Operace: 2D kontura
Nástroj: T5 – stopková fréza Ø10 mm
Otáčky vřetena: 18 000 ot/min
Pracovní posuv: 4 000 mm/min
Hloubka: -10 mm

Fusion ví, jak se má nástroj pohybovat, ale tuto informaci je stále potřeba převést do jazyka cílového stroje.

Příklad výstupu v G-kódu

T5 M6
S18000 M3
G90 G54
G0 X100 Y50
G43 H5 Z20
G1 Z-10 F1000
G1 X200 F4000

Jiný stroj může pro naprosto stejnou operaci z CAMu vyžadovat zcela odlišný výstup.

Dřevoobráběcí CNC stroj například může místo běžného ISO G-kódu očekávat strukturované nativní operace:

Operace z CAMu je ve všech případech stejná myšlenka. Postprocesor určuje, jak se tato operace vyjádří pro konkrétní CNC stroj.

Postprocesor, G-kód a data z CAMu: v čem je rozdíl?

Tyto pojmy spolu úzce souvisí, ale nejsou totéž.

Data dráhy nástroje z CAMu

CAM systém obsahuje spočítané pohyby obrábění, nástroje, posuvy, otáčky, orientace a další informace potřebné k výrobě dílu.

Tato data jsou stále nezávislá na konečné syntaxi, kterou vyžaduje konkrétní řídicí systém CNC.

Postprocesor

Postprocesor přečte data z CAMu a přeloží je podle pravidel cílového stroje.

V Autodesk Fusion je tato logika obvykle obsažená v souboru .cps.

G-kód / ISO kód

G-kód je jeden z možných výsledků postprocessingu. Příkazy jako G0, G1, G2, G3, M3 nebo M6 popisují pohyby a funkce stroje.

Různé řídicí systémy tyto příkazy a strojní funkce implementují odlišně.

Nativní formáty CNC

Některé CNC systémy místo běžného G-kódu po řádcích používají strukturované nebo proprietární formáty programu.

Příklady:

• SCM Maestro / Xilog — XCS
• Homag WoodWOP — MPR
• Holzher NC HOPS — HOP
• Biesse — CIX a formáty specifické pro daný řídicí systém

Postprocesor musí vygenerovat formát, který vyžaduje cílový produkční workflow.

Proč neexistuje univerzální CNC postprocesor?

CNC stroje se liší mnohem víc než jen názvem značky.

I dva stroje se stejným řídicím systémem mohou mít odlišné:

• konfigurace os;
• směry rotačních os;
• výměníky nástrojů;
• konfigurace vřetena;
• konvence pracovních posunů;
• vrtací cykly;
• sondovací funkce;
• limity stroje;
• bezpečnostní pozice;
• agregáty;
• makra;
• kinematiku pro 5osé obrábění.

Standardní 3osá frézka může vystačit s relativně obecným postprocesorem, který stačí jen mírně nakonfigurovat.

Dřevoobráběcí obráběcí centrum s vrtací hlavou, horizontálními vřeteny, pilovým agregátem, více pracovními rovinami nebo nativním WOP výstupem obvykle vyžaduje výrazně víc strojně specifické logiky.

Účelem postprocesoru proto není jen vygenerovat platnou syntaxi. Musí vygenerovat kód, který odpovídá reálné fyzické a softwarové konfiguraci CNC stroje.

Starší CNC řídicí systémy mohou přinášet další omezení, jako je malá paměť nebo pomalé zpracování bloků. Přečtěte si náš návod na používání Autodesk Fusion se staršími CNC stroji.

Proč jsou dřevoobráběcí CNC postprocesory jiné?

Dřevoobráběcí CNC stroje často kombinují funkce, které jsou na konvenčních kovoobráběcích centrech neobvyklé.

Jeden stroj může obsahovat:

• hlavní frézovací vřeteno;
• vertikální vrtací vřetena;
• horizontální vrtací vřetena;
• vícevřetenovou vrtací hlavu;
• pilové agregáty;
• úhlové hlavy;
• více vakuových zón;
• systém pozicování pomocí podpěr a kolejnic;
• automatické polohování obrobku;
• 3osé, 3+2 nebo simultánní 5osé obrábění.

Stroj může navíc používat nativní programovací prostředí jako SCM Maestro, Homag WoodWOP, software Biesse nebo Holzher NC HOPS.

To znamená, že dřevoobráběcí postprocesor může potřebovat přeložit operaci z Fusion na strukturovanou strojní operaci, místo aby jen vypsal XYZ souřadnice jako standardní G-kód.

Vrtací operace vytvořená ve Fusion se například může muset stát nativním vrtacím blokem, který CNC řekne, které vřeteno ve vrtací hlavě má aktivovat.

Pilová operace může potřebovat informaci o orientaci agregátu a rovině obrábění.

5osé obrábění navíc vyžaduje, aby postprocesor rozuměl reálné kinematice a chování rotačních os stroje.

Přečtěte si víc o použití Fusion pro dřevoobráběcí CNC a strojně specifických CAM workflow.

Obecný vs. postprocesor na míru

Obecný postprocesor není automaticky špatné řešení. Pro standardní stroj s běžnými konvencemi řídicího systému může být přesně tím, co je potřeba.

Postprocesor na míru je nutný ve chvíli, kdy výstup musí odrážet strojně specifický hardware, chování řídicího systému, nativní formáty souborů nebo výrobní pravidla, o kterých obecná konfigurace neví.

Jak funguje postprocesor v Autodesk Fusion?

Autodesk Fusion odděluje výpočet dráhy nástroje v CAMu od generování strojového kódu.

Nejprve vytvoříte a odsimulujete operace obrábění v pracovním prostoru Manufacture. Jakmile jsou dráhy nástroje připravené, Fusion během kroku Post Process spustí zvolený postprocesor.

Postprocesory pro Fusion obvykle používají formát .cps.

Postprocesor může reagovat na události jako:

• začátek programu;
• nová operace obrábění;
• výměna nástroje;
• rychloposuv;
• lineární pohyb;
• kruhová interpolace;
• změny pracovní roviny;
• vrtací cykly;
• změny otáček vřetena;
• konec programu.

Postprocesor pak tyto události převede do struktury, kterou očekává cílový CNC.

Ukázka kódu

function onOpen() {
  var machine = getMachineConfiguration();

  writeComment(
    "Stroj: " +
    machine.getVendor() +
    " " +
    machine.getModel()
  );

  writeBlock(
    gFormat.format(90),
    gFormat.format(40),
    gFormat.format(80)
  );
}

Toto je jen zjednodušený příklad. Produkční postprocesor může obsahovat logiku pro limity stroje, rotační osy, agregáty, vlastní vrtací cykly, nativní výstupní formáty a bezpečnostní chování.

Korekce nástroje je dalším příkladem vztahu mezi nastavením CAMu a logikou postprocessingu. Když Fusion používá režim korekce In Control, Wear nebo příbuzný, musí postprocesor vygenerovat odpovídající náběhové pohyby a příkazy pro řídicí systém. Podívejte se na náš návod na korekci nástroje v Autodesk Fusion pro praktický příklad toho, jak nastavení CAMu ovlivňuje vygenerovaný CNC program.

Varovné signály, že váš postprocesor potřebuje pozornost

Spolehlivý produkční postprocesor by měl minimalizovat opakované ruční opravy mezi CAMem a strojem.

Typické varovné signály zahrnují:

Program po každém exportu ručně upravujete

Pokud se stejné řádky musí měnit pokaždé, když se vygeneruje program, oprava pravděpodobně patří do postprocesoru, ne do každodenního workflow operátora.

Stejná chyba se objevuje u stejného typu operace

Opakující se chyby při výměnách nástroje, vrtání, změnách pracovní roviny nebo na začátku programu obvykle ukazují na opakovatelné pravidlo v postprocessingu, které je potřeba opravit.

Simulace v CAMu je správná, ale CNC se chová jinak

Simulace prokazuje strategii obrábění uvnitř CAMu. Nezaručuje, že každý strojně specifický příkaz ve finálním NC programu je správný.

Čísla nástrojů, posuvy nebo otáčky vřetena nesedí

Může se stát, když výstup z CAMu a vlastní databáze nástrojů nebo makra stroje používají odlišná pravidla.

Program funguje, ale operátoři mu nedůvěřují

Pokud každý program vyžaduje rozsáhlé ruční ověřování, protože nikdo nedůvěřuje vygenerovanému výstupu, postprocesor zatím nevytvořil spolehlivý workflow z CAMu na stroj.

Jak se vytváří a testuje CNC postprocesor na míru?

Vývoj spolehlivého postprocesoru začíná u konkrétního CNC stroje, ne jen u značky stroje.

1. Zjištění přesné konfigurace stroje

Potřebné informace obvykle zahrnují:

• výrobce a model CNC stroje;
• řídicí systém nebo software stroje;
• počet os;
• konfiguraci rotačních os;
• výměník nástrojů;
• vrtací hlavy a agregáty;
• podporovaný formát programu;
• strojně specifické možnosti.

2. Sběr ověřených programů ze stroje

Program, který už na stroji úspěšně proběhl, je jednou z nejužitečnějších referencí během vývoje.

Ukazuje, jak reálný stroj očekává:

• hlavičky programu;
• volání nástrojů;
• pracovní posuny;
• vrtání;
• příkazy vřetena;
• polohování rotačních os;
• ukončení programu;
• speciální strojní funkce.

3. Konfigurace logiky postprocessingu

Postprocesor se upraví tak, aby generoval požadovanou strukturu výstupu a chování stroje.

4. Generování řízených testovacích programů

Testování by mělo začít jednoduchými operacemi, než se přejde ke složitějším funkcím.

Typická posloupnost testování:

1. začátek a konec programu;
2. výměna nástroje;
3. polohování XYZ;
4. frézování kontury;
5. kapsy;
6. vrtání;
7. změny pracovní roviny;
8. agregáty;
9. indexované víceosé obrábění;
10. simultánní 5osé obrábění, pokud je potřeba.

5. Ověření na reálném stroji

Konečné ověření musí proběhnout bezpečně na skutečné konfiguraci CNC stroje.

Samotná simulace nedokáže ověřit každé nastavení řídicího systému, tabulku nástrojů, parametr stroje ani fyzické chování stroje.

6. Předání do produkce

Po ověření by měl finální postprocesor a jeho konfigurovatelné vlastnosti odpovídat dohodnuté konfiguraci stroje a výrobnímu workflow.

Podporované CNC stroje a postprocesory

CCSOFTCZ vyvíjí postprocesory pro Autodesk Fusion pro konvenční CNC řídicí systémy i dřevoobráběcí obráběcí centra.

Podporované workflow zahrnují stroje a systémy od SCM, Holzher, Homag, Biesse a dalších výrobců CNC strojů. Podívejte se na kompletní seznam podporovaných postprocesorů.

Zobrazit podporované postprocesory pro Autodesk Fusion →