Domů AI automatizace Znalosti

Jak nastavit nulový bod na CNC bez sondy: X, Y a Z ručně

Sada spárových měrek se známou jmenovitou tloušťkou pro ruční nastavení osy Z

Spárové měrky se známou jmenovitou tloušťkou. Foto: Glenn McKechnie, Wikimedia Commons, CC BY-SA 2.0 (oříznuto a zmenšeno).

Měřicí sonda seřízení usnadňuje, ale nulový bod lze určit i bez ní. Potřebujete známou referenci, vhodnou pomůcku a jasnou představu, kterou souřadnici právě nastavujete.

Největší problém obvykle není samotný dotyk. Je to nezapočítaná vzdálenost mezi osou nástroje a hranou nebo záměna nuly dílce s délkou nástroje.

Rychlé shrnutí

  • Tři různé údaje: nula stroje, nula dílce (G54, G55…) a délková korekce nástroje. Nelze je zaměňovat.
  • X a Y: mechanický hranový vyhledávač se známým průměrem. Osa vřetena je při nalezení hrany vzdálená o jeho poloměr.
  • Z: přiblížení přes papír, spárovou měrku nebo měrný blok. Špička je nad povrchem o tloušťku měrky.
  • Dřevoobráběcí CNC: rozhodněte, zda je Z = 0 nahoře, nebo dole, a ověřte dorazy, přísavky a obětovanou desku.
  • Autodesk Fusion: počátek v Setup musí odpovídat bodu nastavenému na stroji a postprocesor ho musí správně předat.

V tomto článku

  1. Tři údaje, které je potřeba rozlišovat
  2. Souřadnice X a Y: hranový vyhledávač
  3. Souřadnice Z: papír, měrka nebo měrný blok
  4. Kam se hodnota uloží?
  5. Dřevoobráběcí CNC: nula nahoře, dole nebo od dorazů
  6. Jak to nastavit v Autodesk Fusion
  7. Před prvním řezem ověřte souvislosti
  8. Problém v nastavení, nebo v postprocesoru?
  9. Časté otázky

Tři údaje, které je potřeba rozlišovat

Nula stroje je reference strojního souřadnicového systému. Referování os stanoví vztah polohy stroje k této referenci; samo o sobě neurčuje, kde leží obrobek.

Nula dílce je počátek programu vůči obrobku. Na řízeních s ISO programováním se často používá pracovní systém G54 nebo G55. Posunutí umožňuje používat souřadnice dílce nezávisle na jeho poloze na stole.

Délková korekce nástroje popisuje délku nástroje vůči použité referenci. Dva nástroje se stejným počátkem programu mohou mít různé délkové korekce. Nulu dílce a tabulku nástrojů proto nelze zaměňovat. Podrobněji o korekcích píšeme v článku Korekce nástroje v Autodesk Fusion.

Nejdřív vyberte počátek. Určete konkrétní roh nebo střed dílce, směr os a referenční plochu pro Z. Stejný bod musí odpovídat nastavení programu v CAM.

Článek vysvětluje princip pro tříosé frézování. Zápis hodnot, aktivace korekcí a režim seřizování se řídí manuálem konkrétního stroje.

Souřadnice X a Y: najděte hranu a zohledněte poloměr

Pro ruční určení X a Y je vhodný mechanický hranový vyhledávač. Jeho dotyková část má známý průměr a při kontaktu s hranou signalizuje její polohu. V okamžiku nalezení hrany však osa vřetena neleží na hraně: je od ní vzdálená o poloměr dotykové části.

Mechanický vyhledávač hrany a středu s válcovým a kuželovým koncem
Mechanický vyhledávač hrany a středu. Foto: Glenn McKechnie, Wikimedia Commons, CC BY-SA 2.0.

Praktický postup

  1. Očistěte referenční hranu a upněte dílec. Zvolte plochu, která odpovídá počátku programu a není zakulacená, roztřepená nebo pokrytá otřepy.
  2. Upněte vyhledávač a nastavte otáčky podle jeho výrobce. Rotující mechanický vyhledávač není určen pro běžné obráběcí otáčky; výrobci obvykle uvádějí řádově 400–600 ot/min. Pokud vřeteno takový režim nepodporuje (typicky vysokootáčková elektrovřetena dřevoobráběcích strojů), použijte jinou pomůcku.
  3. Přibližujte se k hraně v režimu seřizování a jemnými kroky. Podle návodu pomůcky zachyťte okamžik nalezení hrany. Měření zopakujte, abyste ověřili jeho opakovatelnost.
  4. Zapište pracovní posunutí se zohledněním poloměru. Stejný postup proveďte pro druhou osu. Před přejezdem na jinou stranu se nejprve vzdalte od dílce.
Ilustrace principu nalezení hrany obrobku mechanickým vyhledávačem
Princip nalezení hrany mechanickým vyhledávačem. Technická ilustrace: Robert Hewitt, Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0 (zmenšeno).
Příklad pro dotyk zvenku: dotyková část má Ø 10 mm, tedy poloměr 5 mm. Při dotyku levé hrany, pokud +X směřuje dovnitř dílce, odpovídá osa vyhledávače souřadnici X = -5 mm. Při dotyku protilehlé hrany dílce širokého 300 mm odpovídá X = 305 mm. Jde o geometrické souřadnice, ne o univerzální hodnoty k přepsání do tabulky offsetů.

Nemáte-li vyhledávač, lze orientačně hledat hranu stojícím nástrojem přes měrku. Zohledňuje se poloměr skutečné kontaktní části i tloušťka měrky. Břit, házení a nerovná hrana ale zhoršují opakovatelnost; pro přesnější práci použijte vhodnou měřicí pomůcku.

Souřadnice Z: papír, spárová měrka nebo měrný blok

Výšku lze určit ručním přiblížením špičky nástroje k referenční ploše přes materiál známé tloušťky. Papírová metoda se objevuje i v manuálu Haas pro ruční nastavení nástroje. Je to dostupný postup, jeho výsledek však ovlivňuje tloušťka papíru a cit při kontaktu.

Jak postupovat při nulování na horní ploše

Očistěte plochu a měrku. Se zastaveným vřetenem přibližte nástroj nad místo měření a zmenšete krok ručního posuvu. Pod nástrojem nechte měrku; jemně přibližujte Z, dokud při jejím posouvání necítíte lehký, opakovatelný odpor. Netlačte nástroj do materiálu a nedržte měrku u rotujícího břitu.

Při kontaktu přes měrku neleží špička na povrchu. Je nad ním o tloušťku měrky. Tento rozdíl zohledněte funkcí nastavení pracovního bodu nebo nástroje podle zvoleného postupu řízení. Po uložení nástroj odsuňte a výsledek ověřte.

Příklad: pokud povrch dílce představuje Z = 0 a měrka má tloušťku 0,10 mm, špička při kontaktu odpovídá Z = +0,10 mm. S měrným blokem vysokým 10 mm odpovídá Z = +10 mm. Platí pro orientaci, při níž +Z směřuje od obráběné plochy.

Kam se hodnota uloží?

Máte-li délky nástrojů již správně změřené a jejich korekce aktivní, určujete tímto postupem polohu referenční plochy v pracovním systému. Pokud teprve měříte délku nástroje, upravujete příslušný údaj v tabulce nástrojů. LinuxCNC například umožňuje při dotyku zadat měrný rozměr přímo do nástrojové tabulky.

Po výměně ručně upnutého nástroje je potřeba novou délku zohlednit. Buď nástroj změříte do tabulky, nebo použijete schválený postup nového nastavení Z.

Pokud stejnou korekci zapíšete do délky nástroje i do pracovního posunutí, může vzniknout chybná hloubka řezu. Upravte tu hodnotu, kterou vyžaduje postup seřízení vašeho stroje.

Dřevoobráběcí CNC: nula nahoře, dole nebo od dorazů?

U dílců z desek a masivu je užitečné rozhodnout, zda Z = 0 představuje horní plochu, nebo spodní plochu dílce. Volba musí odpovídat programu, skutečné tloušťce a způsobu upnutí. Stejně tak je potřeba rozlišit spodní plochu dílce od stolu stroje: mezi nimi mohou být přísavky, konzoly či přípravek.

Reference ZDeska tlustá 18 mm, +Z nahoru
Horní plocha dílceHorní plocha: Z = 0
Spodní plocha: Z = -18 mm
Kapsa hluboká 5 mm má dno Z = -5 mm
Spodní plocha dílceSpodní plocha: Z = 0
Horní plocha: Z = +18 mm
Kapsa hluboká 5 mm má dno Z = +13 mm

Tato čísla popisují geometrii stejné kapsy se dvěma různými počátky. Nejsou pokynem, že je lze přímo přepsat do každého dřevoobráběcího formátu: konkrétní řízení může používat jiné vyjádření hloubky. Více o specifikách dřevoobráběcích strojů najdete v článku Autodesk Fusion v dřevoobráběcím průmyslu.

Opakované zakládání k dorazům

Pokud stroj nebo přípravek nabízí ověřenou polohu dorazů, lze z ní odvodit X a Y bez nového hledání hran při každém založení. Musí však sedět aktivní pracovní oblast, použitý doraz a orientace dílce. Piliny mezi dílcem a dorazem nebo nesprávné dosednutí posunou dílec, i když uložené hodnoty zůstanou stejné.

U konzolového stolu zahrňte do kontroly výšku podpěr a přísavek. U nestingového stolu ověřte povrch obětované desky. Po změně přípravku nebo srovnání podložky znovu ověřte výškovou referenci. Samotné zadání tloušťky materiálu nenahrazuje kontrolu skutečné polohy dílce.

Jak to nastavit v Autodesk Fusion

V Manufacture > Setup nastavte orientaci pracovních os a položku Origin. Volba Stock box point vybírá bod na obálce polotovaru; Model box point na obálce modelu. Přes Selected point lze vybrat konkrétní referenční bod. Z má směřovat od obráběné plochy.

Při ručním nulování na rohu polotovaru vyberte ve Fusion odpovídající roh polotovaru. Pokud má model přídavek, jeho roh může ležet jinde. Když nastavíte nulu na hrubé desce, ale CAM počítá od hotového dílce, rozdíl se promítne do obrábění.

Postprocesor musí zachovat zamýšlenou referenci. Vygenerovaný program musí použít odpovídající pracovní systém nebo definici počátku daného stroje. Správné nastavení ve Fusion je jedna část; správná interpretace na CNC je druhá. Jak postprocesor tento převod zajišťuje, vysvětlujeme v článku Co je postprocesor v CAM softwaru.

Ověřit výstup postprocesoru →

Před prvním řezem ověřte souvislosti

Než spustíte obrábění, ověřte polohu programu vůči skutečnému dílci a upnutí. Použijte režim ověření dostupný na stroji, jednotlivé bloky a vhodné omezení rychlosti. Nespoléhejte jen na snížení pracovního posuvu: rychloposuv může mít samostatné ovládání.

Pět bodů pro kontrolu

  1. Aktivní počátek na stroji odpovídá programu a nastavení CAM.
  2. Směr X, Y a Z souhlasí s orientací dílce.
  3. Poloměr vyhledávače a tloušťka měrky jsou zohledněné.
  4. Ve vřetenu je správný nástroj a řízení používá jeho správnou délku.
  5. Bezpečné výšky zohledňují nejvyšší překážku včetně upnutí.

Při přejezdu mezi měřenými hranami nejprve zvedněte nástroj do bezpečné výšky.

Neověřujte počátek slepým příkazem k pohybu na X0 Y0 Z0. Právě tato poloha může ležet na povrchu materiálu nebo v místě kolize. Zkouška nad materiálem ověří zejména polohu dráhy v X a Y; správnou hloubku řezu je potřeba potvrdit zvlášť.

Pro kontrolu na stroji pomáhá i přehledný seřizovací list s vyznačeným počátkem a nástroji, například z Setup Sheet Studio pro Autodesk Fusion.

Kdy hledat problém v nastavení a kdy v postprocesoru

Pokud celý program vykazuje stejné posunutí, prověřte nejprve pracovní počátek, aktivní korekce a upnutí. Pokud problém vzniká po výměně nástroje, prověřte délku a její použití v programu. Chyba může být i ve výstupu postprocesoru, ale bez kontroly těchto údajů nelze příčinu spolehlivě určit.

Časté otázky o nastavení nulového bodu

Jak nastavit nulový bod na CNC bez sondy?

X a Y určíte mechanickým hranovým vyhledávačem se známým průměrem a při zápisu započítáte jeho poloměr. Z určíte přiblížením nástroje k referenční ploše přes papír, spárovou měrku nebo měrný blok a započítáte jejich tloušťku. Zvolený bod musí odpovídat počátku nastavenému v CAM.

Jaký je rozdíl mezi nulou stroje a nulou dílce?

Nula stroje je reference strojního souřadnicového systému, kterou řízení zná po referování os. Nula dílce je počátek programu vůči obrobku, na ISO řízeních často uložený v pracovním systému G54, G55 apod. Referování os samo o sobě neurčuje, kde leží obrobek.

Proč musím zohlednit poloměr vyhledávače?

Při nalezení hrany neleží osa vřetena na hraně, ale je od ní vzdálená o poloměr dotykové části. U vyhledávače o průměru 10 mm je osa při dotyku levé hrany zvenku na X = -5 mm, pokud +X směřuje dovnitř dílce.

Jakou tloušťku papíru nebo měrky mám započítat?

Vždy tu, kterou skutečně používáte. Při kontaktu přes měrku je špička nástroje nad povrchem o její tloušťku, například Z = +0,10 mm u měrky 0,10 mm nebo Z = +10 mm u měrného bloku 10 mm. Papír má nejistou tloušťku a výsledek ovlivňuje cit, proto je spíše orientační.

Ukládá se ruční nastavení Z do pracovního posunutí, nebo do délky nástroje?

Záleží na postupu. Máte-li délky nástrojů správně změřené a korekce aktivní, určujete polohu referenční plochy v pracovním systému. Pokud teprve měříte délku nástroje, upravujete tabulku nástrojů. Stejnou chybu nikdy nezapisujte současně do obou.

Je lepší mít Z = 0 na horní, nebo na spodní ploše desky?

Obě volby jsou platné, pokud odpovídají programu. U nestingu a dílců z desek se často volí spodní plocha nebo obětovaná deska, u kapes a frézování povrchu horní plocha. Rozhodující je, aby nastavení na stroji, v CAM i výstup postprocesoru používaly stejnou referenci.

Jak nastavit počátek v Autodesk Fusion, aby odpovídal stroji?

V Manufacture > Setup nastavte orientaci os a položku Origin. Při nulování na rohu polotovaru zvolte Stock box point a odpovídající roh polotovaru, ne roh modelu. Osa Z má směřovat od obráběné plochy.

Jak poznám, zda je chyba v nastavení, nebo v postprocesoru?

Když je celý program posunutý o stejnou hodnotu, prověřte nejprve pracovní počátek, aktivní korekce a upnutí. Když chyba vzniká po výměně nástroje, prověřte délku nástroje. Až po kontrole těchto údajů má smysl hledat chybu ve výstupu postprocesoru.

Marek Skoták
Marek Skoták
Specialista na integraci CAD/CAM a CNC

Marek Skoták má více než 18 let zkušeností s vývojem zakázkových postprocesorů pro Autodesk Fusion a CAM automatizací CNC strojů ve dřevoobráběcím i kovoobráběcím průmyslu.

Nesouhlasí obrábění na stroji s nastavením ve Fusion?

Pošlete nám ukázkový projekt Autodesk Fusion, vygenerovaný NC program a popis, jak na stroji nastavujete nulu dílce. Ověříme počátek, orientaci os i výstup postprocesoru.

Probrat nastavení stroje →
← Zpět na všechny články