Jeszcze przed zbudowaniem lub kupnem własnej maszyny CNC stajemy przed dylematem wyboru programów do modelowania oraz tworzenia kodu, który zrozumie frezarka. W domowych zastosowaniach oraz małych firmach najbezpieczniej zastosować darmowe programy. Ale czy są one lepsze niż płatne? W tym artykule opiszemy zalety i wady wszystkich jakie stosowaliśmy. Oprócz tego znajdzie się tu opis operacji wykonywanych na maszynach CNC oraz krótkie zestawienie podstawowych znaczników języka programowania g-code. {jcomments on}

 

Spis treści:

1. Operacje CNC

2. Ręczne pisanie g-code

    2.1. Przejazd w linii prostej

    2.2. Frezowanie okręgu lub wycinka okręgu

    2.3.  Operacje wiercenia

3. Jakie DARMOWE programy CAM?

    3.1. HeeksCAD – wszystko oprócz grawerowania i toczenia

    3.2. F-engrave – wszystko co związane z grawerowaniem

    3.3. Dmap2gcode – płaskorzeźby ze skali szarości

    3.4. DXFhalftone – obrazy z półcieni

    3.5. Inne programy warte polecenia

    3.6. Niepolecane programy

4. Modelowanie obiektów do frezowania 2D i 3D

    4.1. HeeksCAD

    4.2. Inkscape

    4.3. FreeCAD

    4.4. Gimp

    4.5. Blender

5. Programy płatne

6. Podsumowanie

 

1. Operacje CNC


Przed wyborem programu do frezowania musimy określić jakie operacje będziemy wykonywać. Poniżej wypisana jest lista podstawowych, nie wszystkie są nam potrzebne. Zależy na czym chcemy się skupić, elementach metalowych, czy może drewnianych artystycznych?

  • Wycinanie (profile operation) – jest to proste wycięcie po konturze. Opcja przydatna także do fazowania, czyli ścinania ostrych krawędzi. Na ilustracji niżej wycinanie zaznaczone jest kolorem zielonym. Widoczne są też przejścia w osi Z, bardzo przydatne przy obróbce twardych materiałów. Nie chcemy przecież wjechać od razu całym frezem w stalową formatkę. Przydatną funkcją przy generowaniu ścieżek obróbki, są tzw. mostki (łapki). Mają one za zadanie przytrzymywać element podczas obróbki w taki sposób, aby nie poruszał się on, szczególnie przy ostatnich przejściach. Na rysunku poniżej 'łapki' zaznaczone są niebieskimi trójkątami.

  • Kieszeń (pocket) – czyli frezowanie otworu lub wgłębienia. Tutaj powinniśmy mieć opcję frezowania wzdłuż krawędzi (jak na obrazku poniżej) i wjazdu w osi Z co pewną jednostkę długości. Proste programy generują kod tylko jako przejazdy pionowe, poziome lub zygzak. Efekt jest taki że nie mamy idealnie gładkiego elementu, krawędzie są wtedy widocznie poszarpane. Na podobnej zasadzie opiera się tak zwane planowanie (planar milling) - inaczej równanie, tworzenia płaskiej powierzchni pod dalszą obróbkę. Różnicą jest to, że w tym wypadku robimy kieszeń na całej powierzchni, tą samą liczbą przejść. W ten sposób otrzymujemy płaską powierzchnię.

pocket

  • Wiercenie – nie wymaga komentarza, tutaj przydatne są opcje łamania wióra, wyjazdu co jakiś czas w celu wyrzucenia materiału oraz przerwy czasowej na wykonanie dokładnego otworu. Do wiercenia otworów używa się specjalnych rodzajów wierteł do CNC.

   

  • Grawer (engrave) – frezowanie wgłębienia, najczęściej frezem typu V. W większości przypadków programów CAM, w zależności od grubości ścieżki, frez wchodzi w materiał głębiej lub płyciej. Przy szerokich ścieżkach na środku pozostaje kieszeń (pocket), którą najczęściej frezuje się frezem palcowym, aby uzyskać płaską powierzchnię. Na zdjęciu poniżej widoczna jest splanowana płytka aluminiowa, ze sfazowanymi krawędziami i grawerem.

engrave

  • Frezowanie 3D to wycinanie obiektów w pełnym trójwymiarze. Tutaj dobrze jeżeli mamy do dyspozycji dwa typy obróbki: wstępną oraz główną (dokładną). Wstępna to przejazdy w osiach X lub/i Y frezem palcowym (płaskim). Chodzi o to, aby zebrać duże warstwy materiału jak najszybciej i przygotować materiał do obróbki dokładnej małym frezem kulowym. Frez ten przejeżdża tuż przy krawędzi obiektu 3D, wygładzając go.

3dmill

  • Toczenie (frezotoczenie) - opcja dostępna dla tokarek CNC lub maszyn co najmniej 4-osiowych z osią obrotową. Mówimy wówczas o frezotoczeniu. Obrabiany element jest obracany w osi, a frez w tym czasie wykonuje ruch prostopadły, równoległy lub niekiedy złożony - względem osi obrotowej. Tej operacji jeszcze nie używaliśmy, dlatego  nie mamy doświadczenia w tworzeniu tego typu programów.

 

2. Ręczne pisanie g-code


Jeżeli jesteśmy posiadaczami maszyny CNC to warto znać chociaż podstawy języka programowania g-code. Nawet jeżeli korzystamy z programów, które generują kod automatycznie. Znajomość umożliwi nam chociażby łatwą i szybką modyfikację kodu lub znalezienie błędów i szybką poprawkę. Przydatna także do pisania prostych operacji, typu wycinanie figur lub szybkich dojazdów bez skrawania. Kod piszemy ręcznie jeśli wiemy, że nie zajmie nam to więcej czasu, niż jakbyśmy mieli zrobić to w jakimś programie. Poniżej w tabelce wypisane są najbardziej podstawowe funkcje.

 

  Podstawowe znaczniki g-code
Znacznik g-code  Opis działania 
G00 szybki dojazd, prędkość maksymalna maszyny
G01 ruch roboczy liniowy, wymagane podanie prędkości posuwu (F)
G02/G03 ruch roboczy kołowy zgodny/przeciwny do wskazówek zegara
G17/G18/G19 ustawienie aktywnej płaszczyzny XY/XZ/YZ dla wierceń i interpolacji kołowej
G20/G21 wymiarowanie w calach/milimetrach
G90/G91 zmiana pozycji wrzeciona bezwzględne/przyrostowe
   
M02 koniec programu
M03/M04 włączenie prawych/lewych obrotów wrzeciona
M05 wyłączenie wrzeciona
M06 wyświetlenie polecenia zmień narzędzie
M07/M08 włączenie chłodziwa
M09 wyłączenie chłodziwa
   
T wybór narzędzie, np T02 narzędzie nr 2
S definicja prędkości obrotowej wrzeciona (obr./min.), np. S2300 
F definicja prędkości posuwu (mm/min.), np. F300
X,Y,Z,A Położenie wrzeciona, np. X10 Y2 Z0 i kąt dla osi obrotowej A

 

  2.1. Przejazd w linii prostej

 

Ruch liniowy można wykonać za pomocą dwóch funkcji. Pierwsza z nich to G0, jest to szybki dojazd we wskazany punkt. Maszyna dojeżdża w to miejsce z maksymalną szybkością niezależną od ustawionego posuwu roboczego. Druga to G1 i tutaj przejazd będzie się odbywał z prędkością taką, jaką zdefiniujemy w zmiennej F, o ile nie jest ona większa niż prędkość maksymalna naszej maszyny. Poniżej w tabelce podany jest przykład dla tego samego przejazdu i dwóch rodzajów ustawiania pozycji: bezwzględnej G90 i inkrementalnej G91. Bezwzględna to po prostu dojazd we wskazany punkt, a inkrementalna dodawanie wartości do poprzedniej pozycji.

Przykład:

Przykład dla G90 Przykład dla G91 Opis
G17 G17 ustawienie aktywnej płaszczyzny na XY
G90 G90 pozycjonowanie bezwzględne
T2 T2 zamontuj narzędzie nr 2
G21 G21 wymiarowanie w milimetrach
G0 X0 Y0 Z0 G0 X0 Y0 Z0 ustawienie pozycji początkowej
G91 pozycjonowanie przyrostowe
M3 M3 włączenie prawych obrotów wrzeciona
S3000 S3000 prędkość obrotowa wrzeciona na 3000 obr/min
F1000.0 F1000.0 posuw na 1000 mm/min
G0 X5 Y10 G0 X5 Y10 szybki dojazd w pozycję X=5mm, Y=10mm
G1 Z-5 G1 Z-5 zjazd osi Z na 5mm
G1 X10 Y15 G1 X5 Y5 frezowanie z zadaną prędkością posuwu
G1 X20 Y20 G1 X10 Y5 ...
G1 Y30 G1 Y10 ...
G1 X35 Y5 G1 X15 Y-25 ...
G1 X10 G1 X-25 ...
G80 G80 wyłączenie cyklu frezowania
T0 T0 wyjazd osi Z w pozycję zerową
M2 M2 zakończ program, wyłącz chłodziwo i wrzeciono

 

 

 2.2. Frezowanie okręgu lub wycinka okręgu.

 

Na początku określamy płaszczyznę na której pracujemy, następnie punkt początkowy frezowania oraz punkt końcowy wraz z odległościami od niego do środka koła. Zmienne reprezentujące odległość do środka koła oznaczane są oddzielnymi literami dla każdej osi. Dla osi X jest to punkt I, dla Y to J natomiast dla Z to K, tak jak poniżej:

G17 – X, Y, I, J
G18 – X, Z, I, K
G19 – Y, Z, J, K

Przykład 1:

G17 ustawienie aktywnej płaszczyzny na XY
T5 zamontuj narzędzie nr 5
G90 pozycja bezwzględna
G21 wymiarowanie w milimetrach
G0 X0 Y0 Z0 ustawienie pozycji początkowej
M4 włączenie lewych obrotów wrzeciona
S5000 prędkość obrotowa wrzeciona na 5000 obr/min
F300.0 posuw na 300 mm/min
G0 X20 Y30 szybki dojazd w pozycję X=20mm, Y=30mm
G1 Z-5 zjazd osi Z na 5mm
G3 X30 Y20 J-10 od pozycji w której znajduje się aktualnie wrzeciono, rysuj wycinek o promieniu 10mm i środku w punkcie X+I=20+0=20mm oraz Y+J=30-10=20mm do punktu X=30 Y=20
G2 X50 Y20 I10 od pozycji w której znajduje się aktualnie wrzeciono, rysuj wycinek o promieniu 10mm i środku w punkcie X+I=30+10=40mm oraz Y+J=20+0=20mm do punktu X=50 Y=20
G80 wyłączenie cykli frezowania
T0 wyjazd osi Z w pozycję zerową
M2 zakończ program, wyłącz chłodziwo i wrzeciono

 


W nowszych maszynach to samo można zrobić z pomocą jednej zmiennej R.

Zamiast:

G0 X20 Y30
G1 Z-5
G3 X30 Y20 J-10

Dać następującą formułę:

G0 X20 Y30
G1 Z-5
G3 X30 Y20 R10

gdzie R to po prostu promień okręgu, czyli w tym przypadku 10mm. Aby zarysować pełne koło wystarczy podać taki sam punkt jak startowy lub w funkcjach G2 i G3 nie podać żadnego punktu:

G0 X20 Y30
G1 Z-5
G3 X20 Y30 J-10 (lub G3 J-10)

 

Przykład 2:

G18 ustawienie aktywnej płaszczyzny na XZ
T1 zamontuj narzędzie nr 1
G90 pozycja bezwzględna
G21 wymiarowanie w milimetrach
G0 X0 Y0 Z0 ustawienie pozycji początkowej
M3 włączenie prawych obrotów wrzeciona
S5000 prędkość obrotowa wrzeciona na 5000 obr/min
F300.0 posuw na 300 mm/min
G0 Y44,14 Z44,14 szybki dojazd w pozycję X=44,14, Y=44,14
G2 Y15,86 Z15,86 I-14,14 K-14,14 od pozycji, w której znajduje się aktualnie wrzeciono, rysuj wycinek o promieniu 20mm i środku w punkcie Y+J=44,14-14,14=30mm oraz Z+K=44,14-14,14=30mm do punktu Y=15,86 Z=15,86
G80 wyłączenie cyklu frezowania
T0 wyjazd osi Z w pozycję zerową
M2 zakończ program, wyłącz chłodziwo i wrzeciono

 

Można użyć też operacji w drugą stronę. Zamiast zgodnie z ruchem wskazówek zegara:

G0 Y44,14 Z44,14
G2 Y15,86 Z15,86 J-14,14 K-14,14

 Przeciwnie do ruchu wskazówek zegara:

G0 X15,86 Y15,86
G3 Y44,14 Z44,14 J14,14 K14,14

Lub inny zapis:

G0 Y15,86 Z15,86
G3 Y44,14 Z44,14 R20

 

2.3. Operacje wiercenia

 

Cykl nawiercania (Simple drilling cycle) lub z angielskiego proste wiercenie. Składnia wygląda następująco:

G81 X~ Y~ Z~ A~ R~ L~ 

Zmienne: X, Y, Z, A to oczywiście pozycja maszyny, R to wysokość bezpiecznego przejazdu, natomiast L (loop) to ilość powtórzeń operacji wiercenia w tym samym punkcie. Wiertło wjeżdża od razu na maksymalną głębokość i wyjeżdza do pozycji bezpiecznego przejazdu. Nic więcej.

 

Cykl wiercenia z przerwą czasową (Drilling cycle with dwell) - po wjechaniu w materiał frez zatrzymuje się na określony czas.

G82 X~ Y~ Z~ A~ R~ L~ P~

Zmienne jak w poprzednim cyklu G81. P jest to czas postoju w sekundach. Jest to o tyle ważne, aby przy ostatnim cyklu wiercenia prawidłowo odciać wiór od dna otworu. Fukcję tę stosuje się głównie wtedy, gdy zależy na dokładnym obrobieniu dna otworu. Dodatkowo, jest to istotne, gdy głębokość otworu jest tolerowana. W tym przypadku można użyć także funkcji G04, dzięki niej zdefiniować będzie można ilość wjazdów w osi Z. Przyda się to np. do wyrzucenia materiału z otworu, czyli tzw. łamania wióra.

 

Cykl wiercenia z łamaniem wióra (peck drilling) i jego składnia:

G83 X~ Y~ Z~ A~ R~ L~ Q

Q przekazuje maszynie co ile ma wjeżdżać wiertło do osiągnięcia wartości Z. Po każdym wjeździe następuje wyjazd do punktu bezpiecznego przejazdu Z lub R w zależności od poniższych parametrów:

G98    Powrót do płaszczyzny wyjściowej Z
G99    Powrót do płaszczyzny odniesienia R

Brakuje tutaj opcji P do chwilowego zatrzymania wiertła. Rozwiązanie tego problemu znajduje się w przykładzie nr 3. 

 

Przykład 1:
Jest to wiercenie z łamaniem wióra, na płaszczyźnie XY w trzech punktach X11 Y10, X21 Y10 oraz X21 Y20. Głębokość maksymalna to -5mm i 3 przejazdy co Q=2mm. Ostatni trzeci przejazd zejdzie na 1mm tak, aby nie zmienić maksymalnej zadanej głębokości w punkcie Z. Wyjazd wiertła i szybki przejazd do punktu Z dzięki definicji G98, parametr R nie ma tu znaczenia. G80 to wyłączenie funkcji wiercenia.

T3 M06 G43G17 G90 G21
G00 X11 Y10 S7000 M03
Z5
G83 Q2 G98 X11 Y10 Z-5 R2.5 F1000
X21 Y10
X21 Y20
G80
T0 M06 M02








 

Przykład 2:

Jest to wiercenie na głębokość 5mm z przerwą czasową 0.1s. Pozycje wiercenia jak w przykładzie 1. Wszystkie funkcje były opisane w podrozdziale 2.1.

T3 M06 G43example2
G17 G90 G21
G00 X11 Y10 S7000 M03
Z5
G01 Z-5 F1000
G04 P0.1
G00 Z2.5
X21 Y10
G01 Z-5
G04 P0.1
G00 Z2.5
X21 Y20
G01 Z-5
G04 P0.1
G00 Z2.5
T0 M06 M02

 Prostszy zapis powyższego przykładu, dzięki funkcji G82:

T3 M06 G43
G17 G90 G21
G00 X11 Y10 S7000 M03
G82 Z-5 G99 X11 Y10 R2.5 P0.1 F1000
X21 Y10
X21 Y20
G80
T0 M06 M02

 

Przykład 3:

A co jeśli jesteśmy zachłanni i chcemy mieć łamanie wióra oraz przerwę czasową w jednym kodzie? Wiercenie co 2,5mm do Z=-5 z przerwą czasową P=100ms w trzech punktach jak w przykładach 1 i 2:

T3 M06 G43example3
G17 G90 G21
G00 X11 Y10 S7000 M03
Z2.5
G01 Z-2.5 F1000
G00 Z2.5
Z-2.5
G01 Z-5
G04 P0.1
G00 Z2.5
X21 Y10
Z2.5
G01 Z-2.5
G00 Z2.5
Z-2.5
G01 Z-5
G04 P0.1
G00 Z2.5
X21 Y20
Z2.5
G01 Z-2.5
G00 Z2.5
Z-2.5
G01 Z-5
G04 P0.1
G00 Z5
T0 M06 M02

 

 

3.  Jakie DARMOWE programy CAM?


Istnieją programy napisane wyłącznie pod konkretne operacje oraz uniwersalne inżynierskie do wszystkiego. Te drugie mają następujące wady: są płatne, są bardzo drogie, wymagają mocnego komputera i są skomplikowane. Na początku polecimy proste programy do konkretnych zastosowań, oczywiście darmowych oraz opiszemy ich zalety i wady.

 

3.1. HeeksCAD – wszystko oprócz grawerowania i toczenia


HeeksCAD jest funkcjonalnym i darmowym programem do obróbki CNC w wersji trial. Na szczęście ograniczenia są tylko denerwujące (dodanie komentarzy, które trzeba usunąć w pliku przed frezowaniem oraz otwieranie strony domowej podczas weryfikacji g-code), ale nie zmieniają wcale funkcjonalności programu w porównaniu do pełnej wersji. Problem znika jeżeli kupimy go lub skompilujemy zamiast instalować. Działa także na Linux’ie, no i to co nas najbardziej interesuje na LinuxCNC. Tu mamy możliwość wysłania g-code jednym przyciskiem do maszyny. Jednak opcja ta w Linux’ie zastępuje opcję symulacji, która w Windows’ie jest bardzo przydatna. Dobrze jest podejrzeć co stworzyliśmy przed rozpoczęciem pracy w warsztacie.

Co możemy zrobić w programie? Wycinanie, planowanie, kieszeń, operacje wiercenia oraz frezowanie w 3D. Dodatkowo jest możliwość rysowania i wymiarowania prostych brył i figur. Przy obróbce da się ustawić ilość przejść w osi Z, obróbkę po konturze dla kieszeni oraz wyjazdy co pewien czas przy wierceniu. Są to jedne z istotniejszych funkcjonalności, a opcji jest wiele więcej. Według mnie jest to najlepszy program do darmowego tworzenia g-code na rok 2016. Część możliwości HeeksCAD przedstawiona jest w filmie poniżej.

Największe wady jakie zaobserwowaliśmy:

  • brak łagodnego zjazdu przy przejściach w osi Z, przez to konieczne jest ustawianie bardzo niskiej prędkości posuwu osi Z!!!!
  • toporne projektowanie CAD

 

 

 

3.2. F-engrave – wszystko co związane z grawerowaniem


F-Engrave  jest w pełni darmowym programem napisanym w języku python i opartym na programie engrave-11 napisanym dla LinuxCNC. Do rozpoczęcia pracy potrzebujemy tekst, którym możemy wpisać bezpośrednio w programie lub obraz czarno biały w formacie .bmp, lub plik w formacie .dxf. Dostępne są następujące opcje grawerowania:

- grawerem V – ścieżki obliczane dla wybranego frezu i dodatkowo opcje czyszczenie frezem płaskim.

- grawerem B – z angielskiego „ball nose” czyli frezem kulowym

- wycinanie kieszeni frezem płaskim

- tworzenie intarsji (inlay), czyli dwóch elementów: kieszeni i klinu

 

 

F-engrawe jest na pewno najlepszym darmowym w dodatku prostym i stabilnym programem do grawerowania. Największą wadą jest obsługa plików, muszą mieć odpowiedni format szczególnie dxf. Obsługuje BMP zapisane tylko w formacie 24bit.

 

 

 

3.3. Dmap2gcode – płaskorzeźby ze skali szarości


Kolejny po F-engrave program od scorchworks Dmap2gcode. Napisany w języku python i oparty na programie image-to-gcode zaimplementowanym w LinuxCNC. Mamy tu możliwość przekształcenia obrazka w skali szarości w obiekt 3D. W zależności od szarości punktu przypisywana jest do niego głębokość wjazdu w osi Z. Niestety dość trudno jest stworzyć taki obrazek, aby odwzorowywał to co chcemy uzyskać. W programie przydałaby się wizualizacja otrzymanego efektu.

 

 

3.4. DXFhalftone – obrazy z półcieni


DXFhalftone jest prostym w obsłudze darmowym programem do tworzenia obrazów z różnej wielkości kropek lub kresek. Obraz dokładnie widoczny jest z pewnej odległości, z bliska widoczne są ściśle rozłożone otwory. Kod może być wygenerowany z dowolnego obrazka jpg, png lub gif. Efekt tworzony jest przez różne rozstawienie otworów w zależności od poziomu kontrastu. Kod można zapisać w formatach zrozumiałych dla maszyn CNC, a także w formacie dxf.

Obrazy najlepiej wykonywać na cienkich matowych blachach jasnego koloru lub też litych płytach z pokryciem (laminatem) w kontrastującym kolorze. Oprócz zastosowań artystycznych, blaszki te można użyć jako np. osłona wentylatora, ozdobne otwory wentylacyjne, przy ogrodzeniach, bramach itp.

 

 

3.5. Inne programy warte polecenia


Gcoderipper - darmowy program napisany w pythonie od skorchworks umożliwiający wczytanie oraz edycję g-code. W programie mamy następujące możliwości:

  • skalowanie g-code;
  • obracanie g-code;
  • rozdzielanie g-code;
  • przekształcenie kodu 2D i 2.5D na oś obrotową(czwartą oś);
  • zmiana pozycji zerowej.

 

 

FlatCAM - pozwala na edytowanie i tworzenie płytek drukowanych na maszynie CNC. Obsługuje projekty zapisane w formacie GERBERA. Narzędzie przydatne dla elektroników. Możliwości odczytywania takich plików ma również HeeksCAD, nie czyta ich poprawnie, ale jakoś czyta :D. Program oczywiście napisany w pytonie. Szczególnie przydatny do wyfrezowania izolacji między ścieżkami oraz wiercenia otworów. Program działa na wszystkich systemach operacyjnych. Interfejs jest dziwnie skonstruowany i można się w nim pogubić.

 

 

FreeCAD – darmowy program głównie do modelowania. Posiada jednak możliwość tworzenia g-code w zakładce „path”. Podprogram ten cały czas jest modyfikowany, nie jest w pełni funkcjonalny, ale widać że ma potencjał. Tutaj znajduje się link do opisu narzędzi w zakładce path, widocznych na obrazku poniżej w prawej górnej części.

 


Większa lista darmowych programów nie tylko do cnc, a także do lasera oraz programy do konwersji i symulacji znajdują się na tej stronie:http://www.shapeoko.com/wiki/index.php/CAM .

 

3.6. Niepolecane programy


Pycam – tworzy g-code automatycznie dla obiektów 3D. Jest w nim mało opcji ustawień a samo tworzenie kodu trwa długie godziny i jest mocno zasobożerny.

FreeMill – w nazwie posiada przymiotnik „free”, ale darmowe są tylko naprawdę podstawowe i bezużyteczne opcje. Zamiast płacić na pełną wersję programu polecam wesprzeć projekt HeeksCAD.

 

4. Darmowe modelowanie obiektów do frezowania 2D i 3D


Proste przejazdy, wycinanie można oczywiście napisać ręcznie od razu jako g-code, ale już bardziej złożone mogą zająć nam całą wieczność. Nasz obiekt wypadałoby oczywiście narysować w formie elektronicznej. I tutaj zależy co i w jakim programie. Do prostych rzeczy 2D oraz tak zwanych 2.5D wystarczy tylko zarys, natomiast już do 3D pełny model. Zatem czego użyć?

 

4.1. HeeksCAD


Po pierwsze właśnie ten program. Modelowanie jest toporne, a zaawansowane modele jest zrobić naprawdę ciężko, ale proste rzeczy jak najbardziej. Od razu możemy wygenerować w nim g-code i wysłać do maszyny. Program ma także opcje symulacji, lecz nie wiedzieć czemu tylko na Windows. Link do pobrania programu jest tutaj: HeeksCAD. Poniżej wypiszemy wszystkie elementy jakie można zamodelować za pomocą programu:

  • rysowanie prostych: linii, prostokątów, owali (fasolek), wielokątów oraz zębatek o dowolnej liczbie zębów;
  • rysowanie krzywych: przez 3 punkty, środek i punkt, środek i promień oraz elipsy;
  • rysowanie punktów: nieskończona prosta, punkty, krzywa przez punkty (splajn);
  • wymiarowanie, napisy;
  • transformacje: skalowanie, obracanie, lustro, itp;
  • rysowanie figur 3D: sfera, sześcian, walec, stożek;
  • operacje wyciągania figur, obracania, itp;
  • część wspólna figur, fuzja oraz wycinanie;
  • fazowanie, zaokrąglanie.

 

 

4.2. Inkscape


Inkscape to program wektorowy, darmowa alternatywa dla CorelDraw. Modele tworzymy w formacie dxf, oczywiście tylko 2D, ale to wystarczy w zupełności do większości projektów. Z pliku dxf definiując głębokość frezowania, wykonamy obiekty w 2,5D. Modele dla programu HeeksCAD trzeba wymiarować w pikselach a nie mm.

Bardzo przydatna jest tu opcja wektoryzacji bitmapy. Gdy mamy już gotowy obraz pobrany z internetu lub narysowany przez nas w grafice rastrowej, możemy z łatwością przekonwertować go na format wektorowy. Obsługiwany on jest przez większość programów CAM.

 

 

4.3. FreeCAD


Bardziej zaawansowany niż HeeksCAD i w nim też jest możliwość stworzenia g-code (na dzień pisania artykułu jeszcze wersja beta). Można zamodelować i zwymiarować nawet bardzo skomplikowane modele w pełnym 3D. Program jest darmowym odpowiednikiem Autokada czy Solid Edge.

 

 

4.4. Gimp


Gimp jest darmowym i zaawansowanym programem do obsługi grafiki rastrowej. Przydatny głównie dla takich programów CAM jak F-Engrave, Dmap2gcode.  Dzięki niemu przygotujemy graficznie skomplikowane, głównie ozdobne, artystyczne obrazy. Po takich zabiegach możemy bezpośrednio stworzyć g-code w programach, które importują te formaty lub przekształcić je na grafikę wektorową w programie Inkscape lub Corel Draw. W punkcie 3.2 jest wstawiony film pokazowy, w którym przerabiamy grafikę kompasu celtyckiego i tworzymy kod w F-engrave. Dla burżujów lub piratów polecamy program Adobe Photoshop.

 

4.5. Blender


Blender to najlepszy darmowy program do artystycznego modelowania obiektów 3D. Posiada ogromne możliwości w zakresie tworzenia obiektów 3D, wszystkie są opisane tutaj. Słabo nadaje się do elementów, które muszą być dokładnie zwymiarowanie lub typowo inżynierskich. Dzięki niemu po dłuższym szkoleniu np. na youtube będziemy w stanie zrobić modele do płaskorzeźb. Pliki zapisujemy w formacie stl, który można obrobić w HeeksCAD lub wydrukować na wszelkich drukarkach 3D. Na obrazku poniżej badzo nieudolne próby zamodelowania płaskorzeźby. Potrzeba jednak więcej niż kilka dni nauki.

 

 

5. Programy płatne


Jeżeli wszystkie programy wymienione powyżej nie spełniają naszych wymagań, nie da się osiągnąć w nich zamierzonych celów, lub gdy posiadamy maszynę bardziej zaawansowaną niż 3-osiówkę, wtedy musimy skorzystać z płatnych programów. Modele 2D oraz 2,5D wykonamy dość szybko i łatwo w każdym programie, natomiast pełne 3D wymaga już więcej wprawy i dłuższego zaznajomienia się z modelowaniem w trójwymiarze. Bez tej umiejętności nie będziemy w stanie wykonać jakiegokolwiek złożonego elementu. Modelowanie różni się w zależności od rodzaju produktów jakie wykonujemy. 

Modelowanie inżynierskie – takie, w którym ważne jest dokładne zwymiarowanie elementu, czyli jego: wysokości, szerokości, promienia, dokładnych pozycji otworów, wcięć itp. Programy inżynierskie wymagają stworzenia elementu z dokładnymi wymiarami i do tego potrzebujemy odpowiedniego CAD’a. Jak napisaliśmy są darmowe: FreeCAD i płatne np. Solid Edge, AutoCAD, a także kombajny CAD/CAM Siemens NX, BobCAD-CAM, czy Catia. Te ostatnie są mocno zasobożerne i skomplikowane, za to obsługują nawet maszyny pięcioosiowe. Poza tym przeciętny śmiertelnik-hobbysta nie będzie w stanie wykupić licencji. Koszt to coś pomiędzy końcem dziesiątek i początkiem setek tysięcy złotych, za niepełne wersje. 

Modelowanie artystycznetakie w którym nie jest ważny wymiar tylko proporcje, a sam element możemy dowolnie skalować. Przykładem mogą być płaskorzeźby i wszelkiego rodzaju zdobienia w 3D. Do zadań artystycznych będziemy potrzebowali modelu. Jeżeli nie chcemy zlecać tej pracy komuś innemu lub nie znajdziemy do pobrania gotowych będziemy musieli stworzyć je sami. Pomoże nam np. program ArtCAM od Autodesk. Służy on do obróbki elementów drewnianych. Mamy tu możliwość stworzenia obiektu 3D z płaskiego obrazka lub zarysu, poprzez wyciąganie, wyginanie, wypuklenie, itp. Bardzo przydatne dla osób nie mających styczności z modelowaniem 3D. Podobnym programem jest BobArt. Najlepsze efekty osiągniemy tworząc modele w programach CAD typowo do tworzenia modeli 3D(blender, 3Dmax, itp.), szczególnie dla drukarek 3D.

Model do zastosowań specjalistycznych – w medycynie, jubilerstwie, stomatologii, przemyśle, zastosowań frezarki CNC jest wiele. Modele także tworzone na różne sposoby: w specjalnie do tego stworzonych programach, za pomocą skanowania obiektów, i innych. W to się nie wgłębiajmy.

 

6. Podsumowanie


Co do programów CAM/CAD nie musimy się przejmować jest ich na prawdę dużo, nie wszystkie opisaliśmy, a i na pewno wiele powstanie. Jeśli się uprzemy i działamy wyłącznie amatorsko, to damy radę zrobić wszystko co chcemy na darmowym oprogramowaniu. Oczywiście wszystko na maszynie 3-osiowej.

  • Do elementów mechanicznych wystarczą nam następujące programy: Inkscape lub FreeCAD, a następnie HeeksCAM w większości sam HeeksCAD.
  • Do grawerów i intarsji: Gimp lub google(albo jakaś inna wyszukiwarka) i do stworzenia kodu F-engrawe. Jeśli wygrawerować chcemy prosty napis wystarczy sam F-engrave.
  • Może jakiś halftone? Użyjemy Gimp, wyszukiwarki internetowej i programu DXFHalftone.
  • Płaskorzeźba? Tutaj zaczynają się schody, ale ambitni siadają i uczą się blendera i obróbkę wykonują w HeeksCAM. Mniej ambitni kupują program ArtCAM.
  • Zajmujecie się elektroniką i robicie płytki PCB? Polecamy darmowego FlatCAM.

Polecacie inne programy? Znacie jakieś inne amatorskie zastosowania maszyny CNC? Piszcie o wszystkim w komentarzach.