Od szkiców po tokarkę CNC – historia GBWM
Od szkiców po tokarkę CNC: za kulisami pracowni GBWM z programem ZW3D
Historia każdej maszyny powstającej w warsztacie GBWM rozpoczyna się w bardzo podobny sposób: od pomysłu i szkicu na papierze. Następnie może przekształcić się w maszynę CNC, jakieś narzędzie warsztatowe, wydruk 3D lub coś zupełnie nowego. Dla twórcy takiego jak GBWM, projektowanie i budowa maszyn to nie tylko hobby. To sposób na zgłębienie zagadnień związanych z obróbką skrawaniem, spawaniem, automatyzacją, technologią CNC oraz niezliczonych praktycznych kwestii, które pojawiają się zawsze, gdy pomysł ma znaleźć zastosowanie w rzeczywistym świecie.
Te doświadczenia są publikowane za pośrednictwem dwóch kanałów na YouTube: GBWM oraz Ten Z Yerbą W Warsztacie. Filmy nie ukrywają procesu uczenia się – widzowie śledzą zarówno błędy jak i sukcesy twórcy i sami mogą wyciągać wnioski.
W miarę jak maszyny stawały się coraz bardziej zaawansowane, same szkice przestały wystarczać już do przeprowadzenia całego procesu. GBWM potrzebował oprogramowania, które pomogłoby w opracowaniu pomysłu, sprawdzeniu, przygotowaniu rysunków warsztatowych oraz wsparciu w produkcji.
Poszukiwania doprowadziły do ZW3D.
Program, który wygląda znajomo
GBWM odkrył ZW3D przeszukując internet pod kątem programów CAD i CAM.
Testował wiele rozwiązań. Celem było znalezienie stosunkowo niedrogiego rozwiązania z licencją bezterminową, przejrzystym interfejsem oraz narzędziami niezbędnymi zarówno do projektowania, jak i produkcji.
ZW3D od razu wydało się znajome. Jego interfejs przypominał oprogramowanie, z którym twórca miał do czynienia w trakcie nauki, co sprawiło, że przejście na nowy system przebiegło płynnie. Zamiast tracić czas na naukę nowego środowiska, GBWM mógł od razu zacząć testować pomysły i tworzyć modele.
„ZW3D po prostu ma praktycznie wszystkie funkcje, których potrzebuję” powiedział GBWM.
To połączenie znajomości oprogramowania i jego funkcjonalności ułatwiło podjęcie decyzji. ZW3D umożliwiło obsługę pojedynczych części, podzespołów, rysunków technicznych, programowania CNC, eksportu plików, a nawet analizy konstrukcyjnej.
W przypadku warsztatu, w którym realizacja jednego projektu może wymagać zastosowania kilku różnych metod produkcji, ta elastyczność okazała się szczególnie cenna.
Każda maszyna wciąż zaczyna się od kartki
Projektowanie cyfrowe nie zastąpiło szkicowania na papierze w procesie GBWM.
Zanim pomysły trafią do programu ZW3D, wciąż najpierw są zapisywane ręcznie. Następnie tworzy się model 3D, aby sprawdzić, jak element powinien działać i jak będzie współdziałał z pozostałymi częściami maszyny.
Ten rodzaj pracy pomaga odpowiedzieć na podstawowe, ale ważne pytanie: czy ten pomysł rzeczywiście ma sens?
Następnie można dodać wymiary, właściwości fizyczne i inne szczegóły. Udoskonalana jest geometria, sprawdzane są relacje między elementami, a projekt stopniowo zbliża się do postaci umożliwiającej produkcję.
Modelowanie parametryczne ułatwia wprowadzanie zmian, nawet jeśli sam element wydaje się prosty. Narzędzia do tworzenia zespołów pozwalają GBWM pracować z powiązanymi komponentami oraz uwzględniać sposób, w jaki się one do siebie dopasowują i poruszają.
Po ukończeniu modelu można go przekształcić w rysunek produkcyjny lub montażowy. Dla projektanta moduł rysunków 2D stanowi niezbędne ogniwo łączące komputer z warsztatem.
Tokarka CNC nabiera kształtu
Zdjęcie 1.: Model ZW3D realizowanego projektu tokarki CNC. GBWM wykorzystał to oprogramowanie do zaprojektowania ramy, mocowania wrzeciona, osi liniowych, elementów mocujących napęd oraz panelu operatorskiego.
Największym projektem, jaki obecnie obsługuje program ZW3D, jest tokarka CNC zbudowana w oparciu o wrzeciono pochodzące z frezarki do metalu.
Nie jest to drobna modyfikacja. Trzeba było dostosować wrzeciono do planowanego serwonapędu oraz zaprojektować wokół niego kompletną konstrukcję nośną.
ZW3D pomogło GBWM w opracowaniu konstrukcji ramy oraz przygotowaniu dokumentacji dotyczącej precyzyjnej obróbki powierzchni po spawaniu. Był to jedyny etap produkcji, którego nie można było zrealizować we własnym warsztacie, dlatego też jasna i dokładna dokumentacja miała szczególne znaczenie.
Projekt obejmuje również podstawę maszyny zintegrowaną z napędem oraz dwie osie liniowe w kierunkach X i Z. Dołączone elementy mocujące napęd zostały wykonane w ramach tego samego procesu.
Panel operatorski również został zaprojektowany przy użyciu oprogramowania CAD. Model ten umożliwił zaplanowanie układu elementów sterujących, a także przygotowanie niezbędnych elementów blaszanych do produkcji.
Zdjęcie 2.: Tokarka w trakcie budowy.
Zdjęcie 3.: Tokarka w trakcie budowy – dodany panel operatorski i osłony.
Tokarka jest wciąż w fazie rozwoju. Aktualnie ostatnim zrealizowanym krokiem w projekcie jest zbudowanie na podstawie projektu automatycznego rewolweru do wymiany narzędzi tzw. ATC. Moduł ten wymagał wykorzystania szerokiego wachlarza funkcji programu ZW3D. Od modelowania, przez analizę złożeniową i rysunki wykonawcze i kończąc na wielu programach wygenerowanych w module CAM do wytworzenia bardziej skomplikowanych geometrycznie elementów.
Zdjęcie 4.: ATC – model 3D
Zdjęcie 5.: Automatyczny rewolwer do wymiany narzędzi – zamontowany na maszynie
Zdjęcie 6.: Mechanizm wewnętrzny rewolweru ATC.
Kolejnym kamieniem milowym będzie konik pneumatyczny, który aktualnie jest w fazie przeprojektowywania po ukończeniu poprzednich wyzwań i zyskaniu nowych doświadczeń, które po przemyśleniach czasami zmuszają do poprawiania swoich konstrukcji.
Każdy nowy element wiąże się z kolejnym problemem mechanicznym do rozwiązania. Program ZW3D daje GBWM możliwość przeanalizowania tych kwestii przed przeniesieniem projektu do warsztatu.
Jeden projekt może być realizowany na kilka sposobów.
Nie każdy element powstaje tak samo
Niektóre elementy są przygotowywane do druku 3D i eksportowane jako pliki STL. Inne są zapisywane jako pliki DXF do obróbki laserowej. Bardziej złożone elementy metalowe wymagają frezowania CNC.
W przypadku tych części GBWM wykorzystuje moduł CAM do przygotowywania ścieżek narzędzi dla frezarki CNC sterowanej za pomocą oprogramowania UCCNC. Wbudowany postprocesor FANUC bez problemu generuje wymagany g-kod dostosowany do konfiguracji warsztatu.
W ten sposób powstaje praktyczne powiązanie między projektowaniem a produkcją. Model nie pozostaje tylko w komputerze. Staje się rysunkiem, wydrukowanym elementem, częścią wyciętą laserowo lub obrobionym kawałkiem metalu.
Dzięki ZW3D GBWM mógł również rozpocząć pracę z analizą statyczną. Chociaż twórca miał dotychczas ograniczone doświadczenie w tej dziedzinie, udało się już pomyślnie przeprowadzić kilka analiz elementów maszyn.
Na jednej maszynie się nie kończy
Tokarka CNC może być głównym projektem, ale nie jest to jedyny pomysł zrealizowany przy użyciu programu ZW3D.
GBWM zaprojektował również prostą maszynę do mieszania kleju oraz kilka elementów do druku 3D, w tym obudowę falownika do maszyny wibracyjnej.
Te mniejsze projekty pokazują różnorodność prac wykonywanych w warsztacie. Jednego dnia może chodzić o montaż elementów ruchomych. Innego dnia może być potrzebna praktyczna obudowa, rysunek produkcyjny lub ścieżka narzędzia dla frezarki.
Jedną z możliwości jakie oferuje ZW3D jest praca na obiektach skanowanych. Skanery są co raz bardziej popularne nawet w środowisku hobbystów i mogą pomagać nawet w prostych czynnościach. Przykładem tego jest wykonanie skanu uszkodzonego koła pasowego wiertarki, który to następnie był bazą do utworzenia modelu 3D takiego elementu w ZW3D. Na podstawie modelu zostały wykonane ścieżki narzędzia dla działającej już tokarki CNC w module CAM. Umożliwiło to wykonanie nowego – poprawionego koła pasowego – właśnie na zbudowanej od podstaw tokarce CNC. Skanowanie w tym projekcie nie było konieczne – a wręcz było aktem zabawy narzędziami w warsztacie. Pokazuje jednak nowe podejście technologiczne do różnych tematów, które wcześniej było dostępne praktycznie tylko w środowisku przemysłowym – a nie amatorskim.
Zdjęcie 7.: Modelowanie 3D nowego koła na bazie skanu.
Zdjęcie 8.: Wytwarzanie koła pasowego na tokarce CNC na bazie modelu.
Zdjęcie 9.: Nowe koło pasowe zamocowane na wiertarce.
Atutem programu ZW3D jest to, że pozwala on zaspokoić te różne potrzeby w ramach jednego środowiska pracy. Pomysł można zamodelować, sprawdzić, poprawić, udokumentować i przygotować do produkcji bez utraty powiązania między poszczególnymi etapami.
Tworzenie, popełnianie błędów, nauka
Dla GBWM każdy projekt to także okazja do nauki.
Dwa kanały na YouTube pozwalają tę naukę uwidocznić. Widzowie mogą śledzić proces budowy, obserwować, jak radzi się sobie z problemami, oraz wyciągać wnioski z błędów, które w innym przypadku mogłyby pozostać ukryte.
To szczere podejście nadaje projektom znaczenie wykraczające poza sam warsztat. Same maszyny mają znaczenie, ale równie ważna jest wiedza zdobyta podczas ich budowy.
ZW3D wspiera ten proces, pomagając przekształcić wstępne szkice w przejrzyste modele i praktyczne informacje produkcyjne. Daje to GBWM swobodę eksperymentowania, jednocześnie nadając coraz bardziej złożonym pomysłom lepszą strukturę.
Każdemu, kto rozważa zakup tego oprogramowania, jego twórca udziela prostej rady: przetestuj je w praktyce.
„Jeśli ktoś rozważa zakup programu ZW3D, polecam pobrać wersję próbną i zapoznać się z interfejsem. Nawet dwa lub trzy dni mogą wystarczyć, by sprawdzić, czy program ma potrzebne funkcje. Przynajmniej tak było w moim przypadku.”
Tokarka CNC nie jest jeszcze gotowa. Podobnie jak proces nauki. Jednak wraz z każdą nową częścią, rysunkiem i wyzwaniem warsztatowym GBWM przekształca kolejny pomysł z papieru w rzeczywistość.
W firmie ZWSOFT uwielbiamy obserwować, jak program ZW3D służy do przekształcania sprytnych pomysłów w działające rozwiązania. Innowacyjność nie zawsze polega na tworzeniu kolejnego wielkiego przełomu. Często zaczyna się od przemyślanych ulepszeń, które usprawniają codzienną pracę – i właśnie tego rodzaju innowacyjność z dumą wspieramy.
Zobacz na YouTube: Ten Z Yerbą W Warsztacie GBWM