Hoe FreeCAD gebruiken met uw CNC freesmachine

FreeCAD is een snel evoluerende open-source parametrische 3D software die ondersteund wordt door een gemeenschap van meer dan 500 ontwikkelaars. Het is helemaal gratis - maar u kunt het project hier steunen - en heeft een robuust CAM-gedeelte waarmee u met een gerust hart complexe projecten op uw CNC kunt frezen.

Als u twijfelt tussen bepaalde software, kunt u hier verschillende CAD/CAM-software vergelijken om uw keuze te maken en als u FreeCAD nog niet kent, kunt u hier voorgecompileerde stabiele versies voor Windows, macOS en Linux downloaden.

Toen we dit artikel schreven, hebben we eerst de macOS versie geprobeerd en die had veel bugs die we niet konden oplossen. We zijn toen overgestapt op de Windows versie en alles verliep soepel.In deze tutorial gaan we door het CAM gedeelte van FreeCAD om onze gebruikelijke klem te frezen. Aan het eind van dit artikel moet u bekend zijn met de FreeCAD CAM interface en basisfuncties, en hoe u het kunt gebruiken met uw Mekanika CNC machine.

De interface van FreeCAD lijkt veel op die van andere 3D software en heeft de volgende onderdelen.

• Een 3D aanzicht waar u de objecten kunt zien die u tekent en manipuleert. U kunt meerdere weergaven van hetzelfde document (of dezelfde objecten) hebben, of meerdere documenten tegelijkertijd openen, en tussen deze wisselen via de tabbladen onder de visuele editor.
• Een workbench selectie waarmee je kunt schakelen tussen Sketch, CAD, CAM en andere werkomgevingen.
• De comboweergave met twee tabbladen:
• Het tabblad Model toont u de inhoud en structuur van uw document boven en de eigenschappen van de geselecteerde objecten onder.
• Het tabblad Taken, waar FreeCAD u vraagt om waarden die specifiek zijn voor de werkbank en het gereedschap dat u op dat moment gebruikt.
• Een paneelweergave met alle beschikbare gereedschappen in uw werkomgeving.

We zullen ons concentreren op de CAM werkbank (Path genoemd in FreeCAD), maar als u meer wilt weten over de interface, kunt u meer informatie vinden op de FreeCAD Wiki.

In de context van deze tutorial importeren we ons klem *.STEP bestand direct, zonder het helemaal opnieuw te tekenen. U kunt het bestand hier vinden.

Als u de basisconcepten van CNC frezen wilt leren, raden we u aan eerst onze tutorialserie te doorlopen voordat u deze specifieke tutorial voor FreeCAD volgt.

Voordat je verder gaat, moet je je voorkeuren op het tabblad Algemeen bijwerken met “Metrische kleine onderdelen & CNC”, zodat je de standaard mm/min kunt gebruiken voor je bewerkingen.

Als je uit een andere software komt, zorg er dan voor dat de navigatievoorkeuren zijn afgestemd op wat je gewend bent. Dit zal je ervaring met de visuele interface sterk verbeteren.

Om toegang te krijgen tot de CAM-interface van FreeCAD, moet u de CAM workbench selecteren. In de juiste werkomgeving zou de werkbalk van het paneel er als volgt uit moeten zien:

Eerst gaan we een Job maken . Dit is de standaardweergave die alle informatie van een specifieke CAM-taak bevat, wat betekent dat je er verschillende bewerkingen in kunt programmeren, evenals informatie over de gereedschappen die je gebruikt en je voedingen en snelheden.

Laten we op het eerste pictogram in de werkbalk klikken: Job maken. Dit zorgt voor een nieuwe taak in je comboweergave, evenals nieuwe informatie in de taakweergave.

We beginnen met het aanpassen van de voorraadparameter van onze taak op het tabblad Taken:

• Voeg op elke as extra materiaal toe voor het houtblok waaruit we deze klem gaan frezen. Hier voegen we eenvoudig 1o mm toe aan de X- en Y-as, en geen extra materiaal op de Z-as.
• Klik op de hoek die u wilt gebruiken als oorsprong voor uw code en klik op Oorsprong instellen om deze als oorsprongspunt te gebruiken. Hier gebruiken we onze algemene zelfstudieconventie om de Z0 op de onderkant van onze voorraad te plaatsen.

Merk op dat het maken van een job een kopie-afbeelding van uw model genereert onder het Job Tabblad, die halfdoorzichtig wordt weergegeven. U kunt altijd de zichtbaarheid van zowel uw originele model als dat van de voorraad of het model van uw taak wijzigen, maar u moet uw bewerkingen instellen op het model in uw taak.

Als laatste, maar daarom niet minder belangrijk, moet u ervoor zorgen dat u de juiste postprocessor aan uw taak toewijst. In het geval van Mekanika machines kun je LinuxCNC selecteren.

Voordat we verder gaan, moeten we gereedschapsprofielen maken die overeenkomen met wat we beschikbaar hebben voor onze machine. Klik hiervoor op de ToolBit Library Editor. Als het de eerste keer is dat je de bibliotheek instelt, vraagt FreeCAD of je de map wilt instellen.

• Ik stel voor om deze op het standaard pad te zetten.
• Ik stel ook voor dat u een kopie accepteert van de voorbeeld geometriebestanden van het standaardgereedschap, dit zal u verder helpen bij het invoegen van uw eigen eindmolens.

Eenmaal gemaakt, kom je in een scherm met bestaande frezen.

Om een nieuwe frees toe te voegen, klikt u op de knop Create Toolbit en selecteert u vervolgens het type vorm voor uw frees. Na het selecteren van de vorm zal FreeCAD u vragen om uw nieuwe gereedschap een naam te geven voordat u de parameters kunt wijzigen. Vervolgens kunt u dubbelklikken op het nieuwe gereedschap en de vorm en attributen aanpassen.

Terug naar onze job, u kunt nu klikken op Toolbit Dock om uw frezen te zien verschijnen naast de 3D omgeving.

Merk op dat FreeCAD, in tegenstelling tot sommige andere CAM-programma's, geen snelheden en voedingen koppelt aan elk gereedschap in de bibliotheek.

Een extra tip voor het instellen van uw eerste bewerkingen: we hebben een handige AddOn die u helpt bij het berekenen van uw voedingen en snelheden. Het is hier beschikbaar met de installatieprocedure afhankelijk van uw computerinstallatie, en zal zichtbaar zijn onder Path Addons zodra het is geïnstalleerd en FreeCAD opnieuw is opgestart.

U hebt basiskennis van Feeds & Speeds nodig om deze AddOn te gebruiken, om de juiste chipload te berekenen, maar het stelt u in staat om materiaalgegevens op te slaan en ze veel sneller te gebruiken.

Terug naar de Combo View, onder je job zie je nu een TC object (staat voor Tool Controller) met de naam van je frees en al zijn parameters, inclusief aanzetten en snelheden. Als je deze niet hebt ingesteld met de AddOn, kun je de parameters en aanzetten en snelheden van je Tool Controller aanpassen voor deze job.

Nu we ons ontwerp, ons gereedschap en onze aanzetten en snelheden hebben, kunnen we beginnen met het maken van bewerkingen. Voor onze klem gaan we drie eenvoudige bewerkingen uitvoeren:

• Een kamer om de voorkant en het achterste gat van de klem te frezen, genaamd Pocket Shape in FreeCAD
• Twee contouren om de ovale kamer te frezen en de klem vorm te geven, genaamd Profiel in FreeCAD.

Om de kamer te maken, gebruiken we het gereedschappictogram Pocket Shape. Er wordt een tabblad geopend onder de comboweergave met een aantal interessante gegevens:

• In het gedeelte Basisgeometrie kunt u verschillende geometrieën selecteren om toe te voegen aan uw bewerkingen. Merk op dat ze één voor één moeten worden toegevoegd en FreeCAD lijkt niet volledig verbonden contouren te detecteren zoals in andere software, dus dit kan een beetje vervelend worden voor complexe onderdelen.
• In het onderdeel Diepte kunt u de begin- en einddiepte van uw bewerking controleren, de afzonderlijke snedediepte aanpassen en een nabewerkingsstap toevoegen. Merk op dat om grijs gemarkeerde parameters aan te passen, je ze moet aanpassen in hun originele setup, hier in je TC object.
• In het onderdeel Hoogte kun je de doorrijhoogte en veilige hoogtes aanpassen.
• Tenslotte kun je in het onderdeel Bewerking de freesrichting (conventioneel of klimmend) en het patroon aanpassen om de freestijd of afwerkingsaspecten te optimaliseren.

Als je klaar bent, klik je op Ok en het freespad zou moeten verschijnen op het scherm van de 3D viewer. We kunnen het simuleren, maar laten we eerst hetzelfde doen voor de eerste contourbewerking genaamd Profiel in FreeCAD: selecteer alle vlakken van de interne contour in het onderdeel Basisgeometrie, evenals de gewenste parameters in de andere onderdelen.

In dit geval moeten we Intern selecteren in het bewerkingsgedeelte om de binnenkant van de kamer te frezen.

Laten we dan hetzelfde doen voor de tweede contour.

Afhankelijk van de werkmethoden die je gaat gebruiken, is het de moeite waard om tabbladen toe te voegen aan je gereedschapspad. In decomboweergave kun je klikken op Path > Path Dressup >Tag. Dit zou automatisch 4 tabbladen moeten creëren. Je kunt dan hun afmetingen, geometrieën en plaatsing aanpassen in de sectie Holding Tags.

Zodra uw bewerkingen zijn gedefinieerd, is het een goede gewoonte om uw volledige opdracht te simuleren voordat u iets exporteert naar uw machine. FreeCAD heeft een handige CAM Simulator Tool waarmee u kunt controleren of alles soepel werkt en hoe uw werkstuk er theoretisch uit zou moeten zien na het frezen.

Na deze laatste stap zijn we klaar om ons freesbestand te exporteren. Voordat je dat doet, moet je ervoor zorgen dat de juiste postprocessor is geselecteerd in je Job, maar controleer ook het exportpad van je G-Code bestanden onder Preferences.

Je kunt nu klikken op Post Process om je G-Code bestand te genereren en naar je machine te sturen.

We hebben nog een tutorial over hoe je je Mekanika machine voor het eerst gebruikt bij het genereren van je G-code, die je hier kunt vinden en die is aangepast aan alle software die je met je machine zou gebruiken.