Una ubicación cortador ( CLData ) se refiere a la posición que un CNC fresadora ha sido instruido para celebrar una fresa por las instrucciones del programa (típicamente G-código ).
Cada línea de movimiento que controla el código G consta de dos partes: el tipo de movimiento desde la última ubicación del cortador hasta la siguiente ubicación del cortador (por ejemplo, "G01" significa lineal, "G02" significa circular) y la siguiente ubicación del cortador en sí (el punto cartesiano (20, 1.3, 4.409) en este ejemplo). "G01 X20Y1.3Z4.409"
La base fundamental para crear las rutas de corte adecuadas para el fresado CNC son funciones que pueden encontrar ubicaciones de corte válidas y unirlas en una serie.
Hay dos enfoques amplios y contradictorios al problema de generar ubicaciones de corte válidas, dado un modelo CAD y una definición de herramienta: cálculo por compensaciones y cálculo contra triángulos. Cada uno se analiza en una sección posterior de este artículo.
El ejemplo más común del problema general de ubicación del cortador es la compensación del radio del cortador (CRC) , en el que una fresa (ya sea de extremo cuadrado, de bola o de toro) debe desplazarse para compensar su radio.
Desde la década de 1950, los cálculos de CRC para encontrar puntos de tangencia sobre la marcha se han realizado automáticamente dentro de los controles CNC, siguiendo las instrucciones de los códigos G como G40, G41 y G42 . Las entradas principales han sido los valores de desplazamiento de radio almacenados en los registros de desplazamiento (normalmente llamados a través de la dirección D) y la distinción de ascenso izquierda / derecha / convencional llamada a través de G41 o G42 (respectivamente). Con la llegada del software CAM , que agregó una opción asistida por software para complementar el antiguo entorno de programación manual, muchos de los cálculos de CRC podrían trasladarse al lado de CAM, y se podrían ofrecer varios modos de cómo manejar CRC.
Aunque los problemas de CRC de 2 ejes o de 2,5 ejes (como el cálculo de trayectorias de herramientas para un perfil simple en el plano XY) son bastante simples en términos de potencia de cálculo, lo es en las situaciones de contorneado de 3, 4 y 5 ejes. Objetos 3D con una fresa de bola que CRC se vuelve bastante complejo. Aquí es donde CAM se vuelve especialmente vital y eclipsa con creces la programación manual. Normalmente, la salida del vector CAM se procesa posteriormente en código G mediante un programa de posprocesador que se adapta al modelo de control CNC en particular. Algunos controles CNC de último modelo aceptan la salida vectorial directamente y hacen la traducción a las entradas de servo ellos mismos, internamente.
Por compensaciones
Comience con un punto paramétrico UV en una superficie de forma libre , calcule el punto xyz y la normal, y desplace el punto a lo largo de la normal de una manera consistente con la definición de la herramienta para que el cortador ahora sea tangente a la superficie en ese punto.
Problemas: pueden chocar o romper con el modelo en otro lugar, y no hay forma de saber que esto está sucediendo excepto con una implementación completa del enfoque triangulado.
La mayoría de los académicos publicados creen que esta es la forma de encontrar la ubicación de los cortadores y que el problema de las colisiones lejos del punto de contacto es soluble. Sin embargo, nada impreso hasta ahora se acerca al manejo de casos del mundo real.
Contra triángulos
Comience con el componente XY para la ubicación del cortador y recorra todos los triángulos del modelo. Para cada triángulo que cruza bajo la sombra circular del cortador, calcule el valor Z de la ubicación del cortador requerido para que toque exactamente el triángulo y encuentre el máximo de todos esos valores. Hwang y col. [1] describen este enfoque en 1998, para herramientas de fresado cilíndricas, de bola y de toro. Estas ideas se desarrollan aún más en un artículo de 2002 de Chuang et al. [2] En un artículo de 2004 Yau et al. [3] describen un algoritmo para ubicar un cortador APT contra triángulos. Yau y col. use un árbol kd para encontrar triángulos superpuestos.
Problemas: requiere mucha memoria para contener suficientes triángulos para registrar el modelo con una tolerancia lo suficientemente ajustada, y se necesita más tiempo para programar para obtener los valores iniciales de ubicación del cortador. Sin embargo, al menos se garantiza su validez en todos los casos.
Así es como lo hacen todos los principales sistemas CAM en estos días porque funciona sin fallar sin importar la complejidad y geometría del modelo, y se puede hacer más rápido más adelante. La confiabilidad es mucho más importante que la eficiencia.
Lo anterior se refiere a máquinas de 3 ejes. Las máquinas de 5 ejes necesitan una entrada especial propia.
ZMap
El algoritmo ZMap fue propuesto en la literatura académica por Byoung K Choi en 2003 como una forma de precalcular y almacenar una matriz regular de valores de ubicación del cortador en la memoria de la computadora. El resultado es un modelo del mapa de altura de las posiciones del cortador desde el que se pueden interpolar los valores intermedios. [4]
Debido a problemas de precisión, esto se generalizó en un ZMap extendido, o EZMap, mediante la colocación de puntos "flotantes" entre los puntos ZMap fijos. La ubicación de los puntos EZMap se encuentra iterativamente cuando se crea el ZMap. Los puntos EZMap solo se colocan donde ocurren bordes afilados entre los puntos ZMap normales; una geometría de fuente completamente plana no requerirá ningún punto EZMap.
Referencias
- ^ Hwang, Ji Seon; Chang, Tien-Chien (julio de 1998). "Mecanizado en tres ejes de superficies compuestas mediante fresas planas y fileteadas". Diseño asistido por computadora . 30 (8): 641–647. doi : 10.1016 / S0010-4485 (98) 00021-9 .
- ^ Chuang, C.-M .; Chen, C.-Y .; Yau, H.-T. (Enero de 2002). "Un enfoque de ingeniería inversa para generar trayectorias de herramientas libres de interferencias en el mecanizado de tres ejes a partir de datos escaneados de modelos físicos". Revista internacional de tecnología de fabricación avanzada . 19 (1): 23–31. doi : 10.1007 / PL00003965 . ISSN 1433-3015 .
- ^ Yau, H.-T .; Chuang, C.-M .; Lee, Y.-S. (Julio de 2004). "Mecanizado de control numérico de superficies esculpidas trianguladas en formato estereolitográfico con cúter generalizado". Revista Internacional de Investigación en Producción . 42 (13): 2573-2598. doi : 10.1080 / 00207540410001671651 .
- ^ Maeng, Seung Ryol; Baek, Nakhoon; Shin, Sung Yong; Choi, Byoung Kyu (2003). "Un método de actualización de mapa Z para herramientas de movimiento lineal" (PDF) . Diseño asistido por computadora . 35 (11): 995–1009. doi : 10.1016 / S0010-4485 (02) 00161-6 . Archivado desde el original (PDF) el 22 de julio de 2011 . Consultado el 22 de julio de 2010 .