Come alcuni strumenti CAD forniscono progettazione automatica per risultati di producibilità

Mar 03, 2024

I controller CNC un tempo utilizzavano nastro di carta perforata per la memorizzazione e il richiamo dei programmi. La lunghezza del nastro era importante. Più corto era meglio. NataGolubnycha/iStock/Getty Images Plus

Alla fine degli anni '70, venivo pagato per giocare con i cicli fissi del codice G, istruzioni di programmazione fisse che aiutano le apparecchiature CNC a eseguire operazioni ripetitive. La lunghezza del nastro di carta era una misura della qualità del programma.

Oltre ai cicli standard di picchiettamento fissi, i CNC presentavano (e presentano ancora) codici G specifici del marchio per cerchi di fori per bulloni, linee di fori e modelli curvi di tutti i tipi. Ai tempi in cui i programmi venivano memorizzati e richiamati su nastro di carta perforata, l'uso da parte del produttore di macro G-code e di cicli fissi era importante.

Per utilizzare il codice G in modo efficace, i programmatori CNC hanno riconosciuto i modelli e li hanno codificati per sfruttare le capacità del controller. Onestamente, non sono più così bravo in CAM. Il software è migliorato negli ultimi decenni e ha relegato le mie abilità con i nastri di carta nella pila delle fruste buggate.

Dal punto di vista di questo kibitzer, quando le app CAM generano automaticamente il codice G, il risultato possono essere semplici movimenti X, Y e Z. Il programmatore non deve preoccuparsi della marca specifica del controller o del postprocessore, del riconoscimento dei modelli o della durata del programma. (I veterani si fermano a ridacchiare.)

Nel campo del CAD 3D tradizionale, un'estrusione è una piccola parte del processo di modellazione complessivo, paragonabile a uno spostamento XYZ G-01 in un CAM. In CAD, con sufficienti sporgenze e tagli, è probabilmente possibile realizzare il modello. Con un numero sufficiente di movimenti X, Y e Z e cambi di utensile, probabilmente la parte può essere scolpita.

Per forzare ulteriormente l'analogia tra gli strumenti CAM e CAD, questo fantino CAD vorrebbe discutere delle operazioni CAD che, come i cicli fissi nel codice G, aiutano con l'efficienza e riducono lo sforzo di modellazione. Ad esempio, si consideri il taglio Sweep con profilo solido.

La Figura 1 mostra tre versioni di una parte in sezione trasversale. La fessura curva è la differenza tra queste versioni che vengono estruse, raccordate o spazzate. A sinistra nella Figura 1, viene utilizzato un semplice taglio-estrusione come punto di partenza, quindi sposta-faccia viene utilizzato per ruotare il pavimento. Si tratta tuttavia di modellazione CAD elementare. Il modello 3D risultante sarebbe difficile da lavorare con una fresa rotante.

Per risolvere il problema di producibilità della progettazione, i bordi del canale potrebbero essere raccordati. Il risultato assomiglia a qualcosa che un mulino a palle potrebbe scolpire. Tuttavia, ciascun filetto della coppia segue un percorso separato, non proprio quello che un singolo passaggio con un mulino a palle lascerebbe dietro di sé.

Per risolvere questo problema, il modello all'estrema destra nella Figura 1 è stato realizzato utilizzando uno spostamento di un corpo solido (che rappresenta la taglierina rotante) lungo un unico percorso. Questo rimuove il materiale proprio come farebbe una fresa.

La Figura 2A mostra le impostazioni in Gestione funzionalità per il taglio-sweep con profilo solido. Nota l'impostazione del pulsante di opzione per selezionare Profilo solido. Perché questa opzione funzioni, il corpo dello strumento deve esistere prima. Quindi, torniamo indietro per modellare il corpo dello strumento. Nella vita reale, il CAD Jockey conoscerebbe la sequenza di modellazione richiesta.

FIGURA 1. Viene mostrato un confronto tra tre tecniche di modellazione per una scanalatura a spirale. A sinistra, un taglio estruso/faccia ruotata; al centro un modello con l'aggiunta di filetti; e a destra, un esempio che è stato modellato con un corpo utensile spazzato, tenendo presente la progettazione per la producibilità.

La Figura 2B mostra la configurazione per la creazione del corpo dello strumento da uno schizzo di rivoluzione. Notare che l'impostazione (deselezionata) per Unisci risultato crea il corpo separato richiesto per l'utensile da taglio. Il corpo dell'utensile mostrato nella Figura 2B ha un'estremità raggiata per assomigliare a un mulino a sfere. Una delle limitazioni del corpo dell'utensile è che si tratta di uno strumento di scavo; non può avere sottosquadri (un gambo sottile) come hanno alcuni mulini a sfere. Un'altra considerazione da tenere a mente è il punto di partenza del percorso che seguirà l'utensile. Il punto iniziale deve coincidere con il piano utilizzato per creare il corpo dell'utensile ruotato.

I mulini a sfere, le frese raggiate e le frese smussate sono modellati allo stesso modo. La Figura 2C mostra come una fresa a faccia piana taglierebbe una scanalatura a spirale. Il fondo della scanalatura non sarebbe piatto a causa del passaggio tangente delle lame rotanti mentre la taglierina si muove lungo la spirale.