Cómo algunas herramientas CAD ofrecen diseño automático para obtener resultados de capacidad de fabricación

Mar 03, 2024

Los controladores CNC alguna vez utilizaron cinta de papel perforada para el almacenamiento y recuperación de programas. La longitud de la cinta importaba. Cuanto más corto era mejor. NataGolubnycha/iStock/Getty Images Plus

A fines de la década de 1970, me pagaron para jugar con ciclos fijos de código G, instrucciones de programación fijas que ayudan a los equipos CNC a realizar operaciones repetitivas. La longitud de la cinta de papel era una medida de la calidad del programa.

Además de los ciclos de picoteo estándar, los CNC presentaban (y aún presentan) códigos G específicos de la marca para círculos de orificios de pernos, líneas de orificios y patrones curvos de todo tipo. En los días en que los programas se almacenaban y recuperaban en cintas de papel perforadas, el uso por parte del fabricante de macros de código G y ciclos fijos era importante.

Para utilizar el código G de forma eficaz, los programadores de CNC reconocieron patrones y los codificaron para aprovechar la capacidad del controlador. Honestamente, ya no soy tan bueno en CAM. El software ha mejorado en las últimas décadas y ha relegado mis habilidades con la cinta de papel a un montón de errores.

Desde la perspectiva de este kibitzer, cuando las aplicaciones CAM generan automáticamente el código G, el resultado pueden ser movimientos simples X, Y y Z. El programador no tiene que preocuparse por una marca específica de controlador o posprocesador, por reconocer patrones o por la duración del programa. (Los veteranos hacen una pausa para reírse).

En el ámbito del CAD 3D convencional, una extrusión es una pequeña parte del proceso de modelado general, comparable a un movimiento G-01 XYZ en un CAM. En CAD, con suficientes jefes y cortes, probablemente se pueda hacer el modelo. Con suficientes movimientos X, Y y Z y cambios de herramientas, la pieza probablemente pueda tallarse.

Para forzar aún más la analogía entre las herramientas CAM y CAD, a este experto en CAD le gustaría analizar las operaciones de CAD que, como los ciclos fijos en código G, ayudan con la eficiencia y reducen el esfuerzo de modelado. Como ejemplo, considere el corte de barrido con perfil sólido.

La figura 1 muestra tres versiones de una pieza en sección transversal. La ranura curva es la diferencia entre estas versiones: extruidas, fileteadas o barridas. A la izquierda en la Figura 1, se usa un corte-extrusión simple como punto de partida, luego se usa Mover-cara para rotar el piso. Sin embargo, este es un modelado CAD elemental. El modelo 3D resultante sería difícil de mecanizar con una cortadora giratoria.

Para abordar ese problema de diseño para la capacidad de fabricación, los bordes del canal podrían filetearse. El resultado parece algo que podría tallarse con un molino de bolas. Sin embargo, cada filete del par sigue un camino separado, no exactamente lo que dejaría una sola pasada con un molino de bolas.

Para abordar ese problema, el modelo del extremo derecho de la Figura 1 se creó utilizando un barrido de un cuerpo sólido (que representa el cortador giratorio) a lo largo de una única trayectoria. Esto elimina material tal como lo haría una fresa.

La Figura 2A muestra la configuración en el Administrador de funciones para Cut-Sweep con perfil sólido. Tenga en cuenta la configuración del botón de opción para seleccionar Perfil sólido. Para que esta opción funcione, primero debe existir el cuerpo de la herramienta. Entonces, retrocedemos para modelar el cuerpo de la herramienta. En la vida real, el jinete de CAD conocería la secuencia de modelado requerida.

FIGURA 1. Se muestra una comparación de tres técnicas de modelado para una ranura en espiral. A la izquierda, una Cara cortada, extruida/rotada; en el medio, un modelo con filetes añadidos; y a la derecha, un ejemplo que se modeló con un cuerpo de herramienta barrido, teniendo en cuenta el diseño para la capacidad de fabricación.

La Figura 2B muestra la configuración para crear el cuerpo de la herramienta a partir de un boceto de revolución. Tenga en cuenta que la configuración (sin marcar) para Combinar resultado crea el cuerpo separado requerido para la herramienta de corte. El cuerpo de la herramienta que se muestra en la Figura 2B tiene un extremo redondeado para parecerse a un molino de bolas. Una de las limitaciones del cuerpo de la herramienta es que es una herramienta para zanjar; no puede tener socavaduras (un vástago delgado) como tienen algunos molinos de bolas. Otra consideración a tener en cuenta es el punto de partida del camino que seguirá la herramienta. El punto inicial debe coincidir con el plano utilizado para crear el cuerpo de herramienta girado.

Los molinos de bolas, las fresas redondeadas y las fresas achaflanadas se modelan de la misma manera. La Figura 2C muestra cómo una fresa de extremo plano cortaría una ranura en espiral. El fondo de la ranura no sería plano debido al paso tangente de las cuchillas giratorias a medida que el cortador desciende por la espiral.