Как некоторые инструменты САПР обеспечивают автоматическое проектирование для повышения технологичности

Контроллеры ЧПУ когда-то использовали перфоленту для хранения и вызова программ. Длина ленты имела значение. Короче было лучше. Ната Голубнича/iStock/Getty Images Plus

В конце 1970-х мне платили за то, чтобы я играл с постоянными циклами G-кода, фиксированными программными инструкциями, которые помогают оборудованию с ЧПУ выполнять повторяющиеся операции. Длина бумажной ленты была одним из показателей качества программы.

В дополнение к стандартным фиксированным циклам расклейки, ЧПУ имели (и до сих пор имеют) G-коды для конкретных марок для окружностей отверстий под болты, линий отверстий и изогнутых узоров всех видов. В те времена, когда программы хранились и вызывались на перфоленте, использование производителем макросов G-кода и стандартных циклов было важно.

Чтобы эффективно использовать G-код, программисты ЧПУ распознавали шаблоны и кодировали их, чтобы воспользоваться возможностями контроллера. Честно говоря, я уже не так хорош в CAM. Программное обеспечение улучшилось за последние несколько десятилетий, и мои навыки работы с бумажной лентой превратились в груду глючных кнутов.

С точки зрения этого кибитцера, когда CAM-приложения автоматически генерируют G-код, результатом могут быть простые перемещения по X, Y и Z. Программисту не нужно беспокоиться о конкретной марке контроллера или постпроцессора, распознавании шаблонов или длине программы. (Старожилы делают паузу, чтобы хихикнуть.)

В сфере основных 3D CAD выдавливание представляет собой небольшую часть общего процесса моделирования, сравнимую с перемещением G-01 XYZ в CAM. В САПР, при наличии достаточного количества выступов и вырезов, модель, вероятно, можно изготовить. При достаточном количестве перемещений по X, Y и Z и смене инструмента деталь, вероятно, можно вырезать.

Чтобы еще больше усилить аналогию между инструментами CAM и CAD, этот CAD-жокей хотел бы обсудить CAD-операции, которые, подобно постоянным циклам в G-коде, помогают повысить эффективность и уменьшить затраты на моделирование. В качестве примера рассмотрим разрез по траектории со сплошным профилем.

На рис. 1 показаны три варианта детали в поперечном сечении. Изогнутая прорезь — это разница между этими версиями: вытянутыми, скругленными или изогнутыми. Слева на рисунке 1 в качестве отправной точки используется простое вырезание-вытягивание, затем для поворота пола используется перемещение-грань. Однако это элементарное CAD-моделирование. Полученную 3D-модель будет сложно обрабатывать вращающимся резаком.

Чтобы решить эту проблему технологичности конструкции, края канала можно скруглить. Результат похож на то, что могла бы выточить шаровая мельница. Однако каждое филе в паре движется по отдельному пути – не совсем то, что оставил бы после себя одиночный проход шаровой мельницы.

Чтобы решить эту проблему, модель в крайнем правом углу на рисунке 1 была создана с использованием перемещения твердого тела (представляющего вращающийся резец) по одному пути. Это удаляет материал так же, как это делает концевая фреза.

На рис. 2А показаны настройки в Диспетчере функций для выреза по траектории со сплошным профилем. Обратите внимание на настройку переключателя для выбора Solid Profile. Чтобы эта опция работала, сначала должно существовать тело инструмента. Итак, мы возвращаемся к моделированию корпуса инструмента. В реальной жизни специалист по САПР знал бы необходимую последовательность моделирования.

РИСУНОК 1. Показано сравнение трех методов моделирования спиральной канавки. Слева: вырезанная вытянутая/повернутая грань; посередине добавлена ​​модель с скруглениями; а справа — пример, который был смоделирован со стреловидным корпусом инструмента с учетом технологичности конструкции.

На рисунке 2B показана установка для создания корпуса инструмента из повернутого эскиза. Обратите внимание, что настройка (не отмечена) для параметра «Объединить результат» создает необходимое отдельное тело для режущего инструмента. Корпус инструмента, показанный на рисунке 2B, имеет закругленный конец, напоминающий шаровую мельницу. Одним из ограничений корпуса инструмента является то, что это траншейный инструмент; у него не может быть подрезов (тонкого стержня), как у некоторых шаровых мельниц. Еще один момент, который следует учитывать, — это начальная точка пути, по которому будет следовать инструмент. Начальная точка должна совпадать с плоскостью, используемой для создания повернутого тела инструмента.

Шаровые мельницы, радиусные фрезы и фрезы с фасками моделируются таким же образом. На рисунке 2C показано, как концевая фреза с плоской поверхностью нарезает спиральную канавку. Дно канавки не будет плоским из-за касательного прохода вращающихся лезвий при движении фрезы по спирали.