Расположение резака - Cutter location

А расположение резака (CLData) относится к позиции, которую ЧПУ фрезерный станок получил указание провести фреза инструкциями в программе (обычно G-код ).

Каждая линия G-кода управления движением состоит из двух частей: типа движения от последнего местоположения фрезы к следующему местоположению фрезы (например, "G01" означает линейное, "G02" означает круговое) и самого следующего местоположения фрезы ( декартова точка (20, 1.3, 4.409) в этом примере). "G01 X20Y1.3Z4.409"

Фундаментальной основой для создания траекторий фрезы, подходящих для фрезерования с ЧПУ, являются функции, которые могут находить допустимые местоположения фрез и соединять их в серию.

Существует два широких и противоречащих друг другу подхода к проблеме определения правильных местоположений резцов, учитывая CAD модель и определение инструмента: расчет по смещениям и расчет по треугольникам. Каждый из них обсуждается в следующем разделе этой статьи.

Наиболее распространенный пример общей проблемы расположения резака: компенсация радиуса фрезы (CRC), в котором концевая фреза (квадратный конец, шаровой конец или бычий конец) должны быть компенсировать чтобы компенсировать его радиус.

С 1950-х годов вычисления CRC, обнаруживающие точки касания на лету, выполнялись автоматически с помощью ЧПУ, следуя инструкциям G-кодов, таких как G40, G41 и G42. Основными входными данными были значения смещения радиуса, хранящиеся в регистрах смещения (обычно вызываемые через адрес D), и различие подъема влево / вправо / обычное расстояние, вызываемое через G41 или G42 (соответственно). С появлением CAM программное обеспечение, которое добавило программную опцию в дополнение к старой среде ручного программирования, большая часть вычислений CRC могла быть перенесена на сторону CAM, и можно было предложить различные режимы для того, как обрабатывать CRC.

Хотя 2-осевые или 2,5-осевые задачи CRC (такие как вычисление траекторий для простого профиля в плоскости XY) довольно просты с точки зрения вычислительной мощности, они возникают в 3-, 4- и 5-осевых ситуациях контурной обработки. Трехмерные объекты с шаровой фрезой, CRC становятся довольно сложными. Именно здесь CAM становится особенно важным и намного превосходит ручное программирование. Обычно выходной вектор CAM подвергается постобработке в G-код с помощью программы постпроцессора, которая адаптирована к конкретной модели управления ЧПУ. Некоторые более поздние модели ЧПУ принимают векторный выходной сигнал напрямую и сами выполняют преобразование во входные сервоприводы.

По зачетам

Начните с параметрической точки UV в поверхность произвольной формы, вычислите точку xyz и нормаль, а затем смещайте от точки по нормали в соответствии с определением инструмента, чтобы резец теперь касался поверхности в этой точке.

Проблемы: может столкнуться с моделью в другом месте или выдолбить ее, и невозможно сказать, что это происходит, кроме как при полной реализации триангулированного подхода.

Большинство опубликованных ученых считают, что это способ найти расположение резцов, и что проблема столкновений вдали от точки контакта разрешима. Однако до сих пор ничто не напечатано близко к реальным случаям.

Против треугольников

Начните с компонента XY для местоположения фрезы и сделайте петлю по каждому треугольнику в модели. Для каждого треугольника, который пересекает круговую тень фрезы, вычислите значение Z положения фрезы, необходимое для того, чтобы она точно касалась треугольника, и найдите максимум всех таких значений. Hwang et al.[1] описать этот подход в 1998 году для цилиндрических, шаровых и фрезерных инструментов. Эти идеи получили дальнейшее развитие в статье Chuang et al.[2] В статье 2004 г. Яу и др.[3] описать алгоритм обнаружения APT-резака против треугольников. Яу и др. использовать kd-дерево для поиска перекрывающихся треугольников.

Проблемы: требуется много памяти для хранения достаточного количества треугольников для регистрации модели с достаточно жестким допуском, и требуется больше времени для программирования, чтобы получить начальные значения местоположения резца. Тем не менее, они, по крайней мере, гарантированно действительны во всех случаях.

Именно так сегодня это делают все основные CAM-системы, потому что они работают без сбоев, независимо от сложности и геометрии модели, и могут быть быстро созданы позже. Надежность гораздо важнее эффективности.

Вышесказанное относится к 3-осевым станкам. Для 5-осевых станков нужен отдельный ввод.

ZMap

В ZMap Алгоритм был предложен в академической литературе Byoung K Choi в 2003 году как способ предварительного расчета и сохранения регулярного массива значений местоположения резца в памяти компьютера. Результатом является модель карты высот позиций резцов, из которой можно интерполировать промежуточные значения.[4]

Из-за проблем с точностью это было обобщено в расширенную ZMap или EZMap путем размещения «плавающих» точек между фиксированными точками ZMap. Расположение точек EZMap определяется итеративно при создании ZMap. Точки EZMap размещаются только там, где острые края встречаются между обычными точками ZMap; полностью плоская исходная геометрия не требует никаких точек EZMap.

Рекомендации

  1. ^ Хван, Джи Сон; Чанг, Тянь-Чиен (июль 1998 г.). «Трехосевая обработка составных поверхностей плоскими и концевыми фрезами». Системы автоматизированного проектирования. 30 (8): 641–647. Дои:10.1016 / S0010-4485 (98) 00021-9.
  2. ^ Chuang, C.-M .; Chen, C.-Y .; Яу, Х.-Т. (Январь 2002 г.). «Обратный инженерный подход к созданию траекторий движения инструмента без помех при трехосной обработке из отсканированных данных физических моделей». Международный журнал передовых производственных технологий. 19 (1): 23–31. Дои:10.1007 / PL00003965. ISSN  1433-3015.
  3. ^ Yau, H.-T .; Chuang, C.-M .; Ли, Ю.-С. (Июль 2004 г.). «Обработка с ЧПУ триангулированных скульптурных поверхностей в формате стереолитографии с универсальным резцом». Международный журнал производственных исследований. 42 (13): 2573–2598. Дои:10.1080/00207540410001671651.
  4. ^ Маенг, Сын Рёль; Пэк, Нахун; Шин, Сун Юн; Чой, Бён Гю (2003). «Метод обновления Z-карты для линейно перемещающихся инструментов» (PDF). Системы автоматизированного проектирования. 35 (11): 995–1009. Дои:10.1016 / S0010-4485 (02) 00161-6. Архивировано из оригинал (PDF) 22 июля 2011 г.. Получено 22 июля, 2010.