Расположение фрезы

( Местоположение фрезы CLData ) относится к положению, в котором с ЧПУ фрезерному станку было приказано удерживать фрезу согласно инструкциям программы (обычно G-код ).

Каждая строка G-кода управления движением состоит из двух частей: тип движения от последнего положения фрезы до следующего положения фрезы (например, «G01» означает линейное, «G02» означает круговое) и само следующее положение фрезы ( декартова точка (20, 1,3, 4,409 в этом примере). "G01 X20Y1.3Z4.409"

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

Существует два широких и противоречивых подхода к проблеме создания допустимых положений фрезы с учетом модели САПР и определения инструмента: расчет по смещениям и расчет по треугольникам. Каждый из них обсуждается в следующем разделе этой статьи.

Наиболее распространенным примером общей проблемы с расположением фрезы является компенсация радиуса фрезы (CRC) , при которой концевая фреза (с квадратным, шаровым или закругленным концом) должна быть смещена для компенсации ее радиуса.

С 1950-х годов расчеты CRC для поиска точек касания «на лету» выполнялись автоматически в средствах управления ЧПУ в соответствии с инструкциями G-кодов, таких как G40, G41 и G42 . Основными входными данными были значения смещения радиуса, хранящиеся в регистрах смещения (обычно вызываемые по адресу D), а также различие подъема влево/вправо/обычное, вызываемое через G41 или G42 (соответственно). С появлением программного обеспечения CAM , которое добавило программную опцию в дополнение к старой среде ручного программирования, большая часть вычислений CRC может быть перенесена на сторону CAM, и могут быть предложены различные режимы обработки CRC.

Хотя задачи CRC по 2 или 2,5 осям (например, расчет траектории инструмента для простого профиля в плоскости XY) довольно просты с точки зрения вычислительной мощности, в 3-, 4- и 5-осевых ситуациях контурной обработки 3D-объекты с шаровой концевой фрезой, которые CRC становятся довольно сложными. Именно здесь CAM становится особенно важным и превосходит ручное программирование. Обычно векторный вывод CAM подвергается постобработке в G-код с помощью программы постпроцессора, адаптированной к конкретной модели управления ЧПУ. Некоторые системы управления ЧПУ последних моделей напрямую принимают векторный выходной сигнал и внутренне выполняют преобразование в сервовходы.

По смещениям

Начните с параметрической точки UV на поверхности произвольной формы , вычислите точку xyz и нормаль, а также сместите точку вдоль нормали в соответствии с определением инструмента, чтобы фреза теперь касалась поверхности в этой точке.

Проблемы: возможно столкновение или повреждение модели в другом месте, и невозможно определить, что это происходит, кроме как при полной реализации триангулированного подхода.

Большинство опубликованных ученых полагают, что это способ найти местонахождение резцов и что проблема столкновений вдали от точки контакта разрешима. Однако пока ничего из напечатанного не приближается к рассмотрению реальных случаев.

Против треугольников

Начните с компонента XY для определения местоположения фрезы и проведите цикл по каждому треугольнику модели. Для каждого треугольника, который пересекает круговую тень фрезы, вычислите значение Z местоположения фрезы, необходимое для того, чтобы она точно касалась треугольника, и найдите максимальное из всех таких значений. Хван и др. ^[1] описали этот подход в 1998 году для цилиндрических, сферических и закругленных фрез. Эти идеи получили дальнейшее развитие в статье Чуанга и др., опубликованной в 2002 году. ^[2] В статье 2004 г. Яу и др. ^[3] описать алгоритм нахождения APT-резака относительно треугольников. Яу и др. используйте kd-дерево для поиска перекрывающихся треугольников.

Проблемы: требуется много памяти для хранения достаточного количества треугольников, чтобы зарегистрировать модель с достаточно жестким допуском, и требуется больше времени для программирования, чтобы получить начальные значения местоположения фрезы. Однако они, по крайней мере, гарантированно действительны во всех случаях.

Именно так в наши дни делают все основные CAM-системы, потому что это работает без сбоев независимо от сложности и геометрии модели, а позже можно быстро сделать. Надежность гораздо важнее эффективности.

Вышеупомянутое относится к 3-осным станкам. Для 5-осевых станков требуется отдельный вход.

ZMap

Алгоритм ZMap был предложен в академической литературе Бьюнгом К. Чой в 2003 году как способ предварительного расчета и хранения регулярного массива значений местоположения фрезы в памяти компьютера. Результатом является модель карты высот положений фрез, из которой можно интерполировать промежуточные значения. ^[4]

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

Ссылки

^ Хван, Джи Сон; Чанг, Тянь-Чьен (июль 1998 г.). «Трехосная обработка составных поверхностей плоскими и скругленными концевыми фрезами». Компьютерное проектирование . 30 (8): 641–647. дои : 10.1016/S0010-4485(98)00021-9 .
^ Чуанг, К.-М.; Чен, К.-Ю.; Яу, Х.-Т. (январь 2002 г.). «Подход обратного проектирования к созданию траекторий движения инструмента без помех при трехосной обработке на основе отсканированных данных физических моделей». Международный журнал передовых производственных технологий . 19 (1): 23–31. дои : 10.1007/PL00003965 . ISSN 1433-3015 . S2CID 109073526 .
^ Яу, Х.-Т.; Чуанг, К.-М.; Ли, Ю.-С. (июль 2004 г.). «ЧПУ-обработка треугольных скульптурных поверхностей в формате стереолитографии обобщенной фрезой». Международный журнал производственных исследований . 42 (13): 2573–2598. дои : 10.1080/00207540410001671651 . S2CID 110948373 .
^ Маенг, Сын Рёль; Пэк, Накхун; Шин, Сон Ён; Чхве, Бён Кю (2003). «Метод обновления Z-карты для линейно движущихся инструментов» (PDF) . Компьютерное проектирование . 35 (11): 995–1009. дои : 10.1016/S0010-4485(02)00161-6 . S2CID 32700285 . Архивировано из оригинала (PDF) 22 июля 2011 года . Проверено 22 июля 2010 г.

[1] Хван, Джи Сон; Чанг, Тянь-Чьен (июль 1998 г.). «Трехосная обработка составных поверхностей плоскими и скругленными концевыми фрезами». Компьютерное проектирование . 30 (8): 641–647. дои : 10.1016/S0010-4485(98)00021-9 .

[2] Чуанг, К.-М.; Чен, К.-Ю.; Яу, Х.-Т. (январь 2002 г.). «Подход обратного проектирования к созданию траекторий движения инструмента без помех при трехосной обработке на основе отсканированных данных физических моделей». Международный журнал передовых производственных технологий . 19 (1): 23–31. дои : 10.1007/PL00003965 . ISSN 1433-3015 . S2CID 109073526 .

[3] Яу, Х.-Т.; Чуанг, К.-М.; Ли, Ю.-С. (июль 2004 г.). «ЧПУ-обработка треугольных скульптурных поверхностей в формате стереолитографии обобщенной фрезой». Международный журнал производственных исследований . 42 (13): 2573–2598. дои : 10.1080/00207540410001671651 . S2CID 110948373 .

[4] Маенг, Сын Рёль; Пэк, Накхун; Шин, Сон Ён; Чхве, Бён Кю (2003). «Метод обновления Z-карты для линейно движущихся инструментов» (PDF) . Компьютерное проектирование . 35 (11): 995–1009. дои : 10.1016/S0010-4485(02)00161-6 . S2CID 32700285 . Архивировано из оригинала (PDF) 22 июля 2011 года . Проверено 22 июля 2010 г.

[1]

[2]

[3]

[4]