Una ubicación de corte ( CLData ) se refiere a la posición en la que una fresadora CNC debe mantener una fresa mediante las instrucciones del programa (normalmente código G ).
Cada línea de código G que controla el movimiento consta de dos partes: el tipo de movimiento desde la última ubicación de corte hasta la siguiente ubicación de corte (por ejemplo, "G01" significa lineal, "G02" significa circular) y la siguiente ubicación de corte en sí (el punto cartesiano (20, 1.3, 4.409) en este ejemplo). "G01 X20Y1.3Z4.409"
La base fundamental para crear trayectorias de corte adecuadas para el fresado CNC son las funciones que pueden encontrar ubicaciones de corte válidas y unirlas en una serie.
Existen dos enfoques amplios y contradictorios para el problema de generar posiciones de corte válidas, dado un modelo CAD y una definición de herramienta: el cálculo por compensaciones y el cálculo contra triángulos. Cada uno de ellos se analiza en una sección posterior de este artículo.
El ejemplo más común del problema general de ubicación de la herramienta de corte es la compensación del radio de la herramienta de corte (CRC) , en la que una fresa (ya sea de extremo cuadrado, de extremo esférico o de extremo redondo) debe desplazarse para compensar su radio.
Desde la década de 1950, los cálculos CRC que buscan puntos de tangencia sobre la marcha se han realizado automáticamente dentro de los controles CNC, siguiendo las instrucciones de los códigos G como G40, G41 y G42 . Las entradas principales han sido los valores de compensación de radio almacenados en los registros de compensación (normalmente llamados a través de la dirección D) y la distinción entre ascenso/convencional izquierda/derecha llamada a través de G41 o G42 (respectivamente). Con la llegada del software CAM , que agregó una opción asistida por software para complementar el antiguo entorno de programación manual, gran parte de los cálculos CRC se pudieron trasladar al lado CAM y se pudieron ofrecer varios modos para manejar el CRC.
Aunque los problemas de CRC de 2 ejes o 2,5 ejes (como el cálculo de trayectorias de herramientas para un perfil simple en el plano XY) son bastante simples en términos de potencia computacional, es en las situaciones de 3, 4 y 5 ejes de contornear objetos 3D con una fresa esférica donde el CRC se vuelve bastante complejo. Aquí es donde el CAM se vuelve especialmente vital y supera con creces a la programación manual. Normalmente, la salida vectorial del CAM se posprocesa en código G mediante un programa de posprocesador que está adaptado al modelo de control CNC en particular. Algunos controles CNC de modelos recientes aceptan la salida vectorial directamente y realizan la traducción a entradas de servo por sí mismos, internamente.
Comience con un punto paramétrico UV en una superficie de forma libre , calcule el punto xyz y la normal, y desplace el punto a lo largo de la normal de una manera consistente con la definición de la herramienta de modo que el cortador ahora sea tangente a la superficie en ese punto.
Problemas: puede colisionar o dañar el modelo en otro lugar y no hay forma de saber que esto está sucediendo excepto con una implementación completa del enfoque triangulado.
La mayoría de los estudios académicos publicados creen que esta es la forma de encontrar las posiciones de corte y que el problema de las colisiones lejos del punto de contacto tiene solución. Sin embargo, nada de lo que se ha publicado hasta ahora se acerca a la solución de casos del mundo real.
Comience con el componente XY para una ubicación de la fresa y haga un bucle a través de cada triángulo en el modelo. Para cada triángulo que cruza bajo la sombra circular de la fresa, calcule el valor Z de la ubicación de la fresa requerida para que toque exactamente el triángulo y encuentre el máximo de todos esos valores. Hwang et al. [1] describe este enfoque en 1998, para herramientas de fresado cilíndricas, de punta esférica y de punta redonda. Estas ideas se desarrollan más en un artículo de 2002 de Chuang et al. [2] . En un artículo de 2004, Yau et al. [3] describen un algoritmo para ubicar una fresa APT contra triángulos. Yau et al. utilizan un árbol kd para encontrar triángulos superpuestos.
Problemas: requiere una gran cantidad de memoria para almacenar suficientes triángulos para registrar el modelo con una tolerancia lo suficientemente ajustada, y lleva más tiempo programar para obtener los valores iniciales de la ubicación de la herramienta de corte. Sin embargo, al menos se garantiza su validez en todos los casos.
Así es como lo hacen hoy en día todos los sistemas CAM importantes, porque funciona sin fallar sin importar la complejidad y la geometría del modelo, y se puede hacer más rápido después. La confiabilidad es mucho más importante que la eficiencia.
Lo anterior se refiere a máquinas de 3 ejes. Las máquinas de 5 ejes necesitan una entrada especial propia.
El algoritmo ZMap fue propuesto en la literatura académica por Byoung K Choi en 2003 como una forma de precalcular y almacenar una matriz regular de valores de ubicación de cortadores en la memoria de la computadora. El resultado es un modelo del mapa de altura de las posiciones de cortadores a partir del cual se pueden interpolar los valores intermedios. [4]
Debido a problemas de precisión, esto se generalizó en un ZMap extendido, o EZMap, mediante la colocación de puntos "flotantes" entre los puntos ZMap fijos. La ubicación de los puntos EZMap se encuentra de forma iterativa cuando se crea el ZMap. Los puntos EZMap solo se colocan donde aparecen bordes afilados entre los puntos ZMap normales; una geometría de origen completamente plana no requerirá ningún punto EZMap.