Como algumas ferramentas CAD oferecem design automático para resultados de fabricação

Mar 03, 2024

Os controladores CNC já usaram fita de papel perfurada para armazenamento e recuperação de programas. O comprimento da fita importava. Quanto mais curto era melhor. NataGolubnycha/iStock/Getty Images Plus

No final da década de 1970, fui pago para brincar com ciclos fixos de código G, instruções fixas de programação que ajudam equipamentos CNC a realizar operações repetitivas. O comprimento da fita de papel era uma medida da qualidade do programa.

Além dos ciclos de bicadas padrão, os CNCs apresentavam (e ainda apresentam) códigos G específicos da marca para círculos de furos de parafusos, linhas de furos e padrões curvos de todos os tipos. Na época em que os programas eram armazenados e recuperados em fita de papel perfurada, o uso de macros de código G e ciclos fixos pelo fabricante era importante.

Para usar o código G de maneira eficaz, os programadores CNC reconheceram padrões e os codificaram para aproveitar a capacidade do controlador. Honestamente, não sou mais tão bom no CAM. O software melhorou nas últimas décadas e relegou minhas habilidades com fita de papel para a pilha de chicotes.

Da perspectiva deste kibitzer, quando os aplicativos CAM geram automaticamente o código G, movimentos simples de X, Y e Z podem ser o resultado. O programador não precisa se preocupar com uma marca específica de controlador ou pós-processador, com o reconhecimento de padrões ou com a duração do programa. (Os veteranos fazem uma pausa para rir.)

No domínio do CAD 3D convencional, uma extrusão é uma pequena parte do processo geral de modelagem, comparável a um movimento G-01 XYZ em um CAM. Em CAD, com saliências e cortes suficientes, o modelo provavelmente poderá ser feito. Com movimentos X, Y e Z suficientes e mudanças de ferramentas, a peça provavelmente poderá ser esculpida.

Para forçar ainda mais a analogia entre as ferramentas CAM e CAD, este jóquei do CAD gostaria de discutir as operações CAD que, como os ciclos fixos no código G, ajudam na eficiência e diminuem o esforço de modelagem. Como exemplo, considere o Cut Sweep com Perfil Sólido.

A Figura 1 mostra três versões de uma peça em corte transversal. A ranhura curva é a diferença entre essas versões serem extrudadas, filetadas ou varridas. À esquerda na Figura 1, um simples Cut-Extrude é usado como ponto de partida e, em seguida, Move-Face é usado para girar o piso. No entanto, esta é uma modelagem CAD elementar. O modelo 3D resultante seria difícil de usinar com uma fresa rotativa.

Para resolver esse problema de design para capacidade de fabricação, as bordas do canal poderiam ser filetadas. O resultado parece algo que um moinho de bolas poderia esculpir. No entanto, cada filé do par segue um caminho separado – não exatamente o que uma única passagem com um moinho de bolas deixaria para trás.

Para resolver esse problema, o modelo mais à direita na Figura 1 foi feito usando uma varredura de um corpo sólido (representando a fresa rotativa) ao longo de um único caminho. Isso remove material da mesma forma que uma fresa de topo faria.

A Figura 2A mostra as configurações no Feature Manager para o Cut-Sweep com perfil sólido. Observe a configuração do botão de opção para selecionar Perfil Sólido. Para que esta opção funcione, o corpo da ferramenta deve existir primeiro. Então, voltamos para modelar o corpo da ferramenta. Na vida real, o jóquei do CAD saberia a sequência de modelagem necessária.

FIGURA 1. É mostrada uma comparação de três técnicas de modelagem para uma ranhura em espiral. À esquerda, uma extrusão cortada/face girada; no meio, um modelo com filetes adicionados; e à direita, um exemplo que foi modelado com um corpo de ferramenta varrido, tendo em mente o design para capacidade de fabricação.

A Figura 2B mostra a configuração para criar o corpo da ferramenta a partir de um Esboço Revolvido. Observe que a configuração (desmarcada) para o resultado da mesclagem cria o corpo separado necessário para a ferramenta de corte. O corpo da ferramenta mostrado na Figura 2B tem uma extremidade arredondada para se assemelhar a um moinho de bolas. Uma das limitações do corpo da ferramenta é que se trata de uma ferramenta de abertura de valas; não pode ter rebaixos (uma haste fina) como alguns moinhos de bolas têm. Outra consideração a ter em mente é o ponto de partida do caminho que a ferramenta seguirá. O ponto inicial deve coincidir com o plano utilizado para criar o corpo da ferramenta girado.

Moinhos de bolas, fresas radiais e fresas chanfradas são modelados da mesma maneira. A Figura 2C mostra como uma fresa de topo de face plana cortaria uma ranhura em espiral. O fundo da ranhura não seria plano devido à passagem tangente das lâminas giratórias à medida que o cortador se move para baixo na espiral.