Comment certains outils de CAO permettent une conception automatique pour des résultats de fabricabilité

Mar 03, 2024

Les contrôleurs CNC utilisaient autrefois du ruban de papier perforé pour le stockage et le rappel des programmes. La longueur de la bande comptait. Plus court était mieux. NataGolubnycha/iStock/Getty Images Plus

À la fin des années 1970, j’étais payé pour jouer avec des cycles prédéfinis en code G, des instructions de programmation fixes qui aidaient les équipements CNC à effectuer des opérations répétitives. La longueur de la bande de papier était une mesure de la qualité du programme.

En plus des cycles de débourrage standard, les CNC comportaient (et comportent toujours) des codes G spécifiques à la marque pour les cercles de trous de boulons, les lignes de trous et les motifs courbes de toutes sortes. À l'époque où les programmes étaient stockés et rappelés sur du papier perforé, l'utilisation par les fabricants de macros de code G et de cycles prédéfinis était importante.

Pour utiliser efficacement le code G, les programmeurs CNC ont reconnu les modèles et les ont codés afin de tirer parti des capacités du contrôleur. Honnêtement, je ne suis plus très bon en CAM. Les logiciels se sont améliorés au cours des dernières décennies et ont relégué mes compétences en matière de bandes papier au rang des fouets de buggy.

Du point de vue de ce kibitzer, lorsque les applications CAM génèrent automatiquement le code G, de simples mouvements X, Y et Z peuvent en résulter. Le programmeur n'a pas à se soucier d'une marque spécifique de contrôleur ou de postprocesseur, de la reconnaissance de modèles ou de la longueur du programme. (Les anciens s'arrêtent pour rire.)

Dans le domaine de la CAO 3D traditionnelle, une extrusion constitue une petite partie du processus de modélisation global, comparable à un mouvement G-01 XYZ dans une FAO. En CAO, avec suffisamment de bossages et de coupes, le modèle peut probablement être réalisé. Avec suffisamment de mouvements X, Y et Z et de changements d'outils, la pièce peut probablement être sculptée.

Pour accentuer davantage l'analogie entre les outils de FAO et de CAO, ce jockey de CAO aimerait discuter des opérations de CAO qui, comme les cycles prédéfinis dans le code G, contribuent à l'efficacité et réduisent l'effort de modélisation. À titre d'exemple, veuillez considérer le Cut Sweep avec un profil solide.

La figure 1 montre trois versions d'une pièce en coupe transversale. La fente incurvée constitue la différence entre ces versions : extrudées, filetées ou balayées. Sur la gauche de la figure 1, un simple Cut-Extrude est utilisé comme point de départ, puis Move-Face est utilisé pour faire pivoter le sol. Il s’agit cependant d’une modélisation CAO élémentaire. Le modèle 3D résultant serait difficile à usiner avec une fraise rotative.

Pour résoudre ce problème de conception et de fabricabilité, les bords du canal pourraient être arrondis. Le résultat ressemble en quelque sorte à quelque chose qu’un broyeur à boulets pourrait sculpter. Cependant, chaque filet de la paire suit un chemin distinct, ce qui n'est pas tout à fait ce qu'un seul passage avec un broyeur à boulets laisserait derrière lui.

Pour résoudre ce problème, le modèle à l'extrême droite de la figure 1 a été réalisé en utilisant un balayage d'un corps solide (représentant la fraise en rotation) le long d'un seul chemin. Cela enlève de la matière comme le ferait une fraise en bout.

La figure 2A montre les paramètres dans le gestionnaire de fonctionnalités pour le coupe-balayage avec profil solide. Notez le paramètre du bouton radio pour sélectionner Profil solide. Pour que cette option fonctionne, le corps de l'outil doit d'abord exister. Nous revenons donc en arrière pour modéliser le corps de l'outil. Dans la vraie vie, le jockey CAO connaîtrait la séquence de modélisation requise.

FIGURE 1. Une comparaison de trois techniques de modélisation pour une rainure en spirale est présentée. À gauche, une face coupée, extrudée/tournée ; au milieu, un modèle avec des filets ajoutés ; et à droite, un exemple modélisé avec un corps d'outil balayé, en gardant à l'esprit la conception pour la fabricabilité.

La figure 2B montre la configuration pour créer le corps de l'outil à partir d'une esquisse de révolution. Notez que le paramètre (non coché) pour le résultat de fusion crée le corps séparé requis pour l'outil de coupe. Le corps de l'outil représenté sur la figure 2B a une extrémité arrondie pour ressembler à un broyeur à boulets. L’une des limites du corps de l’outil est qu’il s’agit d’un outil de tranchée ; il ne peut pas avoir de contre-dépouilles (une tige fine) comme certains broyeurs à boulets. Une autre considération à garder à l'esprit est le point de départ du chemin que l'outil suivra. Le point de départ doit coïncider avec le plan utilisé pour créer le corps d'outil pivoté.

Les broyeurs à boulets, les fraises à rayon et les fraises chanfreinées sont modélisés de la même manière. La figure 2C montre comment une fraise à face plate découperait une rainure en spirale. Le fond de la rainure ne serait pas plat en raison du passage tangentiel des lames en rotation lorsque la fraise descend dans la spirale.