Desempaquetando la extensión de fabricación:¿Por qué empinada y poco profunda?

¿Qué es la Extensión de Fabricación?

Antes de profundizar en los detalles que hacen que Steep and Shallow sea más que una trayectoria única para maquinistas perezosos, quiero cubrir rápidamente lo que realmente es Fusion 360 Manufacturing Extension. La extensión de fabricación agrega una funcionalidad más profunda para aquellos de nosotros que la necesitamos. Actualmente incluye acceso a Fabricación aditiva, Reconocimiento de orificios, Inspección de superficie y Sondeo de geometría, y Empinado y poco profundo. Básicamente, automatización de perforación, inspección en proceso y estrategias sólidas de acabado. Puede habilitar, es decir, suscribirse a, la extensión de fabricación directamente en Fusion 360. Obtenga más información sobre la extensión de fabricación aquí.

Si se suscribe a la extensión de fabricación, realiza un montón de operaciones utilizando esas estrategias y luego decide no volver a suscribirse, aún puede ver y publicar las operaciones que realizó. Simplemente no puedes editarlos. El objetivo de la extensión de fabricación es brindarle flexibilidad para acceder solo a la funcionalidad que necesita, cuando la necesita. No hay un alto costo inicial, ni descargas, ni números de serie ni dongles adicionales. De esta manera, el precio base de Fusion 360 se mantiene bajo para aquellos que no siempre necesitan esta capacidad más profunda y más compleja mientras nos mantienen en el negocio y le brindan la opción de publicar programas heredados.

Bien, genial. ¿Qué es empinado y poco profundo?

Steep and Shallow es la trayectoria de acabado 3D incluida en la extensión de fabricación. A un alto nivel, puede mecanizar piezas completas con geometría de superficie compleja en una sola trayectoria. Tiene parámetros dedicados para las áreas empinadas y poco profundas de la pieza contenida en una sola operación. ¡Supongo que está claro cómo obtuvo su nombre!

Solo desde esta vista de alto nivel, incluir Steep y Shallow en la extensión de fabricación no tiene mucho sentido. Parece que combinar las estrategias Scallop y Contour conduciría al mismo resultado, ¿verdad? Eso es lo que pensé al principio. Pero, como le gusta decir a Tim Paul, el diablo está en los detalles. ¡Y guau, Steep and Shallow tiene muchos detalles!

Para echar un vistazo más de cerca, mecanicé 4 piezas idénticas en el Haas VF2SS que tenemos en el Centro de tecnología de San Francisco en Pier 9. Compararé algunos de los pequeños detalles y veré si realmente vale la pena usar Steep and Shallow.

Ángulo de umbral y distancia de superposición

Comencemos hacia la parte superior de la pestaña Pasos empinados y poco profundos. El parámetro Threshold Angle facilita garantizar que las estrategias empinadas y poco profundas cubran las áreas apropiadas de la pieza. Este es el "ángulo de corte" donde la estrategia cambia de pronunciada a poco profunda. Entonces, si ingreso 30 grados, cualquier cosa menos profunda tendrá aplicada la estrategia de pases poco profundos. Cualquier cosa más empinada tendrá aplicada la estrategia de pasos empinados. El parámetro Distancia de superposición especifica una distancia para combinar las estrategias para reducir la apariencia de las costuras en el producto final.

Si está utilizando una combinación de Scallop o Parallel y Contour, aún puede obtener las trayectorias para cubrir la mayor parte de la pieza utilizando la contención de pendiente disponible en la mayoría de las estrategias de acabado 3D. 0 grados es plano y 90 grados es vertical, en relación con el eje Z. Por lo tanto, para lograr el mismo resultado que un Ángulo de umbral de 45 grados, usaría una contención de Pendiente de 0 grados a 45 grados en Vieira o Paralelo y una contención de 45 a 90 grados en Contorno. Pero esto no tiene en cuenta ninguna superposición.

¿Realmente importa la distancia de superposición?

Ahora, dependiendo de a quién le preguntes y qué tipo de piezas estés haciendo, la importancia de la superposición varía. Algunos dicen que no es necesario y simplemente desperdicia un tiempo de ciclo precioso. Algunos dicen que es muy necesario mezclar las superficies de transición para obtener un acabado de superficie uniforme. Lo importante aquí es que Steep and Shallow tiene un parámetro real que puede usar para controlar exactamente la distancia de superposición. Si necesita superposición, un buen valor inicial es establecer la Distancia de superposición igual a 2 veces el paso a paso y ajustar desde allí.

Para que las estrategias separadas se superpongan, deberá asegurarse de que las contenciones de pendiente también se superpongan. En este caso, configuré el ángulo máximo de vieira en 45,5 grados y el ángulo mínimo de contorno en 44,5 grados. Por lo tanto, las trayectorias deben superponerse ligeramente en aproximadamente 1 grado. Sin embargo, no sé qué es eso en distancia lineal. La ventaja de Steep y Shallow es que sé exactamente cuánto se superpondrán, mientras que para las estrategias separadas es un poco un juego de adivinar y verificar.

Secuestro empinado y poco profundo

Ahora, hay algo importante que permite el ángulo de umbral de empinado y poco profundo. Esencialmente, puede forzarlo para que cubra toda la parte, ya sea en los pasos empinados o poco profundos, configurando el Ángulo de umbral en 0,1 grados o 89,9 grados, respectivamente. Combine esto con los límites de Pendiente, y puede usar Empinada y Superficial para crear trayectorias de herramientas Scallop, Parallel, Contour o Ramp optimizadas. Esto podría ser especialmente útil para aquellos con máquinas de 5 ejes que pueden usar la Orientación de la herramienta para inclinar la herramienta para que corte la punta mientras mantiene el mismo movimiento de corte. Alternativamente, puede convertir Steep and Shallow en una mejor versión de Scallop o Parallel según los beneficios que estoy a punto de cubrir.

Pases continuos para vieira

Descendiendo en el cuadro de diálogo, hay varias opciones en la sección de pasadas poco profundas específicas de Scallop. En este caso, para esta geometría de pieza, Scallop tenía más sentido que Parallel, así que es en lo que me centraré. La casilla de verificación Continuo convierte la vieira en una espiral continua en lugar de pasos de compensación distintos que requieren movimientos de transición. Esto puede ayudar a reducir las marcas en la pieza ya que la herramienta permanece constantemente enganchada al material. El enganche constante reduce los cambios en la deflexión de la herramienta que generan marcas en la pieza donde la herramienta se desvía cuando comienza a engranarse o se endereza cuando se desengancha.

Los Pases Continuos también ayudan a que la máquina se mueva más suavemente. Por lo general, habrá una velocidad de avance diferente para los movimientos de entrada/salida y los movimientos de corte definidos para la herramienta y heredados por la operación. Hay muchos factores que intervienen en la creación del movimiento de máquina más óptimo que están fuera del alcance de este blog, pero mantener una velocidad de avance constante definitivamente puede ayudar. Esto significa que la máquina no necesita acelerar y desacelerar con tanta frecuencia, lo que puede empeorar aún más los problemas de desviación de la herramienta.

La creación de pases continuos no está disponible actualmente en la trayectoria de la vieira en Fusion 360. Por lo tanto, si bien puede usar Steep y Shallow para crear una vieira mejorada, no puede replicar esto con una vieira básica.

Desplazamientos suaves para Scallop

A continuación, hay dos opciones que ayudan a suavizar el movimiento de la máquina y al mismo tiempo reducen la variación en el acabado de la superficie.

Las trayectorias festoneadas tienen una tendencia a "colapsar" a medida que las pasadas continúan desplazándose hacia el centro de la pieza. Esto puede dar lugar a esquinas afiladas en la trayectoria. Estas esquinas afiladas significan que la herramienta y la máquina tienen que girar esencialmente en una moneda de diez centavos, lo que lleva a una alta aceleración y desaceleración en al menos un eje de desplazamiento. Como mencioné anteriormente, esto genera problemas con la desviación de la herramienta, lo que puede provocar que queden marcas en la pieza. Para combatir esto, Steep and Shallow tiene una opción de Compensaciones suaves que redondea esas esquinas afiladas para ayudar a suavizar el movimiento de la máquina.

Desafortunadamente, incluso Smooth Offsets no es una panacea. Las esquinas internas todavía tienen un problema:hay una distancia mayor entre cada esquina interna que el paso a paso programado. Esto puede conducir a una cúspide más alta a lo largo de las esquinas internas. ¡Afortunadamente, Steep and Shallow tiene otra opción para resolver exactamente este problema! Remove Cusps at Junctions agrega una pasada a lo largo de las esquinas internas donde la distancia es mayor que el paso, lo que ayuda a suavizar esa cúspide alta y da como resultado un acabado de superficie más uniforme.

Una vez más, estas opciones solo se encuentran en Empinada y poco profunda, por lo que, si bien puede usar Empinada y poco profunda para crear una vieira con estas opciones, no puede replicarla con la trayectoria de vieira estándar.

Suavizado uniformemente espaciado

Definitivamente guardé lo mejor para el final, y es la nueva opción de suavizado disponible en Steep and Shallow. Ajustar líneas y arcos hace esencialmente lo que hace la opción de suavizado en el resto de Fusion 360:aproxima líneas y arcos para reducir el número total de puntos en la trayectoria. Tim hace un gran trabajo al explicar con más detalle aquí. Esta opción es excelente para máquinas más antiguas en las que demasiados puntos pueden conducir a una escasez de datos. La falta de datos significa que la máquina herramienta se detiene y espera a que se procese la siguiente línea de código. Esto puede conducir a un movimiento de la máquina entrecortado y problemático. Si bien las trayectorias de herramientas grandes y complejas pueden causar problemas en los controles antiguos con menos potencia de procesamiento, es menos probable que los controles más nuevos con procesadores modernos tengan este problema.

Para las máquinas más nuevas, el procesamiento de datos ya no es un problema. Ahora, en realidad es más beneficioso agregar puntos para mantener la distancia entre los puntos lo más uniforme posible. Esto mantiene los puntos de la trayectoria más cerca de la superficie original, manteniendo una tolerancia general más estricta y suavizando el movimiento de la máquina entre los puntos. Probé las tres opciones de suavizado y los resultados de las piezas se encuentran a continuación. Desafortunadamente, los resultados no se muestran tan bien a través de una foto como en persona. Sin embargo, claramente hay una mejora significativa en la calidad de la superficie. Incluso puede ver cómo la distribución irregular de puntos en la trayectoria conduce directamente a facetas o inconsistencias en la pieza terminada.

¿Qué significa todo esto?

Entonces, ¿deberías usar Steep and Shallow? Creo que la conclusión, como suelen ser las conclusiones, es que no hay una respuesta perfecta. Desde una perspectiva técnica, ofrece una funcionalidad que simplemente no está disponible al combinar otras trayectorias. Las pasadas continuas, las compensaciones suaves y los puntos espaciados uniformemente ofrecen claras ventajas al considerar cómo se moverá su máquina y el acabado superficial resultante. Por lo tanto, si está mecanizando piezas con tolerancias superficiales estrechas que requieren una cantidad no trivial de acabado manual, vale la pena explorar estas mejoras. Si está realizando operaciones de granallado después del mecanizado, tal vez una plantilla de trayectoria que utilice Scallop y Contour sea lo suficientemente buena.

Desde una perspectiva comercial, Steep and Shallow tiene un costo adicional. Reducir las operaciones de acabado posteriores podría ser suficiente para compensar el costo de la suscripción por sí solo. Además, la Extensión de Fabricación también viene con otra funcionalidad:manténgase atento para obtener una visión similar de cómo la funcionalidad de inspección en proceso puede mejorar significativamente la confiabilidad del proceso.

Personalmente, creo que la mejor parte de Manufacturing Extension es que realmente no tiene que "elegir" la forma en que solía elegir qué módulos o qué nivel de software comprar. Si lo prueba y decide que no es adecuado para su proceso, ¡simplemente no renueve su suscripción! Además, aún puede acceder a cualquier trayectoria que haya creado.

Si decide probar la extensión de fabricación, ¡háganos saber cómo le va! Etiquétenos en las redes sociales (@adskFusion360), comente aquí o, mejor aún, cree una publicación en el foro de fabricación de Fusion 360.