Desmitificando la Extensión de Fabricación de Fusion 360: El poder de Empinado y Poco profundo

¿Qué es la Extensión de Fabricación?

Antes de sumergirme en los detalles que hacen que Empinado y Poco profundo sea más que una simple trayectoria de herramienta única para torneros perezosos, quiero cubrir rápidamente qué es realmente la Extensión de Fabricación de Fusion 360. La Extensión de Fabricación añade funcionalidad más profunda para aquellos de nosotros que la necesitamos. Actualmente incluye acceso a Fabricación Aditiva, Reconocimiento de agujeros, Inspección de superficies y Sondeo de geometría, y Empinado y Poco profundo. Básicamente, automatización de taladrado, inspección en proceso y estrategias de acabado robustas. Puede habilitar, es decir, suscribirse a, la Extensión de Fabricación directamente dentro de Fusion 360. Lea más sobre la Extensión de Fabricación aquí.

Si se suscribe a la Extensión de Fabricación, crea un montón de operaciones usando esas estrategias y luego decide no renovar la suscripción, aún puede ver y publicar las operaciones que hizo. Solo no puede editarlas. El objetivo de la Extensión de Fabricación es darle flexibilidad para acceder solo a la funcionalidad que necesita, cuando la necesita. No hay costos iniciales altos, no hay descargas, no hay números de serie adicionales ni llaves. De esta manera, el precio base de Fusion 360 se mantiene bajo para quienes no siempre necesitan esta capacidad más profunda y compleja, mientras nos mantiene en el negocio y le da la opción de publicar programas heredados.

Vale, genial. ¿Qué es Empinado y Poco profundo?

Empinado y Poco profundo es la trayectoria de herramienta de acabado 3D incluida en la Extensión de Fabricación. A alto nivel, puede mecanizar piezas completas con geometría de superficie compleja en una sola trayectoria de herramienta. Tiene parámetros dedicados tanto para las áreas empinadas como para las poco profundas de la pieza contenidas en una sola operación. ¡Supongo que está claro cómo obtuvo su nombre!

Desde solo esta vista de alto nivel, incluir Empinado y Poco profundo en la Extensión de Fabricación no tiene mucho sentido. Parece que combinar estrategias de Scallop y Contorno llevaría 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 vaya que Empinado y Poco profundo tiene muchos detalles!

Para examinar más de cerca, mecanicé 4 piezas idénticas en la Haas VF2SS que tenemos en el Centro Tecnológico de San Francisco en el Muelle 9. Compararé algunos de los pequeños detalles y veré si Empinado y Poco profundo realmente vale la pena usar.

Ángulo umbral y distancia de solapamiento

Comencemos hacia la parte superior de la pestaña Pasadas de Empinado y Poco profundo. El parámetro Ángulo umbral facilita asegurar que las estrategias empinadas y poco profundas cubran las áreas apropiadas de la pieza. Este es el "ángulo de corte" para donde la estrategia cambia de empinada a poco profunda. Entonces, si ingreso 30 grados, cualquier cosa menos profunda tendrá la estrategia de pasadas poco profundas aplicada. Cualquier cosa más empinada tendrá la estrategia de pasadas empinadas aplicada. El parámetro Distancia de solapamiento especifica una distancia para mezclar las estrategias y reducir la apariencia de cualquier costura en el producto final.

Si está usando una combinación de Scallop o Paralelo y Contorno, aún puede hacer que las trayectorias de herramienta cubran la mayor parte de la pieza usando la contención de pendiente disponible en la mayoría de las estrategias de acabado 3D. 0 grados es plano y 90 grados es vertical, relativo al eje Z. Así, para lograr el mismo resultado que un Ángulo umbral de 45 grados, usaría una contención de pendiente de 0 a 45 grados en Scallop o Paralelo y una contención de 45 a 90 grados en Contorno. Pero, esto no tiene en cuenta ningún solapamiento.

¿Realmente importa la distancia de solapamiento?

Ahora, dependiendo de a quién pregunte y qué tipo de piezas esté haciendo, la importancia del solapamiento varía. Algunos dicen que no es necesario y solo desperdicia tiempo de ciclo precioso. Algunos dicen que es muy necesario para mezclar las superficies de transición para un acabado superficial uniforme. Lo importante aquí es que Empinado y Poco profundo tiene un parámetro real que puede usar para controlar la distancia de solapamiento exactamente. Si necesita solapamiento, un buen valor inicial es establecer la Distancia de solapamiento igual a 2 veces el paso (stepover) y ajustar desde allí.

Para que las estrategias separadas se solapen, deberá asegurarse de que las contenciones de pendiente también se solapen. En este caso, establecí el ángulo máximo de Scallop a 45.5 grados y el ángulo mínimo de Contorno a 44.5 grados. Así, las trayectorias de herramienta deberían solaparse ligeramente en aproximadamente 1 grado. Sin embargo, no sé cuánto es eso en distancia lineal. La ventaja de Empinado y Poco profundo es que sé exactamente cuánto se solaparán, mientras que para las estrategias separadas es un juego de prueba y error.

Secuestrando Empinado y Poco profundo

Ahora, hay algo importante que el Ángulo umbral de Empinado y Poco profundo permite. Puede forzarlo esencialmente a cubrir toda la pieza en pasadas empinadas o poco profundas estableciendo el Ángulo umbral en 0.1 grados o 89.9 grados, respectivamente. Combine esto con límites de pendiente, y puede usar Empinado y Poco profundo para crear trayectorias de herramienta optimizadas de Scallop, Paralelo, Contorno o Rampa. Esto podría ser especialmente útil para aquellos con máquinas de 5 ejes que pueden usar Orientación de herramienta para inclinar la herramienta de modo que corte con la punta mientras mantiene el mismo movimiento de corte. Alternativamente, puede convertir Empinado y Poco profundo en una mejor versión de Scallop o Paralelo basándose en los beneficios que voy a cubrir.

Pasadas continuas para Scallop

Bajando en el cuadro de diálogo, hay varias opciones en la sección de pasadas poco profundas específicas para Scallop. En este caso, para esta geometría de pieza, Scallop tenía más sentido que Paralelo, así que es en lo que me centraré. La casilla Continua convierte el Scallop en una espiral continua en lugar de pasadas de desfasaje distintas que requieren movimientos de transición. Esto puede ayudar a reducir marcas en la pieza ya que la herramienta permanece constantemente enganchada en el material. El enganche constante reduce los cambios en la deflexión de la herramienta que conducen a marcas en la pieza donde la herramienta se desvía al empezar a engancharse o se endereza al desengancharse.

Las Pasadas Continuas también ayudan a que la máquina se mueva más suavemente. Normalmente habrá una velocidad de avance diferente para movimientos de Entrada/Salida y movimientos de Corte definidos para la herramienta y heredados por la operación. Hay muchos factores que intervienen en hacer el 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 tan a menudo, lo que puede empeorar aún más los problemas de deflexión de la herramienta.

Crear pasadas continuas no está disponible actualmente en la trayectoria de herramienta Scallop en Fusion 360. Así que, aunque podría usar Empinado y Poco profundo para crear un Scallop mejorado, no puede replicar esto con un Scallop básico.

Desplazamientos suaves para Scallop

A continuación, hay dos opciones que ayudan a suavizar el movimiento de la máquina mientras también reducen la variación en el acabado superficial.

Las trayectorias de herramienta Scallop tienden a "colapsar" hacia adentro a medida que las pasadas continúan desplazándose hacia el centro de la pieza. Esto puede llevar a esquinas agudas en la trayectoria de herramienta. Estas esquinas agudas significan que la herramienta y la máquina tienen que girar prácticamente sobre un centavo, lo que conduce a alta aceleración y desaceleración en al menos un eje de desplazamiento. Como mencioné arriba, esto conduce a problemas con la deflexión de la herramienta, que pueden dejar marcas en la pieza. Para combatir esto, Empinado y Poco profundo tiene una opción de Desplazamientos suaves que redondea esas esquinas agudas para ayudar a suavizar el movimiento de la máquina.

Desafortunadamente, incluso los Desplazamientos suaves no son una bala de plata. Las esquinas internas aún tienen un problema: hay una mayor distancia entre cada esquina interna que el paso programado. Esto puede llevar a una cresta (cusp) más alta a lo largo de las esquinas internas. ¡Afortunadamente, Empinado y Poco profundo tiene otra opción para resolver exactamente este problema! Eliminar crestas en uniones agrega una pasada a lo largo de las esquinas internas donde la distancia es mayor que el paso, ayudando a suavizar esa cresta alta y resultando en un acabado superficial más uniforme.

Una vez más, estas opciones solo se encuentran en Empinado y Poco profundo, así que aunque puede usar Empinado y Poco profundo para crear un Scallop con estas opciones, no puede replicar esto usando la trayectoria de herramienta Scallop estándar.

Suavizado espaciado uniformemente

Definitivamente guardé lo mejor para el final, y es la nueva opción de suavizado disponible en Empinado y Poco profundo. Ajustar líneas y arcos hace esencialmente lo que la opción de suavizado en el resto de Fusion 360 hace: aproxima líneas y arcos para reducir el número total de puntos en la trayectoria de herramienta. Tim hace un gran trabajo explicando esto con más detalle aquí. Esta opción es excelente para máquinas más antiguas donde demasiados puntos pueden llevar a inanición de datos. La inanición de datos significa que la herramienta de máquina se detiene y espera la siguiente línea de código para procesar. Esto puede llevar a un movimiento de máquina brusco y problemático. Si bien las trayectorias de herramienta grandes y complejas pueden causar problemas en controles antiguos con menos potencia de procesamiento, los controles más nuevos con procesadores modernos son menos propensos a encontrarse con este problema.

Para máquinas más nuevas, procesar 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 de herramienta más cerca de la superficie original, manteniendo una tolerancia general más ajustada y suavizando el movimiento de la máquina entre los puntos. Probé las tres opciones de suavizado, y los resultados de las piezas están a continuación. Desafortunadamente, los resultados no se ven tan bien en foto como en persona. Sin embargo, hay una mejora claramente significativa en la calidad de la superficie. Incluso puede ver cómo la distribución irregular de puntos en la trayectoria de herramienta conduce directamente a facetas o inconsistencias en la pieza terminada.

¿Qué significa todo esto?

Entonces, ¿debería usar Empinado y Poco profundo? Creo que la conclusión, como suelen ser las conclusiones, es que no hay una respuesta perfecta. Desde una perspectiva técnica, ofrece funcionalidad que simplemente no está disponible al combinar otras trayectorias de herramienta. Pasadas continuas, Desplazamientos suaves y Puntos espaciados uniformemente ofrecen ventajas claras al considerar cómo se moverá su máquina y el acabado superficial resultante. Así que si está mecanizando piezas con tolerancias de superficie ajustadas que requieren una cantidad no trivial de acabado manual, estas mejoras podrían valer la pena explorar. Si está granallando después del mecanizado, tal vez una plantilla de trayectoria de herramienta que use Scallop y Contorno sea lo suficientemente buena.

Desde una perspectiva empresarial, Empinado y Poco profundo 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 viene con otra funcionalidad también; estén atentos para una mirada similar a cómo la funcionalidad de inspección en proceso puede mejorar significativamente la fiabilidad del proceso.

Personalmente, creo que la mejor parte de la Extensión de Fabricación es que no tiene que "elegir" realmente de la forma en que solía tener que 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 de herramienta que haya creado.

Si decide probar la Extensión de Fabricación, ¡háganos saber cómo le va! Etiquétanos en redes sociales (@adskFusion360), comente aquí, o mejor aún cree una publicación en el Foro de Fabricación de Fusion 360.