Введение
Данные о положении фрезерных станков с ЧПУ Местоположение фрезерного станка (CLData) относится к положению, которое фрезерная машина с ЧПУ должна держать фрезерный фрезер по инструкции в программе (обычно код G). Каждая линия движения, контролирующая код G, состоит из двух частей: типа движения от последнего места резания до следующего места резания (например, "G01" означает линейный, "G02" означает круговой) и самого следующего места резания (картезианская точка (20, 1.3, 4.409) в этом примере). "G01 X20Y1.3Z4.409" Основная основа для создания путей резания, подходящих для фрезеровки с ЧПУ, - это функции, которые могут находить действительные места резания и связывать их вместе в серии. Существует два широких и противоречивых подхода к проблеме генерации действительных мест резака, учитывая модель САПР и определение инструмента: расчет по смещениям и расчет по треугольникам. Каждый из них будет рассмотрен в последующем разделе этой статьи. Наиболее распространенным примером проблемы общего расположения резака является компенсация радиуса резака (CRC), в которой конечная мельница (будь то квадратный конец, шаровой конец или бычий конец) должна быть смещена, чтобы компенсировать ее радиус. С 1950-х годов расчеты CRC, определяющие точки касания на ходу, выполняются автоматически в пределах элементов управления с ЧПУ, следуя инструкциям кодов G, таких как G40, G41 и G42. Главными входами были значения радиуса смещения, хранящиеся в регистрах смещения (обычно называемые через адрес D) и левое/правое восхождение/обычное различие, называемое через G41 или G42 (соответственно). С появлением программного обеспечения CAM, которое добавила программный подход для дополнения более старой ручной среды программирования, большая часть расчетов CRC могла быть перенесена на сторону CAM, и различные режимы могли быть предложены для обработки CRC. Хотя задачи 2-осной или 2,5-осной CRC (например, вычисление путей инструмента для простого профиля в плоскости XY) довольно просты с точки зрения вычислительной мощности, именно в ситуациях 3 , 4 и 5 осей контурирования 3D-объектов с помощью шаровой конечной мельницы CRC становится довольно сложной. Именно здесь КАМ становится особенно важной и намного превосходит ручное программирование. Обычно выходной вектор CAM обрабатывается в G-коде постпроцессорной программой, которая адаптирована к конкретной модели управления CNC. Некоторые поздние модели CNC-управления принимают векторный выход напрямую и выполняют перевод на входные сервоприводы сами, внутренне.
A cutter location (CLData) refers to the position which a CNC milling machine has been instructed to hold a milling cutter by the instructions in the program (typically G code). Each line of motion controlling G code consists of two parts: the type of motion from the last cutter location to the next cutter location (e. g. "G01" means linear, "G02" means circular), and the next cutter location itself (the cartesian point (20, 1.3, 4.409) in this example). "G01 X20Y1.3Z4.409"
The fundamental basis for creating the cutter paths suitable for CNC milling are functions that can find valid cutter locations, and stringing them together in a series. There are two broad and conflicting approaches to the problem of generating valid cutter locations, given a CAD model and a tool definition: calculation by offsets, and calculation against triangles. Each is discussed in a later section of this article. The most common example of the general cutter location problem is cutter radius compensation (CRC), in which an endmill (whether square end, ball end, or bull end) must be offset to compensate for its radius. Since the 1950s, CRC calculations finding tangency points on the fly have been done automatically within CNC controls, following the instructions of G codes such as G40, G41, and G42. The chief inputs have been the radius offset values stored in the offset registers (typically called via address D) and the left/right climb/conventional distinction called via G41 or G42 (respectively). With the advent of CAM software, which added a software aided option to complement the older manual programming environment, much of the CRC calculations could be moved to the CAM side, and various modes could be offered for how to handle CRC. Although 2 axis or 2.5 axis CRC problems (such as calculating toolpaths for a simple profile in the XY plane) are quite simple in terms of computational power, it is in the 3 , 4 , and 5 axis situations of contouring 3D objects with a ball endmill that CRC becomes rather complex. This is where CAM becomes especially vital and far outshines manual programming. Typically the CAM vector output is postprocessed into G code by a postprocessor program that is tailored to the particular CNC control model. Some late model CNC controls accept the vector output directly, and do the translation to servo inputs themselves, internally.
По смещениям
Начните с УФ-параметрической точки на поверхности свободной формы, вычислите точку xyz и нормальную величину и сместите от точки вдоль нормальной величины таким образом, чтобы резка была касательной к поверхности в этой точке. Проблемы: может столкнуться или вырваться с моделью в другом месте, и нет никакого способа сказать, что это происходит, кроме как с полной реализацией треугольного подхода. Большинство опубликованных ученых считают, что это способ найти местоположение резака, и что проблема столкновений вдали от точки соприкосновения разрешима. Однако, ничто из опубликованного до сих пор не приближается к реальной работе с реальными случаями.
Против треугольников
Начните с компонента XY для расположения резака и повторяйте по каждому треугольнику в модели. Для каждого треугольника, который пересекается под круглой тенью режущего устройства, вычисляют значение Z для положения режущего устройства, необходимое для того, чтобы оно точно касалось треугольника, и находят максимальное значение всех таких значений. Хванг и другие. описать этот подход в 1998 году для цилиндрических, шаровых и бычьих фрезерных инструментов. Эти идеи были развиты в статье 2002 года Chuang et al. В статье 2004 года Yau et al. описать алгоритм определения местоположения резака APT по треугольникам. Яу и другие. используйте дерево kd для нахождения перекрывающихся треугольников. Проблемы: требуется много памяти, чтобы удержать достаточно треугольников, чтобы зарегистрировать модель с достаточно узкой толерантностью, и требуется больше времени для программирования, чтобы получить ваши первоначальные значения местоположения резака. Однако они по крайней мере гарантированы действительными во всех случаях. В наши дни все основные системы CAM делают это именно так, потому что они работают без сбоев, независимо от сложности и геометрии модели, и могут быть быстро сделаны позже. Надежность намного важнее эффективности. Выше упомянутые машины имеют три оси. Для пятиосевых машин требуется специальный вход.
ZMap (последнее)
Алгоритм ZMap был предложен в академической литературе Бёнг К. Чои в 2003 году как способ предварительного вычисления и хранения регулярного массива значений местоположения резака в памяти компьютера. В результате получается модель карты высоты позиций резака, из которой можно интерполировать промежуточные значения. Из-за проблем с точностью это было обобщено в расширенную ZMap или EZMap, путем размещения "плавающих" точек между фиксированными точками ZMap. Расположение точек EZMap находит итеративно при создании ZMap. Точки EZMap размещаются только там, где между нормальными точками ZMap имеются острые края; для полностью плоской геометрии источника не требуются точки EZMap.