Desempacotando a extensão de fabricação – por que íngreme e raso?

O que é a Extensão de Fabricação?

Antes de me aprofundar nos detalhes que tornam o Steep and Shallow mais do que apenas um caminho de ferramenta de tamanho único para maquinistas preguiçosos, quero abordar rapidamente o que o Fusion 360 Manufacturing Extension realmente é. A Extensão de Fabricação adiciona funcionalidades mais profundas para aqueles de nós que precisam. Atualmente, inclui acesso à Manufatura Aditiva, Reconhecimento de Furos, Inspeção de Superfície e Sondagem de Geometria e Íngreme e Raso. Basicamente, automação de perfuração, inspeção em processo e estratégias robustas de acabamento. Você pode ativar, ou seja, assinar, a Extensão de Manufatura diretamente no Fusion 360. Leia mais sobre a Extensão de Manufatura aqui.

Se você assinar a Extensão de Manufatura, fizer várias operações usando essas estratégias e decidir não assinar novamente, ainda poderá visualizar e postar as operações que você fez. Você simplesmente não pode editá-los. O objetivo da Extensão de Manufatura é oferecer flexibilidade para acessar apenas a funcionalidade de que você precisa, quando precisar. Não há alto custo inicial, downloads, números de série ou dongles adicionais. Dessa forma, o preço base do Fusion 360 permanece baixo para aqueles que nem sempre precisam desse recurso mais profundo e complexo, mantendo-nos no negócio e oferecendo a opção de publicar programas legados.

Ok, legal. O que é íngreme e raso?

Íngreme e Raso é o percurso de acabamento 3D incluído na Extensão de Manufatura. Em alto nível, pode usinar peças completas com geometria de superfície complexa em um único caminho da ferramenta. Possui parâmetros dedicados para as áreas íngremes e rasas da peça contida em uma única operação. Acho que está claro como recebeu o nome!

A partir dessa visão de alto nível, incluir Steep and Shallow na Manufacturing Extension não faz muito sentido. Parece que combinar as estratégias Scallop e Contour levaria ao mesmo resultado, certo? Foi o que pensei a princípio. Mas, como Tim Paul gosta de dizer, o diabo está nos detalhes. E uau, Steep and Shallow tem muitos detalhes!

Para dar uma olhada mais de perto, eu usinei 4 peças idênticas no Haas VF2SS que temos no San Francisco Technology Center no Pier 9. Vou comparar alguns dos pequenos detalhes e ver se vale a pena usar Steep and Shallow.

Ângulo limite e distância de sobreposição

Vamos começar em direção ao topo da guia Passos íngremes e rasos. O parâmetro Threshold Angle torna fácil garantir que as estratégias íngremes e rasas cubram as áreas apropriadas da peça. Este é o “ângulo de corte” para onde a estratégia muda de íngreme para rasa. Então, se eu entrar em 30 graus, qualquer coisa mais rasa terá a estratégia de passes rasos aplicada. Qualquer coisa mais íngreme terá a estratégia de passes íngremes aplicada. O parâmetro Overlap Distance especifica uma distância para mesclar as estratégias para reduzir a aparência de quaisquer emendas no produto final.

Se você estiver usando uma combinação de Scallop ou Parallel e Contour, você ainda poderá fazer com que os caminhos da ferramenta cubram a maior parte da peça usando a contenção Slope disponível na maioria das estratégias de acabamento 3D. 0 graus é plano e 90 graus é vertical, em relação ao eixo Z. Portanto, para obter o mesmo resultado de um ângulo de limiar de 45 graus, você usaria uma contenção de inclinação de 0 graus a 45 graus na vieira ou paralela e uma contenção de 45 a 90 graus no contorno. Mas, isso não leva em consideração nenhuma sobreposição.

A distância de sobreposição é realmente importante?

Agora, dependendo de quem você pergunta e que tipo de peças você está fazendo, a importância da sobreposição varia. Alguns dizem que não é necessário e apenas desperdiça um precioso tempo de ciclo. Alguns dizem que é muito necessário misturar as superfícies de transição para um acabamento de superfície uniforme. O importante aqui é que Steep and Shallow tem um parâmetro real que você pode usar para controlar exatamente a distância de sobreposição. Se você precisar de sobreposição, um bom valor inicial é definir a Distância de sobreposição igual a 2 vezes o passo e ajustar a partir daí.

Para que as estratégias separadas se sobreponham, você precisará certificar-se de que os limites de inclinação também se sobreponham. Neste caso, defino o ângulo máximo do Scallop para 45,5 graus e o ângulo mínimo do Contour para 44,5 graus. Portanto, os caminhos da ferramenta devem se sobrepor ligeiramente em cerca de 1 grau. No entanto, não sei o que é isso em distância linear. A vantagem de Steep e Shallow é que eu sei exatamente o quanto eles se sobrepõem, enquanto para as estratégias separadas é um pouco de adivinhar e checar.

Sequestrando Steep and Shallow

Agora, há algo importante que o Threshold Angle of Steep and Shallow permite. Você pode essencialmente forçá-lo a cobrir toda a parte nas passagens íngremes ou rasas, definindo o Threshold Angle para 0,1 graus ou 89,9 graus, respectivamente. Combine isso com os limites de Inclinação e você poderá usar Íngreme e Raso para criar percursos de ferramenta de Vieira, Paralelo, Contorno ou Rampa otimizados. Isso pode ser especialmente útil para aqueles com máquinas de 5 eixos que podem usar a orientação da ferramenta para inclinar a ferramenta para que ela corte a ponta enquanto mantém o mesmo movimento de corte. Alternativamente, você pode transformar Steep and Shallow em uma versão melhor do Scallop ou Parallel com base nos benefícios que estou prestes a abordar.

Passes Contínuos para Vieira

Descendo a caixa de diálogo, existem várias opções na seção de passagens rasas específicas para Scallop. Neste caso, para a geometria desta peça, Scallop fez mais sentido do que Parallel, então é nisso que vou focar. A caixa de seleção Contínuo transforma a Vieira em uma espiral contínua em vez de passagens de deslocamento distintas que exigem movimentos de transição. Isso pode ajudar a reduzir as marcas na peça, pois a ferramenta permanece constantemente engajada no material. O engate constante reduz as mudanças na deflexão da ferramenta que levam a marcas na peça onde a ferramenta deflete ao começar a engatar ou endireita ao desengatar.

Os Passes Contínuos também ajudam a máquina a se mover com mais suavidade. Normalmente, haverá uma velocidade de avanço diferente para movimentos de entrada/saída e movimentos de corte definidos para a ferramenta e herdados pela operação. Existem muitos fatores que fazem o movimento ideal da máquina que está fora do escopo deste blog, mas manter uma taxa de avanço constante pode definitivamente ajudar. Isso significa que a máquina não precisa acelerar e desacelerar com tanta frequência, o que pode piorar ainda mais os problemas de deflexão da ferramenta.

A criação de passagens contínuas não está atualmente disponível no caminho de ferramenta Scallop no Fusion 360. Portanto, embora você possa usar Steep e Shallow para criar um Scallop aprimorado, não é possível replicar isso com um Scallop básico.

Deslocamentos suaves para vieiras

A seguir, há duas opções que ajudam a suavizar o movimento da máquina e, ao mesmo tempo, reduzir a variação no acabamento da superfície.

Percursos de recorte têm a tendência de “colapsar” à medida que os passes continuam a se deslocar em direção ao centro da peça. Isso pode levar a cantos vivos no percurso. Esses cantos afiados significam que a ferramenta e a máquina precisam girar em um instante, levando a uma alta aceleração e desaceleração em pelo menos um eixo de deslocamento. Como mencionei acima, isso leva a problemas com a deflexão da ferramenta, o que pode levar a marcas deixadas na peça. Para combater isso, Steep and Shallow tem uma opção Smooth Offsets que arredonda os cantos afiados para ajudar a suavizar o movimento da máquina.

Infelizmente, mesmo Smooth Offsets não é uma bala de prata. Os cantos internos ainda têm um problema:há uma distância maior entre cada canto interno do que o stepover programado. Isso pode levar a uma cúspide mais alta ao longo dos cantos internos. Felizmente, Steep and Shallow tem outra opção para resolver exatamente esse problema! Remove Cusp at Junctions adiciona uma passagem ao longo dos cantos internos onde a distância é maior que o passo, ajudando a suavizar essa cúspide alta e resultando em um acabamento de superfície mais uniforme.

Mais uma vez, essas opções são encontradas apenas em Steep and Shallow, então enquanto você pode usar Steep and Shallow para criar um Scallop com essas opções, você não pode replicar isso usando o caminho de ferramenta Scallop padrão.

Suavização uniformemente espaçada

Eu definitivamente guardei o melhor para o final, e é a nova opção de suavização disponível em Steep and Shallow. O Fit Lines and Arcs faz essencialmente o que a opção de suavização no resto do Fusion 360 faz – aproxima linhas e arcos para reduzir o número total de pontos no caminho da ferramenta. Tim faz um ótimo trabalho explicando com mais detalhes aqui. Essa opção é ótima para máquinas mais antigas, onde muitos pontos podem levar à falta de dados. A falta de dados significa que a máquina-ferramenta para e aguarda o processamento da próxima linha de código. Isso pode levar a movimentos irregulares e problemáticos da máquina. Embora caminhos de ferramentas grandes e complexos possam causar problemas em controles antigos com menos poder de processamento, controles mais recentes com processadores modernos têm menos probabilidade de se deparar com esse problema.

Para máquinas mais novas, o processamento de dados não é mais um problema. Agora, na verdade, é mais benéfico adicionar pontos para manter a distância entre os pontos o mais uniforme possível. Isso mantém os pontos do caminho da ferramenta mais próximos da superfície original, mantendo uma tolerância geral mais apertada, bem como suavizando o movimento da máquina entre os pontos. Eu experimentei todas as três opções de suavização e os resultados das peças estão abaixo. Infelizmente, os resultados não aparecem tão bem na foto quanto pessoalmente. No entanto, há claramente uma melhoria significativa na qualidade da superfície. Você pode até ver como a distribuição irregular de pontos no caminho da ferramenta leva diretamente a facetas ou inconsistências na peça acabada.

O que tudo isso significa?

Então, você deve usar Steep and Shallow? Acho que a conclusão, como muitas vezes são as conclusões, é que não há uma resposta perfeita. Do ponto de vista técnico, oferece funcionalidades que simplesmente não estão disponíveis combinando outros caminhos da ferramenta. Passes contínuos, deslocamentos suaves e pontos uniformemente espaçados oferecem vantagens claras ao considerar como sua máquina se moverá e o acabamento superficial resultante. Portanto, se você estiver usinando peças com tolerâncias de superfície apertadas que exigem uma quantidade não trivial de acabamento manual, vale a pena explorar essas melhorias. Se você estiver detonando pós-usinagem, talvez um modelo de caminho de ferramenta que use Vieira e Contorno seja bom o suficiente.

Do ponto de vista comercial, Steep and Shallow tem um custo adicional. Reduzir as operações de acabamento downstream pode ser suficiente para compensar o custo da assinatura por si só. Além disso, a Extensão de Manufatura também vem com outras funcionalidades – fique atento para uma visão semelhante de como a funcionalidade de inspeção em processo pode melhorar significativamente a confiabilidade do processo.

Pessoalmente, acho que a melhor parte da Manufacturing Extension é que você realmente não precisa “escolher” a maneira como costumava escolher quais módulos ou qual camada de software comprar. Se você experimentar e decidir que não é adequado para o seu processo, simplesmente não renove sua assinatura! Além disso, você ainda pode acessar quaisquer caminhos da ferramenta que criou.

Se você decidir experimentar a Extensão de Manufatura, por favor, deixe-nos saber como foi! Marque-nos nas redes sociais (@adskFusion360), comente aqui ou, melhor ainda, crie uma postagem no Fórum de Manufatura do Fusion 360.