Bewerkingsfundamenten: Toolpaths beheersen voor precisie CNC

We hebben de Machining Fundamentals-serie gemaakt om je te helpen je CAM-kennis op te frissen, of je nu in een machinezaak werkt of net begint. In-house machinisten in ons Birmingham Technology Center hosten elke aflevering en bieden een gedetailleerd overzicht van een tool/proces. In de vorige editie behandelden we postprocessors. Hier hebben we een introductie tot toolpaths, waar je een diepgaande kijk krijgt op diverse toolpath-typen, van 2D tot 5-as, en hoe je ze kunt programmeren met Fusion 360.

Je hebt waarschijnlijk toolpaths gehoord in termen van 2D, 3D en volle 5-as gelijktijdig. Maar wat betekenen deze termen? In dit artikel leggen we precies dat uit, samen met hoe we deze toolpaths in Fusion 360 kunnen programmeren.

Wat zijn 2D-toolpaths?

Het meest basale toolpath-type is 2D. Zoals de naam suggereert, bewegen 2D-toolpaths alleen in twee dimensies, of twee van de machine-assen, tijdens het snijden. Over het algemeen zijn dit de x- en y-assen. Als we naar onze machine in de video hierboven kijken, kunnen we een 2D-toolpath in actie zien. Je kunt zien dat het gereedschap wel op de z-as naar beneden komt, maar wanneer de echte snijpass begint, beweegt het gereedschap alleen op het platte x-y-vlak.

Wat zijn 2.5D-toolpaths?

De volgende stap vanaf 2D-toolpaths zijn 2.5D-toolpaths. 2.5D-toolpaths zijn wanneer we een 2D-pass nemen en meerdere diepten toevoegen. De reden waarom ze 2.5D heten en niet 3D is omdat het gereedschap nog steeds alleen in twee assen beweegt. We hebben een 2D-pass, het gereedschap stapt op of neer in z, en dan wordt diezelfde 2D-pas herhaald.

Wat zijn 3D-toolpaths?

Het volgende type toolpath is een 3D-toolpath. Deze keer hebben we alle drie assen die bewegen naar onze x-, y- en z-assen tijdens het snijden van materiaal. We kunnen nu complexere geometrie creëren, zoals gebogen oppervlakken. In de video hierboven kun je een 3D-toolpath in actie zien terwijl een ramp-tool een afronding creëert. Het gereedschap beweegt in de x- en y-richting terwijl het continu in z naar beneden beweegt.

Op dit stadium gebruiken we al alle drie lineaire assen. De volgende stap is om een rotatie-as te introduceren. Dit is alleen mogelijk afhankelijk van de beschikbare opstelling van je machine. Sommige machines hebben slechts drie lineaire assen, wat betekent dat alles meer dan een 3-as toolpath onmogelijk is. Sommige machines hebben één additionele rotatie-as, en anderen zoals de in de video hierboven gebruikte hebben twee additionele rotatie-assen. Voor meer informatie, zorg dat je de Machining Fundamentals-video over freesmachines bekijkt.

Wat zijn 5-as-toolpaths?

Aangezien mijn machine twee rotatie-assen heeft, kan ik boven een 3-as-toolpath uitkomen. Een optie is een 4-as-toolpath te gebruiken, wat, zoals je misschien raadt, mijn drie lineaire assen gebruikt en één rotatie-as introduceert. Deze optie geeft me grotere toegang tot gebieden op de onderdelen met mijn snijgereedschap omdat ik nu mijn onderdelen relatief aan het gereedschap kan roteren. De volgende stap is om een 5-as-toolpath te kiezen, wat mijn drie lineaire assen en twee rotatie-assen gebruikt. Deze optie geeft me nog grotere toegang omdat ik een combinatie van de rotatie-assen kan gebruiken om toegang te krijgen tot nog meer gebieden. Ik kan ook de hoek bepalen waarop mijn gereedschap contact maakt met de onderdelen, wat betekent dat ik de oppervlakteafwerkingskwaliteit kan beïnvloeden.

Wat zijn 3+2-toolpaths?

Nog een term die je misschien hebt gehoord is een 3+2-toolpath. Je vraagt je misschien af waarom dit niet hetzelfde is als een 5-as-toolpath. Het hoofdverschil komt neer op hoeveel assen kunnen bewegen terwijl het onderdeel wordt gesneden. Voor een 5-as-toolpath kunnen alle vijf assen bewegen terwijl het onderdeel wordt gesneden. Maar voor een 3+2-toolpath gebruik je rotatie-assen om het onderdeel te herpositioneren relatief aan het gereedschap terwijl je weg bent van het materiaal. Eenmaal de rotatie-assen het onderdeel herpositioneerd hebben, draait de toolpath hetzelfde als elke andere 2D- of 3D-toolpath.

In de video kun je een voorbeeld van een 3+2-toolpath in actie zien. Je zult een standaard 2D-toolpath zien die het onderdeel snijdt. Het gereedschap beweegt weg, en de rotatie-assen herpositioneren het onderdeel, en dan komt het gereedschap terug naar beneden op het onderdeel en machineert in 3-as. Het gebruik van de rotatie-assen voor positionering op de toolpath en de aard van de toolpath zelf maakt dit een 3+2-toolpath.

Deze kennis naar Fusion 360 brengen

Nu we de verschillende toolpath-typen begrijpen, laten we kijken in Fusion 360 hoe we ze kunnen programmeren. Fusion 360 splitst de toolpath-strategieën voor frezen in 2D, 3D en multi-as. Hier kunnen we een 2D-profile-path zien toegepast, alleen in de x- en y-richting. Als ik dit bewerk, kan ik meerdere diepten toevoegen en het omzetten in een 2.5D-toolpath.

Vanuit mijn 3D-strategieënlijst heb ik een ramp-toolpath, wat de toolpath beweegt in de x-, y- en z-assen tegelijkertijd tijdens het draaien. Naar de multi-as-opties, heb ik een rotary-toolpath, wat een 4-as-toolpath is die één rotatie-as gebruikt. Ik heb ook een swarf, wat een volle 5-as gelijktijdige path is. Je zult je herinneren dat we ook 3+2-toolpaths bespraken, wat is wanneer we rotatie-assen gebruiken maar alleen voor positionering. Met tool-oriëntatie kan ik elke toolpath van hun 2- of 3-as-versie omzetten in een 3+2-toolpath. Ik moet deze optie aanzetten in het geometry-tabblad door mijn nieuwe asrichtingen in te stellen vanaf de kaart. Dan is alles anders over het programmeren van de toolpath hetzelfde.

Meer Machining Fundamentals binnenkort

Blijf op de hoogte: na deze aflevering over freesgereedschappen zullen we wekelijks Machining Fundamentals-afleveringen publiceren. Toekomstige onderwerpen omvatten NC-code, werkcoördinatensystemen en meer. Bekijk de rest van de Machining Fundamentals-video's hieronder:

Machining Fundamentals: Introductie tot Freesmachines
Machining Fundamentals: Introductie tot Freesgereedschappen
Machining Fundamentals: Introductie tot Draaibanken
Machining Fundamentals: Introductie tot Postprocessors

Tussen tijd, download Fusion 360 om vandaag nog slimmer te gaan machineeren. Lees meer over hoe je je machine kunt maximaliseren met Fusion 360 hier.