Обработка деталей в Fusion 360 с генеративно спроектированным 3D-печатным приспособлением

Продолжая мои посты «Как обработать», сегодня объясню немного другой процесс — как обработать деталь, используя 3D-печатное генеративно спроектированное приспособление. Нахождение лучшего способа удержания детали для обработки может быть одним из самых хитрых аспектов процесса. Использование генеративного дизайна в Fusion 360 делает это намного легче. Для тех, кто не знаком с генеративным дизайном (вы действительно упускаете, перейдите по ссылке!), это подразумевает настройку геометрии препятствий и сохранения, чтобы ПО спроектировало деталь за вас. Одно из производственных ограничений позволяет только 3D-печатаемые результаты. В этом случае это сделало дизайн и фabricацию моего приспособления намного быстрее по сравнению с традиционными методами. Если хотите увидеть футаж обработки, перейдите по ссылке.

Генеративно спроектированное приспособление

Сначала я создал дизайн приспособления для удержания детали. Для этого использовал рабочую область Generative Design. Настроил геометрию препятствий — зоны, где материал не создавался — чтобы можно было закрепить болты снизу для присоединения детали к приспособлению. Аналогично создал геометрию препятствий, чтобы само приспособление можно было закрепить на пластине Lang. Это позволяло позиционировать приспособление на станке точно, затягивая только один гайку. Для геометрий сохранения — зон, где материал может создаваться — установил их вокруг отверстий, где приспособление крепится к детали. Это гарантировало создание этих отверстий с достаточным материалом вокруг для эффективной работы. Затем применил необходимые нагрузки, которые приспособление должно выдерживать во время обработки (взял эти значения из предыдущего проекта Autodesk).

Результаты генеративного приспособления

Генеративный дизайн производит множественные результаты, каждый способный выдерживать заданные нагрузки. Это позволило мне выбрать тот, что лучше подходит. Я хотел 3D-напечатать приспособление для быстрого прототипирования. Поэтому выбрал более легкий по массе, чтобы печать была легче и дешевле. Мог быть уверен, что Fusion 360 дал дизайн, который, хоть и легче, соответствует требованиям. На изображении ниже показано выбранное приспособление. Напечатал на Stratasys Fortus 380mc в Бирмингемском технологическом центре. Материал — полимер ASA (акрилонитрил стирол акрилат), высота слоя 0,33 мм. Общее время печати около 7 часов на приспособление. Неплохо учитывая, как долго обычно занимает производство приспособлений традиционными методами!

Установки (Setups)

Еще одно преимущество генеративного приспособления — можно сделать большую часть обработки в одной установке, даже если запрограммировал несколько 3+2 операций. Однако все равно нужно было просверлить отверстия на одной стороне алюминиевого блока для крепления к приспособлению. Для этого использовал тиски Lang. Этот инструмент позволил удержать материал всего с 3 мм зажима и вернуть его в пределах 5-микронного допуска. Это делает процесс экстремально надежным и повторяемым. Для второй установки затем использовал генеративное приспособление и запустил оставшиеся траектории только с ним как удерживающим механизмом.

Черновка (Roughing)

Использовал стратегию 3D Adaptive Clearing для сброса большей части материала. Это позволило использовать полную длину реза моего 12-мм концевой фрезы, сохраняя постоянную нагрузку на инструмент и угол зацепления. Это намного лучше для жизни инструмента и сбрасывает материал быстрее традиционной черновки. Еще один аспект — мне пришлось создать патчи над определенными областями модели, куда не хотел, чтобы инструмент заходил при черновке. Это главное преимущество интегрированной CAD/CAM системы, так как мог быстро добавить их для упрощения программирования. Эти патчи видно на изображении ниже.

Чистовка (Finishing)

Использовал множественные стратегии для чистовки, так как деталь имела много разных признаков. Одна из основных областей, требовавших детальной чистовки — «ножки» детали. Для них использовал траекторию Parallel с 8-мм шаровой фрезой и шагом 0,1 мм. Это дало отличное качество поверхности без необходимости ручной полировки.

Для символов A и F использовал Scallop с 3-мм шаровой фрезой. Хотя они находились на стороне детали, легко запрограммировал их с Tool Orientation. Эта опция делает очень легким создание 3+2 траекторий в Fusion 360. Нужно было только активировать чекбокс Tool Orientation, выбрать мою Z-ось прямо из CAD и всё готово. Так как у нас есть трюнион на Haas VF2, где обрабатывалась деталь, выполнение этого и других 3+2 операций было очень прямым. Если хотите узнать больше о Tool Orientation, можно прочитать этот пост.

Заключение

Общее время обработки детали составило около 2 часов, но весь процесс, который занял бы намного дольше, ускорился возможностью использовать генеративно спроектированное приспособление, быстрое 3D-печатанное in-house. Интегрированный CAD/CAM Fusion 360 сделал весь дизайн и производственный workflow быстрым и бесшовным, так как легко переключаться между рабочими областями Generative, Design и Manufacturing на каждом этапе. Если хотите попробовать, но еще не пробовали ПО, можете скачать бесплатную пробную версию по ссылке.