Разрушение мифов о Manufacturing Extension Fusion 360: сила Steep & Shallow

Что такое Manufacturing Extension?

Прежде чем углубиться в детали, делающие Steep and Shallow более чем просто универсальной траекторией для ленивых станочников, я хочу кратко осветить, что такое Manufacturing Extension Fusion 360. Manufacturing Extension добавляет более глубокую функциональность для тех, кому она нужна. В настоящее время он включает доступ к Аддитивному производству, Распознаванию отверстий, Инспекции поверхностей и Зондированию геометрии, а также Steep and Shallow. По сути, автоматизацию сверления, впроцессный контроль и надежные финишные стратегии. Вы можете включить, то есть подписаться на Manufacturing Extension непосредственно в Fusion 360. Узнайте больше о Manufacturing Extension здесь.

Если вы подпишетесь на Manufacturing Extension, создадите кучу операций с этими стратегиями, а потом решите не продлевать подписку, вы все равно сможете просматривать и постпроцессить созданные операции. Вы просто не сможете их редактировать. Цель Manufacturing Extension — дать вам гибкость получать доступ к функциональности, когда она вам нужна. Нет высокой предварительной стоимости, нет загрузок, нет дополнительных серийных номеров или ключей. Таким образом, базовая цена Fusion 360 остается низкой для тех, кто не всегда нуждается в этой более глубокой и сложной возможности, сохраняя нас в бизнесе — и давая вам возможность постпроцессить старые программы.

Хорошо. Что такое Steep and Shallow?

Steep and Shallow — это 3D-финишная траектория, входящая в Manufacturing Extension. На высоком уровне она может обрабатывать целые детали со сложной геометрией поверхностей в одной траектории. У нее есть выделенные параметры для крутых и пологих участков детали, содержащиеся в одной операции. Думаю, понятно, откуда у нее название!

С только этого высокого взгляда, включение Steep and Shallow в Manufacturing Extension не имеет большого смысла. Кажется, комбинация стратегий Scallop (Гребенка) и Contour (Контур) дала бы тот же результат, верно? Я так думал сначала. Но, как любит говорить Тим Пол, дьявол кроется в деталях. И у Steep and Shallow их очень много!

Для более детального рассмотрения я обработал 4 идентичные детали на Haas VF2SS в Технологическом центре Сан-Франциско на Пирс 9. Я сравню некоторые мелкие детали и посмотрю, действительно ли Steep and Shallow стоит использования.

Пороговый угол и расстояние перекрытия

Начнем с верха вкладки Passes (Проходы) Steep and Shallow. Параметр Пороговый угол (Threshold Angle) упрощает обеспечение того, чтобы стратегии для крутых и пологих участков охватывали соответствующие области детали. Это «угол отсечки» для переключения стратегии от крутых к пологим. Так, если я введу 30 градусов, все пологие будут иметь стратегию пологих проходов. Все крутые — стратегию крутых проходов. Параметр Расстояние перекрытия (Overlap Distance) задает расстояние для смешения стратегий для уменьшения видимости швов в готовом изделии.

Если вы используете комбинацию Scallop или Parallel и Contour, вы все равно можете заставить траектории покрыть большую часть детали, используя ограничение по наклону (Slope containment), доступное в большинстве 3D-финишных стратегий. 0 градусов — это горизонтальная, 90 градусов — вертикальная, относительно оси Z. Так, чтобы достичь того же результата, что и при пороговом угле 45 градусов, вы бы использовали ограничение по наклону 0–45 градусов в Scallop или Parallel и 45–90 градусов в Contour. Но это не учитывает никакого перекрытия.

Имеет ли значение расстояние перекрытия?

Теперь, в зависимости от того, кого спрашиваете и какие детали делаете, важность перекрытия варьируется. Некоторые говорят, что оно не нужно и просто тратит драгоценное циклическое время. Другие говорят, что это очень необходимо для смешения переходных поверхностей для равномерной чистоты поверхности. Важное здесь то, что Steep and Shallow имеет реальный параметр для точного контроля расстояния перекрытия. Если вам нужно перекрытие, хорошим стартовым значением является установка Overlap Distance равной 2 разам шагу (stepover) и корректировка оттуда.

Чтобы заставить отдельные стратегии перекрываться, вам нужно убедиться, что ограничения по наклону тоже перекрываются. В этом случае я установил максимальный угол Scallop на 45.5 градусов, а минимальный угол Contour на 44.5 градусов. Так траектории должны немного перекрываться примерно на 1 градус. Однако я не знаю, чему это равно в линейном расстоянии. Преимущество Steep and Shallow в том, что я знаю точно, насколько они перекрываются, в то время как для отдельных стратегий это игра в угадайку.

Перехват Steep and Shallow

Теперь есть важное, что позволяет Пороговый угол Steep and Shallow. Вы можете заставить его покрыть всю деталь либо крутыми, либо пологими проходами, установив Пороговый угол на 0.1 градуса или 89.9 градусов соответственно. Объедините это с ограничениями по наклону, и вы сможете использовать Steep and Shallow для создания оптимизированных траекторий Scallop, Parallel, Contour или Ramp. Это может быть особенно полезно для обладателей 5-осевых станков, которые могут использовать Ориентацию инструмента для наклона инструмента так, чтобы он резал кончиком, сохраняя то же режущее движение. Альтернативно, вы можете превратить Steep and Shallow в лучшую версию Scallop или Parallel на основе преимуществ, которые я собираюсь осветить.

Непрерывные проходы для Scallop

Двигаясь вниз по диалоговому окну, есть несколько опций в разделе пологих проходов, специфичных для Scallop. В данном случае, для этой геометрии детали, Scallop имел больше смысла, чем Parallel, так что я сфокусируюсь на нем. Флажок Continuous (Непрерывный) превращает Scallop в непрерывную спираль вместо отдельных смещенных проходов, требующих переходных движений. Это может помочь уменьшить следы на детали, так как инструмент остается постоянно зацеплен с материалом. Постоянное зацепление уменьшает изменения в прогибании инструмента, которые приводят к следам на детали там, где инструмент прогибается при начале зацепления или выпрямляется при отцеплении.

Непрерывные проходы также помогают станку двигаться плавнее. Обычно будет разная подача для движений входа/выхода и режущих движений, определенная для инструмента и унаследованная операцией. Существует много факторов, влияющих на оптимальное движение станка, которые выходят за рамки этого блога, но поддержание постоянной подачи определенно может помочь. Это означает, что станку не нужно так часто разгоняться и тормозить, что может усугублять проблемы с прогибанием инструмента.

Создание непрерывных проходов в настоящее время недоступно в траектории Scallop в Fusion 360. Так что, хотя вы можете использовать Steep and Shallow для создания улучшенного Scallop, вы не можете воспроизвести это с базовым Scallop.

Сглаженные смещения для Scallop

Далее, есть две опции, помогающие сгладить движение станка и уменьшить вариацию чистоты поверхности.

Траектории Scallop имеют тенденцию «схлопываться» внутрь по мере продолжения смещения проходов к центру детали. Это может привести к острым углам в траектории. Эти острые углы означают, что инструмент и станок должны фактически поворачивать на месте, приводя к высокому ускорению и замедлению по крайней мере по одной оси движения. Как я упоминал выше, это ведет к проблемам с прогибанием инструмента, которые могут оставлять следы на детали. Для борьбы с этим Steep and Shallow имеет опцию Smooth Offsets (Сглаженные смещения), которая скругляет эти острые углы для сглаживания движения станка.

К сожалению, даже Smooth Offsets не является панацеей. Внутренние углы все равно имеют проблему: расстояние между каждым внутренним углом больше запрограммированного шага. Это может привести к более высокому куспу вдоль внутренних углов. К счастью, Steep and Shallow имеет еще одну опцию для решения именно этой проблемы! Remove Cusps at Junctions (Удалить куспы на стыках) добавляет проход вдоль внутренних углов, где расстояние больше шага, помогая сгладить этот высокий кусп и приводя к более равномерной чистоте поверхности.

Еще раз, эти опции есть только в Steep and Shallow, так что, хотя вы можете использовать Steep and Shallow для создания Scallop с этими опциями, вы не можете воспроизвести это, используя стандартную траекторию Scallop.

Равномерно распределенное сглаживание

Я определенно оставил лучшее напоследок — это новая опция сглаживания, доступная в Steep and Shallow. Fit Lines and Arcs (Подгонка линий и дуг) делает по сути то же, что и опция сглаживания в остальном Fusion 360 — аппроксимирует линии и дуги для уменьшения общего количества точек в траектории. Тим отлично объясняет это подробнее здесь. Эта опция отлична для старых станков, где слишком много точек может привести к голоданию данных. Голодание данных означает, что станок останавливается и ждет следующей строки кода для обработки. Это может привести к дерганью и проблемам с движением станка. Хотя большие и сложные траектории могут вызывать проблемы на старых контроллерах с меньшей вычислительной мощностью, новые контроллеры с современными процессорами менее склонны к этой проблеме.

Для новых станков обработка данных больше не проблема. Теперь на самом деле более выгодно добавлять точки, чтобы держать расстояние между точками максимально равномерным. Это держит точки траектории ближе к исходной поверхности, сохраняя более жесткий общий допуск, а также сглаживая движение станка между точками. Я попробовал все три опции сглаживания, и результаты деталей ниже. К сожалению, результаты не видны так хорошо на фото, как вживую. Однако есть явное значительное улучшение качества поверхности. Вы даже можете увидеть, как неравномерное распределение точек в траектории напрямую приводит к фасетированию или несоответствиям на готовой детали.

Что это все значит?

Так, стоит ли использовать Steep and Shallow? Думаю, вывод, как часто бывает, в том, что нет идеального ответа. С технической точки зрения, он предлагает функциональность, которой просто нет при комбинировании других траекторий. Непрерывные проходы, Сглаженные смещения и Равномерно распределенные точки предлагают явные преимущества при рассмотрении того, как станок движется и какая чистота поверхности получается. Так что если вы обрабатываете детали с жесткими допусками по чистоте, требующие нетривиального количества ручной доводки, эти улучшения могут быть того стоит исследовать. Если вы делаете пескоструйку после обработки, может быть, шаблон траектории с Scallop и Contour более чем достаточно хорош.

С бизнес-точки зрения, Steep and Shallow идет с дополнительной стоимостью. Сокращение последующих финишных операций может быть достаточно, чтобы компенсировать стоимость подписки само по себе. Плюс Manufacturing Extension идет с другой функциональностью — следите за подобным взглядом на то, как функциональность впроцессного контроля может значительно улучшить надежность процесса.

Лично я думаю, лучшая часть Manufacturing Extension в том, что вам не нужно действительно «выбирать» так, как раньше нужно было выбирать, какие модули или какой уровень ПО покупать. Если попробуете и решите, что это не подходит вашему процессу, просто не продлевайте подписку! Плюс вы все равно можете получить доступ к любым созданным траекториям.

Если решите попробовать Manufacturing Extension, дайте нам знать, как прошло! Отметьте нас в соцсетях (@adskFusion360), прокомментируйте здесь или, еще лучше, создайте пост на форуме Fusion 360 Manufacture.