Dokumentation / Technisches Handbuch

CAM-Strategien und -Parameter

Was jede Strategie tut, was ihre Parameter bedeuten und wie der Zwilling die Schnittdaten festlegt. Die Zahlen, die der Zwilling nennt, sind Schätzungen aus seinen physikalischen Modellen.

Die folgenden Parameter sind die, die ein Formelement in einem Auftrag annimmt (die Formelemente des Tools program_generate). Längen sind in Millimetern angegeben, Winkel in Grad.

Eine Tasche ausräumen: Ringe, Zickzack und adaptiv

Die Fläche einer Tasche ist ihre Form abzüglich ihrer Inseln, um den Radius des Werkzeugs nach innen versetzt. Sie wird Schicht für Schicht ausgeräumt, jede Schicht nicht tiefer als die Schnitttiefe (ap). Die Strategie (strategy) legt den Weg in einer Schicht fest:

Eine Tasche mit einer Passung schlichtet ihre Wände in einem eigenen Gang auf Maß. Siehe Passungen.

Adaptives Ausräumen schneidet mit kleinem radialem Eingriff bei größerer Schnitttiefe ap. Seine Verbindungswege verlaufen frei vom Material, und wo die Fläche dafür zu schmal ist, greift es auf Ringe zurück.

Ein Schlichtumlauf umschlingt das Werkzeug in einer Innenecke der Wand viel stärker als an einer geraden Wand. Wo die Umschlingung mehr als das 1,2-Fache beträgt, wird dieser Teil der Wand zuerst in Stufen geschnitten (corner_steps, standardmäßig an; aus, wenn das Feature ein eigenes finish_ap angibt, außer es gibt auch corner_steps: true an; corner_steps: false schaltet es ab).

Restmaterialbearbeitung

Mit rest: true räumt eine Tasche nur das aus, was die Werkzeuge davor stehen gelassen haben: die Ecken und engen Stellen, die ein größeres Werkzeug nicht erreichen konnte. Studio ermittelt, was übrig ist, aus den früheren Taschen im selben Programm oder aus dem Werkstück des Zwillings, wenn dieser eines hat.

Konturen und Haltestege

Eine Kontur (side: outside, inside oder on) folgt einem Umriss Schicht für Schicht, im Gleichlauf. outside und inside versetzen den Umriss um den Radius des Werkzeugs; on folgt ihm, wie er ist.

Haltestege (tabs: Anzahl, Breite und Höhe) lassen unten kurze Brücken stehen, damit ein ausgeschnittenes Teil an seinem Platz bleibt. Ein Haltesteg ist 1 mm hoch, sofern Sie keine Höhe angeben; bei einem Schnitt von höchstens 1 mm Tiefe ist er halb so hoch wie die Tiefe.

Nuten: Schichten und trochoidal

Eine Nut (x0, y0, x1, y1, width) wird mit der Strategie gefräst:

• layers (Standard): die Mitte der Nut in voller Werkzeugbreite, in Schichten, dann nach außen bis zur Breite der Nut auf jeder Seite;
• trochoidal: kleine Schleifen entlang der Nut, jede um step weiter. Das Werkzeug ist nur über einen kurzen Bogen im Eingriff und kann daher in einem Gang tiefer schneiden. Die Nut muss breiter sein als das Werkzeug.

Wie ein Werkzeug ins Material eintaucht: Helix, Rampe, senkrechtes Eintauchen

Ein Schaftfräser taucht nicht ins volle Material ein. Jede Schicht beginnt mit:

• einer Helix, wo die Fläche Platz dafür hat (Durchmesser und Winkel stehen im entry der Antwort);
• einer Rampe entlang des Wegs, wo das nicht der Fall ist;
• einem senkrechten Eintauchen nur in eine Bohrung oder außerhalb des Rohteils.

Die Antwort nennt für jede Bearbeitung, wie sie zuerst ins Material eingetaucht ist.

Bohrungen

Bohrzyklen

Bohrungen an points, depth tief, werden mit den Zyklen der Steuerung gebohrt. Eine Bohrung, die tiefer ist als der dreifache Bohrerdurchmesser, wird mit Entspanen gebohrt, mit dem 1,5-fachen Durchmesser je Bohrschritt, sofern peck keinen anderen angibt. Die Rückzugsebene des Zyklus liegt 1 mm über der Oberseite.

Ausbohren durch Helixinterpolation

Eine Bohrung mit dem Durchmesser d, die größer ist als der Schaftfräser, wird auf einer Helix gefräst und dann am Boden auf Maß geschlichtet. Die Bohrung darf höchstens doppelt so groß sein wie der Durchmesser des Werkzeugs; größere Bohrungen werden als Tasche gefräst (shape: circle).

Reiben

Eine Reibahle (reamer 6 H7) mit der Passung der Bohrung fährt mit ihrem Vorschub ein und mit demselben Vorschub wieder aus, ohne Eilgang aus der Bohrung. Die Bohrung muss davor im selben Auftrag gebohrt werden, 0,05–0,6 mm kleiner, oder als predrilled gekennzeichnet sein. Die Drehzahl der Reibahle beträgt ein Viertel der Schnittgeschwindigkeit des Schaftfräsers für das Material, ihr Vorschub pro Umdrehung das 2,5-Fache des Bohrervorschubs.

Gewindefräsen, auch kegelige Rohrgewinde

Ein Gewindefräser fährt die Bohrung hinab und schneidet das Gewinde dann von unten nach oben auf einer Helix mit einer Steigung pro Umdrehung: Rechtsgewinde gegen den Uhrzeigersinn (Gleichlauf), Linksgewinde im Uhrzeigersinn. Das Gewinde wird benannt (thread: M8, M8x1, 1/4-20 UNC, G1/4) oder durch d und pitch angegeben. Kegelige Rohrgewinde (1/4 NPT, Rc1/4) werden auf ihrem Kegel geschnitten, jede Windung in 48 Bögen.

Ringnuten in einer Bohrung

groove fräst mit einem T-Nutenfräser (einer Scheibe auf einem dünneren Hals) eine Ringnut in die Wand einer Bohrung (für einen Sicherungsring oder einen O-Ring, oder eine Lichtfalle). Der Fräser fährt in der Mitte der Bohrung bis zur Nut hinab, fährt bis 0,1 mm vor die Wand und umrundet für jedes step in die Wand eine volle Umdrehung (Gleichlauf), dann zurück zur Mitte und nach oben. Der Auftrag gibt den Nutdurchmesser d, den Bohrungsdurchmesser bore, die Unterkante der Nut depth und ihre Höhe width an (standardmäßig die Dicke der Scheibe; eine höhere Nut wird von unten nach oben in mehreren Durchgängen gefräst). Abgelehnt wird, wenn das Werkzeug in der Spindel kein T-Nutenfräser ist, wenn die Scheibe nicht mit 0,2 mm Spiel durch die Bohrung passt, wenn die Nut tiefer ist, als die Scheibe über ihren Hals hinausreicht, und wenn die Nut nicht größer als die Bohrung ist.

Fasen, Gravieren und V-Gravur

• Fase: Ein V-Fräser folgt der Kante des Umrisses in der Tiefe, die die width ergibt. Die Breite wird durch den Kegel begrenzt.
• Gravur: Das Werkzeug folgt Linien oder Text in einer Einstrich- oder einer Konturschrift in einer festen depth.
• V-Gravur: Der V-Fräser folgt der Medialachse der Form. Seine Tiefe an jedem Punkt ergibt die Breite dort, sodass die Ecken der Form scharf werden. max_depth macht breite Bereiche in dieser Tiefe flach.

Zum Gravieren auf einer gekrümmten Fläche geben Sie surface an: den Namen eines Netzes aus geometry_import. Jeder Strich wird alle 0,2 mm abgetastet, das Werkzeug wird auf das Netz gesetzt und geht depth unter die Stelle, an der es aufsetzt; an einer Schräge berührt ein V-Fräser zuerst auf der höheren Seite, daher wird nirgends tiefer als depth geschnitten. Ein Strich außerhalb des Netzes wird abgelehnt.

Perlage, das Muster sich überlappender Kreise der Uhrmacher, ist perlage: Ein Schaftfräser so breit wie ein Kreis fährt an jedem Punkt eines Rasters innerhalb einer Kontur auf depth hinab (höchstens 0,2 mm), wartet dwell Sekunden (standardmäßig 0,2) und hebt 0,3 mm über die Fläche ab, um zum nächsten zu fahren. Die Reihen sind um eine halbe pitch versetzt (standardmäßig das 0,65-Fache des Werkzeugdurchmessers), jeder Kreis überdeckt einen Teil des vorigen. margin hält die Kreismittelpunkte so weit innerhalb der Kontur.

3D-Schruppen und -Schlichten

Ein Netz wird in Ebenen geschruppt (rough3d), jede Ebene adaptiv ausgeräumt. Danach wird es geschlichtet (finish3d) mit:

rest_from schlichtet nur, was ein früheres Werkzeug stehen gelassen hat.

Restschruppen: Mit rest_from (der größere Schaft- oder Torusfräser, der zuvor geschruppt hat, als Angabe oder Werkzeugnummer) schneidet rough3d nur, was dieses Werkzeug stehen ließ, etwa die Lücken zwischen Rippen, in die es nicht kam; rest_allowance ist das Aufmaß, das es ließ (standardmäßig das dieses Durchgangs).

Schnittdaten aus dem Zwilling

Studio geht von den Daten des Materials für die Art des Werkzeugs aus: dem Bereich der Schnittgeschwindigkeit und dem Vorschub pro Zahn. Werte, die Sie in cutting angeben (rpm, feed, ap, ae, finish_ap), bleiben so, wie Sie sie angeben. Die übrigen Werte werden mit den Modellen des Zwillings festgelegt.

Stabilität und Rattern

Das Rattermodell des Zwillings berechnet die Stabilitätskarte für das Werkzeug in seinem Halter: die Schnitttiefe, die bei jeder Spindeldrehzahl stabil bleibt. Die stabilen Bereiche liegen nur dort, wo das Modell von Werkzeug und Maschine sie hinlegt; deshalb zielt Studio nicht auf den höchsten Punkt eines Bereichs: Für jede Drehzahl nimmt es die kleinste stabile Tiefe innerhalb von 10 % um sie, wählt eine Drehzahl zwischen dem 0,7- und dem 1,8-Fachen der Drehzahl, die das Material vorgibt, und schneidet höchstens 80 % dieser Tiefe.

Leistung, Kraft und die Durchbiegung des Werkzeugs

• Leistung: Der Schnitt nimmt bei dieser Drehzahl höchstens etwa 80 % der Leistung der Spindel in Anspruch.
• Kraft: Die Schnittkraft bleibt unter der Hälfte dessen, was das Spannmittel seitlich hält.
• Durchbiegung: Ein Schlichtgang wird so leicht gehalten, dass die Schätzung des Zwillings für die Durchbiegung des Werkzeugs klein bleibt.
• Ecken und Bögen: Der Vorschub auf einem Bogen wird durch die Beschleunigung begrenzt, die die Maschine hat, damit die Steuerung nicht unter den Vorschub verlangsamt, für den der Schnitt geplant wurde. Schlichtgänge werden in den Innenecken einer Tasche langsamer, wo der Eingriff des Werkzeugs wächst.

Der Regelkreis: das Programm im Zwilling ausprobieren

Bei eingeschalteter Verifizierung führt Studio das Programm auf einem frischen Zwilling aus. Zeigt der Lauf Rattern, eine zu hohe Belastung oder ein Werkzeug, das sich zu stark durchbiegt, ändert Studio das Programm und versucht es erneut:

• flachere Schichten,
• eine andere Spindeldrehzahl zwischen dem 0,7- und dem 1,8-Fachen der eingestellten, bei der der Schnitt stabil bleibt, auch wenn die stabilen Bereiche etwas anders liegen,
• Nachschnitte an den Wänden einer Passung.

Jede ausprobierte Version wird gespeichert. Ein langes Programm wird im Hintergrund des Aufrufs ausprobiert, und sein Bericht kommt später (run_status). Die Antwort sagt, was sich geändert hat und warum.

Mehrere Aufspannungen und Verschachtelung

• Aufspannungen: Studio schreibt das Programm jeder Aufspannung und prüft die Aufspannungen dann der Reihe nach im Zwilling, jede an dem Werkstück, das die Aufspannungen davor übrig gelassen haben. Wo sich dieses Werkstück vom Rohteil unterscheidet, wird das Programm der Aufspannung dafür neu geschrieben.
• Verschachtelung: Teile werden anhand ihrer Umrisse auf der Platte platziert, mit einem Abstand voneinander. Jedes Teil behält seine Formelemente, die mit ihm gedreht und verschoben werden.

Grenzen

• Drei Achsen. Keine vierte Achse, keine Werkzeugneigung.
• STEP-Dateien werden nicht gelesen; exportieren Sie STL oder 3MF aus dem CAD-Programm.
• Die Schnittdaten und die Prüfungen des Zwillings sind Schätzungen aus physikalischen Modellen der Maschine, des Werkzeugs und des Materials. Ein Werkzeug oder Material, das von seinem Modell abweicht, schneidet anders.
• Editionen: Adaptives Ausräumen, die 3D-Schlichtstrategien außer parallel, die Restmaterialbearbeitung und mehrere Aufspannungen sind ab der Maker-Edition enthalten; die Verschachtelung und der Programmoptimierer sind in der Pro-Edition enthalten.

Wie groß ein Auftrag sein kann

Jenseits dieser Grenzen schreibt Studio das Programm nicht. Es sagt, warum, und was zu ändern ist.

Ein Auftrag kann bis zu 32.000 Formelemente haben; gleiche Bohrungen werden als ein Formelement mit ihren Punkten angegeben. Die Bearbeitungsliste, die Begründungen und die Reparaturen des Regelkreises gelten für die ersten 64 Formelemente; ein späteres Formelement, das rattert, wird gemeldet, aber nicht repariert. Das Einrichteblatt listet die ersten 64 Bearbeitungen auf und sagt das auch.

Die Programmprüfung und das Einrichteblatt lesen bis zu 2 Millionen Bewegungen. Ein Kreisbogen zählt als seine kurzen Sehnen: etwa 50 für einen Vollkreis mit 3 mm Radius, etwa 220 für einen mit 50 mm. Darüber hinaus sagen sie, wo sie aufgehört haben. Das Einrichteblatt gibt weiterhin die Zeit des gesamten Programms an, aber nicht die Zeiten der Bearbeitungen oder die Höhen der Werkzeuge hinter diesem Satz. Der Probelauf im Zwilling prüft das gesamte Programm.

Wie lange Studio zum Schreiben eines Programms braucht, gemessen auf zwei Prozessorkernen eines Desktop-PCs (danach folgt der Probelauf im Zwilling):

Für 3D-Arbeiten:

• Machen Sie das Netz nur so fein, wie das Teil es braucht. Das Schlichten dauert ungefähr in dem Maß länger, in dem das Netz mehr Dreiecke hat.
• Schlichten Sie eine sanft gewellte Fläche mit parallel oder steep_shallow, nicht mit waterline. Die Strategie Z-konstant macht dort viele kleine Schleifen: Auf dem Relief oben bewegte sie sich mehr in der Luft als im Material, und ihr Programm hatte 2,8 Millionen Sätze.