Alphacam Tutorial 3d 01

CNC Y CAD-CAM

1 ALPHACAM FR ESA: SUPER FICIES 3D (01)

CNC y CAD-CAM

Índice

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OBJETIVO OBJETIVOS............................ S........................................... .................................. ..................................... ................................ .............................2 ...............2

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INTRODUC INTRODUCCIÓN CIÓN................. .................................... .................................. .................................. ..................................... ................................3 ..............3

1.1. IMPORTACIÓN DE LA GEOMETRÍA....................................................................4 1.2. DESCRIPCIÓN DESCRIPCIÓN DE LAS HERRAMIENTAS HERRAMIENTAS A UTILIZAR. ................. ......... ................. .................. ............. 6 1.3. OPERACIÓN Nº 1: GRAN DESBASTE.................................................................7 1.3.1. 1.3.1. Ajustes Ajustes previos......... previos........................... ................................... ................................... .................................... ...................................7 .................7 1.3.2. 1.3.2. Mecaniz Mecanizado ado del material. material. .................................... ....................................................... ................................... ..........................8 ..........8 1.4. OPERACIÓN Nº 2: DESBASTE DE SUPERFICIES............................................12 1.4.1. 1.4.1. Ajustes Ajustes previos......... previos........................... ................................... ................................... .................................... .................................12 ...............12 1.4.2. 1.4.2. Mecaniz Mecanizado ado del material. material. .................................... ....................................................... ................................... ........................ ........ 13 1.5. OPERACIÓN Nº 3: ACABADO DE SUPERFICIES.............................................17 1.5.1. 1.5.1. Ajustes Ajustes previos......... previos........................... ................................... ................................... .................................... .................................17 ...............17 1.5.2. 1.5.2. Mecaniz Mecanizado ado del material. material. .................................... ....................................................... ................................... ........................ ........ 17

Unidad 1. ALPHACAM Fresa 3D (01).

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Formación Abierta

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OBJETIVOS

Este tutorial tiene como objetivo dar una idea al alumno del modo de trabajo que ofrece un programa de CAD-CAM a la hora de afrontar mecanizados en 3D. En este ejercicio partiremos de una pieza previamente dibujada. Antes de comenzar, es muy importante observar que vamos a abordar la realización de un ejercicio trabajando sobre superficies pero no un modelo sólido, con las particularidades en el menú que ello implica. Una gran parte de los programas de CAD 3D y programas de CAD-CAM trabajan con superficies, en lugar de trabajar con sólidos. No obstante, la realización de esta pieza –muy próxima a lo que sería el mecanizado de un típico molde de inyección-, nos dará una idea muy clara e intuitiva de las posibilidades que se abren con este tipo de software, fundamentalmente en la industria del mecanizado de moldes.

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INTRODUCCIÓN

A lo largo de los anteriores tutoriales se ha procedido al desarrollo de una serie de trabajos típicos de mecanizado en lo que se conoce como trabajo en dos dimensiones (2D). En el caso de las operaciones de fresado descritas, el movimiento consistía fundamentalmente en un desplazamiento sobre el plano XY con los desplazamientos necesarios en el eje Z para los posicionamientos de la herramienta: en cualquier caso, dichos movimientos eran consecutivos pero no se producían simultáneamente. Así mismo también se han realizado trabajos en tornos dotados de 4º eje, equipados en realidad con un plato dotado de desplazamiento angular programable y herramientas con una motorización propia. En el siguiente tutorial, podrán verse algunas de las estrategias de mecanizado en 3D utilizadas habitualmente en este tipo de trabajos. Es importante reseñar que no todas las máquinas disponen de más de tres ejes o de la posibilidad de trabajarlos conjuntamente; además, no sólo deberá estar en consonancia la máquina empleada, sino que el programa de CAD-CAM también deberá disponer de un postprocesador capaz de interpretar y soportar tales movimientos. Para poder llevar a cabo el ejercicio, será necesario abrir el módulo Fresadora Estudiante y cargar una pieza previamente dibujada en 3D que encontrará en una de las carpetas que ALPHACAM habrá creado tras su instalación en su ordenador. En el capítulo siguiente se describirán detalladamente los pasos a seguir.


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Formación Abierta

1.1. IMPORTACIÓN DE LA GEOMETRÍA. En esta ocasión no será necesario realizar ningún dibujo de la pieza, dado que procederemos a la importación del mismo desde la carpeta adecuada. Para ello, y tras escoger el módulo Fresadora Estudiante de entre los que tendrá instalados en su ordenador, bastará simplemente simplemente con seguir la ruta que aquí indicamos:

C - carpeta LICOMDIR - carpeta 3D TUTOR - fichero 3D Demo Tutorial Geometry.

Unidad de disco

Antes de cargar el dibujo, ALPHACAM le advertirá de que algunas de las capas empleadas a la hora de realizar el dibujo se hallan ocultas. Esto no supone ningún problema, dado que evidentemente se han ocultado para no saturar el dibujo y facilitar así el trabajo; no obstante, pueden activarse todas las capas si se desea. Si tras cargar la pieza ésta aparece representada en planta, le recomendamos que pase a visualizarla en perspectiva isométrica activando el icono VISTAS 3D . La vista que debería obtenerse es la siguiente (no importa si aparece en otros colores):

Figura 1.1. Vista isométrica de la pieza importada.

La velocidad a la que se realizarán las posteriores simulaciones de la pieza en movimiento y especialmente de lo que son propios mecanizados, va a depender en gran medida del sistema operativo utilizado y las prestaciones del ordenador utilizado. Aunque no podrá localizarse en los directorios existentes el plano de la pieza –al importarse ya realizada-, adjuntamos en la figura siguiente las dimensiones de la pieza a título únicamente orientativo. Obsérvese la dificultad añadida que supone el radio de los fondos de pieza y la inclinación de 5º que presentan las paredes –algo necesario en este tipo piezas para el posterior desmoldeo-, y que los programas de CAD-CAM

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resuelven fácilmente a pesar de la complejidad que supondría la obtención de ese mismo listado de programación CNC resuelto manualmente. Adjuntamos el plano a modo meramente orientativo, dado que la pieza ya se encuentra dibujada. 250 200 60

60

5 7 , 1 R 0 0 0 5 1 1

2 0 R

0 5

0 0 1 R

7

5 ° ° 7

2 6 3 R

3 R

5 °

1 0 R

3 R 3 R

5 5

0 7

Figura 1.1. Plano de la pieza.

Insistimos en que estas cotas serían necesarias para la obtención del modelo mediante algún programa de dibujo en 3D generalmente (UNIGRAPHICS, CATIA, INVENTOR, SOLID WORKS, SOLID EDGE, CADKEY, etc). Simplemente adjuntamos el plano para hacernos a la idea de las dimensiones generales de la pieza y porque necesitamos saber, eso sí, las profundidades máximas y los radios de redondeo utilizados para poder así escoger las herramientas de corte más adecuadas. Aunque no es el caso debido a que la geometría importada ya se halla ubicada adecuadamente, en el caso de que se importase una geometría mal ubicada (es decir, que el punto que se ha tomado como origen en el programa de CAD original para dibujar en la pieza no coincidiese con lo que deseamos sea el “cero pieza”), debería procederse al desplazamiento de la pieza. Bastaría para ello con escoger el comando

MOVER , seleccionar toda la pieza, marcar con el cursor el punto a desplazar (el que será el futuro cero), y teclear t eclear X0, Y0, Z0.


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Formación Abierta

1.2. DESCRIPCIÓN DE LAS HERRAMIENTAS A UTILIZAR. El ejemplo está dividido en tres partes, realizadas con tres herramientas distintas y tres estrategias de mecanizado diferentes. La elección de estas tres estrategias bien diferenciadas responde más bien a motivos didácticos que prácticos, ya que como podrá comprobarse los pasos segundo y tercero del mecanizado podrían haber sido iguales en cuanto a modo de trabajo pero realizados con una herramienta de desbaste y otra de acabado respectivamente. Así mismo, el tipo y número de herramientas dependerá obviamente de la naturaleza del material que va mecanizarse, la capacidad de la herramienta para realizar ciertos trabajos en función de la geometría, etc… Las herramientas a utilizar van a ser las siguientes: 





OPERACIÓN 1: Gran desbaste en eje Z. Mediante una herramienta enteriza plana de Ø 20 mm. Esta herramienta irá desbastando convencionalmente la mayor parte del material a eliminar, sin acercarse a las paredes laterales y penetrando en Z cuando sea necesario para mecanizar por capas paralelas. El resultado visual será una oquedad y una isla interior escalonadas. OPERACIÓN 2: Desbaste de superficies. Mediante una herramienta enteriza semiesférica de Ø 10 mm. Esta herramienta se hará cargo del citado escalonado (fruto del desbaste de la herramienta plana anterior), aproximándose a lo que va a ser el resultado final. OPERACIÓN 3: Acabado de superficies. Mediante una herramienta enteriza semiesférica de Ø 5 mm. Esta herramienta acabará definitivamente las superficies de la pieza.

Figura 1.2. Fotografías de los dos tipos de herramientas utilizados.

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1.3. OPERACIÓN Nº 1: GRAN DESBASTE. La explicación del primero de los procesos de mecanizado se dividirá entre lo que son los ajustes previos y lo que es el propio proceso de mecanización. Comenzaremos con los ajustes iniciales, consistentes básicamente en la consabida elección del postprocesador, postprocesador, de la herramienta y del material a mecanizar.

1.3.1. AJUSTES PREVIOS. En primer lugar escogeremos el postprocesador (ruta ARCHIVO - SELECCIONAR POST PROCESADOR ), ), escogiéndose por ejemplo el postprocesador denominado “Alpha Standard 3 ejes Fresadora” . Obviamente, si conociésemos la máquina que realizaría el mecanizado y dispusiésemos del postprocesador correspondiente optaríamos por una elección más concreta para obtener un programa CNC más adecuado y que requiriese menos ajustes. A continuación escogeremos el material a mecanizar (ruta MECANIZAR - SELECCIONAR MATERIAL), y finalmente pulsar ACEPTAR . Por ejemplo, escoger aluminio <12% Si para acabado (aluminio con menos de un 12% de silicio). Finalmente escogeremos la herramienta (ruta MECANIZAR - SELECCIONAR HERRAMIENTA ). Una vez dentro de dicha carpeta, optaremos por la herramienta “Plana 20 mm 2F EC SCB” , de metal duro, y confirmar con INTRO .

Figura 1.3. Elección de la herramienta.


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1.3.2. MECANIZADO DEL MATERIAL. Como ya sabemos de ejercicios anteriores, lo primero que deberemos hacer es seleccionar un rectángulo que defina el material bruto de partida. En el dibujo importado ya aparece dibujado, aunque como es lógico si no lo estuviese sería condición previa el haberlo dibujado antes. La ruta a seguir por tanto es 3D- DEFINIR MATERIAL BRUTO , y deberá picarse con el puntero del ratón el rectángulo el rectángulo interior que aparece en línea continua (no debe confundirse con el rectángulo exterior que aparece en línea discontinua y que si recordamos corresponde al Volumen de Trabajo). Justo antes de picar, la línea pasará a resaltarse en discontinua. Obsérvese en la figura siguiente dónde podría picarse con el puntero:

Figura 1.4. Selección del Material Bruto desde la vista en planta (en el ejemplo, picando el rectángulo interior en linea continua –esquina inferior de la derecha-)

A continuación aparecerá un menú de diálogo donde introducir los datos de dicho material, que en este ejemplo son de 70 mm. de altura totales. Confirmar con OK .

Figura 1.5. Determinación de la altura bruta.

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Ha llegado el momento en el que ha de definirse la operación. La ruta a seguir en este caso es MECANIZAR - MECANIZAR SUPERFICIES 3D

.

En ese momento, aparecerá un nuevo menú flotante donde deberemos escoger la estrategia de mecanizado, lógicamente lógicamente en función de nuestros intereses pero también de los ejes de los que disponga nuestra fresadora o centro de mecanizado. En este caso escogeremos la opción “Desbaste- Contornos en Z” en máquina de 3 ejes, ya que dicha opción nos permitirá trabajar con la herramienta cilíndrica de base plana escogida anteriormente mediante sucesivas pasadas en el plano XY y penetrando posteriormente en Z pero sin ceñirse a la geometría oblicua de las paredes del fondo curvo de la pieza (dicho de un modo vulgar, se trataría de un desbaste “convencional”).

Figura 1.6. 1.6. Elección del tipo de mecanizado.

Lógicamente si se escogen máquinas de más ejes, se incrementarán los posibles movimientos empleados y por tanto tendrían consecuencias directas sobre los programas de CNC que listaría el postprocesador (que obviamente, tendría que estar en consonancia a la máquina empleada). En el próximo paso (figura 1.7), especificaremos los valores numéricos para los acercamientos y las profundidades de corte (si se desea, copiar los datos que se han dado por válidos en el ejemplo). No obstante debe señalarse que en el ejemplo se ha optado porque la herramienta penetre en el eje Z en rampa a 45º, pero que si se optase por un taladrado saldrá una pantalla adicional donde se solicitará los puntos de taladrado previos. Además, si se optase por incluir las zonas que define como “llanas” comenzaría a desbastar a un nivel Z0, algo que no es necesario en nuestro caso dado que se supone el nivel superior de la pieza ya planeado.


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Figura 1.7. Datos de posicionamiento y profundidad de corte.

A continuación, establecer los datos de corte.

Figura 1.8. Datos de corte.

En ese momento, “atrapar” toda la figura con una ventana y confirmar la selección realizada con TERMINAR (ESC). Después de quedar seleccionado todo el cuerpo,

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deberá presentar el aspecto de alguna de las figuras siguientes (dependiendo de si se encuentra activado el modo Sombreado Rápido o no respectivamente):

Figura 1.9. Simulación del modelo en modo alámbrico.

Tras confirmar con TERMINAR (ESC), podrá comprobarse cómo van generándose las sucesivas trayectorias que seguirá la herramienta herramienta durante su proceso de desbastado. Dada la complejidad y el número de los movimientos generados, será fácil comprobar que la rapidez de la simulación va a depender en gran medida de la capacidad del equipo informático con el que esté trabajando. En la figura adjuntada puede observarse en color azul claro las trayectorias propuestas por el sistema. Figura 1.10. Simulación del mecanizado (trayectorias en colo azul claro).

Para observar con detalle cómo se ha solucionado el primer desbaste del fondo del molde con esta herramienta, es interesante recurrir a la opción SECCIÓN

VERTICAL , opción que encontrará disponible una vez haya entrado en SIMULACIÓN AVANZADA.

Figura 1.11. Corte realizado sobre el modelo sólido.


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1.4. OPERACIÓN Nº 2: DESBASTE DE SUPERFICIES. Dividiremos nuevamente la explicación del segundo de los procesos entre los ajustes previos y el propio proceso de mecanización, aunque las pantallas y los campos a rellenar son bastante similares a los del apartado anterior. Sin embargo, los ajustes iniciales se reducirán aquí básicamente a la elección de la herramienta, dado que el postprocesador y del material a mecanizar ya fueron escogidos en su momento.

1.4.1. AJUSTES PREVIOS . Aunque se trata todavía de un proceso de desbaste, en esta ocasión no puede utilizarse una herramienta estándar plana ya que se precisa una aproximación más rigurosa a lo que va a ser la forma definitiva de la oquedad. Es por ello por lo que se recurrirá a la elección de una herramienta enteriza semiesférica de Ø 10 mm . Como ya es habitual, escogeremos la herramienta ( MECANIZAR - SELECCIONAR HERRAMIENTA ). Una vez dentro de dicha carpeta, optaremos por la herramienta “Esférica 10 mm 2F EC SCB” , de metal duro, y confirmar con INTRO .

Figura 1.12. Posible herramienta a seleccionar.

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1.4.2. MECANIZADO DEL MATERIAL. Para definir la operación, la ruta a seguir será nuevamente MECANIZAR . En ese momento, aparecerá un nuevo menú MECANIZAR SUPERFICIES 3D flotante donde deberemos escoger la estrategia de mecanizado. A pesar de que se trata todavía de un desbaste (o mejor dicho de un preacabado), escogeremos directamente la opción “Acabado” para máquina de 3 ejes. Como información adicional, diremos que el modo “A lo Largo de la Intersección” serviría para realizar mecanizados a lo largo de las superficies interseccionadas que se señalen con el cursor. Por tanto, dicha opción no resulta válida para nuestro proceso genérico de desbaste. Figura 1.13. Elección del tipo de mecanizado.

A continuación aparecerá una segundo cuadro de diálogo flotante con numerosas opciones de mecanizado. Como es lógico, un abanico tan amplio de posibilidades hará que dispongamos de más de una estrategia válida para la realización del mecanizado, por lo que será nuestra experiencia al respecto la que dictamine cuál es la elección más adecuada a nuestros intereses. Debe decirse que, en este tutorial, se ha optado por escoger dos estrategias distintas para esta desbaste (con herramienta esférica de 10 mm) y el acabado final posterior (que se realizará con herramienta esférica de 5) por razones meramente didácticas. Por tanto, y por escoger algún método diferente al que utilizaremos en una ocasión posterior, recurriremos a la opción “Contornos Horizontales” , que es una de las que puede tener un amplio rango de aplicación en este tipo de trabajos. ES MUY IMPORTANTE recordar que si se opta por marcar unos límites para el mecanizado, nos exigirá más adelante que precisemos cuál es ese limite mediante una pulsación con el ratón; a cambio, se podrá concretar de un modo más efectivo el área trabajada.


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Figura 1.14. Elección de la estrategia de mecanizado.

Véase en la figura cuál es el contorno a marcar, y que nos servirá como “Límite” (observar atentamente la figura siguiente, donde podrá verse el rectángulo verde a picar con el cursor). Y como podrá deducirse, se trata de un rectángulo paralelo al contorno de la oquedad con las esquinas redondeadas que OBLIGATORIAMENTE ha de haber sido dibujado anteriormente con el propósito que acabamos de señalar.

Figura 1.15. Definición del Límite

A continuación, confirmar con TERMINAR (ESC). En el próximo paso especificaremos los valores numéricos para los acercamientos y las profundidades de corte:

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Finalmente, “atrapar” toda la figura con una ventana y confirmar con TERMINAR (ESC). Debemos recordar que podemos permitirnos atrapar todo directamente con una ventana dado que habíamos definido previamente los límites deseados: en caso contrario, habría que ir seleccionando las superficies a considerar una a una con el cursor, lo que sin duda supondría un considerable trabajo y exigiría gran precisión. Si se desea, puede probar a escoger una a una las superficies implicadas (incluyendo la cara plana superior y todas las aristas redondeadas). Deberían localizarse un total de nueve superficies, de las que cuatro corresponderían corresponderían a la isla interior. ALPHACAM solicitará inmediatamente un posicionamiento óptimo para la herramienta. Será suficiente indicándolo con el propio cursor, sin tener que vernos obligados a precisar ninguna coordenada. El resultado visual podría ser, por ejemplo, el de la figura aquí adjuntada. Figura 1.17. Posionado de la herramienta.


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Figura 1.18. Imagen de las trayectorias propuestas.

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1.5. OPERACIÓN Nº 3: ACABADO DE SUPERFICIES. En esta última ocasión, y al igual que en la operación inmediatamente anterior, los ajustes iniciales se reducirán nuevamente a la elección de la herramienta, dado que el postprocesador y del material a mecanizar ya fueron f ueron escogidos en su momento.

1.5.1. AJUSTES PREVIOS. Dado que nos enfrentamos ya al proceso de acabado, se recurrirá a una herramienta enteriza semiesférica de Ø 5 mm . Como ya es habitual, escogeremos la herramienta ( MECANIZAR - SELECCIONAR HERRAMIENTA ). Una vez dentro de dicha carpeta, optaremos por la herramienta “Esférica 5 mm 2F EC SCB” , de metal duro, y confirmar con INTRO .


1.5.2. MECANIZADO DEL MATERIAL. Para definir la operación, la ruta a seguir será nuevamente MECANIZAR . En ese momento, aparecerá un nuevo menú MECANIZAR SUPERFICIES 3D flotante donde deberemos escoger la estrategia de mecanizado.


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Al igual que ya hicimos en la segunda operación, escogeremos la opción “Acabado” para máquina de 3 ejes. A continuación aparecerá un segundo cuadro de diálogo con numerosas opciones de mecanizado. Como nos sucedió anteriormente, un abanico tan amplio de posibilidades hará que dispongamos de más de una estrategia posible para la realización del mecanizado.

Figura 1.20. Elección del tipo de mecanizado.

Por tanto, y por el mero hecho de escoger un método diferente al utilizado en el segundo apartado del tutorial, recurriremos a la opción “Línea Recta en Plano XY” , otra de las posibles opciones aplicables a este tipo de trabajos. Además, es importante que escoja la opción “Usar Límites” a la hora de mecanizar (arriba a la derecha).


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En un principio, comparando los dos métodos seguidos para el mecanizado de la cavidad en los apartados 2 y 3, debería indicarse que un recorrido periférico (el planteado en el apartado 2) en el plano XY suele ser más productivo que trabajando el plano XZ (apartado 3), gracias a un mayor filo de corte en activo y al hecho de evitarse los cambios en las cargas y en el sentido que se producen en las aristas con pequeños radios de los fondos de las cavidades especialmente. Ayudará a poder mantener una velocidad de corte lo suficientemente elevada en máquinas de poca potencia y con materiales duros. Dado que se ha escogido la opción “Usar Límites” , el programa solicitará a continuación que lo marquemos primeramente, como paso previo antes de pasar a definir las superficies a mecanizar.

Figura 1.22. Detalle del límite a marcar con el cursor (se resaltará convenientemente al acercarnos con el mismo).

Tras marcarlo cuidadosamente con el cursor, confirmar la selección con TERMINAR (ESC). Las pantallas que irán apareciendo son sobradamente conocidas, pero las incluiremos para dejar claro cuál ha de ser el orden de aparición de las mismas.

Figura 1.23. Introducción de datos de corte y posicionamiento. Asegúrese de colocar un valor cero valor cero en el campo “Z superior” de la tabla de la derecha.


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Tras confirmar nuevamente con TERMINAR (ESC), marcar cuidadosamente con el cursor todas y cada una de las superficies a mecanizar por la herramienta esférica: la cara plana superior de la pieza no debe incluirse en la selección. En la imagen siguiente podrá ver dichas superficies claramente gracias a la estructura en forma de malla que se generará sobre las mismas (no olvide incluir las aristas redondeadas, por pequeñas de radio que sean). Finalmente solicitará que se indique una posición de primer ataque para la herramienta, que puede marcarse aleatoriamente con el cursor sobre un punto aproximado al de la imagen siguiente.

Figura 1.24. Estructura implicada en el corte.

Tras la confirmación de la operación, las trayectorias seguidas por la herramienta esférica quedarán resaltadas convenientemente sobre dichas superficies.

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Figura 1.25. Trayectorias paralelas seguidas por la herramienta.

Por último, al realizarse la simulación en 3D, podrá comprobarse si el resultado obtenido es realmente el esperado.

Figura 1.26. Secuencias finales del mecanizado.


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Índice

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OBJETIVO OBJETIVOS........................... S........................................... .................................. .................................... ................................. ..............................2 ...............2

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INTRODUC INTRODUCCIÓN CIÓN................. ................................... .................................. ................................. ................................... ..................................3 ................3

1.1. IMPORTACIÓN DE LA GEOMETRÍA....................................................................4 1.2. DESCRIPCIÓN DESCRIPCIÓN DE LAS HERRAMIENTAS HERRAMIENTAS A UTILIZAR. .................. ......... .................. .................. ........... 6 1.3. OPERACIÓN Nº 1: GRAN DESBASTE.................................................................7 1.3.1. 1.3.1. Ajustes Ajustes previos......... previos.......................... .................................. ................................... ................................... ................................. ................... ... 7 1.3.2. 1.3.2. Mecaniz Mecanizado ado del material. material. ................................. .................................................. ................................... ...............................8 .............8 1.4. OPERACIÓN Nº 2: DESBASTE DE SUPERFICIES............................................12 1.4.1. 1.4.1. Ajustes Ajustes previos......... previos.......................... .................................. ................................... ................................... ................................. .................. 12 1.4.2. 1.4.2. Mecaniz Mecanizado ado del material. material. ................................. .................................................. ................................... ............................. ...........13 13 1.5. OPERACIÓN Nº 3: ACABADO DE SUPERFICIES.............................................17 1.5.1. 1.5.1. Ajustes Ajustes previos......... previos.......................... .................................. ................................... ................................... ................................. .................. 17 1.5.2. 1.5.2. Mecaniz Mecanizado ado del material. material. ................................. .................................................. ................................... ............................. ...........17 17


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OBJETIVOS

Este tutorial tiene como objetivo dar una idea al alumno del modo de trabajo que ofrece un programa de CAD-CAM a la hora de afrontar mecanizados en 3D. En este ejercicio partiremos de una pieza previamente dibujada. Antes de comenzar, es muy importante observar que vamos a abordar la realización de un ejercicio trabajando sobre superficies pero no un modelo sólido, con las particularidades en el menú que ello implica. Una gran parte de los programas de CAD 3D y programas de CAD-CAM trabajan con superficies, en lugar de trabajar con sólidos. No obstante, la realización de esta pieza –muy próxima a lo que sería el mecanizado de un típico molde de inyección-, nos dará una idea muy clara e intuitiva de las posibilidades que se abren con este tipo de software, fundamentalmente en la industria del mecanizado de moldes.

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INTRODUCCIÓN

A lo largo de los anteriores tutoriales se ha procedido al desarrollo de una serie de trabajos típicos de mecanizado en lo que se conoce como trabajo en dos dimensiones (2D). En el caso de las operaciones de fresado descritas, el movimiento consistía fundamentalmente en un desplazamiento sobre el plano XY con los desplazamientos necesarios en el eje Z para los posicionamientos de la herramienta: en cualquier caso, dichos movimientos eran consecutivos pero no se producían simultáneamente. Así mismo también se han realizado trabajos en tornos dotados de 4º eje, equipados en realidad con un plato dotado de desplazamiento angular programable y herramientas con una motorización propia. En el siguiente tutorial, podrán verse algunas de las estrategias de mecanizado en 3D utilizadas habitualmente en este tipo de trabajos. Es importante reseñar que no todas las máquinas disponen de más de tres ejes o de la posibilidad de trabajarlos conjuntamente; además, no sólo deberá estar en consonancia la máquina empleada, sino que el programa de CAD-CAM también deberá disponer de un postprocesador capaz de interpretar y soportar tales movimientos. Para poder llevar a cabo el ejercicio, será necesario abrir el módulo Fresadora Estudiante y cargar una pieza previamente dibujada en 3D que encontrará en una de las carpetas que ALPHACAM habrá creado tras su instalación en su ordenador. En el capítulo siguiente se describirán detalladamente los pasos a seguir.


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1.1. IMPORTACIÓN DE LA GEOMETRÍA. En esta ocasión no será necesario realizar ningún dibujo de la pieza, dado que procederemos a la importación del mismo desde la carpeta adecuada. Para ello, y tras escoger el módulo Fresadora Estudiante de entre los que tendrá instalados en su ordenador, bastará simplemente simplemente con seguir la ruta que aquí indicamos:

C - carpeta LICOMDIR - carpeta 3D TUTOR - fichero 3D Demo Tutorial Geometry.

Unidad de disco

Antes de cargar el dibujo, ALPHACAM le advertirá de que algunas de las capas empleadas a la hora de realizar el dibujo se hallan ocultas. Esto no supone ningún problema, dado que evidentemente se han ocultado para no saturar el dibujo y facilitar así el trabajo; no obstante, pueden activarse todas las capas si se desea. Si tras cargar la pieza ésta aparece representada en planta, le recomendamos que pase a visualizarla en perspectiva isométrica activando el icono VISTAS 3D . La vista que debería obtenerse es la siguiente (no importa si aparece en otros colores):

Figura 1.1. Vista isométrica de la pieza importada.

La velocidad a la que se realizarán las posteriores simulaciones de la pieza en movimiento y especialmente de lo que son propios mecanizados, va a depender en gran medida del sistema operativo utilizado y las prestaciones del ordenador utilizado. Aunque no podrá localizarse en los directorios existentes el plano de la pieza –al importarse ya realizada-, adjuntamos en la figura siguiente las dimensiones de la pieza a título únicamente orientativo. Obsérvese la dificultad añadida que supone el radio de los fondos de pieza y la inclinación de 5º que presentan las paredes –algo necesario en este tipo piezas para el posterior desmoldeo-, y que los programas de CAD-CAM

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resuelven fácilmente a pesar de la complejidad que supondría la obtención de ese mismo listado de programación CNC resuelto manualmente. Adjuntamos el plano a modo meramente orientativo, dado que la pieza ya se encuentra dibujada. 250 200 60

60

5 7 , 1 R 0 0 0 5 1 1

2 0 R

0 5

0 0 1 R

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5 ° ° 7

2 6 3 R

3 R

5 °

1 0 R

3 R 3 R

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Figura 1.1. Plano de la pieza.

Insistimos en que estas cotas serían necesarias para la obtención del modelo mediante algún programa de dibujo en 3D generalmente (UNIGRAPHICS, CATIA, INVENTOR, SOLID WORKS, SOLID EDGE, CADKEY, etc). Simplemente adjuntamos el plano para hacernos a la idea de las dimensiones generales de la pieza y porque necesitamos saber, eso sí, las profundidades máximas y los radios de redondeo utilizados para poder así escoger las herramientas de corte más adecuadas. Aunque no es el caso debido a que la geometría importada ya se halla ubicada adecuadamente, en el caso de que se importase una geometría mal ubicada (es decir, que el punto que se ha tomado como origen en el programa de CAD original para dibujar en la pieza no coincidiese con lo que deseamos sea el “cero pieza”), debería procederse al desplazamiento de la pieza. Bastaría para ello con escoger el comando

MOVER , seleccionar toda la pieza, marcar con el cursor el punto a desplazar (el que será el futuro cero), y teclear t eclear X0, Y0, Z0.


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Formación Abierta

1.2. DESCRIPCIÓN DE LAS HERRAMIENTAS A UTILIZAR. El ejemplo está dividido en tres partes, realizadas con tres herramientas distintas y tres estrategias de mecanizado diferentes. La elección de estas tres estrategias bien diferenciadas responde más bien a motivos didácticos que prácticos, ya que como podrá comprobarse los pasos segundo y tercero del mecanizado podrían haber sido iguales en cuanto a modo de trabajo pero realizados con una herramienta de desbaste y otra de acabado respectivamente. Así mismo, el tipo y número de herramientas dependerá obviamente de la naturaleza del material que va mecanizarse, la capacidad de la herramienta para realizar ciertos trabajos en función de la geometría, etc… Las herramientas a utilizar van a ser las siguientes: 





OPERACIÓN 1: Gran desbaste en eje Z. Mediante una herramienta enteriza plana de Ø 20 mm. Esta herramienta irá desbastando convencionalmente la mayor parte del material a eliminar, sin acercarse a las paredes laterales y penetrando en Z cuando sea necesario para mecanizar por capas paralelas. El resultado visual será una oquedad y una isla interior escalonadas. OPERACIÓN 2: Desbaste de superficies. Mediante una herramienta enteriza semiesférica de Ø 10 mm. Esta herramienta se hará cargo del citado escalonado (fruto del desbaste de la herramienta plana anterior), aproximándose a lo que va a ser el resultado final. OPERACIÓN 3: Acabado de superficies. Mediante una herramienta enteriza semiesférica de Ø 5 mm. Esta herramienta acabará definitivamente las superficies de la pieza.

Figura 1.2. Fotografías de los dos tipos de herramientas utilizados.

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1.3. OPERACIÓN Nº 1: GRAN DESBASTE. La explicación del primero de los procesos de mecanizado se dividirá entre lo que son los ajustes previos y lo que es el propio proceso de mecanización. Comenzaremos con los ajustes iniciales, consistentes básicamente en la consabida elección del postprocesador, postprocesador, de la herramienta y del material a mecanizar.

1.3.1. AJUSTES PREVIOS. En primer lugar escogeremos el postprocesador (ruta ARCHIVO - SELECCIONAR POST PROCESADOR ), ), escogiéndose por ejemplo el postprocesador denominado “Alpha Standard 3 ejes Fresadora” . Obviamente, si conociésemos la máquina que realizaría el mecanizado y dispusiésemos del postprocesador correspondiente optaríamos por una elección más concreta para obtener un programa CNC más adecuado y que requiriese menos ajustes. A continuación escogeremos el material a mecanizar (ruta MECANIZAR - SELECCIONAR MATERIAL), y finalmente pulsar ACEPTAR . Por ejemplo, escoger aluminio <12% Si para acabado (aluminio con menos de un 12% de silicio). Finalmente escogeremos la herramienta (ruta MECANIZAR - SELECCIONAR HERRAMIENTA ). Una vez dentro de dicha carpeta, optaremos por la herramienta “Plana 20 mm 2F EC SCB” , de metal duro, y confirmar con INTRO .

Figura 1.3. Elección de la herramienta.


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1.3.2. MECANIZADO DEL MATERIAL. Como ya sabemos de ejercicios anteriores, lo primero que deberemos hacer es seleccionar un rectángulo que defina el material bruto de partida. En el dibujo importado ya aparece dibujado, aunque como es lógico si no lo estuviese sería condición previa el haberlo dibujado antes. La ruta a seguir por tanto es 3D- DEFINIR MATERIAL BRUTO , y deberá picarse con el puntero del ratón el rectángulo el rectángulo interior que aparece en línea continua (no debe confundirse con el rectángulo exterior que aparece en línea discontinua y que si recordamos corresponde al Volumen de Trabajo). Justo antes de picar, la línea pasará a resaltarse en discontinua. Obsérvese en la figura siguiente dónde podría picarse con el puntero:

Figura 1.4. Selección del Material Bruto desde la vista en planta (en el ejemplo, picando el rectángulo interior en linea continua –esquina inferior de la derecha-)

A continuación aparecerá un menú de diálogo donde introducir los datos de dicho material, que en este ejemplo son de 70 mm. de altura totales. Confirmar con OK .

Figura 1.5. Determinación de la altura bruta.

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Ha llegado el momento en el que ha de definirse la operación. La ruta a seguir en este caso es MECANIZAR - MECANIZAR SUPERFICIES 3D

.

En ese momento, aparecerá un nuevo menú flotante donde deberemos escoger la estrategia de mecanizado, lógicamente lógicamente en función de nuestros intereses pero también de los ejes de los que disponga nuestra fresadora o centro de mecanizado. En este caso escogeremos la opción “Desbaste- Contornos en Z” en máquina de 3 ejes, ya que dicha opción nos permitirá trabajar con la herramienta cilíndrica de base plana escogida anteriormente mediante sucesivas pasadas en el plano XY y penetrando posteriormente en Z pero sin ceñirse a la geometría oblicua de las paredes del fondo curvo de la pieza (dicho de un modo vulgar, se trataría de un desbaste “convencional”). “convencional”).

Figura 1.6. 1.6. Elección del tipo de mecanizado.

Lógicamente si se escogen máquinas de más ejes, se incrementarán los posibles movimientos empleados y por tanto tendrían consecuencias directas sobre los programas de CNC que listaría el postprocesador (que obviamente, tendría que estar en consonancia a la máquina empleada). En el próximo paso (figura 1.7), especificaremos los valores numéricos para los acercamientos y las profundidades de corte (si se desea, copiar los datos que se han dado por válidos en el ejemplo). No obstante debe señalarse que en el ejemplo se ha optado porque la herramienta penetre en el eje Z en rampa a 45º, pero que si se optase por un taladrado saldrá una pantalla adicional donde se solicitará los puntos de taladrado previos. Además, si se optase por incluir las zonas que define como “llanas” comenzaría a desbastar a un nivel Z0, algo que no es necesario en nuestro caso dado que se supone el nivel superior de la pieza ya planeado.


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A continuación, establecer los datos de corte.

Figura 1.8. Datos de corte.

En ese momento, “atrapar” toda la figura con una ventana y confirmar la selección realizada con TERMINAR (ESC). Después de quedar seleccionado todo el cuerpo,

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deberá presentar el aspecto de alguna de las figuras siguientes (dependiendo de si se encuentra activado el modo Sombreado Rápido o no respectivamente):

Figura 1.9. Simulación del modelo en modo alámbrico.

Tras confirmar con TERMINAR (ESC), podrá comprobarse cómo van generándose las sucesivas trayectorias que seguirá la herramienta durante su proceso de desbastado. Dada la complejidad y el número de los movimientos generados, será fácil comprobar que la rapidez de la simulación va a depender en gran medida de la capacidad del equipo informático con el que esté trabajando. En la figura adjuntada puede observarse en color azul claro las trayectorias propuestas por el sistema. Figura 1.10. Simulación del mecanizado (trayectorias en colo azul claro).

Para observar con detalle cómo se ha solucionado solucionado el primer desbaste del fondo del molde con esta herramienta, es interesante recurrir a la opción SECCIÓN

VERTICAL , opción que encontrará disponible una vez haya entrado en SIMULACIÓN AVANZADA.

Figura 1.11. Corte realizado sobre el modelo sólido.


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1.4. OPERACIÓN Nº 2: DESBASTE DE SUPERFICIES. Dividiremos nuevamente la explicación del segundo de los procesos entre los ajustes previos y el propio proceso de mecanización, aunque las pantallas y los campos a rellenar son bastante similares a los del apartado anterior. Sin embargo, los ajustes iniciales se reducirán aquí básicamente a la elección de la herramienta, dado que el postprocesador y del material a mecanizar ya fueron escogidos en su momento.

1.4.1. AJUSTES PREVIOS . Aunque se trata todavía de un proceso de desbaste, en esta ocasión no puede utilizarse una herramienta estándar plana ya que se precisa una aproximación más rigurosa a lo que va a ser la forma definitiva de la oquedad. Es por ello por lo que se recurrirá a la elección de una herramienta enteriza semiesférica de Ø 10 mm . Como ya es habitual, escogeremos la herramienta ( MECANIZAR - SELECCIONAR HERRAMIENTA ). Una vez dentro de dicha carpeta, optaremos por la herramienta “Esférica 10 mm 2F EC SCB” , de metal duro, y confirmar con INTRO .


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1.4.2. MECANIZADO DEL MATERIAL. Para definir la operación, la ruta a seguir será nuevamente MECANIZAR . En ese momento, aparecerá un nuevo menú MECANIZAR SUPERFICIES 3D flotante donde deberemos escoger la estrategia de mecanizado. A pesar de que se trata todavía de un desbaste (o mejor dicho de un preacabado), escogeremos directamente la opción “Acabado” para máquina de 3 ejes. Como información adicional, diremos que el modo “A lo Largo de la Intersección” serviría para realizar mecanizados a lo largo de las superficies interseccionadas que se señalen con el cursor. Por tanto, dicha opción no resulta válida para nuestro proceso genérico de desbaste. Figura 1.13. Elección del tipo de mecanizado.

A continuación aparecerá una segundo cuadro de diálogo flotante con numerosas opciones de mecanizado. Como es lógico, un abanico tan amplio de posibilidades hará que dispongamos de más de una estrategia válida para la realización del mecanizado, por lo que será nuestra experiencia al respecto la que dictamine cuál es la elección más adecuada a nuestros intereses. Debe decirse que, en este tutorial, se ha optado por escoger dos estrategias distintas para esta desbaste (con herramienta esférica de 10 mm) y el acabado final posterior (que se realizará con herramienta esférica de 5) por razones meramente didácticas. Por tanto, y por escoger algún método diferente al que utilizaremos en una ocasión posterior, recurriremos a la opción “Contornos Horizontales” , que es una de las que puede tener un amplio rango de aplicación en este tipo de trabajos. ES MUY IMPORTANTE recordar que si se opta por marcar unos límites para el mecanizado, nos exigirá más adelante que precisemos cuál es ese limite mediante una pulsación con el ratón; a cambio, se podrá concretar de un modo más efectivo el área trabajada.


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Véase en la figura cuál es el contorno a marcar, y que nos servirá como “Límite” (observar atentamente la figura siguiente, donde podrá verse el rectángulo verde a picar con el cursor). Y como podrá deducirse, se trata de un rectángulo paralelo al contorno de la oquedad con las esquinas redondeadas que OBLIGATORIAMENTE ha de haber sido dibujado anteriormente con el propósito que acabamos de señalar.

Figura 1.15. Definición del Límite

A continuación, confirmar con TERMINAR (ESC). En el próximo paso especificaremos los valores numéricos para los acercamientos y las profundidades de corte:

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Figura 1.16. 1.16. Datos de posicionamiento y profundidad de corte.

Finalmente, “atrapar” toda la figura con una ventana y confirmar con TERMINAR (ESC). Debemos recordar que podemos permitirnos atrapar todo directamente con una ventana dado que habíamos definido previamente los límites deseados: en caso contrario, habría que ir seleccionando las superficies a considerar una a una con el cursor, lo que sin duda supondría un considerable trabajo y exigiría gran precisión. Si se desea, puede probar a escoger una a una las superficies implicadas (incluyendo la cara plana superior y todas las aristas redondeadas). Deberían localizarse un total de nueve superficies, de las que cuatro corresponderían corresponderían a la isla interior. ALPHACAM solicitará inmediatamente un posicionamiento óptimo para la herramienta. Será suficiente indicándolo con el propio cursor, sin tener que vernos obligados a precisar ninguna coordenada. El resultado visual podría ser, por ejemplo, el de la figura aquí adjuntada. Figura 1.17. Posionado de la herramienta.


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Figura 1.18. Imagen de las trayectorias propuestas.

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1.5. OPERACIÓN Nº 3: ACABADO DE SUPERFICIES. En esta última ocasión, y al igual que en la operación inmediatamente anterior, los ajustes iniciales se reducirán nuevamente a la elección de la herramienta, dado que el postprocesador y del material a mecanizar ya fueron f ueron escogidos en su momento.

1.5.1. AJUSTES PREVIOS. Dado que nos enfrentamos ya al proceso de acabado, se recurrirá a una herramienta enteriza semiesférica de Ø 5 mm . Como ya es habitual, escogeremos la herramienta ( MECANIZAR - SELECCIONAR HERRAMIENTA ). Una vez dentro de dicha carpeta, optaremos por la herramienta “Esférica 5 mm 2F EC SCB” , de metal duro, y confirmar con INTRO .


1.5.2. MECANIZADO DEL MATERIAL. Para definir la operación, la ruta a seguir será nuevamente MECANIZAR . En ese momento, aparecerá un nuevo menú MECANIZAR SUPERFICIES 3D flotante donde deberemos escoger la estrategia de mecanizado.


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Al igual que ya hicimos en la segunda operación, escogeremos la opción “Acabado” para máquina de 3 ejes. A continuación aparecerá un segundo cuadro de diálogo con numerosas opciones de mecanizado. Como nos sucedió anteriormente, un abanico tan amplio de posibilidades hará que dispongamos de más de una estrategia posible para la realización del mecanizado.

Figura 1.20. Elección del tipo de mecanizado.

Por tanto, y por el mero hecho de escoger un método diferente al utilizado en el segundo apartado del tutorial, recurriremos a la opción “Línea Recta en Plano XY” , otra de las posibles opciones aplicables aplicables a este tipo t ipo de trabajos. Además, es importante que escoja la opción “Usar Límites” a la hora de mecanizar (arriba a la derecha).


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En un principio, comparando los dos métodos seguidos para el mecanizado de la cavidad en los apartados 2 y 3, debería indicarse que un recorrido periférico (el planteado en el apartado 2) en el plano XY suele ser más productivo que trabajando el plano XZ (apartado 3), gracias a un mayor filo de corte en activo y al hecho de evitarse los cambios en las cargas y en el sentido que se producen en las aristas con pequeños radios de los fondos de las cavidades especialmente. Ayudará a poder mantener una velocidad de corte lo suficientemente elevada en máquinas de poca potencia y con materiales duros. Dado que se ha escogido la opción “Usar Límites” , el programa solicitará a continuación que lo marquemos primeramente, como paso previo antes de pasar a definir las superficies a mecanizar.

Figura 1.22. Detalle del límite a marcar con el cursor (se resaltará convenientemente al acercarnos con el mismo).

Tras marcarlo cuidadosamente con el cursor, confirmar la selección con TERMINAR (ESC). Las pantallas que irán apareciendo son sobradamente conocidas, pero las incluiremos para dejar claro cuál ha de ser el orden de aparición de las mismas.

Figura 1.23. Introducción de datos de corte y posicionamiento. Asegúrese de colocar un valor cero valor cero en el campo “Z superior” de la tabla de la derecha.


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Tras confirmar nuevamente con TERMINAR (ESC), marcar cuidadosamente con el cursor todas y cada una de las superficies a mecanizar por la herramienta esférica: la cara plana superior de la pieza no debe incluirse en la selección. En la imagen siguiente podrá ver dichas superficies claramente gracias a la estructura en forma de malla que se generará sobre las mismas (no olvide incluir las aristas redondeadas, por pequeñas de radio que sean). Finalmente solicitará que se indique una posición de primer ataque para la herramienta, que puede marcarse aleatoriamente con el cursor sobre un punto aproximado al de la imagen siguiente.

Figura 1.24. Estructura implicada en el corte.

Tras la confirmación de la operación, las trayectorias seguidas por la herramienta esférica quedarán resaltadas convenientemente sobre dichas superficies.

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Figura 1.25. Trayectorias paralelas seguidas por la herramienta.

Por último, al realizarse la simulación en 3D, podrá comprobarse si el resultado obtenido es realmente el esperado.

Figura 1.26. Secuencias finales del mecanizado.


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Alphacam Tutorial 3d 01

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