موقع القاطع

الموسوعة الحرة

يشير موقع القاطع ( CLData ) إلى الموضع الذي تم توجيه آلة التفريز CNC لوضع قاطع التفريز فيه من خلال التعليمات الموجودة في البرنامج (عادةً G-code ).

يتكون كل سطر من سطور التحكم في رمز G من جزأين: نوع الحركة من موقع القاطع الأخير إلى موقع القاطع التالي (على سبيل المثال، "G01" تعني حركة خطية، و"G02" تعني حركة دائرية)، وموقع القاطع التالي نفسه (النقطة الديكارتية (20، 1.3، 4.409) في هذا المثال). "G01 X20Y1.3Z4.409"

إن الأساس الجوهري لإنشاء مسارات القطع المناسبة للطحن باستخدام الحاسوب هو الوظائف التي يمكنها إيجاد مواقع القطع الصالحة، وربطها معًا في سلسلة.

هناك منهجان رئيسيان ومتضاربان لحل مشكلة تحديد مواقع القطع الصحيحة، بالنظر إلى نموذج التصميم بمساعدة الحاسوب وتعريف الأداة: الحساب باستخدام الإزاحات، والحساب باستخدام المثلثات. سيتم مناقشة كل منهما في قسم لاحق من هذه المقالة.

إن المثال الأكثر شيوعًا لمشكلة تحديد موقع القاطع العام هو تعويض نصف قطر القاطع (CRC) ، حيث يجب إزاحة قاطع الطحن (سواء كان طرفه مربعًا أو كرويًا أو مدببًا) للتعويض عن نصف قطره.

منذ خمسينيات القرن الماضي، تُجرى حسابات CRC لتحديد نقاط التماس أثناء التشغيل تلقائيًا ضمن أنظمة التحكم CNC، باتباع تعليمات أوامر G-code مثل G40 وG41 وG42 . وتتمثل المدخلات الرئيسية في قيم إزاحة نصف القطر المخزنة في سجلات الإزاحة (والتي تُستدعى عادةً عبر العنوان D) والتمييز بين الصعود/السقوط يسارًا/يمينًا/الوضع التقليدي، والذي يُستدعى عبر G41 أو G42 (على التوالي). مع ظهور برامج CAM ، التي أضافت خيارًا مدعومًا بالبرمجيات لتكملة بيئة البرمجة اليدوية القديمة، أصبح بالإمكان نقل جزء كبير من حسابات CRC إلى جانب CAM، وتوفير أوضاع مختلفة للتعامل مع CRC.

على الرغم من أن مسائل حساب مسار القطع (CRC) ثنائية المحاور أو ثنائية المحاور ونصف (مثل حساب مسارات القطع لملف تعريف بسيط في المستوى XY) بسيطة نسبيًا من حيث القدرة الحسابية، إلا أن حساب مسار القطع يصبح معقدًا للغاية في حالات القطع ثلاثية الأبعاد باستخدام قاطع كروي، سواءً كانت ثلاثية أو رباعية أو خماسية المحاور. هنا تبرز أهمية التصنيع بمساعدة الحاسوب (CAM) وتفوقه الواضح على البرمجة اليدوية. عادةً ما تتم معالجة مخرجات متجهات التصنيع بمساعدة الحاسوب (CAM) وتحويلها إلى كود G بواسطة برنامج معالجة لاحقة مصمم خصيصًا لنموذج التحكم CNC المحدد. تقبل بعض أنظمة التحكم CNC الحديثة مخرجات المتجهات مباشرةً، وتقوم بتحويلها إلى مدخلات المؤازرة داخليًا.

عن طريق الإزاحات

ابدأ بنقطة بارامترية UV في سطح حر الشكل ، واحسب نقطة xyz والمتجه العمودي، وقم بالإزاحة من النقطة على طول المتجه العمودي بطريقة تتوافق مع تعريف الأداة بحيث يكون القاطع الآن مماسًا للسطح عند تلك النقطة.

المشاكل: قد يحدث تصادم أو خدش مع النموذج في مكان آخر، ولا توجد طريقة لمعرفة حدوث ذلك إلا من خلال تطبيق كامل للنهج المثلثي.

يعتقد معظم الأكاديميين الذين نشروا أبحاثهم أن هذه هي الطريقة الأمثل لتحديد مواقع القطع، وأن مشكلة الاصطدامات بعيدًا عن نقطة التلامس قابلة للحل. ومع ذلك، لم يتناول أي بحث منشور حتى الآن حالات واقعية بشكل كافٍ.

في مواجهة المثلثات

ابدأ بالمركبة XY لموقع أداة القطع، ثمّ مرّرها على جميع المثلثات في النموذج. لكل مثلث يمرّ أسفل الظل الدائري لأداة القطع، احسب قيمة Z لموقع أداة القطع اللازمة لتلامس المثلث تمامًا، ثمّ جد أكبر قيمة من بين جميع هذه القيم. وصف هوانغ وآخرون [ 1 ] هذا النهج عام 1998، لأدوات التفريز الأسطوانية، والكروية، والثورية. طُوّرت هذه الأفكار لاحقًا في ورقة بحثية عام 2002 من قِبل تشوانغ وآخرون [ 2 ] . في ورقة بحثية من عام 2004، وصف ياو وآخرون [ 3 ] خوارزمية لتحديد موقع أداة القطع APT مقابل المثلثات. استخدم ياو وآخرون شجرة kd لإيجاد المثلثات المتداخلة.

المشاكل: يتطلب الأمر ذاكرة كبيرة لتخزين عدد كافٍ من المثلثات لتسجيل النموذج بدقة عالية، ويستغرق وقتًا أطول في البرمجة للحصول على قيم موقع القطع الأولية. مع ذلك، فهي على الأقل مضمونة الصحة في جميع الحالات.

هكذا تعمل جميع أنظمة التصنيع بمساعدة الحاسوب (CAM) الرئيسية هذه الأيام، لأنها تعمل بكفاءة عالية بغض النظر عن مدى تعقيد النموذج وشكله الهندسي، ويمكن تسريعها لاحقًا. الموثوقية أهم بكثير من الكفاءة.

ما سبق ينطبق على الآلات ثلاثية المحاور. أما الآلات خماسية المحاور فتحتاج إلى مدخل خاص بها.

خريطة Z

اقترح بيونغ ك. تشوي خوارزمية ZMap في الأدبيات الأكاديمية عام 2003 كوسيلة لحساب وتخزين مصفوفة منتظمة من قيم مواقع القطع في ذاكرة الحاسوب. والنتيجة هي نموذج لخريطة ارتفاع مواقع القطع، والتي يمكن من خلالها استيفاء القيم البينية . [ 4 ]

نظراً لمشاكل الدقة، تم تعميم هذه الطريقة لتصبح خريطة ZMap موسعة (EZMap)، وذلك بوضع نقاط "عائمة" بين نقاط ZMap الثابتة. يتم تحديد مواقع نقاط EZMap بشكل تكراري عند إنشاء خريطة ZMap. توضع نقاط EZMap فقط عند وجود حواف حادة بين نقاط ZMap العادية؛ أما إذا كان الشكل الهندسي المصدر مسطحاً تماماً، فلن يتطلب الأمر أي نقاط EZMap.

مراجع

  1. ↑ هوانغ، جي سيون؛ تشانغ، تيان تشين (يوليو 1998). "التصنيع ثلاثي المحاور للأسطح المركبة باستخدام قواطع طرفية مسطحة ومسننة". التصميم بمساعدة الحاسوب . 30 (8): 641-647 . doi : 10.1016/S0010-4485(98)00021-9 .
  2. ↑ تشوانغ، سي.-إم.؛ تشين، سي.-واي.؛ ياو، إتش.-تي. (يناير 2002). "نهج الهندسة العكسية لتوليد مسارات أدوات خالية من التداخل في عمليات التشغيل ثلاثية المحاور من البيانات الممسوحة ضوئيًا للنماذج الفيزيائية". المجلة الدولية لتكنولوجيا التصنيع المتقدمة . 19 (1): 23-31 . doi : 10.1007/PL00003965 . ISSN 1433-3015 . S2CID 109073526 .  
  3. ↑ ياو، هـ.-ت.؛ تشوانغ، س.-م.؛ لي، ي.-س. (يوليو 2004). "التصنيع باستخدام التحكم العددي للأسطح المنحوتة المثلثة في شكل الطباعة المجسمة باستخدام قاطع عام". المجلة الدولية لبحوث الإنتاج . 42 (13): 2573-2598 . doi : 10.1080/00207540410001671651 . S2CID 110948373 . 
  4. ↑ مينغ، سيونغ ريول؛ بايك، ناخون؛ شين، سونغ يونغ؛ تشوي، بيونغ كيو (2003). "طريقة تحديث خريطة Z للأدوات المتحركة خطيًا" (ملف PDF) . التصميم بمساعدة الحاسوب . 35 (11): 995-1009 . doi : 10.1016/S0010-4485(02)00161-6 . S2CID 32700285. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 22 يوليو 2011. تم الاسترجاع في 22 يوليو 2010 .