Método de geração de trajetórias trocoidais e espirais combinadas para o fresamento de desbaste de cavidades 2,5D com múltiplas ferramentas

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Método de geração de trajetórias trocoidais e espirais combinadas para o fresamento de desbaste de cavidades 2,5D com múltiplas ferramentas

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Título: Método de geração de trajetórias trocoidais e espirais combinadas para o fresamento de desbaste de cavidades 2,5D com múltiplas ferramentas
Autor: Ochoa Gonzáles, David Manuel
Resumo: Para o fresamento de cavidades as estratégias de geração de trajetórias mais utilizadas são a paralela ao contorno e a paralela a uma direção, apesar de que as trajetórias geradas com essas estratégias normalmente gerem segmentos com um elevado ângulo de incidência da ferramenta em cantos e em regiões estreitas. A utilização das trajetórias trocoidais tem sido proposta recentemente para evitar ou minimizar esses segmentos que são considerados críticos. Nesta dissertação é apresentado um método para gerar trajetórias trocoidais de ferramentas para cavidades de 2,5D utilizando a transformada do eixo médio, a qual foi implementada na linguagem Octave, e a sua avaliação foi efetuada em provas reais de fresamento. O método proposto, denominado OC2PATH, parte de representações poligonais da cavidade, incluindo ilhas, e o diagrama do eixo médio é calculado como uma série de pontos. Esses pontos são ordenados e agrupados formando linhas. Os pontos são utilizados para gerar uma trajetória trocoidal gerando círculos com centro sobre esses pontos. Com o intuito de evitar que a ferramenta percorra duas vezes a mesma área é utilizada uma simulação baseada em pixel aplicada ao tempo de geração da trajetória. Também e apresentado um método que utiliza as trajetórias geradas e as informações de uma família de ferramentas para obter a sequência de ferramentas que permite minimizar os tempos de fresamento. Para avaliar esta proposta, foi usinada uma cavidade complexa em aço P-20 utilizando tanto com a implementação em Octave do método quanto o programa computacional comercial NX (da Siemens) para gerar as trajetórias. São apresentadas análises detalhadas dos tempos para cada programa, comparando-se as demandas de potência de usinagem ao longo do tempo. O método apresentado gera as trajetórias para a usinagem de cavidades, e de fato há uma limitação da profundidade radial de corte ao longo da trajetória, porém as trajetórias trocoidais normalmente têm um comprimento maior (de 1,5 a 2,5 vezes) do que as trajetórias paralelas ao contorno e aquelas que utilizam estratégias combinadas (como a trajetória gerada pelo software comercial usado na comparação) <br>Abstract: The two most used tool-path generation strategies for milling a pocket are direction-parallel and contour-parallel, although the tool paths obtained with these strategies usually create regions with a high cutter sweep angle in corners and narrow slots which can be problematic to machine. The utilization of a trochoidal tool path has been proposed recently in order to avoid the occurrence of these regions. In this dissertation, a method for generating trochoidal tool paths for 2½D pocket milling using a medial axis transform is proposed, which is implemented in the Octave computer language, and an evaluation of the resulting tool path in real milling tests is presented. In order to achieve this goal, first the pocket and islands are represented as polygons, and the medial axis transform is calculated as a series of points. The points are then sorted and grouped, generating lines by an algorithm. After that, they are used as centers of circles in order to generate the trochoidal tool path. The tool path length is generated using a pixelbased simulation limiting air cuts. A method for minimize the machining time by cutting tool selection and area segmentation using the generated tool-paths is also presented. The presented method was evaluated through machining a pocket in a P20 tool steel, using tool paths generated with the proposed method (referred to as OC2PATH) and the commercial software NX (from Siemens). Detailed analysis for each tool and tool path is carried out, including graphs and images of cutting power requirements. The proposed method generates the toolpaths and NC code, and in fact there is a limitation in the radial depth of cut along the toolpath. However, the obtained toolpaths are lengthier (usually between 1.5 and 2.5 times) than the contour-parallel toolpaths and combined tool-paths (as those obtained with the commercial software used as a means of comparison).
Descrição: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013
URI: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/106820
Data: 2013


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