ES2252541T3 - Procedimiento y dispositivo para el mecanizado de escotaduras contorneadas definidas mediante csg. - Google Patents
Procedimiento y dispositivo para el mecanizado de escotaduras contorneadas definidas mediante csg.Info
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Abstract
Procedimiento para el mecanizado de escotaduras contorneadas (2) de una pieza (1), en el que a un control numérico (11) se le especifica en una fase (101) por lo menos una primera y una segunda superficie elemental (4, 5), con las siguientes fases ulteriores: 102) Enlace de la primera superficie elemental (4), con la segunda superficie elemental (5) para formar una superficie compuesta (21) mediante operadores (20) en un listado del contorno (14), donde el listado del contorno (14) se introduce en el control numérico (11) a través de una pantalla gráfica interactiva (17), y donde en la pantalla gráfica interactiva (17) se representan teclas virtuales (15) correspondientes a los operadores (20), con símbolos gráficos (23) que explican los operadores (20). 103) Evaluación del listado del contorno (14) y cálculo de la superficie (18) resultante del listado del contorno (14). 104) Representación de la superficie resultante (18) en una pantalla gráfica interactiva (17).
Description
Procedimiento y dispositivo para el mecanizado de
escotaduras contorneadas definidas mediante CSG.
La invención se refiere a un procedimiento para
el mecanizado de escotaduras contorneadas según el preámbulo de la
reivindicación 1. La invención se refiere además a un dispositivo
del mecanizado con escotaduras contorneadas según el preámbulo de la
reivindicación 16.
Uno de los problemas que surgen con frecuencia en
el mecanizado de piezas mediante una máquina herramienta es el
mecanizado de escotaduras contorneadas. Esta clase de escotaduras
contorneadas se obtienen en una máquina herramienta controlada por
control numérico, mediante el fresado de una pieza. Para ello se
mecanizan zonas de la superficie de la pieza, cuya definición se
encuentra en el inicio de cada mecanizado de escotaduras
contorneadas. Otras fases de mecanizado típicas para la obtención de
una escotadura contorneada son, por ejemplo, el taladrado previo, el
vaciado y el acabado.
La definición de una escotadura contorneada no es
una tarea sencilla, en la medida en que la forma de la escotadura
contorneada sea más complicada que las figuras geométricas más
sencillas tales como el círculo, el rectángulo o el triángulo.
Dentro de las escotaduras contorneadas también pueden permanecer
islas, y los bordes de las escotaduras contorneadas pueden presentar
cualquier complicación.
Los controles numéricos actuales ya ofrecen
funciones para la definición de las escotaduras contorneadas, pero
que no ayudan al usuario de manera óptima a resolver su problema. En
el Manual del Software del Control Numérico TNC 426 de la
Solicitante se describe un procedimiento mediante el cual se puede
efectuar la definición de una escotadura contorneada. Para ello se
definen bordes de superficies, que después se van mecanizando en un
ciclo propio. Del sentido de orientación de un borde y de la
corrección del radio de la fresa depende que el borde describa una
escotadura o una isla. La escotadura contorneada que se obtiene
finalmente es por tanto la suma de todas las escotaduras, menos la
suma de todas las islas. Para poder definir con este sistema
escotaduras contorneadas complicadas, en particular, compuestas por
varias formas básicas, se necesita un cierto grado de experiencia.
Además, sólo se puede dar el visto bueno a la escotadura contorneada
deseada una vez que haya concluido la programación y mediante un
ciclo de simulación.
Por la patente EP0477398B1 se conoce la forma de
obtener geometrías de pieza más complicadas con vistas a la
corrección del radio de la fresa, a partir de cuerpos básicos más
simples, mediante operaciones de conjuntos (reunión, intersección,
etc.), puesto que entonces se puede efectuar la corrección del radio
de la fresa ya en los cuerpos básicos más sencillos.
La patente US5847956 describe precisamente un
sistema CAD/CAM, que permite la reunión de cuerpos complejos a
partir de cuerpos básicos simples, que se reúnen mediante
operaciones de conjuntos.
Uno de los objetivos de la invención es el de
describir un procedimiento para el mecanizado de escotaduras
contorneadas, que permita incluso a los usuarios sin experiencia
obtener escotaduras contorneadas de forma rápida y sin errores.
Este objetivo se resuelve mediante un
procedimiento según la reivindicación 1. Detalles ventajosos del
procedimiento se deducen de las reivindicaciones dependientes de la
reivindicación 1.
Otro de los objetivos de la invención es el de
describir un dispositivo que permita mecanizar las escotaduras
contorneadas de forma rápida y sin errores.
Este objetivo se resuelve mediante un dispositivo
que presenta las características de la reivindicación 16. Otros
detalles ventajosos se deducen de las reivindicaciones dependientes
de la reivindicación 16.
Se propone ahora que para el mecanizado de una
escotadura contorneada, mediante un control numérico debidamente
preparado, se especifique en una primera fase por lo menos una
primera y una segunda superficie elemental, que después en una
segunda fase se enlazan mediante un operador en un listado de
contorno para formar una superficie compuesta. Después de evaluar el
enlace y el cálculo de la superficie resultante del listado del
contorno, la superficie resultante se representa en una pantalla
gráfica.
El usuario de este procedimiento para el
mecanizado de una escotadura contorneada o de un dispositivo
debidamente preparado puede aprovecharse de unas prestaciones de
ayuda adicionales. Al efectuar la definición de la superficie de
una escotadura contorneada se parte ahora de superficies
elementales, cuyo enlace ya se puede seguir en la pantalla durante
la programación del control numérico. De esta manera se pueden
reconocer y corregir inmediatamente los errores. La elección del
enlace correcto se soporta mediante las correspondientes teclas
virtuales y mediante la presentación de textos auxiliares.
Otras ventajas y detalles de la presente
invención se deducen de la siguiente descripción en base a las
figuras. Éstas muestran:
Figura 1 una pieza con una escotadura
contorneada,
Figura 2 el área de una escotadura
contorneada,
Figura 3 una máquina herramienta con control
numérico,
Figura 4 diversos enlaces entre dos superficies
elementales,
Figura 5 un procedimiento para el mecanizado de
una escotadura contorneada,
Figura 6 una pantalla con otro enlace de
superficies elementales.
La figura 1 muestra una pieza 1 con una
escotadura contorneada 2, que contiene dos islas 3.1 y 3.2. Como se
puede ver también en la figura 2, el área de la escotadura
contorneada 2 está formada por la reunión de dos superficies
elementales 4 (en este ejemplo, dos superficies circulares 4 y 5), y
después la intersección de esta reunión con el complemento de un
cuadrado 6 y el complemento de un triángulo 7. La intersección de
una superficie con el complemento de otra superficie se puede
considerar también como la formación de la diferencia entre las dos
superficies. En este ejemplo, el cuadrado 6 y el triángulo 7 se
restan de la reunión de las dos superficies circulares 4 y 5.
Mediante un mecanizado, por ejemplo un fresado, se forma entonces la
escotadura contorneada 2 propiamente dicha de la pieza 1.
Este mecanizado de fresado se realiza en una
máquina herramienta 8, tal como está representado en la figura 1. La
herramienta 10 pasa a través de la pieza 1 arrancando material,
gracias al movimiento relativo entre la pieza 1 y la herramienta 10.
Los ejes móviles de la máquina herramienta 8 son controlados para
ello por un control numérico 11. Este control numérico 11 puede
servir además para la preparación de los programas de mecanizado
para la máquina herramienta 8. Aquí uno de los aspectos es la
programación del mecanizado de las escotaduras contorneadas. Para
ello puede considerarse como el paso más importante la definición
del área de la escotadura contorneada 2, mientras que las demás
fases consisten entonces, por ejemplo, en la elección de una
herramienta adecuada 10, en la mejor estrategia de vaciado, en la
profundidad de mecanizado y en la calidad superficial deseada. A
continuación, sin embargo, la definición de la escotadura
contorneada 2 se referirá exclusivamente a la definición del área de
una escotadura contorneada 2.
El control numérico 11 dispone de una pantalla 12
con una superficie gráfica interactiva 17, tal como se explicará más
adelante con la figura 6. Para permitir las introducciones por parte
del usuario, el control numérico dispone además de un teclado 13 y/o
de otras posibilidades de introducción. Una memoria 24 sirve para
almacenar todos los datos necesarios para llevar a cabo el
mecanizado de la pieza, y en una unidad de cálculo 25 se tratan
estos datos y se activan todas las acciones necesarias.
Para una mayor comprensión se explicarán mediante
la figura 4 los operadores que sirven para el enlace de superficies
elementales 4. El resultado de tal enlace es una superficie
compuesta que naturalmente a su vez se puede enlazar mediante un
operador con una superficie elemental 4 o con una superficie
compuesta.
La figura 4a muestra la reunión de una primera
superficie A con una segunda superficie B. Esto equivale a un enlace
lógico "A OR B" de las superficies que intervienen.
La figura 4b muestra la intersección de una
primera superficie A con una segunda superficie B. Esto equivale a
un enlace lógico "A AND B", de las superficies que
intervienen.
La figura 4c muestra la intersección de una
primera superficie A con el complemento de una segunda superficie B.
Esto equivale a un enlace lógico "A NAND B", de las
superficies que intervienen.
La figura 4d muestra la reunión de una primera
superficie A con una segunda superficie B, sin la intersección de A
AND B. Esto equivale a un enlace lógico "(A OR B) y no (A AND
B)", de las superficies que intervienen, es decir un enlace "A
EXCLUSIVE OR B" de las superficies que intervienen.
Además de los operadores que aquí se han descrito
existen otros elementos importantes que permiten el enlace lógico de
superficies elementales 4 en un listado de contorno. Así pues se
necesitan paréntesis para poder calcular de forma preferente partes
del listado del contorno, así como un operador para formar el
complemento de una superficie elemental 4.
Mediante la figura 5 se tratará de describir a
continuación un procedimiento para la definición de una escotadura
contorneada 2. Para ello se hará también referencia a los elementos
precisos para ello de un control numérico 11 y su pantalla gráfica
interactiva 17, que están representados en la figura 3 o en la
figura 6.
Tal como es usual en el estado de la técnica, el
proceso para la definición de una escotadura contorneada 2 comienza
con un paso 101 para definir por lo menos dos superficies
elementales 4. Para ello se puede establecer, por ejemplo, en un
subprograma el borde 19 que encierra la superficie elemental 4. Así,
una superficie circular se puede determinar mediante las coordenadas
de su centro y el radio, o una superficie triangular mediante la
indicación de las coordenadas de los vértices. Para ello se puede
introducir el subprograma en el control numérico 11 a través del
teclado 13, almacenándolo en la memoria 24. Las superficies
elementales 4 naturalmente pueden tener unos bordes 19 notablemente
más complejos que los elementos geométricos simples utilizados en
los ejemplos. Incluso cabe imaginar el empleo de superficies
elementales 4 que no tengan un borde cerrado 19, por ejemplo, un
semiplano dividido por una recta. Las superficies elementales una
vez definidas se pueden recuperar en todo momento de nuevo para
definir otra escotadura contorneada, por ejemplo, recuperando el
subprograma almacenado en la memoria 24.
En una segunda fase 102, se enlazan las
superficies elementales 4 mediante operadores 20. En un listado de
contorno 14 se enlazan para ello por lo menos dos superficies
elementales 4 mediante operadores 20. Para ello se dispone por
ejemplo de operadores 20 que tengan la función lógica "OR",
"AND", "NAND" y "EXCLUSIV OR". El control numérico 11
acepta también paréntesis 22, para evaluar de forma preferente
partes del listado del contorno 14. Un operador 20 "NOT" para
formar el complemento de una superficie elemental 4, o para formar
una superficie compuesta 21 (es decir, por ejemplo, una parte del
listado del contorno 14 puesto entre paréntesis 22). Sobre la
pantalla 12 del control numérico 11 se ofrecen en la pantalla
gráfica interactiva 17 teclas virtuales 15, que permiten
seleccionar el respectivo operador 20 o un paréntesis 22. Estas
teclas virtuales 15 contienen símbolos gráficos 23 que explican de
forma esquemática (a modo de las figuras 4a - d) el respectivo
operador 20. Adicionalmente se presentan en la pantalla gráfica
interactiva 17 textos auxiliares 16, en cuanto se haya seleccionado
un operador 20. El listado del contorno 14 se almacena por medio del
teclado 13 en la memoria 24 del control numérico 11.
La fase siguiente 103 se realiza ventajosamente
después de cada modificación del listado del contorno 14. En la
unidad de cálculo 25 del control numérico 11 se evalúa el listado
del contorno 14 y se calcula la superficie resultante 18. Esta
superficie resultante 18 se corresponde con la superficie de la
escotadura contorneada 2. El listado del contorno 14 puede ser
perfectamente tan complejo que se produzcan varias escotaduras
contorneadas 2 que no tengan coherencia entre sí. Una superficie
resultante 18 de esta clase se puede volver a definir ventajosamente
como una superficie elemental 4, que después se puede volver a
utilizar en otros listados de contorno 14. Así se vuelve a dejar
claro que una superficie elemental 4 no tiene por qué ser
necesariamente una superficie simple.
En otra fase 104, se muestra ahora la superficie
resultante 18 en la pantalla gráfica interactiva 17 sobre la
pantalla 12 del control numérico 11. Para ello se representa la
superficie resultante 18 como borde relleno 19, con el fin de
permitir captar rápidamente la superficie resultante 18. En cambio
las superficies elementales 4 se representan únicamente mediante su
borde 19. En la superficie gráfica interactiva 17 se representa
ventajosamente al mismo tiempo el listado del contorno 14 y la
superficie resultante 18, tal como se puede ver en la figura 6.
Mediante la figura 6 se explicará también otro
enlace de superficies elementales 4. En el listado del contorno 14,
los operandos QC4 y QC5 designan superficies elementales 4, en este
caso un rectángulo o un triángulo, respectivamente, que mediante el
operador 20 "OR" están enlazados para formar una primera
superficie compuesta 21, igualmente QC1, QC2 y QC3, que en este caso
son círculos, están enlazados por el operador 20 "OR". Debido a
los paréntesis 22, las dos superficies compuestas 21 se evalúan con
preferencia en la unidad de cálculo 24. Las dos superficies
compuestas 21 están unidas con el operador "NAND", de manera
que las tres superficies circulares unidas QC1, QC2 y QC3 se deducen
de la reunión formada por el rectángulo QC4 y el triángulo QC5. La
superficie resultante 18 se reconoce en la figura 6 igual que el
texto auxiliar correspondiente al último operador 20 "NAND",
así como las teclas virtuales 15 con sus símbolos gráficos 23.
Si las fases 103 y 104 se ejecutan cada vez que
en la fase 102 se ha procedido a una modificación del listado del
contorno 14 se ofrece al usuario del control numérico 15 la máxima
ayuda posible para definir una escotadura contorneada 2.
El restante mecanizado de la escotadura
contorneada 2 tiene lugar en la forma usual, para lo cual el control
numérico 11 controla la máquina herramienta 8 de tal manera que en
la pieza 1 se produzca una escotadura contorneada que tenga la forma
de la superficie resultante 18. Las fases de mecanizado necesarias
para ello son, por ejemplo, el taladrado previo, el vaciado y el
acabado, con las herramientas adecuadas 10.
Claims (14)
1. Procedimiento para el mecanizado de
escotaduras contorneadas (2) de una pieza (1), en el que a un
control numérico (11) se le especifica en una fase (101) por lo
menos una primera y una segunda superficie elemental (4, 5), con las
siguientes fases ulteriores:
- 102)
- Enlace de la primera superficie elemental (4), con la segunda superficie elemental (5) para formar una superficie compuesta (21) mediante operadores (20) en un listado del contorno (14), donde el listado del contorno (14) se introduce en el control numérico (11) a través de una pantalla gráfica interactiva (17), y donde en la pantalla gráfica interactiva (17) se representan teclas virtuales (15) correspondientes a los operadores (20), con símbolos gráficos (23) que explican los operadores (20).
- 103)
- Evaluación del listado del contorno (14) y cálculo de la superficie (18) resultante del listado del contorno (14).
- 104)
- Representación de la superficie resultante (18) en una pantalla gráfica interactiva (17).
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el
que en la fase 102) se forman en el listado del contorno (14) otros
enlaces entre superficies elementales (4, 5) y superficies
compuestas (21).
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
donde en la fase 102) se utiliza por lo menos uno de los operadores
(20)
- -
- Reunión de una primera superficie (A), según la superficie (B),
- -
- Intersección de la primera superficie (A) con la segunda superficie (B),
- -
- Intersección de la primera superficie (A) con el complemento de la segunda superficie (B),
- -
- Reunión de la primera superficie (A) con la segunda superficie (B), menos la intersección de la primera superficie (A) con la segunda superficie (B),
para enlazar superficies
elementales (4, 5) y superficies compuestas
(21).
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, en la que el listado del contorno (14)
contiene por lo menos una pareja de paréntesis (22), mediante lo
cual se lleva a cabo un cálculo preferente del contenido de los
paréntesis (22) al efectuar la evaluación del listado del contorno
(14) en la fase 103).
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, en la que el listado del contorno (14)
contiene un operador (20) para formar el complemento de una
superficie elemental (4, 5) o de una superficie compuesta (21).
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, en el que la pantalla gráfica
interactiva (17) después de la elección de un operador (20) muestra
un texto auxiliar (16) que explica este operador (20).
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, en el que la superficie resultante (14)
se representa mediante un borde relleno (19).
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, en el que las superficies elementales
(4) utilizadas en el listado del contorno (14) se representan
únicamente mediante su borde (19).
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, en el que las fases 103) y 104) se
llevan a cabo de nuevo después de cada modificación del listado del
contorno (14).
10. Procedimiento según la reivindicación 9, en
el que la representación de la superficie resultante (18) tiene
lugar simultáneamente con la presentación del listado del contorno
(14), y de esta manera las modificaciones en el listado del contorno
(14) dan lugar inmediatamente a modificaciones en la representación
de la superficie resultante (18).
11. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, en el que el control numérico (11)
controla la máquina herramienta (8) de tal manera que se produce una
escotadura contorneada (2) que tiene la forma de la superficie
resultante (18).
12. Dispositivo para el mecanizado de escotaduras
contorneadas (2), con un control numérico (11) adecuado para definir
las escotaduras contorneadas (2), con una pantalla (12) que
representa una pantalla gráfica interactiva (17), con una memoria
(14) que contiene datos de por lo menos una primera y una segunda
superficie elemental (4), que se pueden introducir a través de un
teclado (13), caracterizado porque la memoria (24) contiene
además un listado del contorno (14) que se puede introducir a través
del teclado (13), que enlaza entre sí las superficies elementales
(4) mediante por lo menos un operador (20), y porque en el control
numérico hay una unidad de cálculo (25) para calcular a partir del
listado del contorno (14) una superficie resultante (18), y porque
además la superficie resultante (18) se puede representar sobre la
pantalla (12), y porque los operadores (20) del listado del contorno
(14) se pueden seleccionar mediante teclas virtuales (15) con
símbolos gráficos (23) de la pantalla gráfica interactiva (17), que
explican los operadores (20).
13. Dispositivo según la reivindicación 12,
caracterizado porque después de seleccionar un operador (20)
se puede representar un texto auxiliar que explique el operador.
14. Dispositivo según la reivindicación 12 ó 13,
donde en la pantalla gráfica interactiva (17) se representan
simultáneamente el listado del contorno (14) y la superficie (18)
resultante del listado del contorno (14).
Applications Claiming Priority (2)
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