Del DXF a una barra que la máquina pueda cortar de verdad

Un archivo DXF es geometría. Una máquina CNC de barra colectora necesita instrucciones. Entre ambas hay un paso de traducción que la mayoría de los talleres descubre solo cuando la primera barra sale 4 mm corta y nadie sabe decir de quién es la culpa.

La brecha no va de formatos de archivo, aunque los formatos den bastantes problemas. Un plano describe una forma; una máquina necesita una lista ordenada. Nada en un DXF dice qué contorno cerrado es un agujero y cuál es el borde exterior. Su CAM tiene que inferirlo, y la inferencia falla de maneras concretas y predecibles.

Qué necesita realmente la máquina

Quite el software y un ciclo de punzonado, cizallado y doblado necesita seis cosas: longitud y sección del esbozo, con material y temple, ya que la recuperación elástica y la fuerza de punzonado dependen de ambos; una tabla de agujeros con X, Y y diámetro desde una referencia; una tabla de dobleces con posición, ángulo, sentido y radio interior; la secuencia de operaciones, porque punzonar después de doblar es a menudo imposible mientras que doblar después de punzonar puede distorsionar un agujero demasiado cercano a la línea de tangencia; la propia referencia, es decir, qué extremo es el cero y qué cara va hacia arriba; y la longitud en plano, que no es la suma de las longitudes de las alas del plano.

Un DXF le da bien la tabla de agujeros, parcialmente la sección, la tabla de dobleces solo si alguien la anotó, y las tres últimas cosas nada en absoluto. Todo lo que sale mal vive en ese déficit.

Convenciones de capas y qué aspecto tiene una buena plantilla

La única manera fiable de decirle al CAM qué significa una geometría es ponerla en una capa con nombre y mapear ese nombre en el importador. El color no es un sustituto: sobrevive mal a la conversión, el color por bloque anula el color de capa en silencio, y nadie en su oficina técnica se pone de acuerdo en qué significa el rojo.

Un juego de capas viable para barra colectora:

Reglas que hacen que la plantilla funcione en la práctica:

• Una pieza por archivo, o una pieza por bloque con espacio de nombres plano. Los bloques anidados vencen a la mayoría de los importadores, y una referencia de bloque escalada de forma no uniforme convierte los círculos en elipses.
• Espacio modelo, 1
  , milímetros. Ponga $INSUNITS a 4 (milímetros). Un plano que llega sin unidades se adivina, y la adivinanza suele ser pulgadas.
• No explote nada del contorno, no explote nada en sombreado. El sombreado sobre la cara de la pieza es decoración que el CAM puede intentar cortar.
• Los agujeros son entidades CIRCLE, siempre. No polígonos, no arcos unidos en un contorno, no bloques que contengan un círculo salvo que su importador los resuelva.
• Sin cotas ni marcas de centro en las capas de fabricación. Una marca de centro en BB_HOLES se convierte en dos ranuras diminutas.
• Referencia en una esquina declarada, por convención la inferior izquierda del desarrollo con la cara de referencia hacia arriba, y declarada en la plantilla para que no haya que negociarla en cada trabajo.

Ponga esto por escrito como una norma de dibujo de una página y entréguesela a todo el que le mande planos, incluido su propio departamento de ingeniería. El coste de no tenerla es una llamada de teléfono por trabajo.

DXF R12, R14 y DWG

La versión de DXF importa más de lo que la gente espera, porque los tipos de entidad se fueron añadiendo con el tiempo y una exportación a una versión antigua tiene que fingir todo lo que aún no existía.

DXF R12 (AC1009) no tiene SPLINE, ni ELLIPSE, ni LWPOLYLINE. Sí tiene LINE, ARC, CIRCLE y la POLYLINE pesada, que para el trabajo de barra suele bastar: los contornos son líneas y arcos y los agujeros son círculos. R12 es un formato de intercambio seguro siempre que la pieza se haya dibujado así. Dibuje el extremo de una ranura como una elipse o trace un perfil con una spline y la exportación a R12 lo convertirá en silencio en una polilínea de muchos segmentos, que es donde el reconocimiento se cae.

DXF R13 y R14 (AC1012, AC1014) introdujeron las entidades SPLINE y ELLIPSE y la polilínea ligera. Las curvas sobreviven como curvas. En la práctica, una versión ASCII intermedia de DXF, R14 o AutoCAD 2000, es la mejor opción por defecto: lo bastante nueva para llevar arcos y elipses reales y lo bastante antigua para que todos los lectores CAM del mercado la manejen.

DWG es el formato binario nativo de Autodesk y un objetivo móvil. Cada versión lo cambia, los lectores de terceros lo aplican por ingeniería inversa, y lleva mucho más de lo que usted necesita: referencias externas a archivos que no le enviaron, objetos proxy de aplicaciones verticales, geometría de ventanas gráficas. Acepte DWG cuando no quede más remedio, conviértalo usted e inspeccione el resultado.

Prefiera DXF ASCII al binario. ASCII es un archivo de texto en el que se puede buscar. Cuando una pieza se niega a importarse, ábrala en un editor de texto y cuente tipos de entidad. Un rectángulo con ocho agujeros que muestra cuarenta registros POLYLINE y cero registros CIRCLE ya le ha dicho lo que pasó antes de abrir ningún software CAM.

Por qué las splines explotadas y los arcos poligonizados rompen el reconocimiento de agujeros

El reconocimiento de agujeros funciona por coincidencia de patrones. El importador busca una entidad CIRCLE, o un contorno cerrado de arcos que comparten centro, y lo llama agujero con un diámetro que puede asociar a un punzón. Cuando un círculo llega como polígono, esa prueba falla.

El fallo no es solo categórico, es dimensional. Un círculo de radio R aproximado por un polígono inscrito de n segmentos tiene sus vértices sobre el círculo verdadero y los puntos medios de sus lados dentro de él, a un radio R·cos(π/n). Para un agujero de paso de 11 mm (R = 5.5 mm) aproximado con 16 segmentos, el radio en el punto medio de la cuerda es 5.5 × cos(11.25°) = 5.394 mm, así que el diámetro inscrito del polígono es de 10.79 mm. Eso son 0.21 mm por debajo de medida. Un reconocedor que ajuste al punto medio de la cuerda elegirá el punzón equivocado. Con 32 segmentos el error baja a unos 0.05 mm, que es exactamente la precisión de posicionamiento publicada del IMAC-CENTER 80, de modo que usted estaría gastando todo su presupuesto geométrico en un artefacto de redondeo.

Algunos importadores no intentan ningún ajuste a círculo y tratan la polilínea cerrada como un perfil, lo que en una punzonadora significa un error o un contorno roído a base de sesenta golpes donde bastaba con uno.

Hay una distinción que importa. Un arco almacenado como valor bulge dentro de una LWPOLYLINE es un arco verdadero y sobrevive perfectamente; el bulge es tan(θ/4) para el ángulo incluido del segmento, y los importadores lo reconstruyen exactamente. Son los arcos linealizados —producidos al explotar, al exportar a R12 desde geometría de spline o al pasar por un programa de ilustración— los que destruyen la información. Las splines son el culpable habitual, porque nada aguas abajo puede representarlas y todas las rutas de exportación las aplanan en algún punto. Ajustar una tolerancia de cuerda más estrecha solo cambia error geométrico por número de segmentos. La solución real está aguas arriba: dibuje los agujeros como círculos.

Desarrollo en plano y dónde está realmente el eje neutro

Una barra doblada es más larga por fuera que por dentro. En algún punto entre las dos superficies hay una fibra que ni se estira ni se comprime, y la longitud de esa fibra a lo largo del doblez es el material que hay que prever en el desarrollo.

La relación habitual es:

BA = (π/180) × θ × (R + K·t)

donde θ es el ángulo de doblado en grados, R el radio interior, t el espesor y K el factor K, definido como la distancia de la superficie interior a la fibra neutra dividida entre t.

La hipótesis ingenua es la mitad del espesor, K = 0.5. Es incorrecta, por razones mecánicas. A medida que la barra envuelve la matriz, las fibras exteriores se estiran y adelgazan mientras las interiores se comprimen contra la matriz, de modo que la fibra neutra migra hacia la cara interior, y migra más cuanto más cerrado es el doblez. Para barra de cobre doblada de plano sobre un radio generoso, con R/t de 2 o más, K suele caer entre 0.42 y 0.48; cuando R/t se acerca a 1, es frecuente que baje a en torno a 0.35. Son valores indicativos, no constantes. Se desplazan con el temple, con la geometría de la matriz y con si la máquina arrastra o envuelve.

Así que mida los suyos. El procedimiento lleva veinte minutos y se amortiza para siempre:

1. Corte una probeta de la sección que usa, con una longitud L₀ medida con precisión de 0.05 mm.
2. Dóblela 90° sobre la matriz que usa en producción, en la misma orientación.
3. Mida las dos cotas exteriores de ala A′ y B′ hasta el vértice exterior teórico.
4. Deducción de doblado BD = A′ + B′ − L₀.
5. Retroceso exterior OSSB = (R + t) × tan(θ/2), que para 90° es simplemente R + t.
6. Desarrollo del doblez BA = 2 × OSSB − BD.
7. K = (BA / θ_radianes − R) / t.

Resuelto: t = 10 mm, radio interior de matriz R = 10 mm, θ = 90°. Si sus mediciones dan K = 0.45, entonces BA = 1.5708 × (10 + 4.5) = 22.78 mm, OSSB = 20 mm y BD = 40 − 22.78 = 17.22 mm. Una pieza con alas exteriores de 200 y 300 mm tiene una longitud en plano de 500 − 17.22 = 482.78 mm.

Ahora suponga que su CAD arrastraba un K por defecto de chapa de 0.33, heredado de una plantilla de acero que nadie cambió. BA pasa a 1.5708 × 13.3 = 20.89 mm, BD pasa a 19.11 mm y el desarrollo sale en 480.89 mm. Un error de 1.9 mm por doblez, procedente de un parámetro enterrado a tres cuadros de diálogo de profundidad. En un montante en U con cuatro dobleces eso son hasta 7.6 mm de error acumulado, y aparecerá como un agujero que no acierta con su espárrago.

El doblado de canto no se desarrolla con la misma relación, y muchos desplegadores CAD de uso general le aplican en silencio la regla del doblado de plano. Si sus piezas incluyen dobleces por el lado difícil, verifique el desarrollo con una probeta antes de fiarse; la diferencia entre doblado de canto y doblado de plano no es un detalle.

Acotación de la línea de doblez que una máquina pueda leer

Una línea de doblez en un plano tiene que llevar cuatro cosas, y cada una tiene su trampa de convención.

Posición. ¿La línea está en el centro del doblez, en la tangente interior o en el vértice de las superficies exteriores? La mayoría de los CAM esperan el centro de la zona de doblez en el desarrollo. Declárelo en la plantilla.

Sentido. Arriba o abajo respecto de una cara nombrada, no respecto de «la vista», porque la vista se voltea cuando alguien simetriza la pieza. Dos capas, BB_BEND_UP y BB_BEND_DOWN, eliminan la ambigüedad por completo.

Ángulo, y qué ángulo. El ángulo de doblado (desviación respecto del plano) y el ángulo incluido (entre las alas) son suplementarios. A 90° son iguales, y por eso sobrevive la confusión: la primera pieza de prueba de todo el mundo es un ángulo recto y ambas convenciones coinciden. Con un ángulo de doblado de 45°, el ángulo incluido es 135°, así que un plano que dice solo «45°» es cara o cruz. Escriba BEND UP 45 (INC 135).

Radio interior. El desarrollo del doblez depende de él, así que no es opcional. En la práctica el radio lo fija la matriz que usted tiene, de modo que el plano debería nombrar la matriz o el radio, e ingeniería debería saber qué radios existen en el taller antes de dibujar un doblez que necesite uno que no tienen. El temple del cobre también lo condiciona, ya que una barra semidura no admitirá el radio que admite una recocida en blando; vea la orientación sobre radio mínimo de doblado por temple. Compruebe la sección y el radio contra la capacidad de la máquina con la calculadora de fuerza de doblado en la fase de diseño y no delante de la prensa.

Una anotación más que hay que llevar: la distancia del agujero al doblez. Un agujero cuyo canto queda dentro de la zona de deformación se distorsionará al formarse el doblez. Mantener el canto del agujero al menos a 1.5 o 2 veces el espesor de la tangente del doblez es la regla de trabajo habitual, y es una regla que su CAM no le va a imponer.

La cadena de tolerancias, de extremo a extremo

Sume las aportaciones entre una cota nominal de CAD y una barra acabada, para una pieza de 2 m con cuatro dobleces en cobre de 100 × 10 mm:

El patrón es descarnado. Las aportaciones de la máquina están en décimas de milímetro; la aportación del desarrollo está en milímetros. Una máquina más precisa no arregla un factor K equivocado, y un taller que compra ±0.05 mm de posicionamiento y después desarrolla con el valor por defecto del acero ha gastado su dinero en el sitio equivocado. El término silencioso es la temperatura de medición: el cobre dilata unos 17 µm por metro y por kelvin, así que una barra de 6 m medida 5 K fuera de la referencia lee medio milímetro de más. Eso explica buena parte de las discusiones entre un fabricante y la recepción de mercancías de su cliente.

Fije las convenciones de posición y paso de agujeros para uniones atornilladas a una norma en lugar de negociarlas plano a plano. DIN 43673-1 cubre los agujeros taladrados y las conexiones atornilladas para barras rectangulares, dando la posición y el tamaño de agujero junto con los datos base para las conexiones atornilladas. Tenga en cuenta que DIN 46433 no es una norma de barra colectora, diga lo que diga un buscador; cubre las dimensiones del alambre rectangular estirado y es una de las referencias que se citan mal con más insistencia en este oficio.

Con qué dibujan realmente los compradores

El CAD en aparamenta está fragmentado, y el problema de formato es distinto en cada rincón.

AutoCAD. Sigue siendo la fuente más común de geometría de barra. Produce desarrollos directamente, porque el plano es el desarrollo. Eso corta por los dos lados: no hay paso de desarrollo que equivocar, pero tampoco hay modelo contra el que comprobar, y el desarrollo del doblez lo aplicó a mano alguien aguas arriba que pudo usar o no el K correcto.

SolidWorks. Buen desarrollo de chapa con soporte de factor K y de tablas de doblado, y una exportación limpia del desarrollo a DXF. La trampa está en los valores por defecto: las plantillas de chapa vienen con tablas de calibres y de K orientadas al acero, y una barra de cobre de 10 mm de espesor no es chapa. Construya un juego de parámetros de chapa específico para barra colectora, uno por sección y temple, y bloquéelo.

EPLAN Pro Panel con el módulo Copper. El diseñado a propósito para este trabajo. Planifica el sistema de barras en 3D junto con el cuadro, produce el desarrollo y exporta datos NC para máquinas de doblado, taladrado y punzonado, teniendo en cuenta los dobleces de canto. Si su diseño de cuadro ya vive en EPLAN, esto elimina toda una clase de errores de transcripción. EPLAN Electric P8, solo esquemático, no produce geometría de cobre; hace falta el producto 3D de cuadros.

Elecdes Design Suite y SEE Electrical (IGE+XAO) cubren ambos el diseño de cuadros y envolventes, y ambos aparecen en trabajo de EPC y de fabricantes de equipos. Igual que con EPLAN, lo que se obtiene depende de qué módulos estén licenciados; las herramientas esquemáticas exportan esquemas.

Sea cual sea la fuente, contraste la geometría una vez contra una primera pieza medida y registre el resultado por sección y temple. Una vez por combinación, no una vez por trabajo.

El problema de la transferencia de archivos

Nada de lo anterior es la causa más frecuente de una barra equivocada. La causa más frecuente es la deriva de revisiones.

El patrón es conocido. Ingeniería emite la revisión B. Llega a la máquina por correo, o en una memoria USB, o a través de una carpeta compartida que la célula de máquina no ve y alguien la copia localmente. El operario edita el programa en el HMI para resolver una interferencia, y esa edición no existe en ningún otro sitio. Ingeniería emite la revisión C. Nadie se lo dice a la máquina. Dos semanas después se corta un lote con la revisión B más una edición local no documentada, y el único registro de lo que se fabricó está en la memoria de un operario.

Esto es lo que AIRLINK aborda en máquinas como la EMAC-BB-S12 y las líneas de punzonado-cizallado y de centro de procesamiento: compartición de planos y archivos en tiempo real entre la oficina y la máquina, de modo que la máquina toma la revisión vigente en lugar de guardar una copia, y la oficina puede ver qué está ejecutando la máquina. Con el anidado de proyecto completo de SMARTNEST BUSBAR y la conversión de 3D a programa de SmartDraw por detrás, el plano deja de ser un archivo que se pasea y pasa a ser un registro que se referencia.

Eso es una afirmación sobre el flujo de trabajo y no sobre la geometría, y las dos cosas deberían quedar separadas. La higiene de archivos no arreglará un factor K equivocado, y un factor K correcto no vale nada si la máquina está ejecutando el plano del mes pasado.

Arregle primero la norma de dibujo, porque no cuesta nada. Después mida sus propios factores K, porque ahí es donde se esconden los milímetros.