Do DXF a um barramento que a máquina consiga de fato produzir

Um arquivo DXF é geometria. Uma máquina CNC de barramento precisa de instruções. Entre as duas está uma etapa de tradução que a maioria das oficinas só descobre quando a primeira barra sai 4 mm curta e ninguém consegue dizer de quem é a culpa.

A lacuna não é sobre formatos de arquivo, embora os formatos causem bastante confusão. Um desenho descreve uma forma; uma máquina precisa de uma lista ordenada. Nada em um DXF diz qual laço fechado é um furo e qual é a aresta externa. O seu CAM tem de inferir, e a inferência falha de maneiras específicas e previsíveis.

Do que a máquina realmente precisa

Tirando o software da frente, um ciclo de furar, cortar e dobrar precisa de seis coisas: comprimento e seção do blank, com material e têmpera, já que retorno elástico e força de furo dependem dos dois; uma tabela de furos com X, Y e diâmetro a partir de uma referência; uma tabela de dobras com posição, ângulo, sentido e raio interno; a sequência de operações, porque furar depois de dobrar muitas vezes é impossível, enquanto dobrar depois de furar pode distorcer um furo próximo demais da linha de tangência; a própria referência, ou seja, qual ponta é zero e qual face fica para cima; e o comprimento planificado, que não é a soma dos comprimentos das abas do desenho.

Um DXF entrega bem a tabela de furos, parcialmente a seção, a tabela de dobras só se alguém anotou, e as três últimas coisas não entrega de jeito nenhum. Tudo o que dá errado vive nessa falta.

Convenções de camada, e a cara de um bom modelo

O único jeito confiável de dizer ao CAM o que significa uma geometria é colocá-la em uma camada nomeada e mapear esse nome no importador. Cor não substitui: sobrevive mal à conversão, a cor por bloco sobrepõe a cor da camada em silêncio, e ninguém no seu escritório de desenho concorda sobre o que vermelho quer dizer.

Um conjunto de camadas que funciona para barramento:

Regras que fazem o modelo funcionar na prática:

• Uma peça por arquivo, ou uma peça por bloco com espaço de nomes plano. Blocos aninhados derrotam a maioria dos importadores, e uma referência de bloco escalonada de forma não uniforme transforma círculos em elipses.
• Espaço do modelo, 1
  , milímetros. Ajuste $INSUNITS para 4 (milímetros). Um desenho que chega sem unidade é chutado, e o chute muitas vezes é polegada.
• Não exploda nada no contorno, não exploda nada em hachura. Hachura na face da peça é decoração que o CAM pode tentar cortar.
• Furos são entidades CIRCLE, sempre. Não polígonos, não arcos unidos em um laço, não blocos contendo um círculo, a menos que o seu importador os resolva.
• Sem cotas ou marcas de centro nas camadas de fabricação. Uma marca de centro em BB_HOLES vira dois rasgos minúsculos.
• Referência em um canto declarado, convencionalmente o inferior esquerdo do plano com a face de referência para cima, e declarado no modelo para que nunca precise ser negociado a cada serviço.

Escreva isso como uma norma de desenho de uma página e distribua a todos que lhe enviam desenhos, incluindo o seu próprio departamento de engenharia. O custo de não tê-la é um telefonema por serviço.

DXF R12, R14 e DWG

A versão do DXF importa mais do que se espera, porque os tipos de entidade foram acrescentados ao longo do tempo e uma exportação para uma versão mais antiga tem de simular tudo o que ainda não existia.

O DXF R12 (AC1009) não tem SPLINE, não tem ELLIPSE e não tem LWPOLYLINE. Tem LINE, ARC, CIRCLE e a POLYLINE pesada, o que para trabalho de barramento normalmente basta: contornos são linhas e arcos, furos são círculos. O R12 é um formato de intercâmbio seguro desde que a peça tenha sido desenhada assim. Desenhe a ponta de um rasgo como elipse ou trace um perfil com spline e a exportação R12 o converte silenciosamente em uma polilinha de muitos segmentos, que é onde o reconhecimento desmorona.

O DXF R13 e R14 (AC1012, AC1014) introduziu as entidades SPLINE e ELLIPSE e a polilinha leve. Curvas sobrevivem como curvas. Na prática, uma versão ASCII intermediária, R14 ou AutoCAD 2000, é o melhor padrão: nova o bastante para carregar arcos e elipses verdadeiros, antiga o bastante para que todo leitor de CAM do mercado a trate.

O DWG é o formato binário nativo da Autodesk e um alvo em movimento. Toda versão o altera, leitores de terceiros fazem engenharia reversa dele, e ele carrega muito mais do que você precisa: xrefs para arquivos que não lhe enviaram, objetos proxy de aplicações verticais, geometria de viewport. Aceite DWG quando não houver alternativa, converta você mesmo e inspecione o resultado.

Prefira DXF ASCII a binário. ASCII é um arquivo de texto que dá para pesquisar. Quando uma peça se recusa a importar, abra-a em um editor de texto e conte os tipos de entidade. Um retângulo com oito furos que mostra quarenta registros POLYLINE e zero registros CIRCLE já disse o que aconteceu antes de você abrir qualquer software de CAM.

Por que splines explodidas e arcos poligonizados quebram o reconhecimento de furos

O reconhecimento de furos funciona por correspondência de padrão. O importador procura uma entidade CIRCLE, ou um laço fechado de arcos com centro comum, e chama isso de furo com um diâmetro que ele consegue casar com um punção. Quando um círculo chega como polígono, esse teste falha.

A falha não é apenas categórica, é dimensional. Um círculo de raio R aproximado por um polígono inscrito de n segmentos tem os vértices sobre o círculo verdadeiro e os pontos médios das arestas dentro dele, no raio R·cos(π/n). Para um furo de passagem de 11 mm (R = 5.5 mm) aproximado com 16 segmentos, o raio no meio da corda é 5.5 × cos(11.25°) = 5.394 mm, então o diâmetro inscrito do polígono é 10.79 mm. Isso é 0.21 mm abaixo da medida. Um reconhecedor que ajusta pelo meio da corda vai escolher o punção errado. Com 32 segmentos o erro cai para cerca de 0.05 mm, que é exatamente a precisão de posicionamento publicada para o IMAC-CENTER 80, ou seja, você está gastando todo o seu orçamento geométrico em um artefato de arredondamento.

Alguns importadores nem tentam ajustar um círculo e tratam a polilinha fechada como um perfil, o que em uma máquina de furo significa um erro ou um contorno recortado a sessenta golpes onde um bastaria.

Uma distinção importa. Um arco armazenado como valor de bulge dentro de uma LWPOLYLINE é um arco verdadeiro e sobrevive perfeitamente; o bulge é tan(θ/4) para o ângulo incluído do segmento, e os importadores o reconstroem exatamente. São os arcos linearizados, produzidos por explosão, por exportação R12 a partir de geometria spline, ou por uma passagem por um pacote de ilustração, que destroem a informação. As splines são as culpadas usuais, porque nada a jusante consegue representá-las e toda rota de exportação as achata em algum ponto. Apertar a tolerância de corda só troca erro de geometria por número de segmentos. A correção de verdade está a montante: desenhe furos como círculos.

Desenvolvimento do padrão plano e onde a linha neutra realmente fica

Uma barra dobrada é mais longa por fora do que por dentro. Em algum ponto entre as duas superfícies há uma fibra que não estica nem comprime, e o comprimento dessa fibra ao longo da dobra é o material que você tem de prever no plano.

A relação padrão é:

BA = (π/180) × θ × (R + K·t)

em que θ é o ângulo de dobra em graus, R o raio interno, t a espessura e K o fator K, definido como a distância da superfície interna até a fibra neutra dividida por t.

A hipótese ingênua é meia espessura, K = 0.5. Ela está errada, por razões mecânicas. Conforme a barra envolve a matriz, as fibras externas esticam e afinam enquanto as internas comprimem contra a matriz, então a fibra neutra migra na direção da face interna, e migra mais quanto mais apertada a dobra. Para barramento de cobre dobrado de plano sobre um raio generoso, R/t de 2 ou mais, K tipicamente cai entre 0.42 e 0.48; à medida que R/t se aproxima de 1, comumente cai para em torno de 0.35. São valores indicativos, não constantes. Eles se deslocam com a têmpera, com a geometria da matriz e conforme a máquina arraste ou envolva.

Então meça o seu. O procedimento leva vinte minutos e se paga para sempre:

1. Corte um corpo de prova da seção que você usa, em um comprimento L₀ que você tenha medido com 0.05 mm.
2. Dobre-o 90° sobre a matriz que você usa em produção, na mesma orientação.
3. Meça as duas cotas externas de aba A′ e B′ até o vértice externo teórico.
4. Dedução de dobra BD = A′ + B′ − L₀.
5. Recuo externo OSSB = (R + t) × tan(θ/2), que para 90° é simplesmente R + t.
6. Tolerância de dobra BA = 2 × OSSB − BD.
7. K = (BA / θ_radianos − R) / t.

Trabalhado: t = 10 mm, raio interno da matriz R = 10 mm, θ = 90°. Se as suas medições derem K = 0.45, então BA = 1.5708 × (10 + 4.5) = 22.78 mm, OSSB = 20 mm e BD = 40 − 22.78 = 17.22 mm. Uma peça com abas externas de 200 e 300 mm tem comprimento planificado de 500 − 17.22 = 482.78 mm.

Agora suponha que o seu CAD carregava um K padrão de chapa de 0.33, herdado de um modelo de aço que ninguém mudou. BA vira 1.5708 × 13.3 = 20.89 mm, BD vira 19.11 mm, e o plano sai em 480.89 mm. Um erro de 1.9 mm por dobra, vindo de um parâmetro enterrado três caixas de diálogo abaixo. Em uma subida em U com quatro dobras, isso dá até 7.6 mm de erro acumulado, e vai aparecer como um furo que erra o seu prisioneiro.

A dobra de cutelo não se planifica pela mesma relação, e muitos planificadores de CAD de uso geral aplicam a regra de plano a ela sem avisar. Se as suas peças incluem dobras do jeito difícil, verifique a planificação em um corpo de prova antes de confiar nela; a diferença entre dobra de cutelo e dobra de plano não é um detalhe.

Anotação de linha de dobra que uma máquina consiga ler

Uma linha de dobra em um desenho tem de carregar quatro coisas, e cada uma traz uma armadilha de convenção.

Posição. A linha está no centro da dobra, na tangente interna ou no vértice das superfícies externas? A maioria dos CAM espera o centro da zona de dobra no plano. Declare isso no modelo.

Sentido. Para cima ou para baixo em relação a uma face nomeada, não em relação a "a vista", porque a vista inverte quando alguém espelha a peça. Duas camadas, BB_BEND_UP e BB_BEND_DOWN, eliminam a ambiguidade por completo.

Ângulo, e qual ângulo. O ângulo de dobra (afastamento em relação ao plano) e o ângulo incluído (entre as abas) são suplementares. Em 90° eles coincidem, e é por isso que a confusão sobrevive: a primeira peça de teste de todo mundo é um ângulo reto e as duas convenções concordam. Em um ângulo de dobra de 45°, o ângulo incluído é 135°, então um desenho que diz apenas "45°" é cara ou coroa. Escreva BEND UP 45 (INC 135).

Raio interno. A tolerância de dobra depende dele, então não é opcional. Na prática o raio é fixado pela matriz que você tem, então o desenho deve nomear a matriz ou o raio, e a engenharia deve saber quais raios existem no chão de fábrica antes de desenhar uma dobra que precise de um que você não possui. A têmpera do cobre também restringe isso, já que uma barra meio-dura não aceita o raio que uma recozida mole aceita; veja a orientação sobre raio mínimo de dobra por têmpera. Confira a seção e o raio contra a capacidade da máquina com a calculadora de força de dobra na etapa de projeto, e não na prensa.

Mais uma anotação a carregar: a distância entre furo e dobra. Um furo cuja borda fique dentro da zona de deformação vai distorcer quando a dobra se formar. Manter a borda do furo a pelo menos 1.5 a 2 vezes a espessura da tangente da dobra é a regra de trabalho usual, e é uma regra que o seu CAM não vai impor por você.

O empilhamento de tolerâncias, de ponta a ponta

Some as contribuições entre uma cota nominal de CAD e uma barra pronta, para uma peça de quatro dobras com 2 m de comprimento em cobre 100 × 10 mm:

O padrão é gritante. As contribuições da máquina ficam em décimos de milímetro; a contribuição da planificação fica em milímetros. Uma máquina mais precisa não corrige um fator K errado, e uma oficina que compra posicionamento de ±0.05 mm e depois planifica com um padrão de aço gastou o dinheiro no lugar errado. O termo silencioso é a temperatura de medição: o cobre dilata cerca de 17 µm por metro por kelvin, então uma barra de 6 m medida 5 K fora da referência lê meio milímetro fora. Isso responde por boa parte das discussões entre um fabricante e o recebimento do cliente.

Fixe as convenções de posição e passo de furo para juntas parafusadas em uma norma, em vez de negociá-las desenho a desenho. A DIN 43673-1 cobre furos e conexões aparafusadas de barramentos retangulares, dando posição e tamanho de furo junto com os dados básicos das conexões aparafusadas. Note que a DIN 46433 não é uma norma de barramento, diga o que disser um buscador; ela cobre dimensões de fio retangular trefilado e é uma das referências mais teimosamente citadas errado deste ramo.

O que os compradores de fato desenham

O CAD em conjuntos de manobra é fragmentado, e o problema de formato é diferente em cada canto dele.

AutoCAD. Continua sendo a fonte mais comum de geometria de barramento. Produz planos diretamente, porque o desenho é o plano. Isso corta dos dois lados: não há etapa de planificação para errar, mas também não há modelo contra o qual conferir, e a tolerância de dobra foi aplicada à mão, a montante, por alguém que pode ou não ter usado o K certo.

SolidWorks. Boa planificação de chapa metálica com suporte a fator K e tabelas de dobra, e uma exportação limpa do padrão plano em DXF. A armadilha é o padrão de fábrica: os modelos de chapa vêm com tabelas de bitola e de K orientadas a aço, e barramento de cobre com 10 mm de espessura não é chapa metálica. Construa um conjunto de parâmetros de chapa específico para barramento, um por seção e têmpera, e trave-o.

EPLAN Pro Panel com o módulo Copper. O único feito para esse serviço. Ele planeja o sistema de barramento em 3D junto com o painel, produz a planificação e exporta dados NC para máquinas de dobra, furação e puncionamento, levando em conta as dobras de cutelo. Se o projeto do seu painel já vive no EPLAN, isso elimina uma classe inteira de erro de transcrição. O EPLAN Electric P8, só de esquemas, não produz geometria de cobre; você precisa do produto de painel 3D.

O Elecdes Design Suite e o SEE Electrical (IGE+XAO) cobrem leiaute de painel e de invólucro, e ambos aparecem em trabalho de EPC e de OEM. Como no EPLAN, o que você obtém depende de quais módulos estão licenciados; ferramentas de esquema exportam esquemas.

Seja qual for a fonte, confira a geometria uma vez contra uma peça piloto medida e registre o resultado por seção e têmpera. Uma vez por combinação, não uma vez por serviço.

O problema da transferência de arquivos

Nada do que está acima é a causa mais comum de uma barra errada. A causa mais comum é a deriva de revisão.

O padrão é conhecido. A engenharia emite a rev B. Ela chega à máquina por e-mail, ou em um pen drive, ou por uma pasta compartilhada que a célula da máquina não enxerga, então alguém a copia localmente. O operador edita o programa na IHM para resolver uma interferência, e essa edição não existe em nenhum outro lugar. A engenharia emite a rev C. Ninguém avisa a máquina. Duas semanas depois um lote é cortado na rev B mais uma edição local não documentada, e o único registro do que foi feito está na memória de um operador.

É isso que o AIRLINK resolve em máquinas como a EMAC-BB-S12 e as linhas de furo e corte e de centros de processamento: compartilhamento de desenhos e arquivos em tempo real entre escritório e máquina, de modo que a máquina puxa a revisão vigente em vez de guardar uma cópia, e o escritório consegue ver o que a máquina está rodando. Com o nesting de projeto inteiro do SMARTNEST BUSBAR e a conversão de 3D para programa do SmartDraw por trás, o desenho deixa de ser um arquivo que se carrega de um lado para outro e passa a ser um registro que se consulta.

Isso é uma afirmação sobre fluxo de trabalho, e não sobre geometria, e as duas coisas devem ficar separadas. Higiene de arquivos não corrige um fator K errado, e um fator K correto não vale nada se a máquina estiver rodando o desenho do mês passado.

Acerte primeiro a norma de desenho, porque não custa nada. Depois meça os seus próprios fatores K, porque é lá que os milímetros estão escondidos.