Từ DXF tới một thanh cái mà máy thực sự cắt được

Một tệp DXF là hình học. Một máy thanh cái CNC cần các chỉ thị. Giữa hai thứ đó có một bước chuyển đổi mà phần lớn các xưởng chỉ phát hiện ra khi thanh đầu tiên ra lò ngắn mất 4 mm và không ai nói được đó là lỗi của ai.

Khoảng cách này không nằm ở định dạng tệp, dù định dạng gây ra khối rắc rối. Một bản vẽ mô tả một hình dạng; một cỗ máy cần một danh sách có thứ tự. Không có gì trong một tệp DXF nói cho bạn biết đường bao kín nào là lỗ còn đường nào là biên ngoài. Phần mềm CAM của bạn phải suy đoán, và việc suy đoán thất bại theo những cách cụ thể, đoán trước được.

Cỗ máy thực sự cần gì

Bóc hết phần mềm đi thì một chu trình đột-cắt-uốn cần sáu thứ: chiều dài phôi và tiết diện, kèm vật liệu và cấp độ cứng, vì cả đàn hồi ngược lẫn lực đột đều phụ thuộc vào chúng; một bảng lỗ gồm X, Y và đường kính tính từ một chuẩn; một bảng uốn gồm vị trí, góc, chiều và bán kính trong; trình tự nguyên công, bởi đột lỗ sau khi uốn thường là bất khả thi trong khi uốn sau khi đột có thể làm méo một cái lỗ nằm quá gần đường tiếp tuyến; bản thân cái chuẩn, tức đầu nào là gốc tọa độ và mặt nào ngửa lên; và chiều dài khai triển phẳng, thứ không phải là tổng chiều dài các cánh trên bản vẽ.

Một tệp DXF cho bạn bảng lỗ khá tốt, tiết diện thì một phần, bảng uốn chỉ khi có ai đó ghi chú vào, còn ba thứ cuối thì hoàn toàn không. Mọi chuyện hỏng đều nằm trong phần thiếu hụt đó.

Quy ước lớp, và một mẫu khung tốt trông ra sao

Cách đáng tin duy nhất để nói cho CAM biết một mẩu hình học có nghĩa gì là đặt nó lên một lớp có tên và ánh xạ tên đó trong bộ nhập. Màu sắc không thay thế được: nó sống sót kém qua các bước chuyển đổi, màu theo khối ghi đè màu theo lớp một cách âm thầm, và trong phòng vẽ của bạn chẳng ai thống nhất được màu đỏ nghĩa là gì.

Một bộ lớp dùng được cho thanh cái:

Những quy tắc làm cho mẫu khung này chạy được trên thực tế:

• Mỗi tệp một chi tiết, hoặc mỗi khối một chi tiết với không gian tên phẳng. Khối lồng nhau đánh bại phần lớn bộ nhập, và một tham chiếu khối bị co giãn không đều sẽ biến đường tròn thành ellipse.
• Không gian mô hình, tỷ lệ 1
  , đơn vị milimét. Đặt $INSUNITS bằng 4 (milimét). Một bản vẽ về mà không có đơn vị sẽ bị đoán, và cái đoán đó thường là inch.
• Đừng phá khối gì trên đường bao, đừng phá gì thành hatch. Hatch trên mặt chi tiết là phần trang trí mà CAM có thể sẽ cố cắt.
• Lỗ luôn luôn là đối tượng CIRCLE. Không phải đa giác, không phải các cung ghép thành vòng kín, và không phải khối chứa một đường tròn trừ khi bộ nhập của bạn phân giải được chúng.
• Không đặt kích thước hay dấu tâm trên các lớp phục vụ chế tạo. Một dấu tâm nằm trên BB_HOLES sẽ thành hai cái rãnh tí hon.
• Chuẩn đặt tại một góc đã nêu rõ, theo quy ước là góc dưới bên trái của hình khai triển với mặt chuẩn ngửa lên, và được nêu trong mẫu khung để không bao giờ phải thương lượng lại theo từng công việc.

Hãy viết điều này ra thành một tiêu chuẩn bản vẽ dài một trang và ban hành cho mọi người gửi bản vẽ cho bạn, kể cả phòng kỹ thuật của chính bạn. Cái giá của việc không có nó là một cuộc điện thoại cho mỗi công việc.

DXF R12, R14 và DWG

Phiên bản DXF quan trọng hơn người ta tưởng, bởi các loại đối tượng được thêm vào theo thời gian và một lần xuất sang phiên bản cũ hơn buộc phải giả lập những gì chưa từng tồn tại.

DXF R12 (AC1009) không có SPLINE, không có ELLIPSE và không có LWPOLYLINE. Nó có LINE, ARC, CIRCLE và POLYLINE loại nặng, và với công việc thanh cái thì chừng đó thường là đủ: đường bao là các đoạn thẳng và cung, lỗ là đường tròn. R12 là một định dạng trao đổi an toàn với điều kiện chi tiết đã được vẽ theo cách đó. Vẽ đầu rãnh bằng một ellipse hoặc dò biên dạng bằng một spline thì việc xuất ra R12 sẽ âm thầm chuyển nó thành một đa tuyến nhiều đoạn, và đó là chỗ việc nhận dạng đổ vỡ.

DXF R13 và R14 (AC1012, AC1014) đưa vào các đối tượng SPLINE và ELLIPSE cùng đa tuyến loại nhẹ. Đường cong sống sót dưới dạng đường cong. Trên thực tế, một phiên bản DXF dạng ASCII tầm trung, R14 hoặc AutoCAD 2000, là mặc định tốt nhất: đủ mới để mang được cung và ellipse thật, đủ cũ để mọi bộ đọc CAM trên thị trường đều xử lý được.

DWG là định dạng nhị phân gốc của Autodesk và là một mục tiêu luôn di động. Mỗi bản phát hành lại thay đổi nó, các bộ đọc của bên thứ ba phải dịch ngược nó, và nó mang theo nhiều thứ hơn bạn cần: các xref trỏ tới những tệp bạn không được gửi, đối tượng proxy từ những ứng dụng chuyên ngành, hình học khung nhìn. Hãy nhận DWG khi buộc phải, tự tay chuyển đổi nó, và kiểm tra kết quả.

Hãy ưu tiên DXF dạng ASCII hơn dạng nhị phân. ASCII là một tệp văn bản mà bạn tìm kiếm được trong đó. Khi một chi tiết không chịu nhập vào, hãy mở nó bằng trình soạn thảo văn bản và đếm các loại đối tượng. Một hình chữ nhật có tám lỗ mà hiện ra bốn mươi bản ghi POLYLINE và không có bản ghi CIRCLE nào là đã nói cho bạn biết chuyện gì đã xảy ra, trước cả khi bạn mở bất kỳ phần mềm CAM nào.

Vì sao spline bị phá khối và cung bị đa giác hóa lại làm hỏng việc nhận dạng lỗ

Việc nhận dạng lỗ hoạt động bằng cách khớp mẫu. Bộ nhập tìm một đối tượng CIRCLE, hoặc một vòng kín gồm các cung chung tâm, rồi gọi đó là một cái lỗ với đường kính mà nó khớp được với một chày đột. Khi một đường tròn về dưới dạng đa giác thì phép thử đó thất bại.

Sự thất bại không chỉ mang tính phân loại, nó còn mang tính kích thước. Một đường tròn bán kính R được xấp xỉ bằng một đa giác nội tiếp n cạnh có các đỉnh nằm trên đường tròn thật còn các điểm giữa cạnh thì nằm bên trong nó, ở bán kính R·cos(π/n). Với một lỗ thông 11 mm (R = 5.5 mm) xấp xỉ bằng 16 đoạn, bán kính tại giữa dây cung là 5.5 × cos(11.25°) = 5.394 mm, nên đường kính nội tiếp của đa giác là 10.79 mm. Tức là hụt 0.21 mm. Một bộ nhận dạng khớp theo giữa dây cung sẽ chọn nhầm chày đột. Với 32 đoạn, sai số tụt xuống khoảng 0.05 mm, đúng bằng độ chính xác định vị được công bố cho IMAC-CENTER 80, tức là bạn đang tiêu toàn bộ ngân sách hình học của mình vào một tạo tác làm tròn.

Một số bộ nhập không hề thử khớp đường tròn mà coi đa tuyến kín đó là một biên dạng, và trên máy đột thì điều đó nghĩa là một lỗi hoặc một biên dạng bị đột gặm mất sáu mươi nhát ở chỗ chỉ cần một nhát.

Có một phân biệt quan trọng. Một cung được lưu dưới dạng giá trị bulge bên trong một LWPOLYLINE là một cung thật và sống sót hoàn hảo; giá trị bulge bằng tan(θ/4) với góc chắn của đoạn đó, và các bộ nhập dựng lại nó chính xác. Chính những cung bị tuyến tính hóa, sinh ra do phá khối, do xuất ra R12 từ hình học spline, hoặc do đi vòng qua một phần mềm minh họa, mới là thứ hủy mất thông tin. Spline thường là thủ phạm, bởi không có gì ở phía sau biểu diễn được chúng và mọi đường xuất tệp đều làm phẳng chúng ở đâu đó. Đặt dung sai dây cung chặt hơn chỉ là đánh đổi sai số hình học lấy số lượng đoạn. Cách sửa thật nằm ở phía trên: hãy vẽ lỗ bằng đường tròn.

Khai triển hình phẳng và chỗ trục trung hòa thực sự nằm

Một thanh đã uốn thì dài hơn ở mặt ngoài so với mặt trong. Ở đâu đó giữa hai bề mặt có một thớ không giãn cũng không nén, và chiều dài của thớ đó đi qua mối uốn chính là lượng vật liệu bạn phải dự trù trong hình khai triển.

Quan hệ tiêu chuẩn là:

BA = (π/180) × θ × (R + K·t)

trong đó θ là góc uốn tính bằng độ, R là bán kính trong, t là chiều dày, và K là hệ số K, định nghĩa bằng khoảng cách từ bề mặt trong tới thớ trung hòa chia cho t.

Giả thiết ngây thơ là thớ trung hòa nằm giữa chiều dày, K = 0.5. Giả thiết đó sai, vì những lý do cơ học. Khi thanh ôm lấy cối thì thớ ngoài giãn ra và mỏng đi còn thớ trong bị nén vào cối, nên thớ trung hòa dịch về phía mặt trong, và nó dịch càng nhiều khi mối uốn càng chặt. Với thanh cái đồng uốn phẳng trên một bán kính rộng rãi, R/t từ 2 trở lên, K thường rơi vào khoảng 0.42 đến 0.48; khi R/t tiến về 1 thì nó thường tụt xuống quanh 0.35. Đó là các giá trị chỉ dẫn, không phải hằng số. Chúng dịch chuyển theo cấp độ cứng, theo hình học khuôn và theo việc máy gạt hay ôm khuôn.

Vậy hãy đo giá trị của chính bạn. Quy trình mất hai mươi phút và hoàn vốn mãi mãi:

1. Cắt một mẫu thử đúng tiết diện bạn dùng, ở chiều dài L₀ mà bạn đã đo tới 0.05 mm.
2. Uốn nó 90° trên đúng cái khuôn bạn dùng trong sản xuất, ở cùng hướng.
3. Đo hai kích thước cánh ngoài A′ và B′ tới đỉnh giao lý thuyết của mặt ngoài.
4. Lượng trừ khi uốn BD = A′ + B′ − L₀.
5. Lượng lùi mặt ngoài OSSB = (R + t) × tan(θ/2), mà với 90° thì đơn giản là R + t.
6. Lượng bù chiều dài uốn BA = 2 × OSSB − BD.
7. K = (BA / θ_radians − R) / t.

Chạy qua một lần: t = 10 mm, bán kính trong của khuôn R = 10 mm, θ = 90°. Nếu các phép đo của bạn cho K = 0.45 thì BA = 1.5708 × (10 + 4.5) = 22.78 mm, OSSB = 20 mm, và BD = 40 − 22.78 = 17.22 mm. Một chi tiết có các cánh ngoài 200 và 300 mm thì có chiều dài khai triển 500 − 17.22 = 482.78 mm.

Bây giờ giả sử CAD của bạn đang mang một giá trị K mặc định cho tôn tấm là 0.33, thừa hưởng từ một mẫu khung cho thép mà không ai đổi. BA thành 1.5708 × 13.3 = 20.89 mm, BD thành 19.11 mm, và hình khai triển ra 480.89 mm. Sai 1.9 mm cho mỗi mối uốn, từ một tham số nằm sâu ba lớp hộp thoại. Trên một thanh đứng hình chữ U có bốn mối uốn thì đó là tới 7.6 mm sai số tích lũy, và nó sẽ lộ ra dưới dạng một cái lỗ trượt mất cái gu giông của nó.

Uốn cạnh không khai triển theo cùng quan hệ đó, và nhiều bộ khai triển CAD đa dụng lặng lẽ đem quy tắc của uốn phẳng áp cho nó. Nếu các chi tiết của bạn có những mối uốn theo chiều khó, hãy kiểm chứng phần khai triển trên một mẫu thử trước khi tin nó; khác biệt giữa uốn cạnh và uốn phẳng không phải một chi tiết nhỏ.

Ghi chú đường uốn mà máy đọc được

Một đường uốn trên bản vẽ phải mang bốn thứ, và mỗi thứ đều có một cái bẫy quy ước.

Vị trí. Đường đó nằm ở tâm mối uốn, ở tiếp tuyến trong, hay ở đỉnh giao của các mặt ngoài? Phần lớn CAM chờ đợi tâm của vùng uốn trên hình khai triển. Hãy nêu rõ điều đó trong mẫu khung.

Chiều. Lên hay xuống so với một mặt đã đặt tên, chứ không phải so với "hình chiếu", bởi hình chiếu lật khi có ai đó đối xứng chi tiết. Hai lớp, BB_BEND_UP và BB_BEND_DOWN, loại bỏ hoàn toàn sự mơ hồ này.

Góc, và là góc nào. Góc uốn (độ lệch so với mặt phẳng) và góc kẹp giữa hai cánh là hai góc bù nhau. Ở 90° chúng bằng nhau, và đó là lý do sự nhầm lẫn này sống dai: chi tiết thử đầu tiên của mọi người đều là góc vuông và cả hai quy ước đều khớp. Ở góc uốn 45° thì góc kẹp là 135°, nên một bản vẽ chỉ ghi "45°" là chuyện tung đồng xu. Hãy viết BEND UP 45 (INC 135).

Bán kính trong. Lượng bù chiều dài uốn phụ thuộc vào nó, nên nó không phải tùy chọn. Trên thực tế, bán kính do cái khuôn bạn có quyết định, nên bản vẽ nên gọi tên cái khuôn hoặc gọi tên bán kính, và phòng kỹ thuật nên biết những bán kính nào đang tồn tại ngoài xưởng trước khi vẽ một mối uốn cần cái bán kính mà bạn không có. Cấp độ cứng của đồng cũng ràng buộc điều này, bởi một thanh nửa cứng sẽ không chịu được bán kính mà một thanh ủ mềm chịu được; xem hướng dẫn về bán kính uốn nhỏ nhất theo cấp độ cứng. Hãy đối chiếu tiết diện và bán kính với năng lực của máy bằng công cụ tính lực uốn ngay ở khâu thiết kế chứ đừng đợi tới lúc đứng bên máy ép.

Còn một ghi chú nữa cần mang theo: khoảng cách từ lỗ tới mối uốn. Một cái lỗ có mép nằm bên trong vùng biến dạng sẽ bị méo khi mối uốn hình thành. Giữ mép lỗ cách đường tiếp tuyến của mối uốn ít nhất 1.5 đến 2 lần chiều dày là quy tắc làm việc thông thường, và đó là một quy tắc mà CAM của bạn sẽ không cưỡng chế giúp bạn.

Chuỗi dung sai, từ đầu tới cuối

Cộng các phần đóng góp giữa một kích thước danh nghĩa trên CAD và một thanh thành phẩm, cho một chi tiết bốn mối uốn dài 2 m bằng đồng 100 × 10 mm:

Quy luật hiện ra rất rõ. Phần đóng góp của máy nằm ở mức phần mười milimét; phần đóng góp của khâu khai triển nằm ở mức milimét. Một cỗ máy chính xác hơn không sửa được một hệ số K sai, và một xưởng bỏ tiền mua định vị ±0.05 mm rồi lại khai triển bằng giá trị mặc định cho thép là đã tiêu tiền nhầm chỗ. Số hạng lặng lẽ là nhiệt độ lúc đo: đồng giãn nở khoảng 17 µm trên mỗi mét mỗi kelvin, nên một thanh 6 m đo ở nhiệt độ lệch 5 K so với chuẩn sẽ đọc ra sai nửa milimét. Điều đó giải thích một phần không nhỏ những cuộc tranh cãi giữa nhà chế tạo và bộ phận nhận hàng của khách.

Hãy chốt quy ước vị trí lỗ và bước lỗ cho các mối nối bắt bu lông theo một tiêu chuẩn thay vì thương lượng chúng theo từng bản vẽ. DIN 43673-1 bao trùm các lỗ khoan và mối nối bằng vít cho thanh cái tiết diện chữ nhật, cho vị trí và kích thước lỗ cùng dữ liệu nền để thiết kế mối nối vít. Xin lưu ý rằng DIN 46433 không phải một tiêu chuẩn về thanh cái, bất kể công cụ tìm kiếm nói gì với bạn; nó quy định kích thước dây dẹt kéo nguội và là một trong những tài liệu bị trích dẫn sai dai dẳng nhất trong nghề này.

Người mua thực sự vẽ bằng gì

CAD trong ngành tủ đóng cắt thì phân mảnh, và bài toán định dạng ở mỗi góc lại khác nhau.

AutoCAD. Vẫn là nguồn hình học thanh cái phổ biến nhất. Nó tạo ra hình khai triển trực tiếp, bởi bản vẽ chính là hình khai triển. Điều đó cắt về cả hai phía: không có bước khai triển nào để mà làm sai, nhưng cũng không có mô hình nào để đối chiếu, và lượng bù chiều dài uốn đã được ai đó ở phía trên áp bằng tay, người có thể đã dùng hoặc chưa dùng đúng giá trị K.

SolidWorks. Khai triển tôn tấm tốt, có hỗ trợ hệ số K và bảng uốn, và xuất DXF hình khai triển sạch. Cái bẫy nằm ở giá trị mặc định: các mẫu khung tôn tấm xuất xưởng kèm bảng chiều dày và bảng K thiên về thép, mà thanh cái đồng dày 10 mm thì không phải tôn tấm. Hãy dựng một bộ tham số tôn tấm riêng cho thanh cái, mỗi tiết diện và mỗi cấp độ cứng một bộ, rồi khóa nó lại.

EPLAN Pro Panel với mô đun Copper. Đây là công cụ được làm riêng cho việc này. Nó quy hoạch hệ thanh cái ở dạng 3D song song với cái tủ, tạo ra hình khai triển, và xuất dữ liệu NC cho máy uốn, máy khoan và máy đột, có tính đến cả các mối uốn cạnh. Nếu thiết kế tủ của bạn vốn đã nằm trong EPLAN thì cách này loại bỏ cả một lớp sai số do chép tay. Bản EPLAN Electric P8 chỉ vẽ sơ đồ nguyên lý thì không tạo ra hình học phần đồng; bạn cần sản phẩm dựng tủ 3D.

Elecdes Design Suite và SEE Electrical (IGE+XAO) đều bao trùm phần bố trí tủ và vỏ, và cả hai đều xuất hiện trong công việc EPC và OEM. Cũng như với EPLAN, thứ bạn nhận được phụ thuộc vào những mô đun nào được cấp phép; công cụ vẽ sơ đồ nguyên lý thì xuất ra sơ đồ nguyên lý.

Dù nguồn là gì, hãy kiểm tra hình học một lần đối chiếu với một chi tiết mẫu đầu tiên đã đo, và ghi lại kết quả theo từng tiết diện và cấp độ cứng. Một lần cho mỗi tổ hợp, không phải một lần cho mỗi công việc.

Bài toán truyền tệp

Không điều nào ở trên là nguyên nhân phổ biến nhất khiến một thanh bị làm sai. Nguyên nhân phổ biến nhất là trôi phiên bản.

Kịch bản thì quen thuộc. Phòng kỹ thuật phát hành bản B. Nó tới máy qua email, hoặc trên một chiếc USB, hoặc qua một thư mục dùng chung mà cụm máy không nhìn thấy nên ai đó chép nó về máy cục bộ. Người vận hành sửa chương trình ngay trên HMI để gỡ một va chạm, và bản sửa đó không tồn tại ở bất kỳ đâu khác. Phòng kỹ thuật phát hành bản C. Không ai báo cho cỗ máy. Hai tuần sau, một lô hàng được cắt theo bản B cộng thêm một sửa đổi cục bộ không được ghi chép, và bản ghi duy nhất về thứ đã được làm ra nằm trong trí nhớ của một người vận hành.

Đây là điều mà AIRLINK giải quyết trên những cỗ máy như EMAC-BB-S12 cùng các dây chuyền đột-cắt và trung tâm gia công: chia sẻ bản vẽ và tệp theo thời gian thực giữa văn phòng và máy, để cỗ máy kéo về đúng phiên bản hiện hành thay vì giữ một bản sao, còn văn phòng thì thấy được máy đang chạy cái gì. Với nesting cả dự án trong SMARTNEST BUSBAR và việc chuyển 3D thành chương trình trong SmartDraw đứng phía sau, bản vẽ thôi còn là một tệp bị mang đi mang lại và trở thành một bản ghi được tham chiếu tới.

Đó là một khẳng định về quy trình làm việc chứ không phải về hình học, và hai thứ nên được giữ tách nhau. Kỷ luật quản lý tệp sẽ không sửa được một hệ số K sai, và một hệ số K đúng thì vô giá trị nếu cỗ máy đang chạy bản vẽ của tháng trước.

Hãy sửa tiêu chuẩn bản vẽ trước, bởi nó chẳng tốn gì. Rồi hãy đo hệ số K của chính bạn, bởi đó là chỗ những milimét đang ẩn nấp.