Mecanizado en 4 ejes: Casco

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Después de todo el trabajo en el diseño y construcción del 4º eje, toca probarlo y aprender a utilizarlo. Encontré por Internet un stl que me gusto, y lo modifique para poderlo mecanizar: el casco de un Stormtrooper de Star Wars. Si, soy aficionado a Star Wars, jeje.

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Bueno, pues manos a la obra. He programado el mecanizado en 4 ejes en el Vectric Aspire. Si alguien esta interesado en como realizar esta labor, voy a preparar un tutorial sobre como mecanizar en 4 ejes en Vectric Aspire.

Es importante tener el tocho de partida bien definido, pues sera necesario modelarlo para que Vectri Aspire pueda hacer el desbaste correspondiente. Yo en mi caso he preparado un trozo de pino rectangular de 45x45x150mm. La pieza a mecanizar la he escalado para que quepa en un cilindro de Ø38mm y no mas de 50mm de longitud, así tendré material de sobra. Al ser la primera vez no quiero sorpresas.

Como ya se vio en entradas anteriores, el 4º eje ya estaba terminado del todo, asi que lo he colocado en la bancada de la fresa, y después de hacer cero maquina, toca definir el origen de la pieza. Tal y como se configura el Vectric Aspire para mecanizar una pieza de revolución en 4 ejes, el origen de la pieza en X, Y y Z se encuentra en el eje de revolución, y la cara superior del cilindro. A efectos prácticos, coloco la punta de mi herramienta en Y y Z sobre el eje, y después decido en X donde va a empezar la pieza dentro de la longitud del tocho de madera. IMG_20140510_181420

En esta imagen se ve el 4º eje posicionado ya en la bancada, y con la fresa en la posición X=0 Y=0 Z=50. Aunque lo parezca, todavía no le he dado a ejecutar el código, pues he tardado un par de horas en aprender a configurarlo bien, los sentidos de giro, y cambio de herramienta. El código G generado por Vectric Aspire solo resulta compatible con un cuarto eje con el formato para Mach3: Mach2/3-WrapY2A ATC (mm) Pues después de investigar (aunque me puedo equivocar) es el único código que me tiene en cuenta que el cuarto eje es el A. No obstante, me carga una serie de instrucciones G que me desconfiguran mi funcionamiento en LinuxCNC, son las G’s de la cabecera del programa. Asi que he cargado la cabecera de otros programas que ya se que me funcionan, y he modificado los cambios de herramienta, y algunas cosas por mi propia comodidad. Siempre es interesante repasar bien el código si no queremos sorpresas, por ejemplo, antes del cambio de herramienta, posicionar la fresa en unas coordenadas donde tengamos sitio para desmontarla de forma cómoda.

Una vez el código esta correcto, es momento de empezar a mecanizar.

En Vectric Aspire, he configurado 3 subfases de mecanizado:

Un primer desbaste, que va a consistir en convertir un volumen rectangular de 45x45x150 en un cilindro de Ø39×150. Vectric Aspire tiene una programación adrede para esta operación:

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En el siguiente vídeo se va a ver como se realiza el desbaste, principalmente se va a ir comiendo las esquinas hasta conseguir una superficie cilíndrica que previamente ya hemos configurado en dimensiones:

Una vez terminado el primer desbaste, empieza el segundo, sin cambio de herramienta, pues voy a utilizar la misma. Aquí ya va a empezar a estar definida la forma final. No hay mucho mas que contar, es Vectric Aspire el que decide el recorrido:

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Como veis en el vídeo, el giro esta perfectamente acompasado y no hay movimientos raros, si bien parece que va a trompicones, pero es solo cuestión de las velocidades, y los cambios de trayectoria mezclados con las aceleraciones. Quizá esto se pueda corregir, pero no tiene mayor importancia.

Acabado el segundo desbaste, la fresa se coloca en una posición cómoda para montar la fresa esférica de Ø4,5mm. Y seguimos mecanizando. Esta fase la he configurado de forma que la fresa recorre la pieza en forma de espiral.

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En las imágenes y el vídeo se aprecia lo que quizá ha sido el error de esta pieza. El material, es un trozo de pino, y la fresa, quizá estaba demasiado revolucionada y con una velocidad de avance lenta. Lo cual ha provocado que la madera se caliente en exceso. Esto seguramente ha hecho que la resina que la madera todavía tiene, mas o menos se derrita, de forma que ha quedado la pieza con una textura como húmeda, ademas de estar pegajosa al tacto. Evidentemente el acabado es malo, poco definido, pero esto no dejaba de ser una prueba, en la que me he demostrado que mi cuarto eje funciona perfectamente. Solo tengo que aprender a usarlo bien, cosa que con este ejemplo he hecho sobradamente. Ademas, la pieza era relativamente pequeña, con lo que ya sabia que con una esférica de Ø4.5mm no podría conseguir mucha resolución. Aun así, este ha sido el resultado:

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Para lo que yo quería, es aceptable. Ahora ya se como solucionar los defectos de este mecanizado, por ejemplo, eligiendo un material adecuado, modificando las condiciones de corte, y eligiendo las herramientas adecuadas. Otra opción para conseguir mas definición, es usar una fresa de grabado para hacer una segunda fase de acabado, que le tomara mas tiempo, pero con una punta afilada sera capaz de dibujar los detalles mucho mejor.

Así que la próxima, mecanizare algo quizá mas grande, y atendiendo a estos detalles. Alguna sugerencia para el modelo? Ponte en contacto conmigo!!

After all the work on the design and construction of the 4th axis is the time to try and learn to use it. I found online a model in stl that I liked, and modify it for machining: the helmet of a Stormtrooper from Star Wars. Yes, I’m a fan of Star Wars, lol.

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Well, get to work. I have programmed 4-axis machining in Vectric Aspire. If anyone is interested in how to make this work, I’ll make a tutorial on how 4-axis machining in Vectric Aspire.

It is important to have well-defined starting material, because it will be necessary to model it Vectri Aspire can do the corresponding slab. In my case I have prepared a rectangular piece of pine 45x45x150mm. The workpiece I have scaled to fit within a cylinder of Ø38mm and no more than 50mm long, so I’ll have plenty of material. Being the first time I do not want surprises.

As seen in previous posts, the 4th axis was almost entirely finished, so I have placed it in the bed of the mill, and after the machine origin touches define the origin of the piece. As Vectric Aspire configures to machine a revolution part 4 axis, the workpiece in X, Y and Z are located on the axis of revolution, and the upper face of the cylinder. For practical purposes, I put the tip of my tool Y and Z on the axis, and then I decide where X is about to get the piece within the length of the billet of wood.
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In this picture you see the 4th axis positioned on the bed, and with the tool in position X = 0 Y = 0 Z = 50. Believe it, I have not yet given to run the code, it took me a few hours to learn how to configure it right, the directions of rotation and tool change. The G code generated by Vectric Aspire is compatible only with a fourth axis formatted for Mach3: Mach2/3-WrapY2A ATC (mm) Well after researching (although I could be wrong) is the only code that I have in mind that the fourth axis is A. However, I load a set of instructions G that deconfigure my LinuxCNC operation, are the G’s in the program header. So I loaded the header of other programs already operating me, and I modified the tool changes, and some things for my own comfort. It is always interesting to review the code well if we do not want surprises, for example, before the change of tool, place the tool coordinates where disassemble it enough to comfortably space.

Once the code is correct, it is time to start machining.

In Vectric Aspire, I configured machining three subphases:

A first rough, it will be to make a rectangular volume of a cylinder 45x45x150 Ø39×150. Vectric Aspire purposely has a program for this operation:

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The following video is going to look like roughing is performed, it will machine the corners to get a cylindrical surface that previously we have configured in dimensions:

Once the first rough, starts the second without tool change is the same tool. This will start to be the final form. Not much more to tell.

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As you can see in the video, the rotation is perfectly rhythmic, but looks set to stumble, but is only a matter of speed and trajectory changes mixed with accelerations. Perhaps this can be corrected, but not important.

Finishing second roughing, the tool is placed in a comfortable position for mounting the spherical cutter Ø4, 5mm. And we continue machining. This phase I configured such that the cutter traverses the spiral-shaped part.

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The images and video may be seen what was the error of this piece. The material is a piece of pine, and the tool was perhaps too revved and a slow feed. This has caused the wood to overheat. This surely has made the resin timber still has, more or less melted, so that the piece has been with a texture like wet, besides being tacky. Obviously the finish is bad, poorly defined, but this was still a test, which I have shown my 4th axis works perfectly. Only I have to learn to use it well, which I have done with this example amply. In addition, the piece was relatively small, and knew that with a spherical Ø4.5mm could not get much resolution. Still, this was the result:

IMG_20140510_210746

IMG_20140510_211018

IMG_20140510_211008

For what I wanted, it is acceptable. Now I know how to fix this machining defects, for example, by selecting a suitable material, changing cutting conditions, and choosing the right tools. Another option to get more definition, use a cutter to engraving a second finishing phase, which will take more time, but with a sharp point will be able to draw much better detail.

So next, proves something perhaps bigger, and attending to these details. Any suggestions for the model? Contact me!

5 Respuestas

    • ostervi

      Hi! I had in mind make this tutorial. I will do it soon, and I will upload to this web, so check it often, or subscribe to this web.

  1. vicmon46

    Hola, tan solo dos apreciaciones.Primera, procura usar madera poco veteada, en este caso se ve que es de pino y no del mejor (por desgracia es lo mas asequible).Y segunda, que sea lo mas seca posible, los problemas que has tenido han sido por calentamiento y como está fresca y con mucha veta resinosa (las oscuras), expulsa la resina y emboza la fresa.Por lo demás, adelante con los tutoriales.Saludos.

  2. antoniom

    this tutorial without the aspire tutorial config is incomplete.

  3. antoniom

    this tutorial without the aspire tutorial setting is incomplete.