Fusion360が出力した、サンプルNCを個人的に検証してみました

Fusion360 のサンプルNC

前回、工場長濵谷さんから、Fusion360のCAMの説明がありサンプルNCデータが公開されました
http://a360.co/2fagabi
ターゲットとして、素材はスチールでファナック制御の汎用的なマシニングセンターだと仮定して検討してみたいと思います
あくまで、私の個人的な意見としてお考えください

シミュレーション

本当だったら、削りたいですが、そうも行かないのでシミュレーションでみてみます
私は、「TRYCUT2000」というシミュレーションを使用しています
トライカット
結構リーズナブルなソフトです。
確か、年間ライセンス:1万円 永久ライセンス:8万円 ぐらいです

とりあえず、トライカットにNCデータを入力してシミュレーションしてみます

特に問題なく、削れました。

ただし、荒加工のZ方向の取り代が0.5mmのようで、底面が仕上がっていない状態なので、仕上げの側面加工で食い込んだように見えています。
これはたぶん、サンプルなので底面仕上げを省略されただけの事でしょう(笑)
本来の加工であれば、・荒加工・底面仕上げ加工・側面仕上げ加工 の3工程にすると思います

HSM(high-speed-machining)荒加工

HSMは、HSC(high-speed-cutting)とか「Adaptive Clearing」とかとも呼ばれています
私はこの種のパスで削った事はないのですが、数年前から興味があり、情報だけは仕入れていました
実際の加工でも取り入れたかったのですが、会社的にはコストの面もありなかなか実行できていません
情報のみの知識で書き込みます
HSMは上の動画で狭い丸ポケットに入る箇所の加工を見ていただくと分かりやすいですが、トロコイド加工の進化系で、工具の横方向の切込み量が常に一定になる感じのパスです
ただ実際には、横切込み一定ではなく、工具が工作物と接触する角度を一定にするパスです
一般的なポケット加工は輪郭をオフセットしたような経路が広がっていくイメージが普通ですが、この削り方では狭い箇所に入り込む場合ワークに工具が全面に接触する、フル切削になってしまい、工具の負荷が著しく変化してしまいます
この『切削関与角・エンゲージ角』が一定になる事で工具負荷が一定になり加工が安定し工具寿命も延びるといわれているのが、HSMの特徴です
HSMの詳しい情報は、次の機会に紹介したいと思いますが
いずれにしても、このような良質なパスがFusion360で出せるのは、驚きです

では、NCデータを順に眺めてみましょう

Gコードにあまり馴染みがない方もいらっしゃると思いますので
説明もかねて、ちょっと長々と書きますので、興味ないかたは読み飛ばしてください。
こちらからダウンロードしたNCデータを参考にしてください
http://a360.co/2fagabi

(T1 D=10. CR=0. – ZMIN=-6. – FLAT END MILL)

  • 最初にコメント分で、工具径やコーナーR、種類などの情報がありいいですね
  • 特に、最終Z深さがあるのは、いいと思います。
  • 工具長が短くて、干渉した・・なんて事が少なくなります

N20 G28 G91 Z0.

  • とりあえず、Z軸のリファレンス点へ退避です。
  • ほとんどないとは思いますが、リファレンスが最上面より下側にある場合には注意が必要です

N30 T1 M06

  • 工具交換です
  • 最近はあまりないでしょうか?
  • 昔の機械は、TとM6を同じ一行でなくてはいけなかったり、別々でなくてはいけない機械もありました
  • 古い機械の場合には、調べておいたほうがいいです

N60 G43 Z15. H01

  • 工具長補正
  • 具体的にはZ15.に行く間に、H01の情報を元に工具長補正を完成させろ!ですね
  • このHの番号は、範囲以内であれば得に決まっていないのが(ユーザ任せ)トラブルになる場合があります
  • 通常は、T番号とH番号は同じで使う場合が多いと思いますが、会社によって違う場合もありますね
  • 他社のNCデータで加工する場合、この確認は重要です。
  • ハイデンハインの場合には、工具は番号・名前・径・長さなど、工具データテーブルで一括で管理されているので分かりやすいです
  • コントローラは工具交換した時点でこの工具データを参照しすぐに工具長補正を完成させます。工具長補正指令なんて必要ないです。ハイデンハインが使いやすいと感じる一つですね
  • 最近のマキノさんの制御機の工具データ画面は一括管理方式に近くなっています

N75 G01 Z1.05 F1800.

  • さぁ、いよいよ切込みに入っていきます
  • F1800のスピードに指定されています
  • ただ、この切込み動作と切り込んだ後、ポケットを広げていく動作で同じスピードです
  • やはり、無垢の素材に切り込む時とポケットを広げる時では加工負荷が違うので、送りは変更したいですね
  • ここは、Fusion360の機能で送りの変更が可能かどうか、調査が必要です

N80 G03 X1.027 Y4.637 Z0.529 I1.027 J4.638

  • 切込みは、螺旋で切り込んでいます
  • 半径がいくつの螺旋かは、IJの値で計算できます
  • 計算式は√((Iの値)*(Iの値) + (Jの値)*(Jの値))
  • 具体的には R = √((1.027*1.027)+(4.638*4.638)) = 4.75
  • 工具半径がR5.00なので、0.25の重なりですね。もう少し重ねたほうがいいような気もします

上のコードでもう一つ、気になる点があります

  • G03のコードなので、反時計回りの円弧補間ですが
  • X,Y,Z と3軸同時の指令なので、ファナック的にはヘリカル補間になります
  • ヘリカル補間はオプションの場合が多いので、動かない機械が出てきます
  • ちょっと、汎用性に問題があるかもしれません
  • ヘリカル補間での切込み動作の後は、直線補間での指令に変わっているので
  • このヘリカル補間も、すべてG01の直線補間に変更したほうがいいと思います
  • ここも、Fusion360の機能で螺旋切込みを直線補間にできるか?調べたほうがいいですね

N155 G01 X4.753 Y0.3

  • 螺旋切込みの後は、ほぼ直線補間で動いていますが
  • 所々、「G03」の円弧補間指令も出てきますね
  • まぁ、これは特には問題ないと思います

N3975 G00 Z15.

  • ここまでで、荒加工は終了し、一旦、Z15.に退避します

N3995 G43 Z15. H01

  • この指令は、ちょっと気になります
  • すでに、工具長補正が実行中ですが、再度、工具長補正をしようとしています
  • 問題ないかもしれませんが、機種によってはアラームをだしたり、最悪誤動作もあるかもしれません
  • このコードは出さないようにするか、
  • このコードの前に工具長補正キャンセルを行うか、
  • いちばんすっきりするのは、とりあえず荒工程終了という事で工具交換し、
  • 側面仕上工程という事で、再度工具交換からスタートするのがいいと思います
  • 後の行に「G41」の工具径補正がありますから、側面仕上工程が想定されます
  • 実際の加工を考えてみると、工具径補正で仕上げの場合、精度的な管理も必要になります
  • 精度を考えると、一度削った後、測定し、その結果に応じて補正を編集し再加工になります
  • その場合、加工工程は分割していたほうが、便利です

N4015 G18 G02 X12.5 Z-6. I1.

  • これは、面白いコードですね
  • G18のXZ平面指令で、Z方向へR1の円弧補間で進入しています
  • 底面にキズなどつけないための配慮だと思われます
  • 3D加工の場合は、螺旋で切り込んだりしますが、2D輪郭加工で
  • このパスを出すのは、ずいぶん気を使っていますね~
  • ただ、G18を使うか、G01の直線分割がいいのか?意見はわかれるところだと思います

N4115 G18 G03 X11.5 Z-5. K1.

  • これも同様に、XZ平面のR1円弧補間で底面より逃げています

ざっと眺めると、こんなところでしょうか?

Gコードにあまり馴染みがない方もいらっしゃると思い説明もかねて、ちょっと長々と書いてしまいました。

 

ポストプロセッサ

いろいろ、気になる点を書いてしまいましたが、サンプル出力としては十分だと思います
結局同じ機械メーカーで同じファナックでも(・・特にファナックは・・)機種により設定変更が必要な場合がよくあります
また、使う人によって、微妙に操作のさせ方が違う場合もあります
たとえば、工具交換後すぐにクーラントを出す人もいれば、ワークに近づいてから出したい人
スピンドルを回転させてから出す人、回転させる前から出したい人、いろいろだと思います
実際の形状を加工する経路の指令は、CAMの内部計算で決定しますが、補助的な動作を補うのが、ポストプロセッサの役目です

とりあえず、私の経験からいろいろ書いてしまいましたが

おそらくFusion360のCAMでの設定かポストプロセッサの編集で変更は可能なはずです
Fusion360は、ポストプロセッサも、ユーザーが自由に編集できそうですから
勉強すれば、自分好みのパスがだせるようになると思います

今回のサンプルで編集したい点と整理すると

  • 傾斜やヘリカルで切り込む時と通常の送り速度は変更したい
  • ヘリカル補間はオプションの場合もあるので、直線補間など汎用コードに変更可能か?
  • すでに工具長補正モード中の場合、再度工具長補正コードは出してほしくない

このあたりを編集してみたいですが・・・
ポストプロセッサ設定ファイル、ちょっと覗いてみましたが、結構複雑ですねぇ
かなり勉強が必要そうです。(汗;)

[サンプルデータあり] 今話題のFusion 360 CAMについて検証してみた!

CAM業界の常識を覆す価格!

今3D CAD業界を賑わせている「Autodesk Fusion 360」ですが、CAMとCAEも使えて年間36,000円という破格の価格設定になっています。
大事なのは、実務で使えるか?ポストはどの程度準備されているのか?
気になる点を検証してみました。

CAMの機能検証

●特筆すべき機能

HSM(負荷制御)が搭載されていました!ちょっと前までは(今でも?)負荷制御用のツールパスを作るエンジンはオプションで数十万円~百万円単位で費用がかかったように記憶しています。VoluMILL、IiMachining、HSTなどが代表的なところです。
SolidWorksにアドオンが可能な「HSMWORKS」というCAMがありますが、提供している会社が同じAutodesk社のようです。(だからといって36,000円で使えるのは不思議でしかありませんが・・・)

●「負荷制御」が使えることのメリット

・荒取り加工時間の大幅短縮
・負荷一定により工具寿命が延びる
良いことしかありませんねw はっきりと言いますが、普通の数百万円するCAMで負荷制御が無いCAMを使っているのであれば、今すぐに荒取りパスだけでもFusion 360を使った方が、生産効率が上がります!

●仕上げパス評価

走査線、等高線、ペンシル、モーフィングなど、基本的な仕上げ用のコマンドは揃っていました。その他、工具長管理や、工具登録もかなり簡単にできるようになっています。走査線のクオリティなど目を見張るものがあります。

この辺りまで見てきて、「あれ?これはすごいのでは?」と思い始めましたw

●CAMでクラウドを利用するメリット

クラウドとCAMなんて関係無い、と思っていたのですが、ありました!工具ライブラリの管理が非常に簡単です!これまでのCAMでは、工具ライブラリを複数の作業者で共有したり、空いてるPCでNC作ろうとした時には、工具ライブラリの共有化作業が必須でした。
が、解放されました!すばらしい!

●CADとの連動

直接CAMの評価ではないのですが、CAD上でCAMが使えるので便利でした!

<CADデータ変更後の作業を削減>
モデルを編集してたら、CAM画面で「更新」マークが出るので、ツールパスを再計算するだけで変更作業が終わりました。加工者にはありがたい機能ですね。冶具作成などのCAD作業も、SolidWorksと比較して遜色なく行うことができました。

<STLモデルデータへツールパス作成>
メッシュデータを読み込んでそのままツールパス作成ができました!最近はスキャンデータの活用が求められていますので、非常にありがたい機能です。
加工途中の形状をSTL形式で保存も可能なので、途中形状を他のCAMに渡したりすることもできました。

●コマンド・価格

Standard版:36,000円/年間
ドリル、2D、3D、旋盤までのコマンドが利用可能でした。

Ultimate版:178,000円/年間
同時4軸加工(円筒ラッピング機能)、複合軸(スワーフ・複合軸輪郭)、割出しの固定5軸加工、などの機能が追加で利用できます。

ポストプロセッサーの検証

●雛型ポスト

かなりの数の機械メーカーのポストプロセッサーが標準装備されています。
Fanuc、HAAS、Mazak、Heidenhain、Siemens、Shopbot、Roland、などなど。基本的にマシニング加工用のポストとターニング(複合旋盤)用のポストがそれぞれ用意されていました。

●オンライン ポストライブラリ

上記以外のポストもダウンロード可能です。英語版のサイトですが、検索すればすぐに見つかります。例えば、Brother と検索すれば出てくる感じです。オリジナルマインドさんのKitmillシリーズのポストもこちらからダウンロードできるようです。すごいですね。
http://cam.autodesk.com/posts/

基本的にプログラムはC++で書かれているので、わかる方は編集してオリジナルにしてしまえばかなり使い勝手が良いです。
ポストを作ってくれるサービスもありますので、作れない方はBIZROADサービスをご利用下さい。
http://bizroad-svc.com/fusion360cam-post/

サンプルNCのダウンロード

FanucポストでサンプルNCを作成してみましたので、ご興味ある方はダウンロードしてお試し下さい。
使用ポスト:fanuc.cps – Generic FANUC
サンプルNCダウンロードリンク:http://a360.co/2fagabi

工程① ポケット荒取り[2D負荷制御]

工程② 輪郭仕上げ[2D輪郭]

3DCAMの利用が広がりそうでワクワクしますね!
それではまた次回!

Fusion360を中心に他の3D-CAD間でデータ変換実験してみた

「CATIA V5」の生データを用意

かなり昔のですが、CATIA V5 のデータがあったので、こいつの変換テストをしてみます
まずは、Fusion360にインポートしてみます
Fusion360へのインポートは、直接とクラウドを経由する場合でインポートできる
ファイルの種類がぜんぜん違います
『CATIA V5』の場合は、クラウドを経由する必要があります。
その詳細やクラウドを使用する場合の方法は、下記のサイトで分かりやすく説明されています
Home3Ddo
AUTODESK FUSION360

『CATIA V5』の生データをインポートし、編集!

早速、クラウド経由で読み込んでみました。
さすがに、オリジナルデータをそのまま公開できませんので、インポートしたデータをFusion360でいろいろ編集してみました



お~
すごいすごい、かなりハードな変更ができました
読み込んだデータがここまで編集できるのは、かなり正確にデータが渡っている事と思われます

こいつを、『ACIS』でエクスポートし会社CADへインポート

次に、Fusion360 で『ACIS(sat)』へエクスポートし会社のCADで読み込んでみます
Space-E/Modeler



問題なく読み込めました
読み込んだだけで、「ボディ」属性になっていますから、ソリッドでの受け渡しができているのがわかります
さらに読み込んだモデルに、フィレット処理をかけてみました



普通にフィレット処理ができました。こちらもデータの受け渡しは正常だと思います
さすがソリッドカーネルです。
ところで、Fusion360のエクスポートに『sat』があって『x_t』がないところをみると、Fusion360のカーネルは『ACIS』みたいですね。
欲を言うと、『x_t』でエクスポートできれば、トランスレータとしては最高なんですけどね
低コストで、『x_t』へ変更する方法は、後で紹介したいと思います

次に『step』

先のSpace-Eは、標準では『step』が読み込めません
なので、もう一つのCAM、OPEN MIND 社の HyperMILL で読み込んでみます
hyperMILL
こちらも問題なく読み込めました





ただ、ソリッド化では、失敗してしまいました



う~ん、これは、出力側、入力側、どちらに問題があるのかわかりませんが
これが、「中間フォーマット」の相性ですかね~
やっぱり、ソリッドカーネルでの受け渡しがいいですね
ただし、HyperMILL は独自カーネルなので、カーネルでの受け渡しは制限があります

じゃぁ、パスは出るのか?

ソリッド化は失敗しましたが、HyperMILLでの仕事はパスを出すことです
HyperMILLのCAD操作は設計的な操作よりも、CAMに便利な操作が充実しています
なので実は、サーフェスでの作業が多いです。
そんなことで、もらったデータでパスが出なくては、お話になりません
ほとんど特別な操作はしないで、簡単な等高線パスを計算してみました



うん、問題なくパスは出力されました
これなら、大丈夫ですね!

再度、Fusion360 へインポート

今度は、Space-E で『ACIS(sat)』を出力し、そのデータをFusion360で読み込んでみました
この操作を整理すると、
「CATIA V5」⇒「Fusion360」⇒「Space-E」⇒「Fusion360」となります
>


読み込んだモデルに、Fusion360でフィレットを追加してみます
問題なく編集できますね。
ここまで、他CADのデータを操作できるのは、すごいですねぇ
独自カーネルのトランスレートは高価なダイレクトトランスレータオプションが必要ですが
Fusion360の標準機能だけで、非常にメジャーな「CATIA V5」のデータがトランスレートできました
すごいです
これで、『parasorid』へのエクスポートがあれば、完璧ですけどね~

『sat』←→『x_t』変換

最後に、面白いCADをご紹介します
IRONCAD
このCAD、デュアルカーネルと言う、2個のソリッドカーネルを搭載しています
したがって、『sat』と『x_t』が相互に変換が可能です
価格もそれほど高くないです、300千ぐかいでしょうかね??

低価格でトランスポート

・Fusion360で独自カーネルをインポート
・Fusion360から『ACIS(sat)』でエクスポート
・IRON CAD で『ACIS(sat)』をインポート
・IRON CAD から『Parasolid (x_t)』でエクスポート

この2個のCADがあれば、ソリッドでの受け渡しがかなりの変換率で実現できると思います