Suavizado de Trayectorias

El procesado de programas de superficies libres es un desafío para los controles numéricos. Al convertir superficies libres a trayectorias de mecanizado se generan curvas tridimensionales, que son aproximadas mediante segmentos lineales. Esta aproximación se puede entender como un muestreo de la curva original respetando el error cordal.

Se debe observar que hay una relación entre la precisión y el volumen de los datos, de forma que, cuanto mayor sea la precisión deseada, mayor será el número de puntos necesarios para conseguirla. Este problema es sólo relativo, ya que los CNC de nueva generación disponen de gran capacidad de memoria que les permite almacenar enormes cantidades de datos. Si se desea un acabado de pieza muy fino, el número de puntos puede ser excesivamente elevado y es obvio que un acabado no muy preciso requiere posteriormente una fase de pulido manual muy laboriosa para obtener el acabado deseado.

Por otro lado, las transiciones de un segmento lineal al siguiente, generados mediante el muestreo, no son tangenciales. Esto dificulta posteriores procesados. En la práctica, se han detectado los siguientes problemas a la hora de procesar superficies libres:

• Es necesario el procesado de gran cantidad de datos.
• Las elevadas velocidades programadas generan problemas en el tiempo de procesado de bloques del CNC debido a la reducida longitud de los segmentos lineales.
• El ancho de banda del control es limitado.
• Es posible encontrar frecuencias de resonancia en la máquina.
• Un perfil de velocidad suavizado es fundamental para un buen acabado de la superficie.
• Es imprescindible que la máquina disminuya la velocidad en las transiciones de bloque no tangenciales para asegurarse de que los vértices se mecanicen con cierta precisión. Deberá asumirse un compromiso entre la velocidad de transición entre bloques y la precisión del vértice.
• La productividad disminuye.

El suavizado de trayectorias utilizando curvas suaves, habitualmente polinomios de diferentes tipos, también es conocido con el nombre de path smoothing. El uso de curvas suaves que pasan al lado de los puntos originales presenta la ventaja de que las transiciones entre bloques son siempre tangenciales y, como consecuencia, la velocidad no debe disminuirse en exceso en dichas transiciones. Adicionalmente, la interpolación polinómica aporta los siguientes beneficios:

• Buen acabado superficial de la pieza.
• Elevada velocidad de mecanizado.
• Posibilidad de describir cualquier curva tridimensional.