Prelucrarea virtuală simulează codul NC pentru a descoperi erori, fără încercări consumatoare de timp sau depanare online pe mașini-unelte reale. Lucrând spre o viziune a modelării și simulării omniprezente, sunt discutate diverse modele de geometrie deformabile în proces, de la secțiuni 2D la reprezentări 3D, de la harta Z până la bazate pe voxel unificat. Un sistem practic dezvoltat pe baza modelului de geometrie deformabil în proces este luat ca exemplu pentru a demonstra aplicarea prelucrării virtuale pentru verificarea NC. Mașina-unealtă virtuală cu un panou de control CNC virtual și jig-uri virtuale și instrumente de inspecție este introdusă în scop de instruire.
A existat o perioadă în care computerul era scump și software-ul era dificil de utilizat, dar prelucrarea virtuală funcționa încă cu profit pentru prelucrarea aerospațială cu costuri ridicate. Astăzi, costul de calcul este aproape zero în comparație cu materialul și centrul de mașini, așa că este timpul pentru o aplicație generalizată de prelucrare virtuală în fiecare sector. Un sistem de prelucrare virtuală ușor de utilizat și cu costuri reduse va găsi o piață largă.

Privind în perspectivă, prelucrarea durabilă este o mare provocare. Către o prelucrare durabilă inteligentă și competitivă, modelul CNC și simularea vor fi utilizate pentru a optimiza procesul de prelucrare, unde materia primă ar putea fi economisită prin tehnologia corectă a primei părți, energia ar putea fi economisită prin optimizarea vitezei de tăiere, iar piesele folosite ar putea fi economisite prin remanufacturare.

Simularea formării așchiilor folosind metoda elementelor finite (finite-element-method = FEM) predică forța de tăiere și grosimea așchiei, economisind astfel timp în încercările de prelucrare ulterioare. Stadiul tehnicii de astăzi este simularea individuală a procesului de prelucrare și a performanței mașinii. Însă, în procesele reale de prelucrare, acești parametri sunt interdependenți și se influențează unul pe celălalt. Simularea integrată, prin care interacțiunea proces-mașină este simulată, este, prin urmare, o altă tehnologie cheie pentru producția durabilă în viitor.

Vibrațiile de prelucrare este bariera pentru o rată mai mare de îndepărtare a materialului și poate deteriora axul mașinii-unelte. O anumită combinație de adâncime de tăiere și viteză poate provoca o vibrație autoexcitată a sistemului de scule și poate genera urme de tăiere pe suprafața prelucrată. Modelul de prelucrare dinamică și simularea pot determina cea mai bună combinație de viteză de tăiere și adâncime, care va tăia mai rapid, fără vibrații.

Simularea operațiunilor de prelucrare oferă potențialul de a îndeplini cerințele ecologice, sociale și economice ale durabilității. De exemplu, ajustarea vitezei de avans adecvate în frezarea geometriilor complexe din materiale dificil de prelucrat poate fi optimizată prin simulare și astfel se poate reduce timpul de prelucrare cu până la 40%. Reducerea rezultată a resurselor consumate permite o economie atât de costuri, cât și de energie.

Stocul de prelucrare este diferența de volum dintre geometria piesei proiectate și geometria materialului brut. Reducerea stocului de prelucrare poate economisi materie primă. Stocul minim de prelucrare ar putea fi atins prin formarea aproape de forma netă a materialului brut, cum ar fi turnarea, forjarea și sudarea.

Cele mai multe materiale și energie sunt risipite în procesele de fabricație. Aceste pierderi pot fi salvate prin re-prelucrarea componentei deteriorate, unde deteriorarea poate fi reparată prin sudare sau pulverizare termică. Pentru o lungă perioadă de timp în industria aerospațială, revizia motoarelor cu reacție a fost o afacere profitabilă la nivel mondial. În zilele noastre, chiar și industria auto a început să refabrica multe componente, în special motoare. Însă, re-prelucrarea este o mare provocare pentru prelucrarea CNC, deoarece geometria componentelor deteriorate este deformată. Prelucrarea virtuală poate simula această componentă deformată și poate genera imprimare 3D și următorul traseu al sculei de curățare.

Referințe

AbdulKadir A et al (2011) Virtual machine tools and virtual machining – a technological review. Robot Comput Integr Manuf 27:494–508

Avgoustinov N (2000) VRML as means of expressive 4D illustration in CAM education. Future Gen Comput Syst 17:39–48

Chandru V, Manohar S, Prakash CE (1995) Voxel-based modeling for layered manufacturing. IEEE Comput Graph Appl 15(6):42–47

Donggo J, Kwangsoo K, Jungmin J (2000) Voxel-based virtual multi-axis machining. Int J Adv Manuf Technol 16(10):709–713

Garcia-Plaza E et al (2011) Virtual Machining applied to the teaching of manufacturing technology. Mater Sci Forum 692(2011):120–127

Jerard RB, Hussaini SZ, Drysdale RL, Schaudt B (1989) Approximate methods for simulation and verification of numerically controlled machining programs. Vis Comput 5(4):329–348

Kase K, Teshima Y, Usami S, Ohmori H, Teodosiu C, Makinouchi A (2003) Volume CAD. In: Proceedings of the 2003 Eurographics/IEEE TVCG workshop on volume graphics VG ‘03, Aire-la-Ville, Switzerland

Liu PL (2005) Profiting from dynamic numerical control verification system. Cutting Edge Newsletter of SIMTech, Issue 43

Liu PL et al (1991) A new concept integrated CAD/CAM system for complicated die and mold. In: Advances in computer science application to machinery. International Academic Publisher, Beijing, PRC, pp 90–95. ISBN 7-8003-154-3/TH.2

Liu PL et al (1992) 3D Complicated parts design based on the automatic shape generation. Chin J Mech Eng (English Edition) 5(2):88–92

Liu PL, Lu YQ, AO YT (2002) An object representation method, WO04032001A1

Maenga SR, Baekc N, Shinb SY, Choid BK (2003) A Z-Map update method for linearly moving tools. Comput Aided Des 35:995–1009

Nakashima T, Ishihara Y, Niiyama K, Makinouchi A (2002) Development of stress analysis system by X-FEM with voxel-type mesh. In: Proceedings of the fifth world congress on computational mechanics (WCCM V), Vienna

Park SC, Mukundan G, Gu S, Olling GJ (2003) In-process model generation for the process planning of a prismatic part. J Adv Manuf Syst 2(2):147–162

Stifter S (1995) Simulation of NC machining based on the dexel model: a critical analysis. Int J Adv Manuf Technol 10(3):149–157