Prelucrarea virtuală nu este o caracteristică „drăguță de a avea” care se concentrează pe demonstrații de expoziții comerciale. Există aplicații industriale practice care necesită prelucrare virtuală pentru a fi finalizate, care includ analizarea codului, backplot-ul traseului de scule, înlocuirea tăierii de probă, optimizarea adaptivă a vitezei-vitezei de avans și antrenamentul virtual.

La fel ca toate tehnologiile de fabricație virtuală, prelucrarea virtuală a fost pregătită pentru implementare generalizată în industrie de mult timp. Singura barieră a fost costul ridicat de calcul al stațiilor de lucru grafice UNIX, cum ar fi Silicon Graphics, care nu erau la îndemâna micilor ateliere de prelucrare. Odată cu creșterea recentă a prețurilor la nivel mondial la materiale, energie și mașini-unelte, prelucrarea virtuală generalizată nu este doar posibilă din punct de vedere tehnic, ci are și sens în afaceri, deoarece costul de calcul este aproape zero.

Prima piesă corectă

Un program NC are mii de linii de instrucțiuni de mișcare a sculei care pot conține erori. Urmând aceste instrucțiuni, mașina-unealtă CNC se va mișca orbește, fără nicio verificare a calibrării, supratăierii sau forței de tăiere. Nu este posibilă verificarea manuală a codului, așa că software-ul de verificare NC a fost dezvoltat în anii 1980.

Simularea NC oferă model solid 3D complet, simulare umbrită a întregii mașini-unelte NC și îndepărtarea materialului. Acest instrument de vizualizare permite programatorilor și mașiniștilor deopotrivă să previzualizeze exact ceea ce se va întâmpla în atelier și să verifice dacă există coliziuni. Mulți folosesc simularea NC pentru documentația electronică a atelierului.

Verificarea NC detectează probleme în programul traseului sculei NC. Este un instrument puternic de inspecție vizuală, care evidențiază erorile de avans rapid, crestăturile și potențialele accidente/coliziuni. Programatorii pot detecta și corecta probleme înainte de a testa. Cu verificarea NC, puteți elimina practic greșelile de program NC, puteți reduce foarte mult timpul petrecut cu testele și puteți trece la prelucrarea “lights-out”. Programul de simulare NC este suficient de inteligent pentru a detecta probleme cum ar fi erorile de avans rapid, crestături și coliziuni care ar putea să distrugă piesa, să spargă cuțitul sau să defecteze mașina. Orice eroare descoperită de software-ul de simulare permite programatorului să identifice imediat înregistrarea programului NC ofensator făcând clic cu mouse-ul pe eroare. Prin urmare, problema poate fi rezolvată în timpul fazei de codare NC, astfel încât să se asigure un cod fără erori atunci când ajunge la atelier.

Analiza NC identifică înregistrarea traseului sculei responsabilă pentru o eroare. Puteți verifica rapid acuratețea dimensională a întregii piese cu o gamă completă de instrumente de măsurare 3D. Analiza NC compară piesa simulată cu modelul de proiectare, astfel încât să puteți fi sigur că piesa prelucrată se va potrivi cu intenția de proiectare. Analiza NC efectuează verificarea constantă a tăieturii. Analiza piesei „as-cut” aprofundează în procesul de verificare. Partea tăiată rezultată este exactă dimensional? Se potrivește cu forma finală a piesei dorite? Software-ul de verificare NC permite utilizatorului să mărească zonele suspecte pentru o inspecție aprofundată. Piesa poate fi rotită și secționată transversal în orice unghi pentru a verifica zonele care altfel ar fi imposibil de văzut, cum ar fi intersecția găurilor forate. Instrumentele de măsurare detaliate permit utilizatorului să verifice dimensiuni precum grosimea peretelui și a planșeului, diametrele găurilor, razele colțurilor, înălțimile crestăturilor, adâncimea, golurile, distanțele, unghiurile, volumele etc. Software-ul de simulare NC, cum ar fi VERICUT® de la CGTech oferă, de asemenea, capacitatea pentru a compara automat piesa așa cum a fost tăiată cu modelul original. Modulul AUTO-Diff poate încorpora modelul de proiectare CAD în adaos, comparând automat proiectul cu piesa de prelucrat în-proces pentru a dezvălui orice discrepanțe, cum ar fi crestături sau material în exces neînlăturat de procesele de prelucrare.

Erorile NC pot distruge piesele de lucru, chiar pot deteriora mașinile-unelte. O eroare NC ar putea face piesa de prelucrat un rebu și ar putea dura câteva zile pentru a reprelucra și a aduce profit. În producția de loturi mici, nu există timp pentru încercări și erori. În special pentru prelucrarea de mare viteză (HSM), freza cu mișcare rapidă și scumpă se sparge foarte ușor. Sarcina dinamică de prelucrare va afecta foarte mult durata de viață a frezei, acuratețea geometriei și finisarea suprafeței.

Provocările vin și din traseul uriaș al sculei HSM. Un milion de linii de cod NC sunt o practică obișnuită în atelierul de astăzi. Verificarea tradițională NC este atât de lentă încât chiar și HSM în sine este mai rapidă decât verificarea. Dimensiunea programului combinată cu o viteză mare de avans face aproape imposibilă rularea simulărilor de testare înainte de tăierea metalului.

Verificarea NC nu se poate baza pe CPU cu cicluri de procesare mai rapide, deoarece siliciul unui singur nucleu atinge limita de disipare a căldurii și consumul de energie. Un procesor care conține mai multe nuclee, valorificându-și capacitatea de a executa mai multe sarcini, oferă un nivel mai ridicat de putere de calcul și funcționalitate decât procesorul cu un singur nucleu din generația actuală. Pe măsură ce această nouă tehnologie vine pe piață, companiile de software examinează modul în care software-ul se va adapta. Modelele actuale de simulare NC nu sunt optimizate pentru calcularea multi-core, deoarece unele software rulează doar cu 12 % mai rapid pe o stație de lucru cu procesor dublu. Cum să împărțiți simularea NC între dual-core și placa grafică este o nouă provocare de cercetare și dezvoltare.

Singapore Institute of Manufacturing Technology (SIMTech) a dezvoltat o abordare mai eficientă bazată pe o reprezentare a geometriei patentate. Sistemul începe cu un model solid al piesei prelucrate și simulează și optimizează rapid procesele de prelucrare. Codul NC poate fi post-procesat invers selectiv în afișarea grafică a traseului sculei 3D și vizualizat, editat și optimizat interactiv. Utilizatorul poate evidenția sau ascunde operația, traseul sculei sau stratul. Utilizatorul poate, de asemenea, să afișeze și să editeze un anumit strat al traseului sculei. Traseele sculei și rezultatele tăierii pot fi vizualizate din orice punct de vedere și verificate automat. Piesa prelucrată și piesa de proiectare sunt comparate pentru adaosul de prelucrare rămas și supratăiat. Sunt create trasee de scule fără erori, eliminând necesitatea unei tăieturi de testare consumatoare de timp.

Pe baza acestei tehnici patentate, SIMTech a dezvoltat mai multe aplicații practice pentru producătorii de matrițe. Acestea includ QuickSeeNC, QuickCNC și PartingAdviser, care oferă funcționalitatea „Ceea ce vedeți este ceea ce tăiați” pentru operatorii de mașini din atelier și proiectanții de matrițe. Tehnologia este potrivită pentru simularea, verificarea și optimizarea traseului sculei NC pentru mașini-unelte în industriile de inginerie de precizie, auto, aerospațială și electronică. QuickCNC a fost adoptat de mai mulți producători locali de matrițe și forme pentru viteza și simplitatea sa.

Aplicații virtuale generalizate în întregul lanț de proces

Trecând dincolo de departamentul de programare NC, prelucrarea virtuală ar putea fi utilizată în mod general pe întregul lanț de proces, cum ar fi proiectarea pieselor, proiectarea sculelor, planificarea și programarea proceselor, managementul datelor sculelor, materialul, configurarea, producția și controlul calității, așa cum se arată în Fig. 60.

Inginerii au adesea nevoie de o metodă de a reintroduce un model al piesei așa cum a fost fabricată în sistemul CAD dintr-o varietate de motive. S-ar putea ca modelul CAD necesar să nu existe, dar datele de program NC moștenite pentru a-l crea există. Adesea, piesa as-cut conține caracteristici (filete, amestecuri etc.) care nu sunt prezente în modelul CAD original și este necesar un model exact și complet pentru modelarea cu elemente finite sau simularea mediului sau analize inginerești ulterioare. Adesea, simularea traseelor ​​pseudo NC este cea mai rapidă și simplă modalitate de a crea forme complexe de suprafață offset.

Indiferent de motiv, simularea NC poate crea reprezentări fie pe suprafață, fie pe model solid ale piesei prelucrate simulate. Modelul exportat poate fi un model fie b-rep de suprafață, fie solid, cu forme geometrice (cilindru, con, plan, torus sweep, etc.) care reprezintă caracteristici prelucrate, cum ar fi găuri, colțuri și pereți de buzunar, amestecuri filetate și alte caracteristici de fabricație obișnuite. Caracteristicile prelucrate foarte mici, cum ar fi crestături create prin conturarea formelor complexe cu freză cu cap bilă, pot fi adunate împreună în zone mari de suprafață reprezentând caracteristica nominală intenționată de operația de prelucrare.

Geometrie în-proces pentru inginerie de fabricație

În plus față de nevoia ingineriei de proiectare pentru un model CAD așa cum a fost fabricat, alte funcții de inginerie și planificare a producției ar putea folosi informațiile.

Este dificil de imaginat, planificat și proiectat toate resursele necesare operațiunilor ulterioare (programe NC, accesorii, scule de tăiere personalizate, instrumente de inspecție, dispozitive de manipulare a lucrărilor, metode de transfer etc.) fără o reprezentare exactă a stării inițiale a materialului lăsat de operația anterioară. Acuratețea, eficiența și „corectitudinea” fiecărei operațiuni depind de cunoașterea formei geometrice inițiale a materialului de către programatorul CN, proiectantul de scule și planificatorul de proces. Până acum, singura modalitate de a crea un model CAD în-proces a fost cu metode costisitoare, care necesită multă muncă, predispuse la erori și inexacte. Însă, exportul unui model CAD al modelului solid în-proces sau ca prelucrat, creat automat din pasul de verificare, face posibilă evitarea acestor activități consumatoare de timp.

Simulare pentru planificarea, programarea, producția și QA (Quality Assurance) proceselor.

Pentru ca planificatorii de procese să-și facă treaba în mod eficient, este esențial să cunoască timpii de prelucrare exacți. Acest lucru poate fi obținut cu ușurință prin simularea programului NC. Timpii sunt calculați pentru fiecare pas din procesul de prelucrare, incluzând timpul necesar pentru schimbarea sculelor, paleților sau a altor acțiuni diverse ale mașinii. Aceste informații pot fi esențiale pentru menținerea funcționării etajului de producție la capacitatea sa maximă.

În plus, planificatorii de proces pot folosi un model de geometrie în-proces pentru a crea instrucțiuni robuste de inspecție în foarte puțin timp. De obicei, un inginer de producție, un programator NC sau un planificator de proces creează manual aceste instrucțiuni pentru a spune operatorului mașinii ce să măsoare și cum să documenteze rezultatele. Fără un model în-proces al piesei, metodele manuale sunt foarte plictisitoare și predispuse la greșeli. Instrucțiunile de inspecție extrem de personalizabile pot fi create automat. Acest lucru ajută la stabilirea unei metode formale, dar ușoare și eficiente de a crea documentația necesară. Software-ul emite instrucțiunile de inspecție pe baza dimensiunilor adaosului tăiat simulat (grosimea peretelui semifabricat ca tăiat = .1500, de exemplu). Geometria exactă în-proces este necesară pentru a genera automat acest tip de document, și este disponibil numai prin simularea programului NC.

Documentație pentru Atelier

Cel mai recent sistem de simulare NC include instrumente puternice pentru crearea de rapoarte personalizate, adaptate pentru nevoile unui anumit utilizator/departament/companie, care conțin informații utile despre proces generate în timpul simulării. Documentele generate automat pot fi folosite pentru documentația din atelier sau în-proces, documentația de programare NC sau pentru a capta informații valoroase despre proces generate în timpul sesiunii de simulare. Produs în format HTML sau PDF standard, aspectul raportului este extrem de personalizabil, incluzând posibilitatea de a specifica designul paginii, fonturile, graficele, tabele, imaginile, statisticile și informațiile definite de utilizator esențiale pentru documentarea procesului de prelucrare CNC.

Simularea ieșirii CAM pentru a vizualiza îndepărtarea de bază a materialului piesei de prelucrat nu mai este suficientă pe piața globală competitivă de astăzi. Este esențial să funcționezi cât mai eficient posibil; software-ul modern de simulare și optimizare a devenit un instrument cheie pentru a minimiza costurile și timpul de producție, menținând sau sporind în același timp calitatea produsului. Acesta a evoluat într-un proces important care protejează și eliberează mașinile CNC, ajută la eliminarea pieselor rebut și creează informații în-proces care pot fi utilizate în întreaga întreprindere de producție.

Optimizare adaptivă a prelucrării

Optimizarea CNC determină automat cea mai bună viteză de avans pentru fiecare segment al traseului sculei pe baza condițiilor de prelucrare și a cantității de material îndepărtat. Optimizarea vitezelor de avans NC reduce foarte mult timpul necesar pentru prelucrarea pieselor și îmbunătățește calitatea finisării suprafeței.

După verificarea CNC și obținerea unei prelucrari fără erori, modelul în-proces ar putea fi utilizat pentru a obține o prelucrare mai rapidă, care se bazează pe rata de îndepărtare a materialului calculată.

Modelul de prelucrare, procesele de simulare și verificare asigură că programele NC trimise la atelier sunt atât exacte, cât și eficiente. Pentru a crea cele mai eficiente procese de prelucrare posibile, software-ul de optimizare poate determina cele mai bune viteze de avans de utilizat pentru fiecare operație de tăiere. Obținerea celor mai bune viteze de avans pentru fiecare tăietură într-un program NC a fost întotdeauna un obiectiv pentru programatorii NC, dar a fost în mod tradițional o sarcină foarte dificilă, afectată de o serie de probleme. În primul rând, încercarea de a imagina contactul tăietorului și condițiile de tăiere sau fiecare tăietură într-un program NC mare este practic imposibilă. Introducerea manuală a vitezelor de avans diferite pentru fiecare condiție în schimbare nu este practică. O estimare incorectă a vitezei de avans poate sparge unealta de tăiere, poate deteriora dispozitivul de fixare sau poate rebuta piesa.

De obicei, fie o singură viteză de avans conservatoare este utilizată pentru o întreagă secvență de prelucrare, așa cum se arată în partea stângă a Fig. 61, fie este utilizată o viteză de avans mai mare (de exemplu, „viteză mare”), dar cu o strategie de prelucrare foarte conservatoare. Ambele metode încearcă să se asigure că dispozitivul de tăiere nu este supraîncărcat, dar în detrimentul unei prelucrări foarte ineficiente. Ambele strategii au ca rezultat viteze de tăiere prea mici sau rate de îndepărtare prea mici care pierd timp, cresc costurile și uzează prematur dispozitivele de tăiere.

Pentru a aborda această problemă, un pachet de prelucrare bazat pe cunoștințe adaugă în esență inteligență dispozitivului de tăiere. În timpul simulării, modelul geometric în-proces știe exact adâncimea, lățimea și unghiul fiecărei tăieturi, deoarece software-ul cunoaște, de asemenea, forma exactă a materialului în-proces în fiecare moment al secvenței de prelucrare. Știe exact cât material este îndepărtat de fiecare segment tăiat și forma exactă a contactului tăietorului cu materialul. Cu acest set unic de cunoștințe, se determină cea mai bună viteză de avans pentru fiecare condiție de tăiere întâlnită, ținând cont de volumul de material îndepărtat, încărcarea așchiilor și cerințele de accelerare și decelerare a mașinii, așa cum se arată în partea dreaptă a Fig. 61. Dacă se dorește, software-ul poate, de asemenea, împărți tăieturile în segmente mai mici și poate varia ratele de avans după cum este necesar pentru a menține o încărcare constantă a așchiilor sau o rată de îndepărtare a volumului. Apoi creează un nou program NC, cu aceeași traiectorie ca și originalul, dar cu viteze de avans îmbunătățite.