Эти процессы упрощают установку деталей, сокращают время обработки между установками или станками, позволяют во многих случаях улучшить (сократить) оснастку, а также максимизировать ценную площадь пола цеха за счет объединения нескольких процессов уменьшая количество станков. Правильное применение этого оборудования и поддержание высоких оплачиваемых часов на этих станках имеет важное значение для современных заводов.
Однако для успешной реализации любой из этих инвестиций в оборудование большую роль играет программное обеспечение. Программное обеспечение CAD/CAM традиционно используется для создания траектории движения инструмента с функциями предотвращения столкновений и планирования производства, но в последнее время все больше внимания уделяется решениям для моделирования станков, также известное как виртуальная обработка. Этот термин начинает определять класс технологий, и, как и в случае с другими категориями программного обеспечения, не все решения одинаковы. Полезно знать некоторые общие сведения об инструментах моделирования, чтобы получить реальное представление о виртуальной механической обработке.
История инструментов моделирования
Раннее инструменты моделирования были ориентированы на чтение нейтральных форматов ЧПУ, таких как APT. Моделирование выявляло грубые ошибки и давало некоторое подтверждение производственному процессу, что программа написана верно.
Тренажеры G-кода стали более актуальными и обеспечивали лучшую обратную связь с реальной ситуацией обработки. Некоторые из этих симуляторов реверсируют постпроцессорный код в фоновом режиме, чтобы затем иметь возможность имитировать все форматы обработки с помощью стандартного механизма обработки.
Имитаторы G-кода должна иметь полное представление о языковых командах, которые нужны при управлении ЧПУ, либо в виде вывода системой CAM системы, либо они должны быть добавлены оператором. В противном случае команда в программе может быть неправильно интерпретирована программным обеспечением моделирования. Кроме того, оба формата Cam neutral-file и G-code часто меняются по версии. Это делается для того, чтобы включить новые стратегии траектории движения инструмента, новые типы поддерживаемых резцов или новые возможности, доступные в управлении станком. Эти изменения обеспечивают необходимость периодически обновлять имитационные “форматеры”. Замкнутая среда, включая CAM и моделирование, повышает надежность совместимости.
Производительность программного обеспечения для моделирования постоянно улучшалась благодаря большей мощности компьютерных процессоров и видеокарт,а также улучшениям в области мониторов. В дополнение к четким изображениям и более быстрой обработке, современные инструменты моделирования моделируют машинную среду более полно, включая смену инструмента, лазеры и датчики измерений, а также блоки охлаждающей жидкости. Большинство инструментов моделирования были сосредоточены на моделировании вычисленных траекторий движения инструмента по отношению к компонентам станка.
Цели виртуальных программ обработки состоят в том, чтобы имитировать вычисленные траектории движения инструмента и добавлять ограничения в программу. Затем виртуальная система обработки может оптимизировать вычисленных траекторий движения режущего инструмента.
Оптимизированная виртуальная обработка
Виртуальная механическая обработка обеспечивается постпроцессором и моделированием, а также тесно моделирует процесс обработки, уменьшая необходимость подтверждения испытаний на станке и повышая эффективность работы станка и оператора. Стандартное ожидание результата программы -это геометрическое моделирование с кинематическим движением.
Обеспечивая реалистичное представление обработки, виртуальная обработка может также предоставлять и добавлять ценную информацию помимо моделирования и идентификации условий ошибок. Эти возможности улучшают траектории движения инструмента. Они включают в себя знание модели детали, оснастки, расчета траектории движения инструмента и механизма проверки столкновений, а также модели станка с его физическими ограничениями.
В виртуальной среде обрабатывающего центра отдельные программы деталей могут быть соединены плавными и безопасными соединениями, которые позволяют резцу оставаться рядом с обрабатываемой деталью. Преимущество заключается в высокой надежности и экономии времени, по сравнению с перемещением узлов станка в безопасную позицию между заданиями программирования. Кроме того, гладкие соединения лучше подходят для механики станков по сравнению с быстрыми движениями с остановками и резкими изменениями направления.
Давайте рассмотрим несколько примеров:
Управление ограниченными линейными осями.
Многие программы траектории движения инструмента могут хорошо выглядеть на экране, но они не идеально используют оси станка. Одним из примеров является вертикальная ориентация траектории движения инструмента на пятиосевом станке. Рассмотрим фрезерованную поверхность канавки. При вертикальной ориентации возможны несколько решений, использующих различные положения оси C. Как правило, оси X и Y на станке работают быстрее, чем оси вращения. Используя общую конструкцию машины типа цапфы, могут быть ограничения на 3 - и 9 - часовых положениях из-за потенциального взаимодействия с двигателями цапфы.
Хотя поворотный шлиц может быть лучше обработаны с использованием линейных осей X и Y, а также с учетом цапфовых двигателей, процесс обработки улучшается за счет фокусировки обработки в положении 6 часов и поворота детали в это положение инструмента в основном с использованием осей X и C. Кроме того, создание вращательного движения с использованием поворотной оси может интерполировать более качественную деталь.
Точно так же некоторые ЧПУ не могут выйти за пределы осевой линии станка. Оптимизированный виртуальный процесс обработки может вызвать вращательное движение, когда это необходимо, чтобы избежать попыток обработки в таких областях. Некоторые среды программирования CAM предлагают оптимизацию, которая ограничена программистом, чтобы предвидеть ограничения машины и компенсировать их с помощью переключателя в программном обеспечении.
Как и в случае с вышеупомянутым поворотным пазом, оптимизированный виртуальный процесс обработки может изменить перемещение X и Y в X и C или, возможно, из - за диапазонов осей для использования осей Y и C. Использование оптимизированного виртуального процесса обработки обеспечивает более эффективное решение, чем в зависимости от программиста для определения всех ограничений.
Управление ограниченными поворотными осями.
Многие станки имеют ограниченные диапазоны вращения по осям вращения. Это часто встречается в портальных станках, где ограничение является ограничением от конструкции станка. Программист может распознать эти ограничение и избежать программирования процессов, которые постоянно накапливают вращательные движения. Но есть некоторые процессы, когда фреза полностью взаимодействует с заготовкой, и изменить стратегию программирования непросто. Здесь оптимизированный виртуальный процесс обработки может предсказать ограничение оси и заранее позиционировать поворотный стол, чтобы затем обеспечить весь разрез одним движением.
Асимметричные головки станков.
Проверка столкновения в большинстве систем во время расчета траектории движения инструмента происходит между заготовкой и инструментом. Затем моделирование может выявить дополнительные проблемы, такие как головка станка против детали или головка станка против поворотного стола. Эти системы часто предоставляют предупреждения о столкновении, но редко переопределяют путь инструмента для создания безопасного результата.
Многие фрезерные станки, особенно более крупные, могут иметь асимметричную форму системы шпинделей станка или даже просто прямоугольный корпус вокруг шпинделя.
Типичный процесс часто заключается в выборе начальной позиции, а затем последующие позиции определяются как наиболее близкие к опорному угловому положению.
Предпочтительное решение иногда выбирается человеческом, например, когда поворотный стол наклонен в сторону оператора. Или, в других случаях, предпочтительное решение определяется на основе имеющегося диапазона наклона оси за пределами горизонтальной и вертикальной ориентации.
При асимметричной геометрии головки одно решение может быть безударным, в то время как другое решение может привести к интерференции или потребовать длинной длины торчащего инструмента, чтобы избежать столкновения. Сила оптимизированного виртуального решения для механической обработки заключается в том, что наилучший угловой вариант может быть определен несколько раз во время выполнения программы. После каждого движения в рамках программирования можно определить наилучшее решение для следующей строки инструкций.
Оптимизированный виртуальный процесс обработки определяет наилучшее решение для каждой из этих строк траектории движения инструмента автоматически и безопасно связывает обрабатываемые области вместе.
Программисты все больше сосредотачиваются на программном обеспечении для расчета траектории движения инструмента и моделирования. Моделирование- это отличный способ подтвердить процесс обработки без непосредственного использования ресурса станка. Усовершенствованные инструменты моделирования, такие как оптимизированный виртуальный процесс обработки, повышают ценность за пределами проверки вычисленных траекторий движения инструмента и могут улучшить процесс обработки.
