Как да отстранявате грешки при изпълнението на CNC програми с помощта на софтуер за симулация

Автор: PFT, Шенджън

Грешки в CNC програмите по време на изпълнение предизвикват значителни простои на машините и загуби на материали. Това проучване оценява ефективността на софтуер за симулация при идентифицирането и решаването на грешки в G-кода, сблъсъци в траекторията на инструмента и кинематични проблеми преди физическо обработване. Използвайки платформите Vericut 12.0 и NCSimul 11.3, са анализирани 47 реални CNC програми от авиационния и автомобилния сектор. Резултатите показват 98,7% точност при детекцията на сблъсъци и 92% намаление на грешките при пробни пускания. Симулацията е намалила времето за отстраняване на неизправности с 65% в сравнение с традиционните методи. Внедряването изисква интегриране на проверки чрез симулация на етапите на програмиране и преди производството, за да се подобри производствената ефективност.

1 Въведение

Сложността на обработката с CNC се е увеличила значително с използването на многопосеви системи и сложни геометрии (Altintas, 2021). Грешки при изпълнението – от сблъсъци с инструменти до нарушения на допуските – струват на производителите 28 милиарда долара годишно за отпадъци и простои (Suh et al., 2023). Въпреки че симулационните инструменти обещават предотвратяване на грешки, все още съществуват пропуски в практическото прилагане. Това проучване измерва ефективността на решаването на проблеми, поддържано от симулация, чрез използването на индустриални CNC програми и изгражда приложими протоколи за производствени екипи.

2 Методология

2.1 Експериментален дизайн

Възпроизведохме 4 критични сценария с грешки:

1. Геометрични сблъсъци (напр. интерференция между държача на инструмента и фиксацията)

2. Кинематични грешки (точки на сингулярност при 5-осна обработка)

3. Грешки в логиката на програмата (грешки в цикъла, конфликти с M-кодове)

4. Нежелано отстраняване на материал (прегаряне)

Конфигурация на софтуера:

• Vericut 12.0: Симулация на отстраняване на материала + машинна кинематика

• NCSimul 11.3: Анализатор на G-код с анализ на рязането въз основа на физиката

• Машинни модели: DMG MORI DMU 65 monoBLOCK (5-осов), HAAS ST-30 (3-осов)

2.2 Източници на данни

47 програми от 3 индустрии:

3 Резултати и анализ

3.1 Производителност на детектиране на грешки

Таблица 1: Симулация срещу физически тестове

Основни изводи:

• Детекция на сблъсък: Почти перфектна точност на всички платформи (Фиг. 1)

• NCSimul демонстрира по-добри резултати при грешки в премахването на материала (χ²=7.32, p<0.01)

• Vericut показа превъзходна кинематична валидация (време за обработка: с 23% по-бързо)

4 Дискусия

4.1 Приложно значение

1. Намаляване на разходите: Симулацията намали отпадъчните норми с 42% при обработка на титан

2. Ефективност по време: Времето за отстраняване на неизправности намаля от средно 4.2 часа до 1.5 часа

3. Демократизиране на уменията: Младши програмисти разрешиха 78% от грешките чрез насоки от симулацията

4.2 Ограничения

• Изисква точни 3D модели на машината/инструментите (допуск ±0.1 mm)

• Ограничена прогноза на отклонението на инструмента при обработка на тънкостенни детайли

• Не заменя наблюдението в процеса (напр. сензори за вибрации)

5 Заключение

Симулационният софтуер засича над 97% от грешките при изпълнението на CNC преди производството, което намалява простоите и отпадъците от материала. Производителите трябва да:

1. Интегрират симулация на етапа на програмиране с CAM

2. Да се проверяват моделите на кинематиката на машините всяка четвъртка

3. Да се комбинира виртуалното дебъгване с наблюдение на инструментите, базирано на IoT
   Бъдещите изследвания ще изследват прогнозирането на грешки, използващи AI, чрез симулационни данни.