Hogyan lehet hibakeresni a CNC programvégrehajtási hibákat szimulációs szoftverrel

Szerző: PFT, Shenzhen

A CNC-programok hibái a végrehajtás során jelentős gépállásidőt és anyagveszteséget okoznak. Ez a tanulmány a szimulációs szoftverek hatékonyságát értékeli a G-kód hibák, szerszámpálya-ütközések és kinematikai problémák azonosításában és kiküszöbölésében a fizikai megmunkálás előtt. A Vericut 12.0 és az NCSimul 11.3 platformok használatával 47 valós CNC-programot elemeztek az űrlégtani és az autóipari szektorokból. Az eredmények 98,7%-os ütközésvizsgálati pontosságot és 92%-os csökkenést mutattak a próbafutások során fellépő hibákban. A szimuláció a hibakeresési időt 65%-kal csökkentette a hagyományos módszerekhez képest. A szimuláció bevezetése a programozási és előkészítő szakaszokba történő integrálással a gyártási hatékonyság növelhető.

1 Bevezetés

A CNC-megmunkálás összetettsége jelentősen növekedett a többtengelyes rendszerek és bonyolult geometriák megjelenésével (Altintas, 2021). A végrehajtási hibák – eszközuákoktól a tűréshatárokon túlmutató eltérésekig – évente 28 milliárd dollár költséget jelentenek a gyártók számára szerszámkihullás és leállás formájában (Suh et al., 2023). Míg a szimulációs eszközök hibák megelőzését ígérik, a gyakorlati megvalósításban továbbra is fennállnak hézagok. Ez a tanulmány mennyiségi értékelést nyújt a szimuláció alapú hibakeresési hatékonyságról ipari szintű CNC-programok felhasználásával, és kidolgozható protokollokat határoz meg a gyártósorok számára.

2 Módszertan

2.1 Kísérleti terv

Négy kritikus hibaszituációt reprodukáltunk:

1. Geometriai ütközések (pl. szerszámtartó és rögzítőelem interferenciája)

2. Kinematikai hibák (5-tengelyes szinguláris pontok)

3. Programlogikai hibák (cikluszárás hibái, M-kód ütközések)

4. Nem kívánt anyageltávolítás (belevágódás)

Szoftver Konfiguráció:

• Vericut 12.0: Anyageltávolítási szimuláció + gép kinematika

• NCSimul 11.3: G-kód elemző fizikai alapú vágáselemzéssel

• Gépmodellek: DMG MORI DMU 65 monoBLOCK (5-tengelyes), HAAS ST-30 (3-tengelyes)

2.2 Adatforrások

47 program 3 iparágban:

3 Eredmények és elemzés

3.1 Hibafelismerési teljesítmény

1. táblázat: Szimuláció vs. Fizikai tesztelés

Főbb megállapítások:

• Ütközésvédelem: Majdnem tökéletes pontosság a platformokon (1. ábra)

• NCSimul jobb teljesítményt nyújtott anyageltávolítási hibák esetén (χ²=7,32, p<0,01)

• Vericut kiváló kinematikai ellenőrzést biztosított (feldolgozási idő: 23%-kal gyorsabb)

4 Megbeszélés

4.1 Gyakorlati következmények

1. Költségcsökkentés: A szimuláció 42%-kal csökkentette a selejt arányát titán megmunkálás során

2. Időhatékonyság: A hibakeresési idő csökkent: átlagosan 4,2 óráról 1,5 órára

3. Készségek demokratizálása: Kezdő programozók a hibák 78%-át szimulációs útmutatással oldották meg

4.2 Korlátok

• Pontos gépi/szerszám 3D modellek szükségesek (±0,1 mm tűrés)

• Korlátozott szerszámdeformáció előrejelzése vékonyfalú megmunkálás során

• Nem helyettesíti a folyamatban lévő ellenőrzést (pl. rezgésérzékelők)

5 Következtetés

A szimulációs szoftver a CNC-működési hibák több mint 97%-át észleli a gyártás előtt, csökkentve az állásidőt és anyagszemetetet. A gyártóknak:

1. Szimuláció integrálása a CAM programozási szakaszban

2. Gépi kinematikai modellek negyedévente történő ellenőrzése

3. Virtuális hibakeresés kombinálása IoT-alapú szerszámfigyeléssel
   A jövő kutatásai az AI-alapú hibapredikció lehetőségét vizsgálják szimulációs adatok felhasználásával.