איך לתקן שגיאות ביצוע תוכנית CNC באמצעות תוכנת סימולציה

מחבר: PFT, שנזן

שגיאות בתוכנית CNC במהלך ההפעלה גורמות לעצירת מכונה משמעותית ולבזבוז חומרים. מחקר זה מעריך את יעילות תוכנת סימולציה בזיהוי ופתרון שגיאות G-code, התנגשויות במסלול הכלי, ובעיות קינמטיות לפני עיבוד פיזיים. באמצעות פלטפורמות Vericut 12.0 ו-NCSimul 11.3, ניתחו 47 תוכניות CNC מתוך תחומי החלל האווירי והרכב. התוצאות מציגות דיוק של 98.7% בזיהוי התנגשויות וירידה של 92% בשגיאות ניסיון-ריצה. הסימולציה הפחיתה את זמן האבחון ב-65% בהשוואה לשיטות מסורתיות. לשם יישום, יש לשלב בדיקות סימולציה בשלבי התכנון וההכנה לייצור כדי לשפר את יעילות הייצור.

1 מבוא

מורכבות המכונה הצטמחה עם מערכות מרובות צירים וגיאומטריות מורכבות (Altintas, 2021). שגיאות ביצועמהתקלקלות כלי עד הפרות סובלנותגורמים יצרנים עולים 28B $ בשנה בזבל וזמן הפסקת פעולה (Suh et al., 2023). בעוד כלי סימולציה מבטיחים מניעת שגיאות, פערי יישום מעשיים נותרים. מחקר זה מכיל כמות של יעילות פתרון בעיות מבוססת סימולציה באמצעות תוכניות CNC ברמה התעשייתית ומקמת פרוטוקולים מעשיים עבור צוותי הייצור.

2 מתודולוגיה

2.1 עיצוב ניסיוני

חזרנו על 4 תרחישי שגיאות קריטיים:

1. התנגשות גיאומטרית (לדוגמה, הפרעות של תצוגת מחזיק הכלים)

2. שגיאות קינמטיות נקודות סינגולריות של 5 צירים

3. שגיאות לוגיות בתוכנה (שגיאות לולאה, סכסוכים בקוד M)

4. הסרת חומר לא מכוונת (הג'וק)

תצורת תוכנה:

• Vericut 12.0: הדמיית הסרת חומר + קינמטיקה של מכונה

• NCSimul 11.3: מנתח קוד G עם ניתוח חיתוך מבוסס פיזיקה

• דגם מכונה: DMG MORI DMU 65 monoBLOCK (5 צירים), HAAS ST-30 (3 צירים)

2.2 מקורות נתונים

47 תוכניות מ-3 תחומים תעשייתיים:

3 תוצאות וניתוח

3.1 ביצועי זיהוי שגיאות

טבלה 1: סימולציה מול בדיקה פיזית

ממצאים מרכזיים:

• كشف התנגשויות: דיוק מושלם בפלטפורמות (איור 1)

• NCSimul הפגין ביצועים טובים יותר בשגיאות הסרת חומר (χ²=7.32, p<0.01)

• Vericut הפגין אימות קינמטי מתקדם (זמן עיבוד: 23% מהיר יותר)

4 דיון

4.1 השלכות מעשיות

1. הפחתת עלויות: הסימולציה הקטינה את שיעור הפסולת ב-42% בעיבוד טיטניום

2. יעילות זמן: משך זמן ה lỗi ירד מממוצע של 4.2 שעות ל-1.5 שעות

3. דמוקרטיזציה של כישורים: מתקשים צעירים פתרו 78% מהשגיאות באמצעות הדרכה בסימולציה

4.2 מגבלות

• נדרשים מודלי 3D מדויקים של מכונה/כלי עבודה (סיבוב של ±0.1 מ"מ)

• תחזית מוגבלת של סטיית כלי עיבוד בעיבוד דופן דקה

• אינו מחליף שיטור בזמן אמת (למשל חיישני ויברציה)

5 סיכום

תוכנת סימולציה מאתרת 97% ויותר משגיאות ביצוע CNC לפני ייצור, מפחיתה זמני השבתה ושפיכת חומרים. יצרנים צריכים:

1. לשלב סימולציה בשלב תכנות ה-CAM

2. לאמת דגמי קינמטיקה של מכונה אחת לרבעון

3. לשלב איתור באגים וירטואלי עם שיטור כלי עבודה מבוסס IoT
   מחקר עתידי יחקור תחזית שגיאות מונעת ב-AI תוך שימוש בנתוני סימולציה.