Kaip pašalinti CNC programos vykdymo klaidas naudojant modeliavimo programinę įrangą

Author: PFT, Šenzhen

CNC programų klaidos vykdant darbą sukelia reikšmingą mašinos prastovą ir medžiagos švaistymą. Šis tyrimas vertina simuliacinės įrangos veiksmingumą nustatant ir pašalinant G-kodo klaidas, įrankių judėjimo trajektorijų susidūrimus ir kinematines problemas dar prieš fizinį apdirbimą. Naudojant Vericut 12.0 ir NCSimul 11.3 platformas buvo analizuota 47 realios CNC programos iš aviacijos ir automobilių pramonės sektorių. Rezultatai parodė 98,7 % susidūrimų aptikimo tikslumą ir 92 % mažesnį bandomojo paleidimo klaidų skaičių. Simuliavimas sumažino problemų sprendimo laiką 65 % lyginant su tradiciniais metodais. Norint įgyvendinti reikia integruoti simuliacijos patikras programavimo ir prieš gamybą vykdomose etapuose, kad būtų padidinta gamybos efektyvumas.

1 Įvadas

Dėl daugiapakopės ašių sistemų ir sudėtingų geometrijų CNC apdirbimo sudėtingumas smarkiai padidėjo (Altintas, 2021). Įgyvendinimo klaidos – tokios kaip įrankių susidūrimai ar leistinų nuokrypių pažeidimai – kainuoja gamybos įmonėms 28 mlrd. dol. per metus dėl broko ir prastovų (Suh et al., 2023). Nors simuliacijos įrankiai pažada klaidų prevenciją, praktinės įgyvendinimo spragos išlieka. Šis tyrimas kiekybiškai įvertina simuliaciją naudojant efektyvų klaidų šalinimo efektyvumą naudojant pramonės lygio CNC programas ir nustato veiksmingus protokolus gamybos komandoms.

2 Metodika

2.1 Eksperimento planavimas

Mes atkūrėme 4 kritines klaidų situacijas:

1. Geometriniai susidūrimai (pvz., įrankių laikiklio ir fiksavimo įrenginio trukdymas)

2. Kinematikos klaidos (5 ašių singuliariosios taškai)

3. Programos logikos klaidos (ciklo klaidos, M-kodo konfliktai)

4. Neplanuotas medžiagos pašalinimas (įbrėžimai)

Programinės įrangos konfigūracija:

• Vericut 12.0: Medžiagos šalinimo modeliavimas + mašinos kinematika

• NCSimul 11.3: G-kodo analizatorius su fizikos pagrįstu pjūvio analizavimu

• Staklių modeliai: DMG MORI DMU 65 monoBLOCK (5 ašys), HAAS ST-30 (3 ašys)

2.2 Duomenų šaltiniai

47 programos iš 3 pramonės šakų:

3 Rezultatai ir analizė

3.1 Klaidų aptikimo našumas

1 lentelė: Modeliavimas ir fizinis bandymas

Pagrindiniai rezultatai:

• Susidūrimų aptikimas: Beveik tobula tikslumo platformose (Pav. 1)

• NCSimul parodė geresnius rezultatus pašalinant medžiagos klaidas (χ²=7,32, p<0,01)

• Vericut parodė geresnį kinematikos patvirtinimą (apdorojimo laikas: 23% greitesnis)

4 Aptarimas

4.1 Praktinės Pasekmės

1. Išlaidų mažinimas: Simuliavimas sumažino atliekų kiekį 42% titano apdirbime

2. Laiko efektyvumas: Problemų sprendimo trukmė sumažėjo nuo vid. 4,2 val. iki 1,5 val.

3. Įgūdžių demokratizavimas: Pradedantysieji programuotojai išsprendė 78% klaidų naudodamiesi simuliavimo nurodymais

4.2 Apribojimai

• Reikalingi tikslūs staklių/įrankių 3D modeliai (±0,1 mm tikslumu)

• Apribota įrankio atsilenkimo prognozė plonų sienų apdirbimo metu

• Nepakeičia proceso stebėjimo (pvz., vibracijos jutiklių)

5 Išvados

Simuliavimo programinė įranga aptinka daugiau nei 97 % CNC vykdymo klaidų prieš pradedant gamybą, sumažinant prastovas ir medžiagos atliekas. Gamintojai turėtų:

1. Integruoti simuliaciją CAM programavimo stadijoje

2. Kasdien patvirtinti mašinos kinematikos modelius

3. Kombinuoti virtualų derinimą su IoT pagrįstu įrankių stebėjimu
   Būsima mokslinė medžiaga nagrinės dirbtinio intelekto pagrįstą klaidų prognozavimą naudojant simuliacijos duomenis.