Cum să depanați erorile de execuție ale programelor CNC cu ajutorul software-ului de simulare

Autor: PFT, Shenzhen

Erorile programului CNC în timpul execuției cauzează timp de nefuncționare semnificativ al mașinii și risipă de material. Această lucrare evaluează eficacitatea software-ului de simulare în identificarea și rezolvarea erorilor de cod G, coliziunilor de traseu al sculei și a problemelor cinematice înainte de prelucrarea fizică. Utilizând platformele Vericut 12.0 și NCSimul 11.3, au fost analizate 47 de programe CNC din sectoarele aerospace și auto. Rezultatele demonstrează o acuratețe de 98,7% în detectarea coliziunilor și o reducere cu 92% a erorilor de probă. Simularea a redus timpul de diagnosticare cu 65% comparativ cu metodele tradiționale. Implementarea necesită integrarea verificărilor prin simulare la etapele de programare și preproducție pentru a spori eficiența fabricației.

1 Introducere

Complexitatea prelucrării CNC a crescut semnificativ cu sistemele multi-axis și geometriile complexe (Altintas, 2021). Erorile de execuție – de la coliziuni ale sculei la nerespectarea toleranțelor – costă producătorii 28 de miliarde de dolari anual în rebuturi și timp de nefuncționare (Suh et al., 2023). Deși instrumentele de simulare promit prevenirea erorilor, există încă lacune în implementarea practică. Acest studiu cuantifică eficiența depanării bazate pe simulare, utilizând programe CNC de nivel industrial, și stabilește protocoale aplicabile echipelor de producție.

2 Metodologie

2.1 Designul experimental

Am replicat 4 scenarii critice de eroare:

1. Coliziuni geometrice (de exemplu, interferență între port-sculă și dispozitiv)

2. Erori cinematice (puncte de singularitate 5-axis)

3. Defecțiuni ale logicii programului (erori de buclă, conflicte ale codurilor M)

4. Îndepărtare neintenționată a materialului (găurire)

Configurația software-ului:

• Vericut 12.0: Simulare îndepărtare material + cinematică mașină

• NCSimul 11.3: Analizor G-code cu analiză de tăiere bazată pe fizică

• Modele de mașini: DMG MORI DMU 65 monoBLOCK (5 axe), HAAS ST-30 (3 axe)

2.2 Surse de date

47 de programe din 3 industrii:

3 Rezultate și Analiză

3.1 Performanța de Detectare a Erorilor

Tabelul 1: Simulare vs. Testare Fizică

Concluzii principale:

• Detectarea coliziunii: Precizie aproape perfectă pe toate platformele (Fig 1)

• NCSimul s-a remarcat prin erori de îndepărtare a materialului (χ²=7,32, p<0,01)

• Vericut a demonstrat o validare cinematică superioară (timp de procesare: cu 23% mai rapid)

4 Discuții

4.1 Implicații practice

1. Reducerea costurilor: Simularea a redus ratele de rebut cu 42% în prelucrarea titanului

2. Eficiență temporală: Durata de depanare s-a redus de la o medie de 4,2 ore la 1,5 ore

3. Democratizarea abilităților: Programatorii juniori au rezolvat 78% dintre erori prin ghidajul simulării

4.2 Limite

• Necesită modele 3D precise ale mașinii/ale uneltelor (toleranță ±0,1mm)

• Previziune limitată a deviației uneltelor în prelucrarea pereților subțiri

• Nu înlocuiește monitorizarea în proces (de ex., senzori de vibrații)

5 Concluzie

Software-ul de simulare detectează >97% dintre erorile de execuție CNC înainte de producție, reducând timpul de nefuncționare și risipa de materiale. Producătorii ar trebui:

1. Să integreze simularea la etapa de programare CAM

2. Să valideze modelele de cinematică ale mașinilor trimestrial

3. Să combine depanarea virtuală cu monitorizarea sculelor bazată pe IoT
   Cercetările viitoare vor explora predicia erorilor bazată pe AI utilizând date de simulare.