Symulacja maszyny CNC oparta na kodzie NC

Każdy użytkownik systemu NX CAM ma do dyspozycji bardzo potężne narzędzie, jakim jest „symulacja obrabiarki” na podstawie kodu nc.

Dokładna nazwa omawianego dzisiaj narzędzia brzmi: ISV – Integrated Simulation and Verification. I właśnie pierwszy człon tej nazwy jest tutaj najważniejszy. Symulacja kodu nc na maszynie wirtualnej odbywa się w programie  NX CAM. W tym samym, w którym mieliśmy szereg narzędzi do analizy modelu, narzędzi wspomagających i automatyzujących dobór technologii, w tym samym w którym przygotowaliśmy i zoptymalizowaliśmy ścieżki do obróbki i zweryfikowaliśmy ich poprawność pod kątem kolizji narzędzia. Jeżeli dodamy do tego pozostałe zastosowania systemu NX – konstrukcja wyrobu i oprzyrządowania, analizy MES itd. – to mamy już kompletne rozwiązanie dla przemysłu.

Wracając do produkcji, to następnym krokiem było wygenerowanie kodu nc za pomocą postprocesora. Z wygenerowanym kodem szliśmy do obrabiarki, a tam z duszą na ramieniu, uruchamialiśmy program bez zamocowanego detalu, albo powyżej detalu. Kiedy już narzędzie obrabiało pierwszą sztukę, to każdy szybki przejazd powodował szybsze bicie serca, kolejne dojazdy do detalu obrabianego na stole uchylno-obrotowym sprawiały, że zaczynały pocić nam się ręce, a w przypadku obróbek 5-osiowych, przy większych wychyleniach, co mniej opanowani mrużyli oczy obawiając się najgorszego…

A na poważnie, to wszyscy zdajemy sobie sprawę jak długo trwają takie testy programu nc na obrabiarce. Czas ten może się zwielokrotnić jeżeli trzeba nanieść poprawki na etapie programowania CAM, które dotyczą sposobu mocowania albo użytych narzędzi. Pociąga to za sobą oczywiście ponowne uzbrojenie maszyny…
Wszyscy również wiemy ile kosztuje firmę każda godzina przestoju maszyny – im maszyna droższa, tym każda godzina więcej warta. Jako przestój uważam oczywiście czas testów wygenerowanego programu i czas na korekty – przecież maszyna w tym czasie nie zarabia na siebie!

W związku z tym, że językiem inżynierów jest rysunek, załączam schemat pokazujący proces wytwarzania:

Proszę zwrócić uwagę na zapętlenie trzech części tego procesu: programowania ścieżek, generowania kodu i weryfikacji kodu nc. Mając możliwość weryfikacji kodu nc poza obrabiarką, możemy bez stresu wykonywać ją wielokrotnie (czyli powtarzać tę zaznaczoną pętlę)

Przejdźmy zatem do konkretów: Jak wygląda symulacja kodu nc w NX CAM?
Ogólnie można przyjąć, że na przykład tak:

Ale skupmy się na chwilę na panelu, który zawiera bardzo ciekawe informacje:

Pierwsze co się rzuca w oczy, to informacje analogiczne do tych, które widzimy na układzie sterowania NC:

W belce Status:

• aktualny czas obróbki
• numer wybranego narzędzia
• nazwa wybranego narzędzia
• aktualny posuw, obroty oraz status chłodziwa (posuw równy zero, oznacza w tym przypadku ruch szybki G0)

W kolejnej belce obserwujemy aktualne współrzędne na jakich znajduje się narzędzie. Możemy śledzić współrzędne względem aktualnie wybranej bazy lub współrzędne absolutne. Dodatkowo, w przypadku frezowania 5-osiowego mamy dostęp nie tylko do aktualnych pozycji rzeczywistych osi obrotowych, ale też do kątów przestrzennych. Nic w tym dziwnego, ponieważ maszyny 5-osiowe możemy programować korzystając zamiennie z obydwóch metod.

W belce NC Program mamy podgląd na aktualnie wykonywany fragment kodu NC.

Jedną z podstawowych funkcjonalności symulacji kodu nc w NX, jest wykrywanie kolizji. Dotyczy to nie tylko kolizji narzędzia poruszającego się ruchem szybkim z materiałem obrabianym, lub uchwytem, ale również komponentów maszyny: na przykład stołu obrotowego, z wrzecionem:

Przykład kolizji. Ktoś zapomniał o uchwycie?

W całym dzisiejszym wpisie wyróżniam określenie symulacja kodu nc. Do (jakże ważnych!) zalet takiej symulacji, które wymieniłem we wstępie (czyli przypadków ogólnych), można zaliczyć weryfikację przypadków szczególnych. Są to na przykład sytuacje, które sprawdzają poprawność wygenerowanego kodu w odniesieniu do ścieżki. Czyli sprawdzają poprawność postprocesora! Czegoś takiego nie uzyskamy symulując ścieżkę…

Przeanalizujmy to na przykładzie wytaczania.
Sytuacja jest o tyle skomplikowana (choć często spotykana), że musimy wytaczać średnicę, do której mamy dostać się wytaczakiem przez otwór o mniejszej średnicy. Dokładnie tak, jak na ilustracji poniżej:

Narzędzie z ustawioną kątowo pozycją wrzeciona na pozycji do rozpoczęcia wytaczania:

Wytaczak po włączeniu obrotów, w trakcie wytaczania, widzimy poniżej:

Cały proces wytaczania, będący przykładem możliwości symulacji kodu nc w NX CAM, możemy zobaczyć na filmie: (Aby film był czytelny, polecam zbuforować go w HD)

Jako wisienkę na torcie potraktuję fakt, że symulację kodu nc w NX CAM, możemy wykorzystać również do przesymulowania kodu zewnętrznego, czyli na przykład napisanego ręcznie, lub wygenerowanego za pomocą innego oprogramowania.