Simularea programelor CNC

Masini-Unelte

de Dragos Cirtu

Simularea programelor CNC

Adjuvant indispensabil în utilizarea maşinilor-unelte cu CNC 

Dicţionarul Explicativ al limbii române defineşte simularea drept ,,A face să pară adevărat ceva inexistent”. Încă în antichitate, simularea făcea obiectul unor studii şi definiri. Astfel, Marcus Porcius Cato (243 î.C-149 î.C) în prima lucrare romană de proză, Disticia Moralia, susţine că ,,A simula prostia este cea mai bună măsură de prevedere în anumite situaţii”. Prin prostie înţelegându-se greşeală.

Enciclopedia Wikipedia consideră ,,Simularea ca fiind imitarea unor lucruri sau procese existente în realitate” iar ,,Simularea de software ca fiind un program care permite utilizatorului să observe o operaţie/activitate fără s-o efectueze în mod real.”

Putem afirma fără să greşim că nu există domeniu în activitatea politică, socială, casnică, în orice domeniu, în care simularea să nu joace un rol important, pozitiv sau negativ. Din fericire, în domeniul nostru, cel al maşinilor-unelte cu CNC, rolul simulării este numai benefic.

 

Se poate şi fără simularea programelor CNC dar este riscant

Pe măsură ce produsele industriale au devenit mai complexe şi mai scumpe şi piesele lor component au urmat acelaşi drum, au devenit mai complexe şi mai scumpe din cauza creşterii dramatice a costului materialelor. Mai complexe şi mai scumpe au devenit şi maşinile-unelte cu CNC, mai ales după apariţia celor cu 4 şi 5 axe CNC. Nu rareori piesele de prelucrat ajung la costuri de 10-15000 $/piesă, iar maşinile la sute de mii de dolari/maşină, depăşind uneori şi milionul. În acestă situaţie, deteriorarea uneia sau mai multor piese, sau mai rău, deteriorarea maşinii datorită unui program NC cu greşeli devine extrem de costisitoare.

Pentru a evita astfel de pierderi, există o singură soluţie, ,, să numeri de zece ori, adică să simulezi, ca să tai numai o dată”. De aceea, în prezent toate firmele ce oferă CAM pentru maşinile-unelte cu NC, oferă şi module de simulare, funcţionând în afara maşinii sau integrate comenzii numerice de la maşina-unealtă.

Iniţial simulatoarele de programe NC au fost oferite separat de maşină, funcţionând pe platforme IT ce imită maşina-unealtă şi programul NC specific unei piese definite.

Odată platforma software construită, se trece la elaborarea modelului informatic al tipului de maşină pe care se va lucra piesa stabilită. Modelul maşinii se introduce în programul CAM al piesei. Avantajele simulării separate de maşină constau în aceea că platforma informatică se poate folosi pentru diverse tipuri de maşini şi programe CAM. Pe parcursul execuţiei de piese pe maşină/maşini cu CNC, pe platforma informatică se pot simula în acelaşi timp alte piese şi maşini, piese diferite de cele ce se prelucrează în atelier în acelaşi timp. Pentru efectuarea tuturor acestor simulări se folosesc unul sau mai mulţi specialişti de înaltă calificare.

Simularea separat de maşină costă destul de mult.

Costă simulatorul, costă şi elaborarea platformei informatice, costă şi ora de lucru a specialiştilor. De aceea simularea separat de maşină este rentabilă doar în cazul unor maşini complexe cum sunt cele cu 5 axe NC, de exemplu maşinile Mazak Integrex, Okuma Multus şi MacTurn sau Mori Seiki NT. La aceste maşini se simulează nu numai traseul sculei ci şi comportarea principalelor subansambluri ale întregii maşini. Se consideră că maşina cu 4 axe NC este cea mai simplă maşină, la care simularea maşinii poate să fie rentabilă.

Nu toate atelierele de producţie dispun de mai multe maşini cu 4 şi 5 axe CNC ca să se justifice construirea unor platforme de simulare a programelor în afara maşinilor şi să angajeze specialişti de înaltă calificare pentru aceste platforme. În cazul existenţei unei singure maşini cu 5 axe NC nici încărcarea la nivelul salariilor informaticienilor nu ar fi posibilă.

În multe cazuri atelierele de producţie folosesc numai maşini cu 2 sau 3 axe NC, la care sistemele ce simulează numai traiectoriile sculei şi sunt integrate pe maşină sunt suficiente. Aşa se explică de ce firme ca Siemens, Mazak, Okuma, DMG au implementate în comenzile numerice pe care le comercializează, sisteme de simulare, fie produse proprii, fie achiziţionate de la firme de specialitate. Firma Siemens, de exemplu, s-a asociat cu ICAM Technologies Canada care a implementat sistemul lor de simulare pe toate variantele de comenzi numerice 840. La fel a procedat şi firma CGT SUA cu sistemul lor de simulare Verizon.

 

Funcţiile simulatoarelor CNC

În domeniul producătorilor de simulatoare de programe C există un număr foarte mare de firme producătoare şi, în consecinţă, concurenţă foarte activă. Aceasta face ca funcţiile sistemelor lor de simulare să fie cam aceleaşi la toate produsele de simulare CNC, indifferent de firma producătoare. În principiu, toate aceste sisteme au trei grupe de funcţii:

  • Analiza programului NC
  • Simularea comportării subansamblelor maşinii
  • Corectarea/Modificarea programelor

 

Principalele funcţii ale acestor sisteme le vom prezenta mai jos:

Verificarea existenţei sculei prevăzute în program şi dacă aceasta are o traiectorie corectă

Se face prin simularea traiectoriei sculei. Aceasta analizează dacă semifabricatul fixat pe maşină este cel corect, verificând:

  • cât material a fost evacuat de fiecare sculă
  • dacă găurirea este destul de adâncă
  • dacă după operaţiile de eboş a mai rămas material de preluat
  • dacă se fac prea multe treceri de finisare

 

Simularea şi verificarea programului CNC (verificarea codurilor G şi M)

Aceasta permite evidenţierea eventualelor erori sau coliziuni ale subansamblelor în mişcare. Corectând programul, pe baza acestor informaţii se evită producerea unor rebuturi ce ar produce consum inutil şi costisitor de materiale şi timpi de lucru. Se verifică şi dacă scula utilizată a fost bine aleasă atât ca tip de sculă cât şi ca dimensiuni. Simulând procesul de prelucrare, se verifică tot timpul poziţia sculei faţă de piesă şi dispozitivul ei de fixare pe maşină, dar şi regimurile de aşchiere până la nivelul maxim ce nu permite ruperea sculei. Programul de simulare verifică sintaxa şi modul de utilizare în programul CNC a codurilor G şi M, iar în final pe cele R, I, J şi K. Pe baza constatărilor făcute cu ocazia simulărilor, se operează modificările şi corecţiile de program CNC, necesare executării unor piese corecte.

Simulatoarele CNC la EMO Hanovra 2011

La EMO 2011 au participat principalele firme furnizoare de CAM-NC. Toate au oferit şi programe de simulare, iar unele au prezentat produse de simulare noi, în premieră mondială pe care le vom descrie pe scurt mai jos.

 

MachineWorks

Este o firmă engleză specializată în produse de simulare CNC, integrabile în comenzile numerice ale producătorilor de maşini-unelte cu CNC (Okuma, Mazak, ş.a) sau cele ale producătorilor specializaţi de comenzi numerice (Siemens, Fanuc, Num). La EMO, firma a prezentat un nou motor de simulare, 7.1, destinat programelor CNC cu 5 şi mai multe axe NC, menit să completeze gama celorlalte motoare de simulare ale firmei pentru 2 şi 3 axe NC.

 

ICAM Technologies

Este o firmă canadiană din Montreal ce lucrează de 40 de ani în domeniul CAM-NC şi a simulatoarelor de programe CNC. Simulatoarele CNC produse erau destinate utilizării numai în platformele informatice din afara maşinilor-unelte. La EMO au expus un modul informatic PSE V19 integrabil în comanda numerică de la maşină, modul destinat post-procesării, simulării şi emulării software-lui. În cadrul unei singure platforme, se asigură un mediu ce creează un instrument informatic puternic pentru post-procesarea şi simularea cu coduri G.

PSE integrat oferă şi mijloacele pentru calcularea geometriei stocului în piese, pentru a putea identifica, lista şi prezenta erorile de suprafaţă, excesul de material, domeniile inaccesibile, coliziunile datorate mişcărilor rapide, posibil de evidenţiat în faza de post procesare şi verificare.

 

CGTech

Este o firmă americană considerată liderul mondial al producătorilor de sisteme de simulare a programelor CNC . Produsul lor VERICUT este folosit de majoritatea celorlalte firme producătoare de sisteme de simulare a programelor CNC, ca un standard, pe baza căruia se proiectează diversele simulatoare CNC.

La EMO 2011, CGTech a prezentat în premieră mondială un nou simulator CNC, VERICUT 7.1. Acesta, pe lângă o serie de îmbunătăţiri aduse simulatorului VERICUT 6, se distinge de celelalte variante VERICUT, prin aceea că foloseşte şi un sistem de simulare al maşinii cu toate subansamblurile sale principale, software-ul indicând eventuale coliziuni ale subansamblurilor în mişcare şi determinând oprirea la punct fix. 


Dragoş Cîrţu este inginer