Simulátor stroje CAD/CAM systému SolidCAM

Tags: CAD | CAM | CNC | Simulace

Co musí simulátor stroje splňovat

Základem strojní simulace (simulátoru stroje) je virtuální 3D model stroje. Je nezbytné, aby součásti stroje tvořící jeho pracovní prostor byly v simulátoru přesně vyobrazeny a definovány. Aby měly reálný tvar, rozměry a polohu. V praxi se používají dvě cesty k získání tohoto 3D modelu stroje. Prvním je ruční měření a namodelování stroje a druhou možností je vyžádat si 3D model stroje u jeho dodavatele. Většina dodavatelů strojů je již na tuto situaci připravena a má k dispozici předchystaný 3D model stroje právě pro účely strojní simulace. Důležitým prvkem je také definice samotné kinematiky stroje. Tzn. definice směrů, smyslů a rozsahů rotačních i translačních os, včetně přiřazení jednotlivých komponent stroje, které jsou v případě daných os v pohybu. V neposlední řadě musí být vhodně definováno, které komponenty stroje budou kontrolovány na kolize. Jen tak lze zaručit, že výsledek strojní simulace bude hodnověrný a že NC kód můžeme bez nebezpečí poslat na stroj.

Kde se vyplatí používat strojní simulaci

Význam nasazení strojní simulace zdaleka není omezen je na případy pětiosého obrábění. Své pevné místo má také v oblasti simulace obrábění na komplexních soustružnicko-frézovacích centrech, kde je zpravidla malý obráběcí prostor a mnoho pohybujících se částí. Ale není výjimkou i nasazení na případech „jen" čtyřosého obrábění. I zde má svůj význam a opodstatnění. Především v případě horizontálních obráběcích center, kde jsou zpravidla největším úskalím limity os stroje. Samostatnou kapitolou pak je nasazení v případě speciálních strojů, které mají například různé konfigurace díky výměnným agregátům (vřetenovým hlavám), či více než dvě rotační osy.

Na co je třeba dát pozor

Je třeba si uvědomit, že shoda strojní simulace s následnou reálnou situací na stroji je přímo závislá na dodržení shody polohy upnutí kusu a délek vyložení nástrojů. Pokud by například došlo k rozdílnému upnutí kusu na stroji oproti pozici kusu, při které byla provedena strojní simulace, budou se jednotlivé komponenty kinematiky stroje během obrábění dostávat do jiných pozic, než bylo ověřeno strojní simulací, a vznikne tak reálná hrozba kolize či překročení limitů stroje.

Funkce strojního simulátoru SolidCAMu

Kromě kontroly kinematiky stroje na případné kolize a hlídání limitů stroje nabízí strojní simulace řadu dalších zajímavých funkcí a nástrojů pro analýzu obrábění.

Součástí strojní simulace je mnoho nástrojů pro rozbor průběhu obrábění včetně objemové simulace odebírání materiálu. Například lze nastavit automatické probarvování obrobených ploch či dráhy nástroje v závislosti na číslu nástroje, číslu operace, velikosti změny orientace nástroje, délky segmentu dráhy, změny výšky obrábění, vyklonění rotačních os a další parametrů. Lze se také pro libovolný bod povrchu materiálu dotázat na jeho souřadnice a odchylku od finálního tvaru obrobku. Tyto hodnoty přídavku lze také nechat vykreslit pomocí barevné stupnice na celý povrch materiálu a získat tak komplexní informaci o tloušťkách materiálu zbývajících k odebrání. Samozřejmostí pak je odměřování.

Celou strojní simulaci lze také uložit do jednoho spustitelného .exe souboru. Díky tomu lze danou reprezentaci obrábění přenést na libovolný další počítač a na něm simulaci opět spustit. Tento krok by se dal vzdáleně přirovnat k vytvoření videa se simulací, ale oproti videu má více možností. Máme totiž k dispozici interakci s modelem strojem a obrobkem. Tzn. můžeme libovolně měnit zobrazení simulátoru, skrývat jednotlivé komponenty stroje, dotazovat se na rozměry. Můžeme také provádět zmíněné analýzy, prohlížet detaily obrábění atd. Praktické využití tato možnost najde především u operátora obráběcího stroje, který tak získává možnost prohlédnout si obrábění, které bude na stroji s daným NC kódem následovat. Stačí, aby mu technolog programátor s NC kódem poskytl i .exe soubor s uloženou simulací.

Zajímavou funkcí SolidCAM strojní simulace je také simulace v časově závislém režimu. Rychlost pohybu nástroje je v tomto módu řízená přímo posuvem definovaným pro dané obráběcí operace. Pokud nastavíme měřítko rychlosti simulace na 100 %, můžeme tak získat představu o reálných rychlostech pohybů stroje a nástroje. Lze tak odhalit například nevhodně definované hodnoty posuvů.

Určitě důležitým faktorem je pak přívětivost a přehlednost uživatelského rozhraní s bohatými možnostmi uživatelského přizpůsobení.

Co se děje na pozadí

Strojní simulace, která je součástí SolidCAMu, zobrazuje jednotlivé pohyby na základě interních dat CAM systému SolidCAM. Při generování NC kódu pak tytéž instrukce vstupují i do postprocesoru a ten je převádí na jednotlivé příkazy NC kódu. Je tedy nezbytné, aby postprocesor byl správně definován a nedocházelo, při převodu na NC kód, k nechtěnému zkreslení pohybů, které byly v předchozím kroku odsimulovány strojní simulací.

Výpočtový modul simulace je postaven na moderní architektuře. Existuje ve dvou provedeních, pro 32bitové a 64bitové operační systémy (stejně jako SolidCAM). Dokáže také plně využít možností moderních vícejádrových procesorů (využívá tzv. multithreading). Díky tomu dosahuje výborných výkonů, které se projevují v rychlosti simulace a množství výstupních informací, které jsou během simulace uživateli k dispozici.

Simulace NC kódu

Kromě strojní simulace, která je součástí systému SolidCAM, existují i speciální aplikace zaměřené na strojní simulaci výsledného NC kódu. Mezi špičku v této oblasti patří například systém VERICUT. Tyto systémy navíc mohou umět zohlednit dynamiku stroje, simulovat vedlejší pohyby stroje atd. Protože zdrojem dat pro pohyby simulátoru je v tomto případě NC kód, je prakticky vyloučena případná chyba na straně postprocesoru. Na druhou stranu je si třeba uvědomit, že simulace je zatížena možnou chybou v repostprocesoru (opak postprocesoru – nastavitelná součást těchto simulačních systémů, která se stará o čtení a správnou interpretaci instrukcí NC kódu). Nevýhodou tohoto způsobu simulace je jistě pořizovací cena. Ta mnohdy převyšuje cenu samotného CAD/CAM systému. K nevýhodám by se dala počítat i časová náročnost přípravy dat potřebných pro samotnou simulaci (tvar polotvaru, tvar obrobku, pozice obrobku, tabulka nástrojů, NC kód). V tomto ohledu však SolidCAM nabízí elegantní řešení, funkci pro automatickou přípravu a přímý „export" všech potřebných dat pro spuštění simulace v systému VERICUT.

Závěr

Ať už zvolíte cestu integrované strojní simulace SolidCAMu nebo speciální aplikace pro simulaci NC kódu, jedno je jisté. Nasazení strojní simulace vám pomůže předejít komplikacím při výrobě a dodá jistotu při spouštění nových NC programů na stroji.

Autor článku pracuje ve firmě SolidVision.