Weryfikacja kodu NC poprzez próbną obróbkę, może być ryzykowna, powolna i kosztowna. Wirtualna obróbka przy użyciu narzędzi programowych może być lekarstwem na te dolegliwości. Osiągana w ten sposób optymalizacja parametrów cięcia znacznie skraca czas obróbki i poprawia żywotność i jakość narzędzi. Jednak dzisiejsze metody obróbki wirtualnej są dość niedokładne.

1. Wprowadzenie

    Źródeł błędów w programach NC może być wiele i są one dość zróżnicowane. Mogą to być zarówno trywialne błędy składniowe, jaki i takie, które wpływają bezpośrednio na parametry pracy. Usuwanie błędów z programów NC na etapie produkcji jest kosztowne, czasochłonne, a czasem nawet niebezpieczne. Stąd, końcowi użytkownicy i programiści, od pierwszych dni po wynalezieniu NC, rozpoczęli poszukiwania narzędzi umożliwiających opracowywanie i weryfikację programów.
   

    Dzisiejsze pakiety CAD/CAM/CAE, inkorporując moduły umożliwiające modelowanie, wizualizację, analizę i produkcję, oferują swoim użytkownikom w pełni kompleksowe rozwiązania. Prawie wszystkie moduły CAM potrafią wygenerować efektywne ścieżki prowadzenia narzędzia, przy minimalnym udziale użytkownika w tym procesie. Niektóre z nich potrafią nawet automatycznie generować ścieżki dla obiektów obrotowych lub o kształcie graniastosłupa. Jednak nie można gwarantować poprawności kodu NC generowanego w ten sposób, do momentu przećwiczenia go na „żywym organizmie” – wykonania i przebadaniu komponentu przy jego użyciu. Niesprawdzone programy NC mogą zawierać w sobie mechanizmy, które mogą być przyczyną niedociągnięć obróbki, zbyt głębokie cięcia, nie docinanie elementów, niepoprawne wyżłobienia lub pozostawienie nadmiarów materiałowych. Błędne programy NC, mogą być także przyczyną przekraczania tolerancji wymiarowych, złego wykończenia powierzchni lub niepotrzebnych ruchów narzędzia. Proces sprawdzania poprawności programów NC, napisanych dla konkretnego komponentu nosi nazwę Weryfikacji NC.

Fizyczne metody weryfikacji cechują jednak następujące wady:

• Są powolne i dość żmudne
• Obniżają wydajność maszyny, na której przeprowadzana jest obróbka próbna.
• Mogą być przyczyną niepotrzebnego zaangażowania i zmęczenia operatora i programisty.
• Mogą być niebezpieczne dla operatora i mogą doprowadzić do uszkodzenia noży.

    Od dłuższego czasu podejmowane są działania na dwa fronty, zmierzające do minimalizacji czasu i kosztów związanych z weryfikacją kodu NC. Projektanci pracujący w obszarach CAPP (Komputerowego Wspomagania Projektowania Procesów Technologicznych), starają się opracować na tyle inteligentny system generacji ścieżek, by można było spokojnie wykluczyć w nim wszelkie błędy NC, tym samym można powiedzieć, że poszukują idealnego narzędzia weryfikacyjnego. Tego typu system, by mógł efektywnie weryfikować programy NC, będzie potrzebował obszernej bazy wiedzy (KB), bazy danych (DB) związanych z obróbką, a także będzie musiał dysponować bardzo dużą mocą obliczeniową. Idąc dalej, te bazy danych i wiedzy musiałyby być regularnie aktualizowane, tak by nie pozostawały w tyle za rozwojem technologii, jak choćby nowe materiały wykonania frezów, wysokoobrotowa obróbka, itp.. Stwierdzenie, że takie oprogramowanie pojawi się w niedalekiej przyszłości wydaje się zdecydowanie zbyt optymistyczne. Skłoniło to ludzi z branży do opracowania programów, które potrafiłyby wirtualnie symulować proces obróbki na ekranie monitora. Takie systemy Obróbki Wirtualnej (VM), potrafią emulować obrabiarki CNC. Symulacja graficzna dostępna w większości programów typu CAM, pokazuje jedynie ruch, systemy VM przedstawiają, obok ruchu, także proces usuwania materiału. W systemach VM, zaczynamy cały proces od stworzenia wirtualnego modelu elementu obrabianego, którego geometria aktualizowana jest wraz z postępem obróbki, w każdym przejściu narzędzia odejmowane są odpowiednie objętości materiału. Można nawet modelować obrabiarki i cały osprzęt, tak więc istnieje możliwość detekcji kolizji.

    Odkąd użytkownicy dostali wraz systemem VM, jakąś namiastkę procesu obróbki, znacznie ułatwiło to wykrywanie błędów na ekranie komputera. System ten potrafi przeprowadzić automatyczną weryfikację zarówno bezpieczeństwa procesu (detekcję kolizji itp.), jak i zgodności geometrii końcowego produktu z wersją zaprojektowaną. Na podstawie charakterystyki geometrycznej procesu zdejmowania kolejnych warstw materiału, możemy także optymalizować parametry technologiczne obróbki (prędkość obrotową wrzeciona i prędkość posuwu).

2. Klasyfikacja Systemów Weryfikacji Kodu NC

    Weryfikacja NC, to proces potwierdzania poprawności wszelkich tnących ruchów narzędzia, przed właściwą obróbką. Tabela 1 przedstawia różne metody weryfikacji kodu NC. Każda z tych metod może być przeprowadzana zarówno w trybie offline, jak i online, w zależności od tego, czy przeprowadzana jest na docelowej obrabiarce CNC, czy na komputerze lub małej obrabiarce stołowej. Pod tą kategorie możemy podpiąć obróbkę z pominięciem osi Z, obróbkę w pomniejszonej skali, obróbkę próbną i obróbkę materiałów alternatywnych. Z drugiej jednak strony, obróbkę w pomniejszonej skali, obróbkę próbną i obróbkę materiałów alternatywnych można przeprowadzić w trybie offline na oddzielnej, tańszej obrabiarce. Ze względów oczywistych, preferuje się dziś przeprowadzenie obróbki wirtualnej przed obróbka fizyczną.

    Komputer PC, można już nabyć za 2-3 tys. zł, podczas, gdy nawet niewielkich rozmiarów 3-osiowe, markowe centrum obróbkowe (o przesuwie wzdłużnym rzędu 450mm) to koszt ponad 100 razy większy. Jeżeli jeszcze do tego, taką obrabiarkę CNC wykorzystujemy do symulacji graficznych, stopień jej wydajności możemy określić na mniej niż 1%. Pomijamy już fakt, że jakość symulacji graficznej na CNC jest znacznie gorsza w porównaniu z metodą offline na PC-cie, który oferuje dużo wyższe rozdzielczości i możliwości obliczeniowe. Tak więc bardziej uzasadnionym jest przeprowadzanie weryfikacji NC wirtualnie w trybie offline na PC-cie.

Symulację NC, graficzną lub wirtualną, można podzielić na dwie kategorie:

• Kinematyczna Symulacja NC (KinSim)
• Wolumetryczna Symulacja NC (VolSim)

    Metoda KinSim, ze względu na swoją prostotę, jest szczególnie popularna w różnych pakietach CAM. Ruch noża, przedstawiany jest poprzez jego wyrysowanie w każdej z pozycji. Nóż może być przedstawiony zarówno jako samo ostrze, oś, lub narysowany w pełnym widoku 2D lub 3D. Niektóre z tych kinematycznych rzutów przedstawione zostały na Rysunku 1. KinSim potrafi odwzorować jedynie ruch, ale nie przedstawia zdejmowania materiału. Tym samym może być konieczna fizyczna weryfikacja NC, przed dopuszczeniem kodu do regularnej produkcji.

 a) Przedstawienie położenia noża poprzez wyrysowanie położenia jego ostrza.

b) Przedstawienie noża w postaci okręgu.

c) Przedstawienie pozycji noża w perspektywie 3D w obróbce 5-osiowej.

Rysunek 1: Przedstawienie pozycji noża w Kinematycznej Symulacji NC.

    Metoda VolSim, oprócz ruchu narzędzia, symuluje również zdejmowanie materiału. A więc zapewnia lepszą wizualizację całego procesu obróbki. Możemy zobaczyć aktualny kształt obrabianego przedmiotu w dowolnym momencie obróbki, programator NC wie, jakie rejony przedmiotu maja być kiedy obrabiane, może automatycznie wyliczyć także alternatywne strategie. Możemy także zobaczyć wyżłobienia wykonane narzędziem na powierzchni obrabianej, ułatwia to dobranie optymalnej głębokości czyszczenia powierzchni, czy frezowania gniazda w pojedynczym kroku. Programator może także dokonać korekty podcięć, żłobień, kolizji itp., co nie jest łatwe do wykonania w KinSim. Pośrednie kształty wykrojek, mogą być zachowane i stanowić cześć dokumentacji produkcyjnej. Innymi słowy metoda VolSim całkowicie symuluje działanie obrabiarki CNC. Dlatego też, zdecydowanie bardziej skłaniamy się ku stosowaniu tej metody w Obróbce Wirtualnej (VM).

Główne zastosowania Obróbki Wirtualnej to:

• Weryfikacja kodu NC
• Optymalizacja programu NC.

Rysunek 2: Błędy Programu Wykryte w Wolumetrycznej Symulacji NC

3. Systemy Wirtualnej Obróbki

    Wirtualna obróbka to nic innego, jak odejmowanie kolejnych objętości za każdym przejściem noża, od wykrojki poddanej obróbce. Jakikolwiek pakiet CAD z funkcjami (i) reprezentacji bryłowej takich elementów obróbki, jak frez, wykrojka, uchwyt narzędzia, uchwyt specjalny, czy inne części obrabiarki, (ii) obliczania objętości usuwanego materiału w pojedynczym przejściu frezu, (iii) Boolean’owskich operacji odejmowania i (iv) dobrze dopracowanym API, nadaje się do stworzenia systemu VM. Jakkolwiek, taki system może obliczeniowo pochłaniać spore zasoby pamięciowe komputera, a cały proces będzie zajmował dużo czasu. Dlatego też, najskuteczniejsze systemy VM, przeprowadzają wizualizację jedynie w dziedzinie dyskretnej. Należy przy tym zaznaczyć, że odkąd od symulacji NC wymaga się dokładności z rozdzielczością do 0.01 mm, doszlo kilka innych ograniczeń do tej metody. Klasyfikacja systemów wirtualnej obróbki opartych na reprezentacji bryłowej została przedstawiona na Rysunku 3. Symulacja NC w 3D (trójwymiarowa), znana jest także, jako obiektowo-przestrzenna symulacja wolumetryczna NC, a symulacja w 2.5D (dwu-i-pół-wymiarowa), znana jest, jako graficzno-przestrzenna symulacja wolumetryczna NC. W symulacji NC w 3D, rozdzielczość wyświetlania w wszystkich kierunkach jest jednakowa, podczas gdy w symulacji 2.5D, najlepszą rozdzielczość otrzymujemy tylko w wybranym kierunku. Oczywiście symulacja 3D jest lepsza, ale i kosztowniejsza i bardziej czasochłonna. Porównanie systemów VM opartych na różnych schematach reprezentacyjnych przedstawiono w Tabeli 2.

Rysunek 3: Klasyfikacja Systemu Obróbki Wirtualnej

Tabela 2: Porównanie Schematów Reprezentacyjnych Obróbki Wirtualnej

Graficzno-przestrzenna Obróbka Wirtualna

    Jak już mówiliśmy wcześniej, graficzno-przestrzenna obróbka wirtualna to tylko symulacja w 2.5D. W tym wypadku kierunek symulacji jest z góry określony, a materiał obrabiany dzielony jest na plastry zwane wokselami - plastry przekroju porzecznego, wycinane wzdłuż kierunku symulacji. Przekrój wokseli może być kwadratem, lub może mieć kształt cylindryczny itp.. Przykład na Rysunku 4 ilustruje przypadek, gdy kierunek symulacji jest zgodny z osią Z, a woksele mają kształt prostopadlościanów. Rozmiar przekroju poprzecznego tych wokseli determinuje rozdzielczość symulacji. Długość wokseli reprezentowana jest w dziedzinie dyskretnej, ale w znacznie gorszej rozdzielczości. Za każdym ruchem frezu, objętość zdejmowanego przez niego materiału będzie obliczana w sposób pokazany na Rysunku 4 i przekonwertowana (reprezentowana) na woksele. Zwróć uwagę na to, że materiał obrabiany i frez muszą być zgodne w dziedzinie dyskretnej. Dzięki temu, łatwiej jest odejmować woksele frezu od odpowiadających im wokseli wykrojki i możliwym jest uaktualnianie jego geometrii, po każdym przejściu narzędzia. Jeżeli woksele mają jednakowy przekrój poprzeczny, wystarczy mieć współrzędne ich rogu lub środka i położenie na osi Z. Woksele opisane są zazwyczaj poprzez dwa parametry osi Z, tych parametrów może być jednak więcej, jeżeli zostaną one podzielone na więcej kawałków podczas obróbki. Pojedynczy woksel wykrojki lub frezu może być opisany danymi określającymi położenie jego rogu (int x, int y)i (int *z). Znając powierzchnię i rozdzielczość w kierunku prostopadłym do kierunku symulacji, możemy obliczyć liczbę wokseli, powiedzmy m i n, wzdłuż osi X i Y. Pomimo, że mamy tu m*n wokseli, to nie wszystkie z nich należy brać pod uwagę, ponieważ niektóre leżą poza materiałem obrabianym. W tej metodzie użytkownik może wybrać rozdzielczość i poprawić np. prędkość symulacji na rzecz jej jakości. Programem wykorzystujący tą metodę symulacji NC jest Visual Mill. To nie tylko symulator, ale także pakiet CAM.

Rysunek 4: Obróbka Wirtualna Oparta na Wokselach

Rysunek 5: Płaty Bitowe w Buforze Ramki

    Obróbka wirtualna bazująca na pikselach jest wyjątkowym przypadkiem wokselowskiej symulacji NC, symulacji, w której rozmiar woksela jest równy rozmiarowi pojedynczego piksela na ekranie. Ustawienie rozmiaru wokseli na poziomie piksela sprawia, że nie musi być dłużej przechowywana w pamięci informacja o rozmiarze woksela. Do tego celu zostaje teraz wykorzystana pamięć wideo komputera, zwana buforem ramki. Zorganizowana jest ona w formie płatów bitowych, w których jeden bit odpowiada pojedynczemu pikselowi (zobacz Rysunek 5). Dla jasności, jeśli bufor ramki zawiera 8 bitów, może w nim być zapisana dowolna liczba od 0 do 255 (28-1) dla każdego piksela. Bufory ramki dzisiejszych PC-tów, mają 32-bitowe płaty. Pamięć ta, używana jest zwykle do przechowywania informacji o kolorach pikseli. Jednak w systemie bazującym na pikselach, przechowywane są tam wartości Z plastrów odpowiadających danym pikselom. To właśnie z tej przyczyny, w kontekście reprezentacji graficzno-przestrzennej, bufor ramki nazywany jest Z-buforem. Wraz z postępem obróbki, modyfikowana jest długość tych plastrów, poprzez zmianę wartości Z w Z-buforze. Jako, że dane geometryczne przechowywane są w buforze ramki, a tworzenie obrazu na podstawie danych w Z-buforze nie jest specjalnie skomplikowane, wirtualna obróbka bazująca na pikselach, jest aktualnie najszybszą z metod. Z tej też przyczyny, systemy VM bazujące na pikselach są najbardziej popularnymi spośród komercyjnych pakietów VolSim. Wśród nich, najbardziej zaawansowanym pakietem, posiadającym funkcję automatycznej weryfikacji jest VeriCut. Także najnowsza wersja Unigraphics, wykorzystuje tą metodę symulacji wolumetrycznej. Symulacja obróbki formy odlewniczej, przy użyciu VeriCut’a, została przedstawiona na Rysunku 6.

Główne ograniczenia tej symulacji to:

• Może być obrabiana jedynie widoczna na ekranie część elementu.
• Rozdzielczość symulacji zależy od rozdzielczości ekranu, rozmiaru widocznej części elementu obrabianego i aktualnych ustawień wyświetlania (zoom, przesunięcie i obrót). Ograniczona możliwość konfiguracji.
• Rozdzielczość symulacji wzdłuż osi Z jest inna od tej w płaszczyźnie XY, innymi słowy, symulacja wykazuje anizotropię. Zasadniczo jest to symulacja 2.5D, przeprowadzana w podanym kierunku rzutowania.

Obróbka wstępna

Obróbka końcowa

Gotowa forma

Rysunek 6: Wolumetryczna Symulacja NC Obróbki Formy Odlewniczej, Wykonana w Programie VeriCut.

Obróbka Wirtualna Bazująca na Reprezentacji Brzegowej (BRep)
    Reprezentacja Brzegowa (BRep), jest to sposób reprezentacji bryły, w którym obiekt wizualizowany jest za pomocą powierzchni sklejanych opisujących jego granice (brzegi). Większość pakietów CAD/CAM, takich jak Pro/E, UG i CATIA, wykorzystują technikę reprezentacji brzegowej opartą na Niejednorodnych Wymiernych Krzywych B-sklejanych (NURBS). Kiedy BRep, używana jest w symulacji NC, wykorzystywana jest zazwyczaj jej odmiana charakteryzująca się dużą niedokładnością, zwana trójkątną BRep wielościanów. Mówiąc inaczej, obszar obiektu jest raczej złożeniem wielu trójkątów, niż powierzchni sklejanych (patchy) NURBS. Możliwe jest ustawianie dokładności teselacji, i tym samym dobranie wymaganej szybkości symulacji. Popularnym pakietem wirtualnej obróbki bazującej na Reprezentacji Brzegowej jest Virtual NC. Nawiasem mówiąc, korzenie tego programu sięgają Indii. Stosując programy bazujące na reprezentacji brzegowej, musimy liczyć się z tym, że wielkość pamięci potrzebnej do przechowywania informacji o kształcie wykrojki, rośnie wraz z postępem symulacji. Z tego też powodu, są one użyteczne jedynie w wypadku obróbki nie wymagającej więcej niż kilku tysięcy przejść narzędzia. Obróbka dużych elementów i narzynek może wymagać milionów bloków NC. Przykład modelu stworzonego w tej metodzie został pokazany na Rysunku 7.

Rysunek 7: Obiekt stworzony w metodzie Trójkątnej Reprezentacja Brzegowej Wielościanów

Obróbka Wirtualna Bazująca na HSD

    Wykrojka nie jest tu prezentowana za pomocą plastrów, jak ma to miejsce w symulacji 2.5D, ale za pomocą sześcianów lub kul, czy innych, podobnych komórek, o tych samych rozmiarach. Nazywamy to Jednorodną Dekompozycją Przestrzeni (USD – z ang. Uniform Space Decomposition). Rysunek 8 przedstawia torus stworzony w metodzie USD. Jednakże, jest to metoda dość kosztowna i ograniczona zaledwie do kilku zastosowań, jak np. obrazowanie w medycynie. Załóżmy, że jeden bit w tej metodzie wskazuje na jedną komórkę, aby przedstawić obiekt o rozmiarach 1,000mm z rozdzielczością do 0.01mm, będziemy potrzebować 105x105x105 bitów, tj ponad 105 GB. Jest to bardzo niepraktyczne. Dlatego wymyślono metodę reprezentacji obiektów za pomocą komórek o różnych rozmiarach. Nazwano ją Hierarchiczną Dekompozycją Przestrzeni (HSD – z ang. Hierarchical Space Decompositio).

Rysunek 8: Torus stworzony przy wykorzystaniu metody Jednorodnej Dekompozycji Przestrzeni.

Rysunek 9: Ósemkowa reprezentacja Obiektu.

    Reprezentacja obiektów za pomoca drzewa ósemkowego jest reprezentacją HSD, w której obiekt tworzony jest za pomocą sześcianów o różnych kształtach. Znacznie obniża to wymagania odnośnie przestrzeni dyskowej. Inne , znane modele HSD to drzewo binarne i drzewo czwórkowe. W reprezentacji za pomocą Drzewa Ósemkowego, universe (sześcian zawierający obiekt) jest dzielony płaszczyznami środkowymi (wzdłuż szerokosci, długości i głębokości), na osiem części. Każdy nowopowstały sześcian stanowi 1/8 rozmiarów sześcianu pierwotnego i nazywany jest oktantem. Wszystkie oktanty mogą być wizualizowane w postaci węzłów drzewa, z których każdy ma osiem ramion (Rysunek 9). Drzewo to nazywane jest drzewem ósemkowym. Rozpatrywane jest przestrzenne położenie każdego oktantu względem bryły. Jeśli oktant w całości znajduje się wewnątrz bryły, jest oznaczony jako FULL (Pełny), jeśli w całości znajduje się na zewnątrz, oznaczany jest jako EMPTY (Pusty), a jeśli położony jest częściowo wewnątrz, częściowo na zewnątrz bryły, oznaczany jest jako PARTIAL (Częściowy). Oktanty oznaczone jako FULL i EMPTY nie są już dalej dzielone i stają się liśćmi (ang. Leafnode). Wszystkie oktanty oznaczone jako PARTIAL są ponownie dzielone na osiem oktantów. Dzielnie to jest kontynuowane do momentu, gdy rozmiar oktantu PARTIAL, będzie równy wymaganej rozdzielczości (dokładności), w tym momencie oktant typu PARTIAL staje się oktantem typu FULL lub EMPTY. Zbiór oktantów FULL reprezentuje całkowity udział bryły w sześcianie. Całkowita liczba oktantów, jaka może być zapisane w drzewie ósemkowym jest mniejsza niż ta w reprezentacji USD. Dzieje się tak, gdyż oktanty oznaczone, jako FULL lub EMPTY nie są więcej dzielone. Zauważono, że liczba potrzebnych oktantów jest proporcjonalna do powierzchni obiektu.

Inne, bardzo użyteczne cechy drzewa ósemkowego to:

• Wszystkie obliczenia bazują na arytmetyce liczb całkowitych, co oznacza szybkie algorytmy analizy.
• Algorytmy drzewa ósemkowego, to właściwie procesy równoległe.
• Rozmiary zasobów pamięciowych komputera, wymaganych w reprezentacji ósemkowej, są nizależne od ilości wyrażeń i operacji. W danej rozdzielczości, wymagana pamięć zależy jedynie od powierzchni obiektu.
• Operacje logiczne, rendering w rzutach izometrycznych, skalowanie w góre i w dół, rotacje ortagonalne itp., stały się niezwykle łatwe, odkąd wymagają tylko trawersacji drzewa, polegajacej na prostej wymianie termów.
• Użytkownik może ustawić dowolną dokladność (zwiekszenie dokładności kosztem prędkości symulacji i zajmowanej pamięci).
• Modelowanie wsteępne, to cecha charakterystyczna jedynie dla HSD. Można stworzyć wstępny model bryły i w prosty sposób go obrobić, dzięki czemu szybko możemy otrzymać rząd wielkości elementu wynikowego. Dzięki tej funkcji, można tworzyć znacznie dokładniejsze modele.
• Wszelkie reprezentacje brył oparte na drzewach ósemkowych są zawsze prawidłowe i jednoznaczne.
• Drzewa ósemkowe potrafią obsługiwać obiekty nie zamknięte (non-manifold) i samo-przecinające się.

Ograniczenia w metodzie Drzew Ósemkowych:

• Reprezentacja w metodzie drzew ósemkowych to reprezentacja przybliżona (aproksymacyjna).
• Wykorzystanie pamięci komputera rośnie wykładniczo wraz ze zwiększaniem rozdzielczości symulacji.
• Bezpowrotnie tracone są detale poszczególnych elementów.

    Na Rysunku 10 przedstawiono schemat blokowy systemu VM, nad którym trwają obecnie pracę w IIT Bombay. Architektura innych systemów obróbki wirtualnej jest bardzo podobna do tej z rysunku, różnicę możemy zauważyć jedynie w schemacie reprezentacyjnym. Większość systemów VM rozpoznaje ścieżki prowadzenia narzędzia na podstawie kodu NC przeznaczonego dla danej obrabiarki CNC lub w postaci pliku roboczego, zwanego CLdata (z ang. Cutter Location data – Informacja o Położeniu Narzędzia). Jeśli plik wejściowy to kod NC specyficzny dla danej obrabiarki CNC, możemy potrzebować dodatkowo pliku zawierającego dane dotyczące narzędzia (machine tool data), jego kinematycznych i syntaktycznych detali i pliku danych o nożu (cutter data file). Odwracający procesor NC syntezuje te dane i generuje odpowiadający im plik CL. Zauważ, że wszystkie pozostałe algorytmy korzystają jedynie z tego pliku CL. Systemy VM posiadają prostego modelera, którego można wykorzystać do modelowania elementów o prostych kształtach, jak bloczki lub cylindry, jeśli chcemy popracować z bardziej złożonymi kształtami, możliwe jest ich zaimportowanie z innych programowo modelujących, przy użyciu protokołu transmisji danych, np. STL’a, IGES’a itp..

    W niektórych systemach VM możliwe jest włączenie innych elementów, takich jak stół obrabiarki, płyty dociskowe i uchwyty narzędziowe (zobacz Rysunek 11). Jest to niezbędne, jeśli interesuje nas detekcja kolizji. W niektórych pakietach, jak choćby w VeriCut, można symulować całą obrabiarkę, w ten sposób możemy wizualizować jej wszystkie ruchy, jest to szczególnie użyteczne w wypadku obróbki 5-osiowej. Zazwyczaj, schemat reprezentacyjny w symulacji ruchów całej obrabiarki, będzie trójkątną BRep wielościanów. Co więcej, symulacja zdejmowania warstw materiału z elementu obrabianego i symulacja ruchów obrabiarki, wykonywane są w osobnych sesjach.Na Rysunku 12 pokazano przykład wirtualnej obróbki wirnika.

    Rysunek 12a przedstawia wykrojkę przeznaczoną do obróbki, Rysunki 12b i 12c to odpowiednio rezultaty symulacji graficzno-przestrzennej w VeriCut i bazującej na drzewie ósemkowym w IIT Bombay.

Rysunek 10: Architektura Wolumetrycznego Systemu Symulacji NC Bazującego na Drzewie Ósemkowym

a) Symulacja z uchwytami narzędziowymi płytami dociskowymi i uchwytami specjalnymi

b) Symulacja obróbki

Rysunek 11: Symulacja stołu obrabiarki, uchwytów specjalnych, płyt dociskowych, uchwytów narzedziowych lub nawet całej obrabiarki.

a) Wykrojka wirnika

b) Efekt końcowy uzyskany w VeriCut

c) Wirnik otrzymany w metodzie drzewa ósemkowego

Rysunek 12: Skrzydła wirnika: Przykład Symulacji 5-Osiowej

4.  Wnioski

    Po zweryfikowaniu programu NC przy użyciu Systemu Wirtualnej Obróbki, programiści NC mogą bez obaw przekazać go operatorowi do wdrożenia w produkcję. Dzięki wirtualnej obróbce możliwa stała się produkcja globalna – model powstaje w jednym miejscu, ścieżki prowadzenia narzędzia programuje się w innym miejscu, a sama obróbka odbywa się jeszcze gdzie indziej. Systemy VM nie posiadają tak rozwiniętych możliwości obliczeniowych, jak pakiety CAM. Jednakże, ogólna dostępność tanich i zarazem coraz szybszych komputerów i oprogramowania, sprawia, że systemy VM zaczynają odgrywać coraz większą rolę. Systemy VM mogą być stosowane do symulacji obrabiarek, prędkości wrzeciona i prędkości podawania. Standaryzacja procedur NC, właściwa dokumentacja i dokładna konfiguracja systemu VM, może znacznie poprawić efektywność produkcji.

Artykuł pochodzi z portalu: www.cnctimes.com

Autorzy: K.P. Karunakaran, R. Shringi, Amit Kumar Singh