Одним из наиболее технологически сложных направлений нашей студии является создание цифровых двойников металлообрабатывающих станков с ЧПУ и обрабатывающих центров для системы SIEMENS NX CAM.
Это уже не визуализация оборудования, а разработка полноценной инженерной модели, полностью повторяющей работу реального станка: его кинематику, ограничения осей, систему координат, инструментальную оснастку, управляющую систему и поведение во время обработки детали.
Подобные проекты позволяют перенести процесс изготовления изделий в виртуальную среду и полностью проверить управляющую программу еще до запуска оборудования.
Именно поэтому создание цифровых двойников нам доверяют крупные машиностроительные предприятия и производственные компании, где стоимость ошибки может исчисляться десятками или сотнями тысяч рублей.
Что представляет собой цифровой двойник
В отличие от обычной 3D модели, цифровой двойник является полноценной математической моделью оборудования.
В процессе работы воспроизводятся:
- кинематика всех осей станка;
- реальные ограничения перемещений;
- системы координат;
- инструментальные магазины;
- шпиндельные узлы;
- инструментальные сборки;
- приспособления;
- столы, кубари, домкраты, струбцины;
- заготовка;
- режущий инструмент;
- логика работы конкретной системы ЧПУ.
На изображениях показаны как сама цифровая модель станка, так и процесс проверки управляющей программы непосредственно в среде SIEMENS NX CAM. Во время симуляции отображается движение всех узлов оборудования, положение инструмента, снимаемый материал, траектория обработки и текущие параметры управляющей программы.
Фактически инженер получает возможность наблюдать работу станка так, словно он уже установлен в цехе.
Виртуальная верификация управляющих программ
После построения цифрового двойника выполняется виртуальная обработка детали.
Во время симуляции система автоматически проверяет:
- столкновения инструмента со станком;
- столкновения инструмента с оснасткой;
- столкновения шпинделя и оправок;
- зарезы детали;
- выход инструмента за пределы рабочей зоны;
- превышение ходов осей;
- ошибки смены инструмента;
- корректность последовательности обработки;
- время выполнения каждой операции.
По окончании проверки формируется подробный отчет, содержащий информацию об используемом инструменте, режимах резания, времени обработки и всех обнаруженных предупреждениях или ошибках.
Такой подход позволяет устранить большинство проблем еще до передачи программы на производство.
Что получает предприятие
Использование цифровых двойников позволяет значительно повысить эффективность подготовки производства.
Основные преимущества технологии:
- практически полное исключение пробных запусков на оборудовании;
- сокращение времени подготовки управляющих программ;
- снижение риска повреждения дорогостоящего инструмента;
- предотвращение столкновений оборудования;
- уменьшение количества брака;
- более точное планирование времени обработки;
- повышение загрузки станочного парка;
- возможность безопасной проверки новых технологий обработки.
Для современного машиностроительного предприятия цифровой двойник становится частью единой цифровой производственной среды.
Требования к цифровому двойнику
Создание цифрового двойника требует значительно большего объема работ, чем обычное моделирование.
При разработке необходимо учитывать:
- конструкцию конкретного станка;
- кинематическую схему оборудования;
- особенности системы ЧПУ;
- используемые постпроцессоры;
- инструментальные магазины;
- технологическую оснастку;
- применяемые системы закрепления деталей;
- библиотеки режущего инструмента;
- реальные параметры оборудования.
Именно поэтому каждый проект создается индивидуально под конкретную модель станка и конкретное производство.
Этапы создания цифрового двойника
Работы выполняются поэтапно.
1. Обследование оборудования
- изучение конструкции станков;
- анализ кинематической схемы;
- обследование применяемой оснастки и инструмента.
2. Анализ цифровой среды предприятия
- изучение используемых CAD/CAM-систем;
- анализ существующих библиотек инструмента;
- проверка постпроцессоров;
- анализ существующей технологической документации.
3. Изучение конструкторской документации
- паспорта оборудования;
- кинематические схемы;
- технические характеристики;
- параметры системы ЧПУ.
4. Создание цифрового двойника
- моделирование оборудования;
- программирование кинематики;
- создание цифровой оснастки;
- создание инструментальных сборок;
- настройка системы координат.
5. Интеграция в SIEMENS NX CAM
- подключение цифрового двойника;
- настройка библиотек;
- тестирование работы модели.
6. Верификация управляющих программ
- создание тестовых операций;
- виртуальная обработка;
- проверка столкновений;
- анализ результатов;
- формирование отчетов.
7. Ввод в эксплуатацию
- обучение специалистов;
- подготовка эксплуатационной документации;
- сопровождение проекта.
Почему это важно
Стоимость современного обрабатывающего центра может составлять десятки миллионов рублей, а стоимость ошибки при столкновении инструмента со станком зачастую превышает стоимость всего проекта по созданию цифрового двойника.
Поэтому крупнейшие производственные предприятия переходят к технологии Virtual Commissioning, когда управляющая программа сначала полностью проверяется в виртуальной среде, и только после успешной верификации передается на реальное оборудование.
Это сокращает сроки подготовки производства, уменьшает количество простоев и делает процесс обработки значительно безопаснее и предсказуемее.
Компетенции RENDERWORKS
Наша студия обладает практическим опытом разработки цифровых двойников оборудования в среде SIEMENS NX CAM. Мы создаем не только геометрические модели, но и программируем их кинематику, настраиваем инструментальные библиотеки, создаем цифровые модели оснастки и сопровождаем процесс внедрения на производстве.
Если вашему предприятию необходимо сократить время подготовки управляющих программ, уменьшить вероятность ошибок при обработке деталей и повысить эффективность использования оборудования с ЧПУ, специалисты RENDERWORKS готовы разработать цифровой двойник вашего станка и интегрировать его в существующую технологическую цепочку.
