為了提供由后處理器輸出驅動的仿真,系統必須能夠解讀G代碼和M代碼以及控制器專用的其他命令和相關數據區,然后系統會把這些信息轉化為機床上每個軸或可控制裝置的相應運動輸入。這就要求詳細了解具體的目標機床和控制器,甚至需要詳細到了解一個特定客戶對該機床的預期目標配置。這是對后處理器所創建內容的逆向工程,即該逆向工程的方法最好與機床控制器執行該任務的方法相同,其結果是3D仿真,驅動該3D仿真的代碼與進入機床對真實零件進行切割的G代碼和M代碼相同。
該軟件還可以看到由處理器的邏輯增加的、但是在內部刀具路徑階段早期并不存在的其他動作,從而對機床實際加工進行更加真實、更加完整的仿真。在很多高級機床(尤其那些具有真實、同步多任務功能的機床)的封閉、復雜環境中,非常關鍵。
機床車間可以檢查CAM系統是否能夠進行G代碼驅動的機床仿真。其中一項測試方法是檢查CAM系統是否能夠對一個外部來源的NC程序進行讀入并仿真,如手動創建或修改的,或者從機床讀入用G代碼和M代碼編寫的NC程序。要做到這一點,就要能夠對給定機床和控制器的這些代碼進行逆向工程。
另外,還有一些獨立軟件包,能夠提供后期的G代碼和M代碼驗證,這些代碼能夠讀入來自CAM系統的輸出。不僅如此,這些軟件包還能夠完全以上面描述的方式使用數據。很多機床車間均已投資于這些外部機床仿真軟件,即使投資超出了它們在CAM軟件上的投資。
NC編程
如果把G代碼驅動的單獨仿真應用程序用作大多數CAM系統的附件,則在同步多通道機床的各個單獨元件時又會產生另外一個問題。編程人員希望看到在任何情況下機床的關鍵部件、夾具和切削刀具的準確位置,在編程人員用軟件來向程序運行順序添加“等待”和“同步”代碼時更是如此。就像繁忙路口的交通信號燈一樣,這些代碼在管理多加工順序方面起到了關鍵作用,確保多任務機床不成為“多沖突”機床。
為了實現可靠的同步,必須確定每次操作或者每個NC程序塊的準確時間。為了計算準確時間,需要準確表示控制器功能以及軸的參數(加速度、最大速度、速度、急跳限值、準確的停止時間等)。通用機床仿真只能提供大概值,但是當編程人員使用所有機床功能時,對于快速運動設備和小公差而言,只有這些大概值是不夠的。與實際沖突風險相差甚遠。
一些編程人員會用手動方式把這些“同步和等待”代碼增加到其CAM系統后處理器的輸出,然后用外部、第三方機床仿真軟件包來進行全面測試。當然,如果發現問題,他們會對G代碼和M代碼進行一些局部、手動編輯,或者回到CAM系統,在反復試驗的基礎上重新按順序運行。當編程人員對整套作業進行同步處理時,車間最好擁有 CAM系統內的所有功能。
事實上,真正需要的是完整集成后處理器功能和內部“G代碼驅動”機床仿真,把該組合與CAM系統內的仿真功能直接連接,意味著NC編程人員可以在同一套軟件內完成所有操作。
發展:真正的控制器
與基本內部刀具路徑驅動的仿真相比,雖然G代碼和M代碼驅動的仿真取得了很大的進步,但是它不僅要依賴于軟件對代碼的翻譯質量高低,而且還取決于用來測試以及匹配機床控制器和機床行為的運動算法。
要盡量接近現實,需要采取的下一個步驟是準確復制機床控制器是如何處理這些G代碼、M代碼以及所附的數據區的。所有控制器的黑匣子里面都有軟件,大多數擁有復雜算法,這些算法用于解釋來自CAM軟件包后處理器的數據。在這方面,沒有兩個控制器是完全一樣的,因此如果要對機床運動進行真正地仿真,需要找到一個好的方法來復制在給定的G代碼和M代碼順序下某個特定控制器軟件會如何運行。
要做到這一點,理想的方法是得到實際機床控制器中使用的一個軟件版本,然后將其插入車床仿真軟件。在后面一種情況下,可以用控制器制造商提供的“黑匣子”軟件來解釋CAM系統的虛擬、數字世界內的G代碼和M 代碼,這樣可以進行“控制器驅動的機床仿真”。事實上,對于CAM系統或基于車間的仿真器,控制器驅動的仿真可以全面提高機床仿真的完整性和準確性水平。
目前只有極少數控制器制造商才能夠提供控制器軟件(可以加到機床仿真器軟件)的插件版本,而西門子就是其中一個。西門子的Sinumerik 840D控制器把基于PC的軟件作為其標準構造的一部分。西門子自動化和驅動集團(A&D)旗下機構Siemens PLM Software已經采用了該軟件,在其NXTMCAM系統內提供基于CAM的控制器驅動仿真。另外,西門子和Siemens PLM Software已經與一些機床制造商攜手開發最完整的獨立車間機床仿真器,將其作為某些機床的附件選項。不僅如此,還提供了控制器的人機界面以提高仿真器的真實感和價值。
NX CAM工具
針對多功能機床一類的先進機床,Siemens PLM Software可以提供完整的“機床支持工具箱”,這些工具不僅僅包括后處理器,而且還包括機床的3D實體裝配模型、G代碼仿真驅動器、標準的加工作業模板、零件樣品以及文件。對于使用西門子Sinumerik 840D 控制器的機床,還可以選擇增加控制器驅動的功能。
一個 CAM 軟件包里面可能有看起來很酷的3D仿真,讓3D模型上有金屬質感和光澤反射的外表。不過,更重要的是在計算機屏幕上的數字世界里面看到的東西是否與按下實際機床上的啟動按鈕后真正發生加工過程相同。
為了提供最佳結果,大多數先進機床可能需要在CAM系統的內部機床仿真器里面安裝一個G代碼驅動器。為了使機床投資價值最大化,可以采用“控制器驅動的仿真”,安裝在CAM系統用于執行編程任務,也可以安裝在車間里的一個獨立機床仿真器內用于最終實現虛擬功效。
評論
查看更多