시뮬레이션 소프트웨어의 경우 보는 것이 믿음입니다

빨간 버튼을 타는 것이 지겹습니까? 시뮬레이션 소프트웨어는 더 안전하고 짧은 장비 설정의 핵심입니다.

완벽한 CNC 세계에서 첫 번째 부품은 항상 좋은 부품입니다. 추가 공백이나 바스톡이 필요하지 않습니다. 설치 시간은 몇 가지 도구를 교체하고 새 프로그램을 로드하는 데 필요한 만큼만 소요됩니다. 충돌이 발생하지 않으며 비효율적인 코드를 다시 프로그래밍할 필요도 없습니다. 작업자는 녹색 버튼을 누르기만 하면 몇 분 또는 몇 시간 후에 완성된 공작물을 꺼낼 수 있습니다.

이 세상을 가능하게 하는 마법의 기술은 무엇입니까? 시뮬레이션 소프트웨어라고 하며, 위에서 설명한 제조 열반의 상태에 도달한 상점은 거의 없지만 그 방향으로 가는 중요한 움직임입니다.

프로그래머에게 공구 홀더, 스핀들 및 터렛, 끊임없이 변화하는 공작물 및 이를 통해 이동하는 절삭 공구와 같은 가공 프로세스에 대한 모든 것을 시뮬레이션할 수 있는 기능을 제공함으로써 소프트웨어 개발자는 가상 세계를 발생할 모든 것에 대한 매우 정확한 예측 변수로 만들고 있습니다. 일단 그 녹색 버튼이 눌려지면. 결론은 명확합니다. 작업장이 NC 프로그램을 입증하기 위해 공구 경로 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하지 않는다면 귀중한 생산 시간을 낭비할 뿐만 아니라 값비싼 공작 기계와 안전 기록을 위험에 빠뜨리는 것입니다.

보험 가입

하지만 잠시만요. 우리의 CAM 소프트웨어에는 이미 시뮬레이션 기능이 있습니다. 현재 시스템이 작업을 완료할 수 있다면 왜 추가 비용을 투자해야 합니까? Mastercam CAD/CAM 개발자 CNC Software Inc.(Tolland, CT)의 수석 시장 분석가인 Ben Mund에 따르면 정확히 그렇게 해야 할 몇 가지 이유가 있을 수 있습니다.

"오늘날 대부분의 CAM 시스템은 대부분의 가공 응용 분야에서 완벽하게 수용할 수 있는 일정 수준의 공구 경로 시뮬레이션을 제공합니다."라고 그는 말했습니다. “이 소프트웨어와 전용 시뮬레이션 소프트웨어의 차이점은 CAM 패키지는 일반적으로 공작 기계에서 사용하는 실제 후처리 G 코드를 읽지 않는다는 것입니다. 이 때문에 독립형 공구 경로 시뮬레이션은 매우 높은 가치의 작업과 복잡한 가공 응용 프로그램에 대한 추가 보안 계층을 제공합니다. 마치 보험에 가입하는 것과 같습니다.”

그러나 제조의 다른 모든 것과 마찬가지로 CAM 소프트웨어는 점점 더 많은 가공 공정을 시뮬레이션할 수 있는 기능을 포함합니다. 한때 절삭 공구 및 공작물의 조잡한 와이어프레임 모델이 표준이었지만 이제 Mastercam 및 기타 제품은 놀라울 정도로 사실적인 제공합니다. 워크홀딩, 툴홀더, 심지어 CNC 자체를 포함한 전체 가공 환경의 표현입니다.

Mund는 이러한 발전을 CAD와 CAM의 점진적인 수렴과 동일시합니다. 이전에는 두 제품이 완전히 별개의 제품이었지만 오늘날 CAM은 CAD와 매우 유사해지고 있으며 그 반대도 마찬가지입니다.

"많은 상점에서 더 이상 독립형 CAD 시스템이 필요하지 않습니다. CAM 패키지가 필요한 모든 기능을 수행하기 때문입니다."라고 그는 말했습니다. "기계 및 공구 경로 시뮬레이션 소프트웨어와 매우 유사한 상황입니다. CAM은 동일한 수준의 검증을 제공하지 않을 수 있지만, 다시 한 번 말씀드리지만 추가 보안 수준을 원하지 않는 한 작업을 수행하고 지속적으로 발전하고 있습니다."

통해

Autodesk Inc.(San Rafael, CA)의 PowerMill 제품 관리자인 Craig Chester는 Mund의 평가에 동의합니다. "CAM 시뮬레이션의 신뢰성에 자신이 있기 때문에 특수 시뮬레이션 패키지를 사용하는 고객은 거의 없습니다."라고 그는 말했습니다.

독립형 패키지에 투자하는 소수의 고객은 일반적으로 서로 다른 공급업체의 여러 CAM 솔루션이 있고 단일 전문 솔루션이 일관된 결과를 제공하기 때문에 그렇게 한다고 Chester는 설명합니다. 이들은 일반적으로 항공우주 또는 방위 회사와 같은 대규모 고객이며 밀턴 선반, 5축 머시닝 센터, EDM 장비 등에 서로 다른 CAM 패키지를 사용하는 경향이 있습니다.

아이러니하게도 독립 실행형 시뮬레이션 소프트웨어의 가장 큰 장점인 기계 G 코드를 읽을 수 있는 능력은 아킬레스건일 수도 있습니다.

"CAM 프로그램 외부에서 시뮬레이션할 때의 단점은 사용자가 부품이 프로그래밍된 후에만 문제를 발견한다는 것입니다."라고 Chester는 지적했습니다. "오류가 가공 공정 초기에 발생하면 많은 후속 공구 경로를 다시 프로그래밍해야 합니다. 그러나 CAM 프로그램의 모든 것을 시뮬레이션함으로써 이러한 불필요하고 비용이 많이 드는 재계산을 피할 수 있습니다.”

그러나 그렇게 빠르지는 않습니다. Autodesk의 CAM 및 하이브리드 제조 그룹의 제품 관리 이사인 Tom McCollough는 내장된 시뮬레이션이 프로그래머에게 도구 경로 변경의 영향을 신속하게 결정할 수 있는 능력을 제공한다는 데 동의하지만 이것이 만능 솔루션은 아니라고 덧붙였습니다. 여러 회사.

"매우 큰 자동차 도구에서 몇 주 동안 황삭 및 반정삭 작업을 수행했지만 최종 단계에서 스톡에 충돌하여 부품과 스핀들 모두에 손상을 입혔다고 상상해 보십시오."라고 그는 말했습니다. “이는 해당 작업뿐만 아니라 대기열에 있는 다른 작업(다른 고객의 경우)에도 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 잠재적인 영향이 크므로 고부가가치 구성 요소 제조업체가 독립 소프트웨어에서 '2차 의견'을 얻으려는 동기가 부여됩니다.”

Siemens의 NX CAM에서 G 코드 기반 시뮬레이션은 공작 기계를 구동하는 것과 동일한 NC 프로그램을 사용합니다. Siemens에 따르면 고정밀 시뮬레이션은 기업이 실패를 제거하고 부품 품질을 개선하며 기계 가동 시간을 늘리는 데 도움이 됩니다.

Do Me Solid

Dassault Systèmes(매사추세츠주 월섬)의 DELMIA 역할 관리자인 Jean-Marc Cauzac도 비슷한 권장 사항을 제공합니다. 이 기사를 위해 인터뷰한 다른 소프트웨어 제공업체와 마찬가지로 Dassault Systèmes의 CAM 제품은 클램핑 장치, 척 및 조, 인덱싱 헤드를 포함한 공작 기계의 완전한 3D 표현과 함께 정확하고 사실적인 시뮬레이션 기능을 제공합니다.

Cauzac은 대부분의 충돌 문제가 기계 코드 생성 훨씬 전에 제거될 수 있고 제거되어야 하기 때문에 대다수의 부품 제조업체에 충분하다고 말했습니다. "통합 시스템을 사용하면 재료로의 빠른 이송 또는 지나치게 공격적인 절삭 매개변수와 같은 공구 경로 오류와 방금 나열된 요소 간의 충돌 가능성을 포함하여 프로그램 정의 초기에 모든 접근성 및 도달 가능성 문제를 확인할 수 있습니다. .”

그러나 Cauzac은 통합 CAM 시뮬레이션이 어떤 면에서는 제한적이라고 지적했습니다. 일부 고객은 소프트웨어 공급업체가 판사이자 배심원단이 될 수 없다는 사실을 두려워하여 도구 경로를 생성하는 소프트웨어에서 오는 시뮬레이션을 믿지 않으려고 합니다.

고객이 시설에서 여러 CAM 솔루션을 사용하는 경우 단일 외부 시뮬레이션 프로그램(CAM 소프트웨어에 대한 정확한 인터페이스가 있다고 가정)은 균질한 검증을 제공하는 기능을 위해 선호됩니다.

전문 시뮬레이션 소프트웨어는 CAM 기반 시뮬레이션보다 더 포괄적인 경우가 많습니다. CAM 기반 시뮬레이션은 보다 공구 경로 지향적이며 대부분의 제어에 사용되는 고정 사이클 및 서브루틴을 고려하지 않습니다.

외부 시뮬레이션 소프트웨어를 찬성하는 주장을 제외하고 Cauzac은 통합 시스템이 더 빠르고 오류가 덜 발생한다고 제안했습니다. "시뮬레이션에 사용된 모든 3D 요소가 동일한 소스를 가지고 있기 때문에 완벽한 디지털 연속성을 제공합니다."라고 그녀는 말했습니다. "두 시스템 간에 데이터를 전송할 필요가 없으므로 추가 노력이 필요하고 정보가 손실될 가능성이 있습니다."

포스 사용

Mastercam의 Ben Mund가 앞서 언급했듯이, 기계 컨트롤러에서 사용하는 코드를 읽는 것은 아마도 독립 실행형 시뮬레이션 소프트웨어와 통합 시뮬레이션 소프트웨어 간의 주요 차별화 요소일 것입니다. 이 주제에 대해 할 말이 많은 사람은 VERICUT 공구 경로 시뮬레이션 및 검증 소프트웨어 제공업체 CGTech Inc.(캘리포니아 어바인)의 제품 관리자인 Gene Granata입니다.

"많은 사람들이 불필요하거나 과도하다고 주장하여 타사 시뮬레이션의 가치를 없애려고 합니다."라고 그는 말했습니다. "그러나 공작 기계 및 가공 프로세스의 디지털 트윈을 얻으려면 5축 보정, 공구 길이 및 고정구 오프셋, 매크로 및 서브루틴, 위치 지정 모드에서 절삭 공구가 실제로 어떻게 움직이는지 등을 포함해야 합니다. CAM 시스템의 내부 명령을 사용하여 시뮬레이션을 구축할 때 고려되지 않는 요소입니다.”

기계 공장이 이 수준의 시뮬레이션 정확도를 필요로 하는지에 대한 논쟁이 벌어지는 동안 Granata는 그들이 필요로 하는 것, 즉 최적화를 재빨리 지적합니다. “세상은 개밥같은 세상이고 사업을 유지하는 것은 종종 아주 얇은 이윤을 기반으로 합니다. 이를 위해 공구 경로 최적화에 중점을 두고 있습니다."

Granata에게 최적화는 효과적인 포켓 제거 및 일정한 칩 부하에 초점을 맞춘 CAM 특정 루틴에 관한 것이 아니지만 이는 가공 방정식의 필수 부분입니다. 그는 더 중요한 것은 사용 중인 공작물 재료와 절삭 공구를 고려할 때 공작 기계가 할 수 있는 것을 기반으로 공구 경로를 최적화하는 방법을 찾는 것이라고 말했습니다.

상자에 누구의 로고가 있는지에 상관없이 공구 경로 시뮬레이션과 CAM 소프트웨어를 모두 보완하는 VERICUT 제품군 내의 소프트웨어 모듈인 Force가 여기에 있습니다.

그는 "이는 완전히 새로운 수준의 인더스트리 4.0 프로그래밍 인텔리전스를 나타내며 CGTech와 다른 소프트웨어 개발자는 이 기능의 표면을 긁고 있을 뿐입니다."라고 말했습니다. "모든 절삭 공구 제조업체는 자신의 공구를 더 세게 밀 수 있으며 최적화가 이를 달성하는 가장 좋은 방법이라고 말합니다."

G 읽기

독립형 시뮬레이션과 통합 시뮬레이션 사이의 경계를 넘나드는 것은 Siemens PLM Software Inc.(Plano, TX)로, CGTech의 초기 파트너 중 하나였으며 오늘날에도 그 역할을 계속하고 있습니다. 그러나 Siemens의 고급 부품 제조 담당 수석 이사인 Vynce Paradise가 설명했듯이 회사는 NX CAM 소프트웨어의 필수적인 부분인 시뮬레이션에 대한 자체 스핀을 개발하기로 결정했습니다.

"많은 우수한 CAM 시스템이 있으며 모두 일정 수준의 공구 경로 시뮬레이션을 제공하지만 여러 수준을 사용할 수 있다는 점을 인식하는 것이 중요합니다."라고 그는 말했습니다. “스톡 모델, 절삭 공구, 그리고 아마도 툴 홀더가 각각 서로에 대해 움직이는 것을 볼 수 있는 기본 시뮬레이션이 있습니다. 우리는 이를 툴패스 검증이라고 부르며 유용하긴 하지만 시작점일 뿐입니다.”

한 단계 더 나아가 CGTech의 Granata가 언급한 "디지털 트윈"과 Siemens의 모든 직원에게 친숙한 용어인 진정한 기계 시뮬레이션이 있습니다. 파라다이스는 “오늘 우리가 집중하고 있는 것이 바로 이것”이라고 지적했다. “각각 고유한 동역학과 상대적인 움직임이 있는 가공 설정의 모든 측면을 포함하기 위해 방금 설명한 기본 사항을 뛰어넘습니다. 오늘날 많은 CAM 시스템이 이를 보여주지만 우리 시스템과 다른 점은 NC 코드를 즉석에서 게시하고 이를 NX CAM의 시뮬레이션에 사용하여 '양쪽 모두' 솔루션을 제공한다는 것입니다."

파라다이스는 다음과 같은 유추를 제시했습니다. 조종사가 되고 싶다면 일반 비행 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하는 비행 시뮬레이터에서 배우겠습니까 아니면 실제 비행기의 제어 환경을 더 가깝게 복제하는 시뮬레이터에서 배우겠습니까? "실제 G 코드를 사용하는 CAM 통합 시뮬레이션은 후자와 매우 유사하며 가공 공정 중에 일어날 일을 복제하는 가장 완벽한 방법입니다."

스프링 포워드

올해 초 기술 솔루션 제공업체인 Hexagon이 인수한 Spring Technologies Inc.(Boston)는 CNC 기계 시뮬레이션 및 검증 소프트웨어의 또 다른 개발자입니다. 제너럴 매니저인 Silvère Proisy는 동료들과 공구 경로 최적화 및 G-코드 검증의 장점에 동의하지만 이러한 소프트웨어 시스템 중 하나에서 타이어를 걷어차는 사람들을 위해 몇 가지 다른 고려 사항을 추가했습니다.

첫 번째는 시뮬레이션이 고도로 복잡한 공작 기계나 값비싼 부품을 보유한 공장에만 해당되는 것은 아니라는 것입니다. “당연히 우리의 주요 고객은 다채널 선반과 5축 머시닝 센터를 보유한 고객이지만 NC 프로그램을 최적화하려는 상점이 증가하고 있으며 여기에는 기본 2축 및 3축 기계를 보유한 고객도 포함됩니다. "라고 프로이지는 말했다. “그리고 누구도 자본 장비를 망가뜨릴 여유가 없지만 이 불행한 사건이 발생했을 때 가장 큰 영향을 받는 것은 소규모 상점입니다. 우리의 NCSIMUL 소프트웨어는 그러한 위험을 제거합니다.”

회사에 따르면 Vericut의 공구 경로 시뮬레이션 및 CGTech의 검증 소프트웨어는 예상 절삭 부하를 기반으로 하며 공구 수명을 개선하고 떨림을 유발하는 진동을 제거하는 데 도움이 된다고 합니다.

도구 경로 시뮬레이션을 통해 프로그래머는 이 Mastercam 모듈과 같이 도구가 어디에 있었고 다음에 어디로 갈지 항상 알 수 있습니다.

독립형 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하는 것은 시간이 많이 걸리고 오류가 발생하기 쉽다고 주장하는 비평가들에게 Proisy는 사용자가 도구 경로 시뮬레이션의 다음 단계로 자동화를 고려해야 한다고 말했습니다. 작업 현장 네트워크에 연결된 서버에 NCSIMUL을 설치하면 공구 경로 파일을 "블랙박스"로 보내고 자동으로 확인하도록 할 수 있습니다. 문제가 없는 한 G 코드가 가길 잘했어. 이것은 자동화 도로의 첫 번째 단계에 불과합니다.

Prosiy에 따르면 그의 회사 소프트웨어는 현재 다른 공작 기계에서 사용하기 위해 NC 프로그램을 재처리할 수 있으며 "버튼 하나만 누르면" 처리할 수 있습니다. 앞으로 그는 작업이 할당된 컴퓨터에 따라 해당 단계를 자동으로 처리하는 유연하면서도 스마트한 인터페이스를 구상하고 있습니다.

세 번째 포인트는 연결성”이라고 말했다. “Hexagon과의 파트너십 덕분에 머지 않아 공작 기계의 센서에서 데이터를 가져와 해당 값을 사용하여 즉석에서 프로그램을 업데이트할 수 있을 것으로 기대합니다. 공구 길이 오프셋 또는 고정 위치 또는 스핀들 부하 및 진동에 대한 피드백일 수 있습니다. 우리는 아직 인더스트리 4.0에 도달하지 않았지만 분명히 오고 있는 것입니다.”

심 퍼즐 완성

CAMplete Solutions Inc.(Kitchener, ON)의 영업 및 마케팅 부사장인 Jeff Fritsch도 인더스트리 4.0과 IIoT(산업용 사물 인터넷)에 대한 비전을 갖고 있습니다. 회사의 TruePath 소프트웨어는 "통합된 3D 환경에서 5축 공구 경로를 분석, 수정, 최적화 및 시뮬레이션하는 데 필요한 모든 것을 제공"하는 반면 Lite 및 TurnMill 제품은 각각 3축 밀링 및 라이브 공구 선반에 대해 유사한 기능을 제공합니다.

그러나 인더스트리 4.0 기능 측면에서 제조 커뮤니티가 취하는 방향에 대한 가장 명확한 지표를 제공하는 것은 CAMplete의 IPS(지능형 보호 시스템)입니다. 기계 제조업체인 Matsuura와 협력하여 개발된 IPS는 TruePath의 시뮬레이션 기능을 활용하여 처리 중인 기계 데이터를 기반으로 지능적인 예측을 제공합니다. Fritsch에 따르면 그 결과 수동 작동 모드에서도 거의 충돌 방지 기계 환경이 구현되었습니다.

복잡한 밀턴 선반과 복합 가공기의 사용 증가를 고려할 때 Dassault Systèmes의 DELMIA에서 제공하는 것과 같은 정확한 가공 시뮬레이션이 그 어느 때보다 중요합니다.

다른 시뮬레이션 시스템과 마찬가지로 TruePath는 G 코드를 읽고 기계에서 실행하는 것이 안전한지 확인합니다.”라고 그는 말했습니다. "하지만 결국 작업자가 실제로 적절한 도구를 스핀들에 넣고 부품이 원래 있어야 할 위치에 있는지 확인할 수 있는 사람은 아무도 없습니다."

그는 IPS가 TruePath와 함께 작동하여 이러한 잠재적인 문제를 제거한다고 말했습니다. 다양한 값에 대해 CAM 시스템에 의존하는 대신 기계 컨트롤러에 직접 고속 광섬유 연결이 있습니다. 오프셋 또는 매크로 값은 실시간으로 읽고 기계가 정지되기 때문에 가정할 필요가 없습니다. 문제가 있는 위치 앞에서 안전하게.

다른 기계 브랜드에서는 아직 사용할 수 없지만 부품을 측정하고 적절한 오프셋을 만들고 허용 오차를 벗어난 상태를 수정하는 데 필요한 프로그램의 모든 부분을 자동으로 다시 실행하는 지능형 기계 프로빙과 마찬가지로 IPS가 제공됩니다.

Fritsch는 "이것은 작업자가 하는 것과 다르지 않지만 우리는 소프트웨어로 하고 있습니다."라고 말했습니다. “지금 우리는 기계가 결정을 내리기 위해 자동화된 피드백에 의존하기 시작할 수 있도록 이 논리를 구축하는 과정에 있으며, 궁극적으로 사이클 시간과 운영 비용을 줄이면서 부품 품질을 개선할 수 있습니다. 공장은 하나의 좋은 부품을 만들기 위해 두세 개의 부품을 가공하거나 측정할 부품을 기계에서 꺼내는 데 시간을 낭비해서는 안 됩니다. 모든 사람의 개입 없이 첫 번째 부품, 좋은 부품이어야 합니다. 그것이 우리의 목표입니다.”