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NX虛擬機床解決方案

發布日期:2020/04/07

1.   什么是虛擬機床


1.1 虛擬機床的定義

 

虛擬機床是真實機床的 的數字化副本,其反應和行為與其在制造車間的數字孿生即真實機床完全一致,包括機床操作者熟悉的人機界面(HMI)。因此用戶能夠使用虛擬機床對數控程序進行測試以防止在實際加工時產生碰撞。也可以離線準備裝夾設置而無需打斷生產過程。甚至可以利用虛擬機床對車間操作者進行虛擬培訓。


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2.1 虛擬機床的構成

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虛擬機床從以下三個領域獲得輸入:

  • NX: 提供機床代碼仿真、碰撞檢測及材料移除模擬的基礎架構 (CSE)

  • Sinumerik西門子控制器: 提供人機界面(HMI)及虛擬NC控制器內核(VNC)

  • OEM 機床制造商:提供機床三維幾何模型,真實控制器數據文件 (Archive文件)的副本及交付虛擬機床包和技術支持。

 

由于使用 *終NC代碼進行仿真驗證及設置,并受益于集成的Sinumerik控制組件,這為用戶提供了對加工程序的 *大可能精度的驗證和模擬,同時,也提供了業界 的數字化工具,用于加工過程的虛擬設置及優化,確保了用戶在執行加工過程時一次做對。

 

NX組件

 

用于數據準備:從各種主流CAD系統例如SolidEdges、SolidWorks等直接讀取或以各種中間數據格式如JT、STEP、PARASOLID、STL、IGES等導入數據,并通過獨有的同步建模數據,對模型進行修改、編輯和優化。

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用于刀具設計:可以導入CAD幾何做為刀具裝配,也可以使用NX強大的數字化設計功能創建刀具裝配,或者通過TCM接口功能,從刀具供應商提供的電子圖冊(CATALOGS)導入并自動創建三維刀具裝配。

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用于零件、毛坯及工裝設計;可以導入源自其它CAD系統的幾何并利用同步建模技術進行編輯、修改及優化。也可以利用NX強大的數字化設計功能進行全新的設計。然后按裝夾及設置要求,對工裝夾具等組件進行裝配及對后續使用做出合理規劃。

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用于機加工仿真:CAM編程、機床仿真運動學模型創建、過切及碰撞檢查、材料去除模擬、NX提供對各種主流控制系統進行模擬的通用仿真引摯(CSE)。

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Sinumerik組件

 

提供虛擬NC控制器內核(VNCK)及人機界面(HMI)—— Sinumerik控制系統內核的數字化副本、Sinumerik控制系統的人機界面(HMI)。當進行操作時,與真實控制器的響應一致并能執行 的時間計算,包括NC加工、PLC動作,如刀庫的換刀、交換工作臺等動作及固定循環的時間計算。

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機床制造商(OEM)組件

 

OEM提供機床幾何模型、機床控制器配置(ARCHIVE)文件、機床控制面板的數字化副本、虛擬機床仿真包交付、 *終用戶技術支持。

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2.   西門子NX虛擬機床仿真解決方案的優勢

 

西門子提供的NX虛擬機床是NX機加工仿真與西門子Sinumerik控制器內核的有機結合,而不象其它大多數機床仿真工具一樣,僅僅是控制器的近似模擬。NX虛擬機床提供了 別及 *完整 * 的仿真??刂破魅藱C界面(HMI)使得用戶可以象操作實際機床一樣操作NX虛擬機床。

 

NX虛擬機床為客戶帶來的收益包括:

 

  • 消除機床非生產時間,提高設備利用率

 

與實際物理機床一致的數字化機床及控制器允許用戶在虛擬機床上編輯、檢查及調試程序,即使實際機床正在加工其它零件。而這也將有助于避免在真實物理機床上調試造成的碰撞風險及設備利用率的降低。通過NX虛擬機床,這些工作可以在實際物理機床的數字化模型上完成,而無需浪費機床的生產時間。

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  • 車間編程及代碼編輯

 

許多制造車間以手工方式編程,甚至對于 復合機床也是如此。并且為了使數控程序更加優化,通過CAM軟件生成的代碼程序也通常需要在機床上進行編輯。 通過NX虛擬機床,這些工作可以在實際物理機床的數字化模型上完成,而無需浪費機床的生產時間。

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  • 仿真及優化加工工藝

 

通過模擬機床特定的及經后處理過的NC代碼、固定循環、PLC驅動的機床動作,如換刀,交換工作臺等,可以更 的計算和預估加工時間。新的數控工序在無需浪費實際機床生產時間及沒有碰撞風險的情況下進行驗證和優化。用戶可以仿真任何來源的NC程序,無論是由NX CAM生成的,還是由NX虛擬機床編輯器手動編寫的,或是從其它CAM系統導入的NX程序。

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3.   虛擬機床的應用領域

 

大多數機加行業企業都能夠從數字化孿生模型中受益,而數字孿生的價值大小則取決于后續的應用領域。

 

生產準備

 

應用于CAM-CNC過程鏈中對NC代碼進行驗證,包括對于工藝設計及工藝規劃的 的時間計算。這些有價值的信息可以被直接用于后續的生產計劃及線平衡計算。

 

CAM-CNC驗證及仿真

 

由于驗證可以離線完成,因此避免或大大減少了在機床上試切削驗證的時間,同時節省了保貴的加工時間,特別對于昂貴的高端機床,可實現接近100%的利用率。

 

完整的裝夾設置和驗證可以通過虛擬機床事先完成,因此 *小化了任何碰撞風險,包括撞刀、機床損壞或無法 *大化利用等。因此,實際加工之前可能出現的上述任何潛在問題都可以應用虛擬機床發現并解決,投資近乎立刻得到回報。

 

職業培訓

 

在保證真實機床100%發揮生產率的情況下,通過其數字化孿生模型的應用,在與真實機床幾乎完全一致的虛擬環境下,快速而有效的對員工或客戶進行機床使用培訓。

 

機床的銷售和服務

 

機床制造商也可以從虛擬機床獲得各種收益。首先,銷售人員能夠動態展示其機床設備,而非僅僅通過打印的材料及PPT演示。機床模型及HMI人機界面能夠象真實機床一樣呈現出來。其次,可以為其客戶提供額外的價值,即能夠將虛擬機床轉化為額外的收益,因為能夠將虛擬機床與真實機床捆綁銷售給客戶。因為不是所有的機床制造商都能夠在提供機床硬件的同時提供虛擬機床,因此使其獲得了不同的競爭優勢,這將改善其在高端市場的定位同時轉化為額外的收益。

 

4.   NX虛擬機床解決方案的應用場景

 

如前所述,虛擬機床有各種應用場景及使用情形:安全,質量,生產力,產能,培訓及市場。

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使用虛擬機床改善了加工驗證及優化的工作流程。

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5.    NX虛擬機床銷售流程

 

5.1 由機床制造商作為銷售渠道進行銷售

 

NX虛擬機床是經過配置、封裝并由機床制造商交付給其客戶的軟件解決方案。西門子可以提供服務以輔助機床制造商使用虛擬機床軟件工具集創建特定版本的虛擬機床。

 

虛擬機床軟件可以被施以授權機制,以允許機床制造商在銷售相應真實機床的同時,將虛擬機床作為可選項進行銷售。

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5.2 由西門子直接銷售給 *終用戶

 

在通過機床制造商進行銷售時,對于那些不愿或無法花費精力對 各地的客戶進行支持的情況下,我們提供一個直接銷售給終端客戶的選項,流程如下所示:

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該種模式下,實施以及虛擬機床的 層級的支持將由西門子控制系統及運動控制部門提供。對 *終用戶的NX虛擬機床技術服務可由機床制造商提供也可由SDISW直接提供。

 

6.   NX虛擬機床應用案例

 

Index是全球知名機床制造企業,主要制造生產具有多通道的車銑復合機床,結構非常復雜。因此,通過物理機床的真實數字化雙胞胎并使用真實G代碼對加工過程進行碰撞檢測是非常重要的。同時,這些機床非常昂貴,每一分種的閑置都意味著大量的成本損失。

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NX虛擬機床應用其它典型客戶。

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