تنظیم ابزارهای ماشینکاری در Siemens NX یکی از مراحل مهم برای برنامهنویسی دقیق ماشینهای ابزار CNC است.
Siemens NX یک نرمافزار قدرتمند تولید به کمک کامپیوتر (CAM) است که امکانات متنوعی را برای طراحی و مدیریت فرایندهای ماشینکاری در اختیار کاربران قرار میدهد.
این نرمافزار قابلیتهای گستردهای برای پسپردازش، اتوماسیون تولید، توسعه و بهینهسازی مسیر ابزار و شبیهسازی فرایندهای ماشینکاری ارائه میدهد.
بسیاری از صنایع، از جمله خودروسازی، هوافضا، پزشکی، قالبسازی و تولید کالاهای مصرفی از NX استفاده میکنند. کاربران این نرمافزار برای انجام عملیات مختلف، با ابزارهای ماشینکاری متنوعی سروکار دارند؛ موضوعی که اهمیت تنظیم ابزارهای ماشینکاری را بیش از پیش نشان میدهد.
در این مقاله ابتدا عملکردها و فرایندهای اصلی Siemens NX را بررسی میکنیم و سپس، صرفنظر از سطح آشنایی شما با این نرمافزار، نحوه تنظیم ابزارهای ماشینکاری و استفاده صحیح از قابلیتهای پیشرفته NX برای ایجاد و بهینهسازی مسیر ابزار را توضیح خواهیم داد.
۱- بررسی اجمالی رابط NX
رابط کاربری نرمافزار NX شامل عناصر مختلفی مانند روبانها، منوها، نوار ابزارها، مرورگر درختی، نمایشگر مدل جامد و منوها است که شباهت آن به سبک کاربری ویندوز، برای اکثر افراد به دلیل سهولت استفاده جذاب است.
نمایشگر مدل علاوه بر ارائه ویژگیهای مفید تجسم مانند حرکت افقی، بزرگنمایی و چرخش، فایل اجزای CAD را نمایش میدهد.
مرورگر درختی، طرحی کلی برای هر آیتم CAM که ایجاد میکنید، ارائه میدهد.
تنظیم ابزارهای ماشینکاری، مسیرهای ابزار نهایی و فیکسچرها، ابزارهای ماشینی و مدلهای آماده و فرایندهای پرداخت/خشتکاری از جمله آنها هستند.
در نرم افزار NX، کاربران میتوانند از طریق ریبونها، منوها و نوارهای ابزار، به سرعت به دستورات و پارامترهای CAM دسترسی پیدا کنند و رابط کاربری آن به راحتی قابل تنظیم است تا با گردش کار ایدهآل شما مطابقت داشته باشد.
قابلیتهای کلیدی نرمافزار Siemens NX عبارتاند از:
- برنامهنویسی پیشرفته: نرمافزار NX الگوریتمهای پیچیدهای را ارائه میدهد که فرایندهای ماشینکاری را بهینه کرده و بهرهوری و کیفیت کلی را افزایش میدهد. این الگوریتمها با تنظیم ابزارهای ماشینکاری، از طیف گستردهای از عملیات ماشینکاری مانند فرزکاری، تراشکاری، سوراخکاری و ماشینکاری چند محوره پشتیبانی میکنند.
- ادغام روان: این نرمافزار به راحتی با سایر ماژولهای مجموعه نرمافزاری Siemens NXادغام میشود تا تبادل دادهها و کار گروهی را در مراحل طراحی و تولید تسهیل کند.
- پشتیبانی از طیف گستردهای از ماشینهای CNC: نرمافزار Siemens NX با طیف وسیعی از ماشینهای CNC، از جمله ماشینهای چند محوره، سوئیس تایپ، فرز و تراشکاری سازگار است؛ از فرمتهای کد NC استاندارد صنعتی مانند G-code و ISO code پشتیبانی میکند.
- انعطافپذیری و مقیاسپذیری: این نرمافزار در پیکربندیهای متنوعی، از ساده تا پیشرفته، موجود است تا نیازهای منحصر به فرد عملیات تولیدی در مقیاس بزرگ و کارگاههای کوچک تولید را برآورده کند.
- تولید افزایشی: این نرمافزار با استفاده از تنظیم ابزارهای ماشینکاری، از طیف وسیعی از تکنیکهای تولید افزایشی، از جمله اکستروژن مواد، همجوشی بستر پودر و رسوب انرژی هدایتشده پشتیبانی میکند و کاربران را قادر میسازد بسته به شکل قطعه و پارامترهای خاص فرایند، مسیرهای ابزار را برای تولید افزایشی ایجاد کنند.
- ویژگیهای اتوماسیون: این نرمافزار امکان ماشینکاری مبتنی بر ویژگی را فراهم میکند که در آن بعد از تنظیم ابزارهای ماشینکاری، برنامه عملیات مناسب را بر اساس هندسه قطعه به طور خودکار تعیین و انتخاب میکند؛ همچنین قالبها و کتابخانههایی را برای ایجاد رویههای ماشینکاری رایج ارائه میدهد که قابل انتقال به سایر قطعات هستند.
- تضمین کیفیت: نرمافزار Siemens NX یک فرایند کنترل کیفیت مبتنی بر داده و پربازده ایجاد میکند که اجرای کارگاه، تجزیه و تحلیل دادههای اندازهگیری شده و برنامهریزی یکپارچه بازرسی دستگاه اندازهگیری مختصات (CMM) را امکانپذیر میسازد.
- طراحی فیکسچر و ابزار: این نرمافزار با خودکارسازی طراحی اجزا، چیدمان مونتاژ ابزار، طراحی کامل ابزار و اعتبارسنجی، کارایی را افزایش میدهد.
- آمادهسازی مدلهای قطعه برای برنامهنویسی CNC: نرمافزار Siemens NX به سرعت مدلهای سهبعدی را بهبود میبخشد و قابلیت تولید را تأیید میکند.
۲- منظور از تنظیم ابزارهای ماشینکاری در NX
در NX ، تنظیم ابزار به فرایند کامل تعریف، سازماندهی و اعمال ابزارهای برش در محیط تولید دیجیتال اشاره دارد، بهطوریکه نرمافزار بتواند مسیرهای ابزار صحیح را تولید کند، ماشینکاری را به طور دقیق شبیهسازی کند و کد NC معتبری برای دستگاه CNC تولید کند.
برخلاف یک کارگاه فیزیکی که در آن تنظیم ابزار به معنای نصب یک ابزار برشی در اسپیندل یا برجک ماشین است، در NX این تنظیم مجازی است؛ اما مستقیماً با واقعیت فیزیکی ماشینکاری مرتبط است.
هدف، ایجاد یک دوقلوی دیجیتال از مجموعه ابزار (ابزار برشی + نگهدارنده + افزونهها) و پیوند آن با عملیات ماشینکاری است.
فرایند تنظیم ابزارهای ماشینکاری در NX چیزی بیش از یک مرحله رویهای ساده است؛ این یک فعالیت بنیادی است که مستقیماً بر کارایی، کیفیت و سودآوری یک عملیات تولیدی تأثیر میگذارد و نمایش دیجیتالی دقیق از ابزار فیزیکی برای برنامهریزی مؤثر ماشینهای ابزار CNC ضروری است.
دقت این مدل دیجیتال برای کاهش خطرات بسیار مهم است، زیرا نمایش صحیح ابزار ماشین از بروز حوادث جلوگیری کرده و تضمین میکند که برنامهنویسی در محدوده منطقه کاری باقی بماند.
ارزش یک ابزار دقیق تعریفشده، فراتر از راهاندازی اولیه است.
این ابزار به عنوان سنگ بنای مجموعهای از قابلیتهای پیشرفته در NX CAM عمل میکند.
الگوریتمهای پیچیده این نرمافزار برای بهینهسازی فرایندهای ماشینکاری به این دادههای دقیق متکی هستند که میتواند بهرهوری و کیفیت را در طیف گستردهای از عملیات، از جمله فرزکاری، تراشکاری، سوراخکاری و ماشینکاری چند محوره، بهبود بخشد.
این رویکرد یکپارچه و مبتنی بر داده برای تولید، مزایای تجاری قابل توجهی را به همراه داشته است.
گزارشهای زیمنس نشان میدهد که یک اکوسیستم ابزار با مدیریت خوب میتواند منجر به کاهش ۹۰ درصدی زمان برنامهنویسی، کاهش ۶۰ درصدی چرخههای ماشینکاری و افزایش ۷۰ درصدی کیفیت کلی قطعات شود.
این نشان میدهد که تلاش اولیه در تنظیم ابزارهای ماشینکاری و تعریف ابزارها با دقت بالا، با به حداقل رساندن خطاها و نیاز به دوبارهکاری فیزیکی، به دستاوردهای ملموس در بهرهوری و هزینه منجر میشود.
۳- فرآیند تنظیم ابزارهای ماشینکاری در NX
در این قسمت از بحث تنظیم ابزارهای ماشینکاری به موضوع ایجاد ابزار سهبعدی با NX برای مثال میپردازیم.
برای این کار ابتدا، نحوه ایجاد یک ابزار پارامتری شامل دادههای سهبعدی با استفاده از توابع استاندارد Siemens NX را به شما نشان خواهیم داد.
پس از آن، به امکانات JANUS Technology Manager خواهیم پرداخت که گزینه دیگری برای ایجاد سریع ابزارهای پارامتری برای Siemens NX با Feature Tool Creator ارائه میدهد.
در مثال برای توضیح تنظیم ابزارهای ماشینکاری، ما یک ابزار فرزکاری سهبعدی داریم که میخواهیم در NX ایجاد کنیم و به کتابخانه ابزار صادر کنیم.
۳-۱- ساخت ابزار با Siemens NX CAM
ما با تابع استاندارد Siemens NX برای ایجاد یک ابزار پارامتری شروع میکنیم.
گامبهگام پیش میرویم و با نگهدارنده شروع میکنیم، سپس ساقه شامل شیارها را میسازیم و در نهایت به یک ابزار مونتاژ سهبعدی میرسیم.
۳-۱-۱- نگهدارنده ابزار
- در قسمت ساخت و تولید در NX، یک ابزار جدید ایجاد میکنیم. ما زیرگروه ابزار Milling را انتخاب کردیم و با زدن دکمه OK آن را تأیید میکنیم.
- یک کادر محاورهای برای ایجاد ابزار ظاهر میشود. ازآنجاییکه ما با نگهدارنده ابزار شروع میکنیم، به برگه نگهدارنده میرویم و پارامتر نگهدارنده ابزار را با استفاده از یک منبع نگهدارنده تعریف میکنیم.
- ما «بدنه جامد» را به عنوان منبع نگهدارنده انتخاب میکنیم، محل نصب را مشخص کرده و بدنه سهبعدی را انتخاب میکنیم.
- اکنون با کلیک روی «استخراج پارامترهای مراحل»، NX خودش پارامترها را ایجاد میکند.
- ما نگهدارنده ابزار را به همراه توضیحات و مرجع کتابخانه نگهدارنده به کتابخانه ابزار NX صادر میکنیم تا در آینده همیشه در دسترس باشد.
۳-۱-۲- ساق پا و فلوتها
- در این مرحله از تنظیم ابزارهای ماشینکاری، برای پیکربندی ابزار، قطر ابزار را طبق برگه اطلاعات سازنده وارد میکنیم.
- ما شعاع پایینی را با اندازهگیری آن مشخص میکنیم، اما دوباره آن را با دادههای سازنده مقایسه میکنیم.
- مورد بعدی طول فلوت است که طول بین لبه پایینی و بالایی فلوت است.
- طول ابزار را با اندازهگیری طول از لبه پایینی اینسرت تا لبه بالایی ساق وارد میکنیم.
- سپس NX میخواهد تعداد فلوتها را بداند. در مثال ما ۶ عدد وجود دارد.
- هنوز برجستگی وجود ندارد. قطر برجستگی و طول برجستگی را با اندازهگیری مقادیر مربوطه وارد میکنیم.
- ما یک ساق اضافی برای ناحیه شفت بالایی تعریف کرده و قطر ساق و طول ساق شامل طول مخروطی ساق را وارد مینماییم و مقادیر آنها را در هر مورد اندازهگیری میکنیم.
- باتوجهبه اینکه ساقه بهدرستی قرار گرفته است، ابزار را میتوان مستقیماً به کتابخانه ابزار NX با بدنه پارامتری و سهبعدی صادر کرد.
در مثال ما، پس از انجام تمام تنظیمات ابزار، ساقه بهدرستی قرار نگرفته بود؛ اما پیشنهاد ما در این مرحله از تنظیم ابزارهای ماشینکاری به این صورت است که ما اختلاف را اندازهگیری کردیم و یک z-offset مناسب در ناحیه نگهدارنده به آن اضافه کردیم.
۳-۱-۳- خروجی گرفتن به کتابخانه ابزار NX
- ابتدا روی کتابخانه کلیک میکنیم و یک مرجع مشخص میکنیم.
- ما نشان میدهیم که میخواهیم فایل قطعه ابزار را اکسپورت کنیم، بنابراین علامت تیک را فعال میکنیم.
- حالا محل نصب را مشخص میکنیم و مطمئن میشویم که محور X به سمت اسپیندل باشد.
- سپس NX از شما راهنمایی میخواهد.
- مرحله بعدی در ایجاد و تنظیم ابزارهای ماشینکاری، مشخص کردن قسمت برش ابزار یعنی تمام اینسرتهاست.
- ما تمام مشخصات را انجام دادهایم و میتوانیم روی «خروجی ابزار به کتابخانه» کلیک کنیم.
- در پنجره زیر، NX نوع ابزار را میپرسد، اینکه آیا فرز انگشتی غیر قابل فهرستبندی است یا قابل فهرستبندی. ما قابل فهرستبندی را انتخاب کرده و تأیید میکنیم.
- اکنون NX سیستم نگهدارنده نصب شده را درخواست میکند.
- NX اکنون هندسه چرخشی تمام قطعات ابزار را ایجاد کرده و به ما اطلاع میدهد که ابزار به کتابخانه صادر شده است.
اگر این ابزار برای برنامههای CAM آینده، مثلاً برای عملیات دیوار کف، موردنیاز باشد، میتوان آن را در کتابخانه با مرجع جستجو کرد و در عملیات NX بارگذاری کرد.
۳-۲- ایجاد ابزار با مدیر فناوری JANUS
ایجاد ابزار با توابع استاندارد Siemens NX امکانپذیر است، اما برای دسترسی به ابزار پارامتری، به مقداری ورودی دستی نیاز است.
در این مرحله از تنظیم ابزارهای ماشینکاری به شما نشان خواهیم داد که چگونه به راحتی یک ابزار سهبعدی برای Siemens NX با استفاده از Feature Tool Creator (TCr) از JANUS Technology Manager (TMGR) ایجاد کنید.
- ما JANUS Technology Manager را باز میکنیم.
- در بخش Basetools، روی Face Mill کلیک میکنیم و یک آیتم جدید ایجاد میکنیم که برای آن توضیحی ارائه میدهیم.
- ما به برگه گرافیک میرویم و "وارد کردن مدل سهبعدی - ایجاد مدل پارامتری" را انتخاب میکنیم.
- مدیر فناوری به طور خودکار به NX میرود و بدنه غیر برشی و محل نصب آن را میپرسد. ما این مورد را به طور مناسب مشخص میکنیم و مطمئن میشویم که محور X به سمت اسپیندل باشد.
- حالا باید بدنههای برش، یعنی همه اینسرتها و محل اتصال نوک را مشخص کنیم که برای این کار به کادر محاورهای میرویم و یک نقطه مناسب را تعریف میکنیم.
- دوباره بررسی میکنیم که محور X به سمت اسپیندل باشد و تأیید میکنیم.
- مدیر فناوری اکنون به طور خودکار پارامترها را بر اساس بدنه سهبعدی مشخص شده محاسبه میکند.
- ما مقادیر محاسبهشده را بررسی میکنیم و در صورت لزوم، آنها را به صورت دستی با مشخصات برگه اطلاعات سازنده تغییر میدهیم؛ در صورت ایجاد تغییرات، مدیر فناوری به طور خودکار پارامتر را دوباره محاسبه میکند.
- ما روی «پذیرش» و «بعدی» کلیک میکنیم و پیشنمایش نهایی ابزار را میبینیم.
- با کلیک بر روی «پایان»، ابزار پایه خود را ایجاد کردهایم.
- در مدیریت فناوری، اکنون میتوان یک مجموعه با نگهدارنده ایجاد کرد که با مجموعه بدنه سهبعدی ایجاد میشود.
- با یک کلیک، میتوان مجموعه را در NX بارگذاری کرد و در آنجا برای یک عملیات استفاده کرد. سپس در NX، برنامهنویس CAM میتواند نحوه نمایش ابزار را انتخاب کند. (یا فقط پارامتری یا فقط مجموعه ابزار، یا هر دو روی هم)
میبینید که ابزارسازِ مدیر فناوری JANUS، در این مدل از تنظیم ابزارهای ماشینکاری، قطرها، طولهای برش یا شعاع گوشه و سایر مقادیر را برای ما وارد میکند و نیاز به وارد کردن دستی را از بین میبرد.
۴- روند کلی کار با ابزارهای ماشینکاری در NX
بعد از تنظیم ابزارهای ماشینکاری این مورد سوال است که چگونه از ابزارهای نرمافزار Siemens NX برای برنامهنویسی ماشین ابزار استفاده کنیم؟
که مراحل کلی این کار به صورت زیر است:
- وارد کردن مدلهایCAD: وارد کردن مدل قطعه CAD مرحله اولیه در هر گردش کار CAM استپایه و اساس تعیین موجودی، وسایل، ابزارها، عملیات و مسیرهای ابزار توسط مدل وارد شده فراهم میشود. تعمیر مدل، شکست مدل و سادهسازی از جمله تکنیکهایی هستند که NX CAM برای آمادهسازی مدلهای CAD جهت برنامهنویسی مؤثر ارائه میدهد.
- تعریف ماشین آلات: نرمافزار NX مجموعهی گستردهای از قالبها برای ماشینهای ابزار، مانند روترها، EDM سیمی، ماشینهای فرز و تراش دارد. میتوان از یک ماشین از پیش پیکربندیشده استفاده کرد، یا میتوانید با تعریف قطعات جداگانه مانند میز، محورهای چرخشی، محدودیتهای حرکت محور و تبدیلهای سینماتیکی، ماشین خودتان را طراحی کنید.
- ایجاد عملیات ماشینکاری: تعیین فرایندهای خاص ماشینکاری، مانند سوراخکاری، پرداختکاری، خشنکاری و غیره، مرحله بعدی است. برای هر عملیات، عوامل مختلفی از جمله انتخاب و تنظیم ابزارهای ماشینکاری، سرعت پیشروی، ارتفاع موارد دیگر وجود دارد. شما میتوانید از بین تکنیکهای فرزکاری ۲.۵ محوره، ۳ محوره، ۴ محوره و ۵ محوره، زیگزاگ، موازی جهتدار، مارپیچی، ردیابی مدادی و سایر گزینهها را انتخاب کنید. خشنکاری، پرداختکاری، شیارزنی، رزوهکاری، سوراخکاری، سوراخکاری و برش نمونههایی از عملیات تراشکاری هستند.
- بهینهسازی پیشرفته مسیر ابزار: NX علاوه بر تکنیکهای اساسی مانند پرداخت کانتور و زبرکاری زیگزاگ، گزینههای مسیر ابزار پیچیدهتری مانند ماشینکاری پرسرعت، فرزکاری تروکوئیدی و تراشکاری ۵ محوره را ارائه میدهد.
- تأیید و شبیهسازی: یک محیط شبیهسازی جامع در NX گنجانده شده است تا به تجسم مسیرهای ابزار و یافتن مشکلات قبل از ایجاد کد NC کمک کند. قابلیت شبیهسازی برای تأیید حرکات محور مسیر ابزار، سرعتها، هندسه ابزار و سایر جزئیات بسیار مفید است.
- خروجی کد و پسپردازش: مسیرهای ابزار تولید شده باید به کد NC که ابزار ماشین خاص میتواند آن را درک کند، ترجمه شوند. پسپردازش که دادههای مسیر ابزار را به سینتکس بومی ابزار ماشین تبدیل میکند، نحوه انجام این کار است. پسپردازشگر با تبدیل مسیرهای ابزار به کد NC مرتب و مؤثر، عملکرد دستگاههای شما را بهینه میکند.
نتیجهگیری
راهاندازی و مدیریت مؤثر و تنظیم ابزارهای ماشینکاری در Siemens NX نشاندهنده یک نظم حیاتی در تولید مدرن است.
ارزش استراتژیک این کار در ایجاد و نگهداری یک دوقلوی دیجیتال بسیار دقیق از ابزار نهفته است که به عنوان منبع واحد حقیقت برای همه فرایندهای پاییندستی، از تولید خودکار مسیر ابزار و شبیهسازی یکپارچه گرفته تا ایجاد مستندات کارگاهی، عمل میکند.
در همین راستا، برای به حداکثر رساندن مزایای Siemens NX، توصیه میشود متخصصان تولید فراتر از روش استاندارد ایجاد پارامتریک زمانبر و مستعد خطا حرکت کنند و استفاده از واردات مبتنی بر مدل سهبعدی و راهحلهای پیشرفته شخص ثالث باید در اولویت قرار دهند تا فرایند تعریف ابزار تسریع شود و یکپارچگی دادهها بهبود یابد.
در نهایت، با اولویت دادن به کیفیت دادهها و بهرهگیری از قابلیتهای یکپارچه و خودکار NX، سازمانها میتوانند یک رشته دیجیتال یکپارچه از طراحی تا تولید ایجاد کنند.
این رویکرد پیشگیرانه، فرایند تولید سریعتر، دقیقتر و قابلاعتمادتری را تضمین میکند و مستقیماً به اهداف کلیدی کسبوکار مانند کاهش زمان برنامهنویسی، چرخههای ماشینکاری کوتاهتر و افزایش کیفیت قطعات کمک میکند.
