Il valore intrinseco della simulazione CNC

Una delle caratteristiche principali che identificano il software di simulazione Vericut di CGTech è la sua capacità di ricreare virtualmente l’ambiente di lavoro della macchina utensile reale. Tutti i vantaggi derivanti dall’utilizzo della simulazione delle lavorazioni rappresentano però solo la punta dell’iceberg. Oltre a lavorazioni prive di errori, con il modulo di ottimizzazione Force è possibile spingersi oltre e massimizzare il ritorno dell’investimento che coinvolge l’intera officina.

Ambiente virtuale, trasformazione digitale, smart factory: questi concetti – entrati ormai nel gergo comune – stanno diventando sempre più cruciali per le aziende, che grazie alla loro adozione possono ottimizzare in maniera importante la gestione del processo produttivo, eliminando incognite o lacune che rappresentano la causa di danni molto spesso ingenti. Uno strumento in grado di simulare in maniera realistica le lavorazioni eseguite dalle macchine utensili a controllo numerico è Vericut, software proposto dalla software house californiana CGTech presente nel nostro Paese con una filiale diretta a Treviso. Una delle caratteristiche principali che identificano il software di simulazione Vericut è infatti la sua capacità di ricreare virtualmente l’ambiente di lavoro della macchina utensile reale. All’interno del software è possibile definire la cinematica della macchina, importare i modelli geometrici degli ingombri da controllare, caricare l’emulazione del controllo numerico e implementare nel controllo tutte le personalizzazioni relative alla singola macchina utensile quali variabili, sottoprogrammi, macro, codici M. Nell’uso quotidiano la macchina virtuale destinata ad esempio a eseguire lavorazioni con asportazione di materiale viene attrezzata come quella reale: vengono caricati il grezzo, l’attrezzatura di fissaggio, gli utensili, i programmi di lavoro post-processati e viene eseguito il ciclo di lavoro completo. Naturalmente è possibile lavorare in MDI o scrivere manualmente e modificare i programmi di lavoro, come avviene di fatto in officina a bordo macchina, oppure è possibile impostare la simulazione in modo automatizzato, utilizzando l’interfaccia diretta con il proprio software CAD/CAM.

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Una finestra dedicata alla segnalazione di errori

Durante l’esecuzione della simulazione, l’area grafica visualizza i movimenti della lavorazione e una finestra dedicata segnala, ad ogni occorrenza, problemi di collisioni, fine corsa, errori di sintassi ed altro. Inoltre le peculiarità della grafica computerizzata come ad esempio effetti di trasparenza, occlusione ambientale o nascondi alla vista, permettono visualizzazioni e dettagli, che ingombri fisici e operativi non consentirebbero nella realtà.
Il grezzo che si lavora virtualmente è un modello solido parametrico. Ciò significa che, in qualunque momento della simulazione, è possibile fermare la macchina e misurare il modello ottenuto o, a fine lavorazione, analizzare il pezzo confrontandolo direttamente con il modello del finito. Impostare la simulazione in Vericut e avviarla con il semplice clic del mouse in un punto del monitor risulta molto più semplice di qualsiasi prova pezzo, sia che si tratti di una lavorazione già andata in macchina sia di un programma NC mai testato prima. La possibilità di arrestare la simulazione nel punto di errore, rieseguire la passata all’indietro e in avanti, ad ogni cambio di blocco nel programma NC, leggere nel pannello di registrazione il tipo di errore occorso, la riga di programma corrispondente, l’utensile coinvolto permette all’utilizzatore del software di prendere facilmente confidenza con l’ambiente di lavoro virtuale, rendendolo al tempo stesso consapevole dei tanti vantaggi derivanti da questo approccio. Il pezzo che virtualmente si sta lavorando è il cosiddetto gemello virtuale, che permetterà di andare in macchina in modo più efficiente e sicuro.

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Elaborazione grafica della variazione temporale delle grandezze

Tutti i vantaggi derivanti dall’utilizzo della simulazione delle lavorazioni rappresentano però solo la punta dell’iceberg. Oltre a lavorazioni prive di errori, con il modulo di ottimizzazione Force è possibile infatti spingersi oltre e massimizzare il ritorno dell’investimento che coinvolge l’intera officina. Per determinare condizioni di taglio ottimali, Force si basa sulla caratterizzazione fisica del materiale del grezzo da lavorare e del tagliente, sulla geometria dell’utensile in termini di sporgenza, numero di denti, angoli di spoglia, sulla geometria del pezzo, sulla rigidità dell’attrezzatura e della macchina. L’ottimizzazione si basa sul calcolo delle forze fisiche che agiscono sull’utensile, regolando gli avanzamenti nel programma NC, mantenendo forza e spessore del truciolo coerenti e costanti. Durante la simulazione Vericut raccoglie informazioni su come variano i principali parametri tecnologici coinvolti e restituisce un’elaborazione grafica della variazione temporale delle grandezze quali forza, spessore del truciolo e velocità di avanzamento per ciascun utensile. In un’ottica di ottimizzazione è possibile analizzare l’andamento di questi valori della lavorazione eseguita dal programma NC originale e mettere in evidenza situazioni di utensile sottoutilizzato, valori eccessivi per forza, tasso di rimozione del materiale, potenza, momento meccanico e deflessioni. Ad esempio in una situazione di grafico con picchi di forza o forza che supera il limite massimo impostato, la velocità di avanzamento del programma ottimizzato con Force sarà modificata per mantenere lo spessore del truciolo costante nel rispetto dei limiti assegnati.
Il confronto tra file originale e file ottimizzato visualizza con rapidità l’intervento di Force nei blocchi di programma e negli avanzamenti. Numerosi sono i vantaggi dell’ottenere programmi NC ottimizzati. Tra questi segnaliamo la possibilità di massimizzare lo spessore del truciolo che consente una riduzione dei tempi di esecuzione del 30% e oltre. Ma ottimizzare con Force significa anche trovare e correggere condizioni di taglio indesiderate quali l’impiego di una profondità di taglio eccessiva, velocità e giri mandrino errati, vibrazioni della macchina, che possono portare a scarsa finitura superficiale, utensili scheggiati o rotti o alla non conformità dimensionale del pezzo lavorato. L’ultima versione di Vericut rilasciata nel 2020 introduce il concetto di intelligenza artificiale per l’ottimizzazione con la nuova modalità Autoapprendimento, grazie alla quale il software apprende dal processo di asportazione e imposta automaticamente i parametri di ottimizzazione degli utensili, processando in autonomia il nuovo programma ottimizzato.