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Cambio de rol del CNC en la automatización de fábricas aeroespaciales

Cambio de rol del CNC en la automatización de fábricas aeroespaciales
Tiempo de Publicación:2017-11-07
En el ensamblaje aeroespacial automatizado, los controles numéricos de computadora (CNC) son más capaces de abordar movimientos complejos interpolados que los controladores lógicos programables (PLC). Las tecnologías CNC están encontrando una mayor aplicación en herramientas complejas de alineación de fuselajes, control de robots, mecanizado de aditivos, colocación de fibra y colocación de cintas y mecanizado de 5 ejes.

A medida que crece el uso de CNC, los fabricantes deben integrarlos en la gestión del ciclo de vida del producto (PLM), los sistemas de ejecución de fabricación (MES) y los entornos de gestión de operaciones de fabricación (MOM). Para optimizar los procesos de producción, el software MOM se centra en la eficiencia, la flexibilidad y el tiempo de lanzamiento al mercado, que incluyen:
Integración con la gestión de pedidos
Planificación avanzada, programación
Gestión de la calidad
Rastreando y siguiendo
Control de supervisión y adquisición de datos (SCADA)
Gestión de investigación y desarrollo (I + D)
A medida que las tecnologías de CNC y las herramientas de gestión de software han crecido individualmente, a menudo de forma contraproducente, han surgido desafíos:
Planificación de la producción, gestión operativa de una variedad de máquinas
Optimización del rendimiento y flexibilidad de las máquinas de producción basadas en PLC y CNC
Extraer datos para la supervisión, volver a poner la información correcta en las máquinas, interfaz hombre máquina adecuada (HMI)
Administrar niveles de habilidad del operador en una variedad de controladores
Mantenimiento de variedad de máquinas, piezas de repuesto
Una plataforma, todas las tecnologías
Las tecnologías de ensamblado y ensamblado de piezas de aeronaves se pueden estandarizar utilizando las plataformas CNC actuales. Con la apertura del sistema, la tecnología se puede adaptar para adaptarse a la máquina herramienta y otras tecnologías de mecanizado de producción, no solo para el corte de metales tradicional, sino también para la producción de composites. Los procesos de aditivos de moldeo de fibra en la cavidad, colocación de cinta compuesta, cerámica y polvo metálico utilizan tecnología CNC con modos adaptativos y alta personalización para control de movimiento y transmisión de datos.

El uso de CNC como estándar único para varias tecnologías de producción permite:
Operación uniforme, programación de varias máquinas
Integración de datos de máquina en una plataforma de comunicaciones estándar; información consolidada de varias marcas de sensores, componentes de movimiento
Consistente, programación global, operaciones, entrenamiento de mantenimiento
La arquitectura abierta del CNC avanzado proviene de sistemas estándar, el kernel de control numérico virtual (VNCK) para simulación virtual y comandos de lenguaje simples en la HMI, todos diseñados en el control a nivel de lenguaje NC. Los PLC se pueden adaptar a través de herramientas de ingeniería estándar, y las aplicaciones CNC se pueden complementar con herramientas de software de proveedores externos: sistemas de monitoreo de herramientas y procesos, sistemas de medición, tele-servicios y sistemas de monitoreo de video.

Mecanizado de 5 ejes de alto rendimiento
Para mecanizar piezas complejas, el software CNC puede mejorar el rendimiento y la precisión, ya que la cinemática de la máquina ya no es el único factor determinante en el mecanizado. El CNC puede ajustar la interpolación de los ejes de la máquina para integrarlos con vectores de orientación a la pieza de trabajo, aumentando la calidad del acabado de la superficie, optimizando la velocidad de corte y aumentando la eficiencia.
Las piezas se pueden programar en coordenadas cartesianas y ciclos específicos del sistema, y ​​las macros de función pueden calcular automáticamente el movimiento del eje de la máquina.

Integración de sistema
La digitalización de los procesos industriales eventualmente abarcará cada paso del ciclo de vida del producto: diseño, planificación de la producción, ingeniería, ejecución y una red de servicios globales.
El flujo de trabajo de mecanizado multieje se caracteriza típicamente por el diseño asistido por computadora (CAD), la cadena de proceso CNC de fabricación asistida por computadora (CAM). CAM mejorada con postprocesamiento específico combina simulaciones de máquina realistas impulsadas por un VNCK para crear un gemelo digital.
Las unidades CNC se pueden conectar en red para transmitir datos a la nube para monitoreo y acción correctiva, rastreando desde salida de producción y alertas de mantenimiento en la máquina hasta integración con archivos CAD y prototipos de piezas. La producción de componentes y el ensamblaje de aviones terminados se benefician de los controles en las máquinas. Los elementos principales de un sistema empresarial digital completo comienzan a emerger a partir de los datos generados por los controles de la máquina.

Simulación

El software de simulación avanzado y la producción virtual somete la cadena de procesos a un análisis simulativo desde el sistema CAD / CAM hasta la superficie de la pieza de trabajo. En lugar de repetir las pruebas en una máquina real, los programas se pueden optimizar en computadora simulación, con la excepción del programa de control numérico, que se simula en una máquina real.

La producción virtual se puede realizar en tres pasos:

  • Análisis de la calidad de los datos según lo provisto por el programa de pieza
  • Ejecución del programa de pieza mediante el control numérico (NC) donde se evalúan las posiciones del punto de ajuste en la salida NC y se puede optimizar y controlar la velocidad
  • Basado en simulación sobre las características de los accionamientos controlados por posición, incluida la dinámica de la máquina

La producción virtual reduce los tiempos de mecanizado, mejora el acabado de la superficie y acorta los tiempos de puesta en marcha de las nuevas piezas de trabajo.

El twin mechatronic se puede ejecutar con solo un simulador CNC, a través de Mechatronics Concept Designs ( MCD ), una herramienta de diseño de máquinas de Siemens. Los tiempos de producción, la prevención de colisiones entre el husillo y la pieza de trabajo, la optimización de la trayectoria de la herramienta y la cinemática de la máquina se pueden virtualizar y evaluar antes de las pruebas. Esta simulación puede impulsar la creación de programas de código G en la máquina final.

Motores, transmisiones, ejes, diapositivas, discos de levas, husillos, etc. se almacenan con todos los datos técnicos y se animan en el MCD . Posiciones, alimentaciones, y las velocidades de la unidad de procesamiento central (CPU) se pueden transferir a la computadora de ingeniería de diseño en el MCD .

El modelo 3D se puede operar como una máquina herramienta a través del control CNC. En modo manual, se pueden activar ejes individuales. En el modo de producción, los ejes se pueden mover de forma síncrona uno hacia el otro a través de discos de levas eléctricos. Las funciones de la máquina se pueden actualizar, verificar y optimizar.

La fábrica digital y la empresa digital siguen siendo objetivos clave para la industria aeroespacial, y la potencia del CNC en todos los niveles operativos de control de movimiento de la máquina, recopilación de datos y comunicaciones continúa alimentando ese proceso, evolucionando a la velocidad de la luz.