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优秀的CAD/CAM软件+高能员工=提高效率

来源:国际金属加工商情 发布时间:2022-11-09 923
工业金属加工金属加工金属切削机床金属成型机床模具及冲模焊接设备及工具其他金属材料表面处理测量及控制系统 CAD/CAM
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这款软件的动态运动技术可以不断调整刀具的切削运动,以保持恒定的切屑厚度。由于控制了切削力,产生的热量和振动量都减少了。

整个制造业的公司都在努力试图挽回损失,推动成本下降。天田工具美国公司(Amada Tool America Inc.)通过员工主导的流程改进,释放了CAM软件的潜力,征服了成本削减的挑战。最终,这家刀具制造商将生产周期缩短了一半,同时,加工更加灵活,足以快速适应新的生产节奏。


天田工具美国公司位于纽约州巴达维亚,1965年成立,1990年被位于日本伊势原市的天田集团(Amada Co.)收购。这家公司专攻金属加工设备和机床的开发、制造及服务,为在美国境内的天田公司的转塔冲床和折弯机提供标准和特殊工具。目前,公司拥有80名员工,厂房占地面积6,968m2


公司需加工的零件,材质为系列钢材,需要在磨床、铣床、车床、带锯和放电机上进行加工。公司以流程车间的方式运作,在天田机器上,根据每个工作站的尺寸定制了一套标准工具。然而,与典型的流动车间流程不同的是,天田公司所制造的工具变化大,需要经常更换设置。产品的多样性增加了操作的复杂性,操作员需要经常在零件和操作之间切换。


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在天田S Stocker ATC 折边冲床某个作业区域的两边,正在加工1mm 倒角。


这一技术挑战带来了精简生产流程的机会。天田公司通过购买总部位于康涅狄格州托尔兰郡的CNC Software公司的Mastercam CAD/CAM软件,来扩大其编程能力。这款软件将设备设置标准化,为每个产品保存了单独的编程文件。使用条形码扫描器,操作员可以扫描零件编号,轻松访问数据文件,开始有效生产。


“对我来说,Mastercam是一种工具,”天田公司程序员Ricky Streiff说,“没有工具的工匠什么都干不了,而没有工匠的工具也什么都不算。因此,一旦你有了这种工具以及这种能力,就很容易想到其他的使用方法。”


在最初的培训中,天田公司将员工送到位于纽约州安大略市的Mastercam经销商OptiPro系统公司上课,课程涵盖了车床、铣床和三维铣削。员工们还能利用在线资源来学习更多软件功能。Streiff表示,培训后操作人员“马上就能制作零件,创建编程。”


 经过整合之后,天田开始重新编辑编程文件,以实现最佳的加工效果。公司改进了刀具路径和设备设置,设置了更有效的选项,将生产周期缩短了一半。


“刀具路径更加直观,”Streiff解释说,“制作新程序非常容易,减少了空气切割和不必要的刀具啮合。”
还有一项最重要的改进,涉及天田HRB系列折弯机自动工具交换器(ATC)。最初加工这种零件,用时90分钟,外加20分钟的手动去毛刺操作。更新编程后,总加工周期减为35分钟,并能在机器上去毛刺。


Streiff利用去毛刺和倒角的高速刀具路径,简化了加工操作。动态铣削刀具路径和三维轮廓刀具路径使得使用同一把立铣刀就能粗加工所需的倒角边缘。


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用天田公司的Stocker Gooseneck 冲床进行动态铣削。


在这两个例子中,都消除了对手工精加工的需求,提高了生产率,改善了表面精加工质量。Streiff说,在大多数情况下,由于减少了周期时间和力的负荷,刀具的寿命翻了两番。


这款软件的动态运动技术可以不断调整刀具的切削运动,以保持恒定的切屑厚度。由于控制了切削力,产生的热量和振动量都减少了。


整个刀具的长度都被啮合,实现了更大的材料去除率和更少的刀具磨损。为避免碰撞,模拟验证被用来保证公差。“我能在电脑屏幕上看到一切,”Streiff说。他能清楚地看到加工过程并检查刀具的间隙。“如果看不清,我也知道应该将刀具伸多远才能看得清。”

在狭小的空间里游刃有余


另一项挑战是,天田公司需要在1台带有发那科(Fanuc)控制器的三轴铣床上,为HRB系列折弯机生产不同宽度的分段式工具。为了完成指定宽度,分段式工具的左右两边都需要铣削和研磨。需要通过手工将这些零件磨出1mm的倒角。每个零件由6或12个边组成,每边平均需要3-5分钟才能磨完。


需要将标准的直角头(RAH)手动分到一个特定的角度,因此必须购买两把刀具,每边一把,每把成本约为10000美元。在寻找更具成本效益的解决方案时,Streiff发现了Titespot角度头,由位于俄亥俄州曼斯菲尔德的Eltool公司出品。它是一种由冷却剂驱动的可转角度头。主轴不需要为这种角度头提供动力。主轴就像一个分度器,使这个单独的角度头能够接触到长零件的两边。


为了充分发挥Titespot角度头的优势,天田公司必须确定发那科控制器的编程方案。在这种情况下,直角头需要刀具的长度和直径,以及从刀具尖端到主轴中心的距离。


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Mastercam 软件模拟3D Contour 刀具路径,对一个角度边缘进行倒角处理。


为了避免额外的偏移和刀具补偿问题,Streiff在Mastercam软件上对刀具路径进行编程,并在刀具路径设置中使用计算机补偿。然后,他用这款软件为程序中的每个X移动添加了一个发那科通用变量。这个变量是通过机床中的一个子程序计算出来的。这个子程序参考倒角刀具到主轴中心线的长度和所需的零件宽度,然后将其添加到Mastercam编程的X值中。这种方法与快速反应代码扫描仪相结合,使Streiff及其团队仅用一个Mastercam程序,就能处理任何零件宽度。


为了将数据文件传输到发那科控制器,有必要进行后期编程。应Streiff的要求,OptiPro团队向他发送了后置处理文件。Streiff 利用这些信息以及在线论坛,修改了一个现有文件,成功地输出了所需的代码。所产生的总效果就是:将机器的循环时间减少到1分钟,将手动去毛刺的最低时间降为10 秒,无需额外修改机器设置。
“我觉得这样真酷。”Streiff笑着说。这就好像把一台三轴机床变成了3+1的版本。

零件、程序和人员


受直角头工艺改进的启发,Streiff决定处理一下天田 RS Techster磨床的平面和轴线方向。这款机床专攻磨削、表面磨削和成型磨削,以形成V形角和半径。由于天田公司的作业任务涉及超过30种零件轮廓,制造商订购了毛坯砂轮,并用单点金刚石进行加工。每次操作员更换破旧的砂轮时,这款设备的G代码程序都需要30个小时才有可能粗略地做出预期轮廓。


为了解决效率低下这个问题,Streiff在软件中对平面进行了操作,将轴对准正确的方向,与机床的X、Y和W轴相关联,使用动态粗加工刀具路径,将加工周期从30小时缩短到了6小时。


Streiff解释说:“之前所用的程序大部分时间都是通过切割空气来完成整个轮廓的,而动态粗加工显然不能只切割空气,需要直接切割。”


Streiff将继续使用他的编程知识在公司现有的运营以及任何新的流程中寻找更多的改进机会。像今天的许多制造商一样,天田公司也存在着人员短缺问题。Streiff表示,一旦公司中的空缺职位有人填上,他就能更频繁地使用Mastercam软件,找出它的更多优点。


为了投资下一代,找到潜在员工,天田参与了当地的教育,成为“Genesee Valley教育合作伙伴关系”的赞助商。这个项目还有个名字叫BOCES,在纽约州的巴达维亚有一个校区。制造商们通过参加活动、举办工厂参观以及与联合项目合作等方式来支持学校的发展。Streiff本人就是BOCES合作项目和天田刀具(美国)公司学徒项目的毕业生。


作为一个工具制造商,天田公司使用了很多工具,包括CAD/CAM软件以及训练有素的员工。但只有当两者协同作用时,才能相得益彰。


 “所有这些项目中很重要的一点,就是让我胸有成竹,”Streiff确定地说:“因为我有这样的工具且知道如何使用,所以我信心满满,甚至在打开电脑之前就知道怎么改进流程。”
(本文所有照片均由CNC Software公司提供)

本文由CNC Software公司供稿


来源:荣格-《国际金属加工商情》

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