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hyperMILL革命性五轴加工策略让复杂工件加工时间的节省高达 90%

解决方案 | 工控家2018-12-06 17:27人气:27

  对于全球航空产业来说,2018年或许又将是一个“喜忧参半”的年份——贸易保护主义抬头,外部环境不佳,增长跌宕不均,但愈发突出发展质量。风云激荡的产业态势,既带来挑战,也蕴含机遇,只有持续修炼“内功”,不断提升实力,才能把握机遇,逆风翱翔。

  激烈的市场竞争中,任何一家航空制造商都明白:唯有不断增强制造实力,不断提升产品质量和生产效率,才能在竞争中胜出。然而,众所周知,航空部件使用的材料特殊,对质量、精度和可靠性有着极高的要求,加工起来本就面临不少难题;在保证质量和精度的前提下,要想提升加工效率,更是难上加难。

  位于美国马萨诸塞州的航空代工制造企业Concept Reality Inc(以下简称Concept公司),不久前就面临着质量和效率上的双重难题。这家企业拥有多位全球航空领域的知名客户,而且客户们不约而同地向其提出了要求——要快速提升产品质量和加工效率,以抢占市场机遇。Concept公司一直沿用传统加工技术,要满足客户需求,就必须改进加工技术,采用新的加工策略。经过多方找寻,Concept公司最终选择了全球领先的CAM 解决方案供应商——OPEN MIND公司作为自己的合作伙伴。最终双方合作所取得的成就,颇令人惊讶。

  OPEN MIND公司在全球5 轴技术领域一直处于领先地位,凭借着 hyperMILL 软件的强大功能以及大量相关专利的亮眼表现,不断助力航空航天、汽车、模具等众多行业的复杂工件加工解决方案的实际落地及深入应用,收获了众多用户的高度好评。

  强大功能,便捷操作

  hyperMILLL软件可以说是OPEN MIND公司绝佳实力的完美体现——其能够为用户提供多种功能强大的5轴策略,例如,可对深腔陡壁等苛刻几何形状进行编程和加工的5轴型腔加工策略,以及能将3D刀具路径转换为5轴联动加工刀路完成加工的5轴再加工策略。同时,其5 轴策略还可用于加工曲面,以5X端面加工为例,在加工适度弯曲的较大曲面时,端面加工通过使用更大的路径间距缩短铣削时间;在凹面加工时则可自适应刀具倾斜角度以确保更高的表面质量。另外,得益于分层进给和毛坯侦测选项,此策略也适用于非常高效的5轴粗加工。

  除了强大的5轴加工实力,hyperMILL高度的便捷性也是其备受市场欢迎的重要原因,即使是最复杂的5轴任务,也可轻松快速编程。众多自动化和特定功能可确保 NC 程序在短时间内编制完成,不需用户有行业特定专业知识。在节省大量时间的同时,CAM 系统还会对刀具路径进行自动干涉检查,极大地确保了工序的可靠性。

  复杂工件 倾斜策略

  hyperMILL强大的5轴策略以及高度的便捷性,非常契合Concept公司的需求,而在实际运用中, hyperMILL更是直击Concept公司所面临的“痛点”,使得困扰已久的难题迎刃而解。

  原来,航空制造所需加工的零件,有不少都是深腔、高陡壁和倒扣等复杂几何形状。这样的零件,只有在增加刀具长度的情况下才能加工,但与此同时,却存在着碰撞问题,不仅会造成刀具损害,更有可能造成零件报废,形成巨大损失。OPEN MIND公司的工程师经过现场实际调研后认为,要解决这些难题,需要精确定义铣削区域并精准计算出该区域中使5轴加工在不发生碰撞情况下可顺利完成的诸多刀具角度。因此,只有联动加工才能做到。而为了高效利用机床并减少磨损、保障工件质量,在加工中必须尽可能减少完成任务所需的机床运动。

  基于此,OPEN MIND工程师们拟定了极具针对性的加工方案:充分利用hyperMILL软件所提供的使用固定刀具角度的多轴定位的策略。在该策略下,当部件位置发生改变时,可以直接加工而无需多次装夹,使得每个加工操作都可以使用相同的刀轴方向。即使工作平面发生偏移或倾斜,刀轴仍然可保持在工作平面Z轴的恒定方向上,刀具也会始终与工作平面成 90 度角。而当采用“使用固定 3+2 的铣削选项”(又称分段定轴加工)时,hyperMILL则会提供一个定义铣削区域的选项,将之分段并使用一个固定刀轴进行加工。内含的3D 加工操作可以直接旋转刀具并将其结果直接设定为加工的方向。编程时可以从单个加工方向和带有刀具的不同角度对铣削区域进行碰撞检查。hyperMILL还可以轻松的将铣削区域分割成几部分,且不会有过多重叠或留有缝隙。相邻区域的铣削刀轨路线和曲面质量亦可以被精准地确定。

  此外,hyperMILL还为此策略提供了自动化功能。由于可实现的进给速度是由最慢的轴决定的,所以好的5轴联动加工路径的秘诀不在于产生运动,而是尽可能减少不必要的运动并优化轴运动。因此,hyperMILL对不必要的轴运动进行自动分度。只有在上述不能起作用的位置才执行完全地联动操作。

  强大的多轴定位策略及自动化功能,使得长期困扰Concept公司的加工难题得到彻底解决,显著提升了工件质量,降低了成本。

  创新组合:刀具与特殊策略算法

  更让Concept公司感到欣喜的,是hyperMILL所带来的效率的巨大提升——hyperMILL MAXX Machining 高性能组件,让Concept公司的整个加工过程焕然一新。其创新性的螺旋倾斜联动铣削的5 轴螺旋铣孔功能,可替代预钻孔和钻孔的解决方案,以非常高效且对刀具友好的方式加工大尺寸圆形型腔,即使针对航空部件这样的难加工材料也可轻松应对。另外,该组件中的一项创新策略——精加工模块,通过同时应用创新的 5 轴切向平面加工策略以及兼具圆桶刀和球头刀功能的锥形圆桶刀,带来了加工质量和效率的双重提升。

  长期以来,人们一直将平面精加工视为非常成熟的工艺,并理所当然地接受了使用球头刀行切铣削以实现高质量表面所需的加工时间。事实上,OPEN MIND 突破传统思维的这一创新组合,给用户带来了最切实的收益。“与使用球头刀、圆鼻刀的传统加工方法相比,hyperMILL MAXX Machining 精加工工序将刀具路径之间的垂直步距增加了 12 倍。这在降低切削深度的同时,还使每个零件的精加工操作时间减少 5 个小时。”Concept公司总裁Chris Nunn 先生欣喜地说道,“这使我们能够在更短的时间内提供更优质的零件,从而给用户带来了巨大优势。”

  在此策略下,锥形圆桶刀具的半径非常大,范围为 250 mm 到 1,500 mm,这些大半径也使6mm 和8 mm 的精加工步距成为可能。圆桶刀上具有球头刀尖,无需切换刀具就可精加工倒圆内角等邻近区域,并且可高效安全地加工难达区域。OPENMIND 的资深工程师们反复验证,使用这些创新策略,加工时间的节省可以高达 90%。

  事实上,除了航空航天产业,hyperMILL 开发人员还为其他诸多行业的多样复杂工件加工开发了专用解决方案,例如用于制造叶轮和叶盘、涡轮叶片或轮胎模具的专业解决方案,专为发动机进气道和排气道以及泵和压缩机管道出入口开发的高效解决方案等,均能为客户带来产品质量的改进和加工效率的提升。“回顾与Concept公司合作的经历,双方通过紧密协作,圆满解决了加工中的一系列痛点难点问题。” OPEN MIND公司相关负责人信心满满地说道,“未来,我们将坚持研发和创新,不断满足用户的特定要求,将高效优质的5轴加工解决方案拓展至更多行业和领域,以助力用户提高生产力,获得更好的制造成本收益。”

  hyperMILL® MAXX Machining 精加工模块在精加工此航空零件时大幅增加了圆桶刀路径的水平步距。图片由 Concept Reality Inc. 提供

  创新策略:可在最短时间内完成平面加工的 5 轴切向平面加工

  使用固定刀具角度的多轴定位加工

  hyperMILL 5 轴弯管程序包:用于可靠加工复杂几何形状的先进 5 轴技术

  5 轴联动加工:全自动计算经过碰撞检查的刀具路径

  路径优化 5 轴钻孔

(本文来源:国际工业自动化网,作者:网友,转载请注明出处

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