CAM 於5軸航太加工廠扮演決定成敗的關鍵角色

我們評估 OPEN MIND Technologies AG 提供的先進CAM 軟體套裝 — hyperMILL®,特別留意被大力推薦使用的 hyperMILL® MAXX Machining 功能,並瞭解其中一項創新編程功能是能夠透過圓錐桶型刀(亦稱為圓弧刀)大幅提升材料切除率。


客户感言: Linda Tool 對 hyperMILL®的好評

為了在現今的製造業界中有所成長,工廠需要強化營運、實現自動化、提升效率、擷取和分析資料等,才能充分利用航太等興盛產業的機會。若要達到這個目標,不僅需要高精度設備以及先進技術,還需要定義完善的策略和流程途徑。而這是紐約市加工廠 Linda Tool 即使在經濟大蕭條的困境當中,仍依然堅持走的路。

Linda Tool 負責人Mike DiMarino 先生在 2008 年得出這樣的結論,當時製造業和許多其他產業一樣,也面臨嚴重的挫敗。DiMarino 表示:「當業務活動趨緩,只剩零星活動,進而爆發經濟大蕭條時,我們意識到一個機台搭配一個操作員的舊有模式完全無法繼續生存。因此我們審視自己所處的情況,並決定如果我們要有未來,就需要一個嶄新的策略。」DiMarino 繼續說道:「在我們有機會為一間大型航太供應商製作零件後,決定追求更先進的加工方法,這是最初的觸發因素之一,讓我們意識到對於嶄新策略的需求。風險是一定會有的,但我們決定全力以赴,如今我們已成為合格,零件可直接入庫的航太二階供應商,並受到 AS9102 認證。」

像這樣的遠大目標需要許多行動,從 5 軸加工到進階刀具都包括在內。對於主要業務為車削,並透過在傳統 VMC再次進行二次銑削的工廠而言,這真的是跨出很大一步。DiMarino 毫不猶豫地率先投入並獲得必要的技術。在過程中,他和 Linda Tool 的生產經理 Dave Holmes 先生逐漸明白,除了 5 軸和創新刀具,如果沒有合適的 CAM 軟體程式來執行工作,航太加工一樣不可能成功。

「我們想要一個高效、穩定的流程,而這正是 hyperMILL®為我們帶來的結果。我們很高興選擇hyperMILL®。」

Linda Tool 的生產經理 Dave Holmes

打破常規

無論是在紐約市進行精密加工且實現企業環保責任,或在經濟大蕭條期間做出徹底轉型的決策,Linda Tool 都打破了常規。這間目前有 28 人的工廠成立於 1952 年,位於布魯克林的 Red Hook 區,路旁一棟安靜而不起眼的建築。但進入裡面後,就會聽見現場滿滿先進設備發出的嗡嗡聲,這些設備包括 3、4 和 5 軸加工中心、多任務車床、CMM 等,為航太與國防、工業、醫療、石油和天然氣以及通訊產業提供穩定的供應量。工廠上頭更是有趣 - 整個屋頂由花園組成,員工可以在此使用人造土壤種植蔬菜和花卉。Linda Tool 努力減少碳足跡。所有機器和設備都有集霧器,具有 HEPA 過濾的 HVAC 系統在整點執行,綠色屋頂可減少加熱和冷卻能源,而且所有廢棄物都會回收處理。
或許在 Linda Tool 不守舊的途徑當中,最重要的元素是「從結果中回推規劃如何起頭」的生產流程本身。Holmes 解釋:「對於我們在 2008 年部署的新策略,其中的關鍵部分是首先要仔細判定精加工零件,然後才開始在整個工廠詳細安排每個步驟,這麼做才能確保零件符合或超越規格」。這從我們決定製作零件、並記錄整個工廠流程中的每個步驟時開始執行,可節省時間並最大化品質和生產量。我們進行團隊合作,並運用在製造流程上。

新的 CAM 解決方案發現新的角度

上述生產流程讓 Linda Tool 在尋找解決方案時,成功加工了 7075 鋁製起落架鍛件。Holmes 表示:「當我們有機會接下一件航太大案子時(馬蹄形平面零件其具備狹小槽穴式內部稜角),我們進行斷面切削、側刃銑削或使用圓鼻銑刀,試圖找到有效率的方式來加工零件。我們投資了領先業界的 5 軸技術,採用 Hermle C22 加工中心,這是用於零件的最佳機器,但我們不確定要如何迅速處理。我們需要更實際的解決方案來最大化生產量和效率。我們評估 OPEN MIND Technologies AG 提供的先進CAM 軟體套裝, hyperMILL®,並特別留意到大力推薦使用的 hyperMILL® MAXX Machining 功能,也瞭解到其中一項創新的編程功能是能夠透過圓錐桶型刀(亦稱為圓弧刀)大幅提升材料切除率。」OPEN MIND 透過大半徑錐刀,開發了圓錐桶型刀加工的概念。最後,軟體結合了端銑刀,使用圓鼻銑刀減少了高達 90% 的傳統加工時間。
Emuge 圓弧刀的特色是從底部到刀坏的圓錐形狀,創造出更大的半徑。大半徑在接觸材料時可大幅減少所需的步距數量,因為可在每個刀具路徑製造出更寬的路徑,不論在平面、直紋表面和內部槽穴上每個刀具路徑可切除更多材料。
Holmes 表示:「我們與 Emuge 和 OPEN MIND 密切合作,編程零件並進行測試切割。我們想要一個高效率、穩定的流程,而這一切完全運作順利。我們對此非常滿意。」


圖庫


成功關鍵 – 創新 5 軸技術

過往的嘗試都證實了 Linda Tool 預測的結論 – 領先的5 軸技術是促使航太加工成功的關鍵因素,如果沒有強大的 CAM 軟體解決方案,就不可能達成。雖然 Linda Tool 刻意選擇緩慢審慎的步調,以 3 到 6 個月的時間透過 Hermle 和 hyperMILL® MAXX Machining 軟體實施了新的 5 軸操作,好讓工廠完整適應這個新方法,但Holmes 仍可以順利獲得到不間斷的成功結果,其實這一切並不讓人意外。Holmes 表示:「我們注意到 OPEN MIND 是處理 5 軸加工技術的第一批 CAM 開發商之一,因此我們對 hyperMILL® 很有信心。從一開始我們就加工出了完美的零件。」
hyperMILL® CAM 軟體套件實現各種強大的 5 軸策略,透過最大的效率,加工難以處理的幾何圖形、自由形式表面以及深度型腔。視幾何圖形與機械運動而定,使用者可選擇使用固定刀具角度的 5 軸加工、自動定位或實際的同動加工。所有自動產生的刀具路徑具備碰撞檢查和閃避。

hyperMILL® MAXX Machining 的效能套裝提供三個強大模組供鑽削、粗加工和精加工使用,以達到最高的生產力。5 軸螺旋鑽孔加工可使用標準刀具,在進行粗加工之前移除大量材料,並使用 5 軸螺旋刀具路徑有效切除材料並去除切屑。對於快速、可靠的加工,精加工模組具有螺旋和擺線進給刀具路徑,以及識別零件內部大型內接三角形或圓形的選項,以便使用簡單的刀具路徑進行最佳加工,透過識別具有剩餘材料的區域來完成槽穴。根據實際的切削條件持續動態調整進給率,可確保以最高進給率進行銑削。如此可產生具最大材料移除的最佳銑削路徑。並支援高效能粗加工稜狀和曲線部件表面所使用的 5 軸技術。
hyperMILL® CAM 軟體中創新的演算法可確保將切屑恆量移除乾淨。這有助於維持高使用率,避免讓刀具承受不必要的壓力,粗加工速度相較於傳統銑削的加快程度可達 70%。

OPEN MIND 使用 hyperMILL® 創新的 5 軸切向平面加工,為平面加工開發了獨特的能力,可在搭配桶型刀使用時,讓加工時間最多減少百分之 90。此外,六到八公釐或更寬的步距寬度可搭配大半徑的圓錐桶型刀,產生極佳的平滑表面精加工並延長刀具使用壽命。
5 軸切向平面加工和 5 軸切向加工應用於 Linda Tool 的航太起落架零件,也適用於容易觸及和難以觸及的平面,也能採用遠超過球刀銑削加工可達到的高精度。測量到的粗糙度值通常比使用圓鼻銑刀加工所獲得的粗糙度值精細了五到十倍。
使用 hyperMILL® 軟體進行後加工處理幾乎沒有瑕疵,而且可能是業界最可靠的方式。Holmes 解釋:「hyperMILL® 發佈快速,但最讓我們印象深刻的是其可靠性和重複使用性。當 OPEN MIND 核准我們的需求並製作後處理時,原本我有點懷疑,但他們是對的。流程如此穩定,並在我們的工廠證明了我們不必在輸出NC時檢查零件。事實上,如果我當初直接聽從 OPEN MIND 的意見,並相信這立刻就能順利運作,我們可以節省至少 2 個月的時間。」Holmes 表示:「軟體運作順利,對於我們的生產量十分重要,因此我們計畫將整個工廠與 hyperMILL® 整合。這也有助於強化彼此的關係。與 OPEN MIND 的合作非常成功。他們的技術服務很優秀,而且積極回應。」Linda Tool 的程式設計師 Anna Litovskaya 補充:「我很高興使用 hyperMILL®。這提供了很大的幫助,現在幾乎每一項我們所做的零件專案都會用到它。」

成功高飛

自Linda Tool 近 10 年前執行超前部署新策略以來,公司發生了很大的變化。業務量翻倍,成為公認的航太製造商,但工廠人數卻仍保持不變,未有增加。DiMarino 表示:「過去有四分之三的員工需操作機台。但現在人數已少於一半。」
DiMarino 總結:「我們整體更靈活有彈性,員工技術更加純熟,在定義完善的流程中進行團隊合作。顯而可見,技術也在這樣的成長中扮演了重大的角色。與 OPEN MIND 等頂尖的技術專家合作也是成功過程中不可或缺的一環。如果沒有他們,我們不可能達到今日的成就。」

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