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吉林利源公司基于CimatronE编程加工机车车头
2015-04-16
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       吉林利源精制股份有限公司是一家大的上市公司,创建于2000年,公司主要产品有工业  铝型材、建筑铝型材、特殊型材及各种铝型材深加工部件和产品、铝合金轨道车车头、车体, 年生产铝型材能力30万吨。其中,深加工产品10万吨以上,铝合金车体600辆、车头400辆,铝门窗制作能力60万平方米,安装能力40万平方米,模具产能8000套。公司产品出口18个国家和地区。
 
 
 
合作背景:

     1、客户存在的问题:利源公司打算参加20146月份的上海机车展,展出自己制作的机车车头和车体,4月中旬,客户发现按照目前的加工进度,不能保证6月份在上海如期展出。

     存在问题主要有:生产效率低,单件时间太长,平均12个小时以上,编程也跟不上, 5轴设备没有充分利用,因此公司主抓生产的副总打算从外边找人帮忙,可一时还找不到好的5轴编程人员,因此便向思美创公司求助,看能否帮助解决燃眉之急,保证在6月份参加机车展。

          2 思美创公司领导的响应: 当时思美创有实战经验的工程师都在出差,领导考虑到利源客户求助确实是“十万火急”,就召集技术总监和销售总监开会,重新协调了技术人员,把原有工作计划重新调整,先后向利源派来两位资深工程师,帮助解决燃眉之急。   
 
思美创工程师在客户现场的工作

1、和客户领导一起找问题并解决问题:

       客户车头三维外形如图1所示,长8米,宽3.5米,高3米。总共由150块小件组装而成,图2是其中的一件,利源是使用自己做的长方形铝毛坯一件件加工后装配焊接而成。
 
     
                                             图1                                                                               图2 
 
       思美创公司工程师在现场发现模型内部结构是制约编程和加工效率的关键,要想如期完成整个车头的加工,在保证车头外观的情况下必须修改零件的内部结构,具体修改描述见图片说明:

 
 
修改模型后,加工工艺的改变如表1所示:
                     
模型修改后部分加工工艺的改变
 

 

修改前

修改后

备注

每个槽采用20R4牛鼻子刀具粗加工留量0.35,采用球刀直径20精加工,还要清根

由于槽底面和立面曲面属性以及位置关系的变化,每个槽采用20R4牛鼻子刀具粗加工不留余量直接加工到位,不需要精加工和清根工序。

实际的情况是:每个模型修改平均需要1.5小时,但是整个效率平均提高了2倍,由原来从编程到加工的12小时变成6个小时

 
   在当时的技术交流会议上,技术部部长和主管生产的负责人开始都不同意修改模型,担心模型外观和质量,思美创工程师又给做了如下解释:

 1)修改模型,不会影响外观:因为我们只改零件的内表面,整个零件拼接成一个大车头后,修改的面在车头里面,在外面根本看不到,即使进入车头里面去看,因为曲面曲率大,修改成平面也不影响整体效果。

 2)、不用担心车头的整体强度,修改时我们会考虑零件的最小壁厚,再说是展件,不是实际用的车头,因此,强度不是主要问题,不需要校核。

 3)、修改模型虽然会占用编程时间,但是CimatronE有很好的CAD修改功能,这个不是障碍,和提高机床效率相比,这个很值。

       最后几位领导最终同意按照上面说的修改模型。 

2、指导客户工程师使用CimatronE快速修改模型:

    主要步骤见下面图片描述:


 
 
       他们公司当时有两位工程师使用其它软件编程,但由于这个软件修改模型比较麻烦,因此他们编程的模型都是使用CimatronE修改的。

35轴机床后置调试和制作机床仿真

   客户有5台两种德国产fooke机床,双摆头结构,西门子840D系统,有3台机床工作台长60米,另2台工作台长30米,下图是机床外形图。

      在使用5轴机床加工以前,必须要调试机床后置,同时要做出机床仿真,以确保加工安全,具体后置调试和定制机床的内容见下面的介绍。 
 
 
 
15轴后置调试:内容包括

  A、调试3轴铣削和钻孔加工代码

  B、调试5轴定位加工和钻孔代码(西门子ROT功能)

  C、调试联动加工代码(西门子TRAORI功能)

  D、调试换刀功能:包括不同面加工

  E、调试程序间的“长连接”和“短连接”

 2)机床仿真制作:

   CimatronECAD环境创建实际机床装配,在加工模拟环境定义机床各个轴的属性,并加载各个轴的外形几何,CimatronE创建的机床界面如下图所示,其旋转轴相关参数严格按照实际机床参数进行定义。 
 
 
 
   因为是通过反读G代码进行的仿真,极大地提高模拟的安全性,使用CimatronE软件自带仿真功能可以胜任复杂零件的加工,实际加工也验证了这一点。

 

4、零件加工模板制作

  前面提到,编程效率低,没有使用模板编程是一个主要原因。

  现场定置模板里包括了客户加工车头使用的刀具库和参数,模板包括了2.5轴,3轴、  定位和5轴航空铣联动的加工策略,模板包含的策略如下图所示。

  因为模板包含了5轴定位程序, 因此在自动计算5轴定位加工槽之前,需要定义坐标系。 
 
 
 
   通过使用模板节约了他们的编程时间,同时因为很多参数不需要重复输入,也提高了编程的准确程度。
   下面左侧图是车头其中一个拼接零件正面通过模板编程在CimatronE模拟环境得到的结果,右侧图是在实际机床上的加工结果。 
 
          
 
       思美创公司工程师在客户现场提出提高加工效率的改进办法,和利源工程师一起修改模型并制作加工模板,调试机床5轴后置使之尽快进入实战,可以说思美创工程师在现场20天的技术支持在完成整个车头的加工起到了至关重要的作用,协助客户工程师最终完成了整个车头的加工任务,并成功在上海展出,此次展出提高了利源的知名度,达到了预期目的。
    
下图是在上海展出的机车车头图片:
 
 
 
 
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