9 C0 y" Q( y8 p* G( n
GibbsCAM 软件满足工厂的多任务机床的编程需要
: O& k7 `8 m! }& k$ @Inovo 公司是一家氧气调节器制造商，其产品用于医院、疗养院及类似场所。Inovo 公司的主要负责
% k, j) p" }8 R! ]# A3 h
人曾一度在寻找公司扩张的机会。他们的研究调查表明，许多从事外科植入器械生产的公司还在使用过时
5 F2 o5 T! g5 w+ \. D3 q4 y的方法和设备，若一家公司采用更新、更高效、更低劳动密集型的设备来加工生产植入器械，那么它将在
) R3 K7 R+ {8 e5 y市场中占有强有力的竞争优势。因此，他们于2004 年开办了这家Structure Medical 公司，为公司配备
; Z( O- |+ {2 m# I, B* }) L了他们当时所能找到的最新、最高效的多任务机床。
. S$ T" Z/ h( M% z在Structure Medical 公司，主要生产两种产品，它们共同被整形外科医生用来修复受伤的骨骼。第
5 Y+ J9 v% v: l: l& U/ _, ?( Y一种产品是相对较薄的成形板，它在骨骼治愈期间支撑并固定断开的骨骼。成形板并不是一种单一尺寸适
9 G. z2 J* {- q& H- ^
用所有情况的万能产品。它们是针对骨架的特定区域而设计的；颈椎板(该公司的专长) 用于颈部损伤，
" Z9 n+ Z* I9 p% H) {7 i
肘板用于固定碎裂的腕关节，等等。它们通常有多个螺丝孔以便螺钉将它们紧固在骨骼上。本文所配的图
8 `8 ]" j' w+ D9 F1 |片中展示了该工厂生产的成形板和接骨螺钉的典型样品。
; Q [. W8 {) K0 a. y3 C3 U- Q0 P
& J. ?, o. |! |( T
6 {0 T4 Q% R/ u5 N& K0 `( c$ f5 i* l; u- Q% Y! F$ M
成形板通常是用钛加工而成的，因为该金属结合了以下特点：强度高、重量轻和相对的惰性。公司通
1 p* o" I" P! d8 s( `
常在工厂的几台机床之一上通过一步设置工作就加工好整个成形板，这些机床是它最近从
% \9 Z) r5 _ Q- d( d
Willemin-Macodel Inc.公司(Elmsford，纽约)购买的Willemin W-408MT 五轴棒料进给加工中心。该机床
$ g" O, F' x* G) ^+ h并非典型的立式或卧式加工中心。它不是为加工离散工件而设计的，所以没有提供工作台或工件夹具。相
' v9 M3 Q0 e, d) l3 h7 u: S
反，它被设计用来利用棒料加工零件，棒料通常从棒料进给器被送入机床轴。这台小型机床的尺寸和外形
& ] D4 w/ F V- X8 t) z
远远看去很容易被误认为是CNC Swiss 螺杆机床。
9 N) O! f1 G* d+ q
机床的主轴能使棒料以高达6000r/min 的转速旋转以便进行车削加工，它还可以充当C 轴来对棒料分
: ~- j2 \+ U" p' z: O# a
度以便进行铣磨和钻孔操作。一根单刀具回转轴能够以高达30000rpm 的转速旋转，它掌管机械加工，在
( I) `/ y$ }' J2 f: J+ ~6 c/ IXYZ 向上移动，可在B 轴方向上旋转110°把刀具呈送给棒料。为刀具旋转轴提供刀具的是一个刀具库，
0 X# P! Z2 x3 ^
它包含48 把刀具——回转刀具、车刀或者二者的结合。虽然Willemin 提及W-408MT 时把它当作一个加工
4 z; w( T, I' b: a" s9 p中心，但是铣/车机床这一术语能更恰当地表达该机床的功能，即它能够迅速、轻松地从铣磨转换到车削
( q$ c' i; r' m/ \并转换回来。
! F- I* y8 v) G5 r0 U
/ z" u. w M# d% F, g# q
Structure Medical 的第二项主要产品是接骨螺钉，它们穿过成形板中的孔，并拧入骨骼中，以便在
" }2 I5 Z9 t; p& z0 r+ x6 Z" a骨骼治愈期间固定住成形板。
+ X- B% Y& k% t4 a% c但是，在本文里，我们集中讨论公司选用的软件，它使用该软件来为新的多任务机床来编程。许多工
0 C' `: z* k+ R: d, z: M- T
厂投入相当大的资金购买多任务机床，而后却发现由于他们现有的编程软件的限制，导致他们不能充分利
9 A6 x1 u! R7 s2 D _& K
用机床的功能。这些限制迫使工厂考虑升级编程软件。
9 Z1 g) F9 y5 n8 u5 @, Q
在考察了它的多任务车铣复合加工机床可用的一些软件后，工厂从美国Gibbs 公司(Moorpark、加尼
! s1 q) l5 V$ x9 o2 o
弗利亚州) 购买了GibbsCAM 多任务车铣复合加工（MTM）编程软件。Gibbs 公司说GibbsCAM 多任务车铣复
_+ }' a% N/ x; T合加工（MTM）解决了CNC 多任务机床和螺杆机床的编程需要，这些机床使用多个刀具组/六角刀架和多个
4 h, ]# X( ~* @; I转轴(共同提供四轴以上的运动)。这些机床在欧洲颇受欢迎，是正在全球兴起的一个市场行业，因为它们
K) p9 s1 \- W* ]
能高效运转，通过执行完整加工零件所需的全部必要操作来尽量减小安装和零件处理的有关成本。
1 v! ?+ @# {1 e2 J7 z
4 g$ N" _8 a4 w4 w0 C7 X
1 i' D7 v! K0 U
, Q+ v4 J9 I4 ]* \( o) S但是，Gibbs 解释说，由于多任务车铣复合加工机床带来了一些编程难题，所以它们的广泛采用受到
; O: ?6 p9 O$ |: D. v7 `+ z0 ]了制约。该公司说，GibbsCAM 多任务车铣复合加工（MTM）解决了这些难题，它通过引入一个拖放式的图
) G0 @) W: I- W
形化用户界面使得多任务机床的编程变得更容易一些。使多任务生产过程的多个方面同步以及将在制品转
, G8 c2 y! `; a1 J
移都变成了直接的操作，这得益于一个名为Sync Manager 的软件的作用，该软件管理多个速度调节选项
; Z& h0 z* i3 a4 p9 E
并用直观的图形化视图向用户展示生产流程。
" m8 C1 Y% i' f6 w2 `, H
物尽其责
: O- ^6 `) ~ W1 a- ~9 Y% S* A+ H
GibbsCAM 多任务车铣复合加工（MTM）支持多任务机床的许多样式和型号。实际上，Structure Medical
% _& x) x& t6 h6 Z3 o( E
公司购买该软件的原因之一就是，Gibbs 为该公司的Traub TNL 26 车/铣机床提供了一个后台处理程序。
- y. `2 R0 d. W1 j) D
另一个原因就是Mike Rappach(最近被聘为Structure Medical 公司的高级工程师)熟悉GibbsCAM 软
+ _) X3 `& Z5 `; y$ R: F件，他曾经在以前的工作岗位上使用该软件为Willemin 机床编程。Rappach 先生建议工厂使用GibbsCAM
* r: W; x3 S) V, k& t# j4 z h
软件为Willemin 加工中心以及Traub 机床编程。公司管理层采纳了他的建议，而且受到了Gibbs 公司的
$ K! }9 e* J% d/ z8 M8 L: a% y
鼓动，Gibbs 公司提出为它提供一个专门为Willemin 机床开发的同步五轴后台处理程序。好笑的是，尽管
) S% p% v! P! f( ?
工厂原来选择了GibbsCAM 软件用在它的车削中心上，但是这是它首次使用该软件来为它的Willemin 加工
3 z5 Y1 t' h2 n a1 `) p9 O, c中心编制同步五轴加工程序。
, _+ i* Z% w8 J5 P Q
虽然Pappach 先生的大部分时间用来为Willemin 机床编程，但是他也负责为最近新增的Traub TNL 26
- n* E9 k$ H* u# [; @5 `- |: V机床编程。我们问他GibbsCAM 软件给他印象最深刻的是什么。
' F3 p5 T% c! X$ b6 h2 v* _8 S! S
% ~1 B/ d+ Z' N- H+ z
“首先，它相当直接”，他解释说。“使用其他的编程软件，你必须通过大量的命令和提示符才能实
7 K+ [4 q8 T2 w( S
现你想做的事情。而使用 GibbsCAM 多任务车铣复合加工（MTM），你不必费力地进行大量操作来达到能够
9 A K' f2 a" ~8 }
开始创建刀具路径的那个点上。和我曾经用过的其他软件相比而言，它是一种用户友好的软件。”
8 N. ^. p" G) R! V& X) w“该软件还能够应付我们的机床的复杂性，”他继续说。“在工作中同时拥有多把切削刀具能显著减
0 z, o: V5 W$ A少循环时间，但是管理它们全部的移动是可怕的。该软件允许我们一次同步多达16 根轴。我们可以编制
+ x M+ R- Q0 U4 x$ O一个充分利用我们机床的功能的程序，而不必担心某些事物互相干扰的问题。”
" q: s6 F4 m/ f; \0 d7 N6 U8 p7 w6 e; y# R+ p' [; z+ S, w% H
“优秀的”仿真图
# W2 d. ], Z& a. [ `- b/ ~
. d7 N1 g7 h: K9 L
Rappach 先生还钟意Gibbs 是一个“优秀的”加工仿真图，使他能够坐在编程的书桌前通过显示器来
' V( [- d0 ^& k4 y5 H8 m! z预览机械加工。下面显示的一系列屏幕图象模拟了加工一个微小的钛夹的过程，当安装好成形板之后使用
$ H" \% N, S: z1 a3 o6 Z- @0 m! _$ t钛夹将接骨螺钉的头“锁紧”在板上。T 形零件的翼梢距另一翼梢之间的距离为0.360 英寸，当直立在开
5 e+ p" B) [- k N
槽的直径为0.071 英寸的中心柱上时，其高度为0.135 英寸。
* c" B: W2 }7 w. b
这些屏幕图像模拟了在一台Willemin 机床上加工零件的过程。(在我们参观Structure Medical 期间，
) K- o' d+ |4 Y1 o5 E2 i# b# V" p
夹子正在工厂的一台大型Traub 车削中心上运转) 第一张图(A)显示了将要被加工成零件的棒料的前端。
0 a/ b3 a d) F+ z5 C+ f, U
棒料的外圆在其前缘后部已经过车削，图中显示一把端铣刀正在一圆杆的中部铣出一个凹坑。在第二张图
- n, T! ?0 L9 t2 n
(B)中，车刀一边塑造杆的形状，一边同时在凹坑底部稍稍加工出一定的锥度。
5 U5 T% o/ I7 W2 V
在第三帧画面中，锯条已经在成形的杆上切割好了一个凹槽。转轴被分成90 度，图中显示锯条正在
2 E+ g% \$ V4 n9 c5 n8 M; x1 P切割第二个凹槽。凹槽与零件长轴的相对角度必须精确到±0.5 度的范围内。
8 v: [8 _, W0 ^" p7 f! q
在第四帧画面中，棒料外圆进一步减小，图中显示端铣刀开始铣磨凹坑的侧壁，以形成零件的“侧
- Q* O$ r; R* {+ Q2 j$ f/ j
翼”。第五帧画面显示零件所有的侧壁均已被加工去除，除了侧翼。图中显示一把较小的端铣刀正在需要
( |1 n- Z' [) I! k8 E$ q( \7 z的地方倒出圆角半径。最后一帧画面显示的是从母料圆棒上切割(另一项车削加工)后分离出来的完全成形
+ v% K0 Y. F& \* b1 t( H的零件。在最后一步(未显示)，零件被转移到一台后续工作设备上，以便加工零件的末端。在本例中进行
" W' W# A/ h$ ^ h
的操作是去掉切削刀尖。
; W0 t9 J- w8 M, o* @8 b( \7 ]7 aRappach 先生还钟意的一个事实是，可以对机械加工仿真进行定制以显示某台特定机床的实际构造情
# _* c8 ]4 G, t9 }1 x' g& w: _' K况。“显示可以完全根据特定的机床来定制。可以使刀架、滑板和其他运动零件出现在仿真中，就像它们
5 e" @8 k0 w# E
位于真实的机床上一样。”他说。
* [) R r9 E4 ?; ]% Q3 C Q/ R0 t @5 _ @
. F# [$ p% d/ f+ l* B6 d! u' w" r- z
% @. D0 R& {1 Y' P2 |% y" e销售的增长促使公司的早期扩张
9 [; f D# H. d3 j3 o
2004 年是Structure Medical 公司正在组建的一年，而该公司在2005 年就已经非常忙碌了。它希望
, T, J1 a3 ~+ d, ?6 i/ I; h在今后几年内每年都使销售额翻番。为了适应日益增长的销售，公司已经在实施一个扩张计划。通过扩展
+ ?* C! D1 U7 e" b. y
到一家临近的厂房中，它将使生产和办公空间增加10000 平方英尺。
7 U/ v# _, V! L+ m新增的空间不仅为更多的专用机床——包括更多的Willemins 和Traubs——提供了空间，而且使公司
& |4 Z8 h4 `- Z" `: D& Q
得以更高效地使用现有的机床。截至目前为止，工厂拥挤的7000 平方英尺大小的厂房已经阻碍了它为两
3 ?* F7 _7 n: C: P
台以上的Willemins 机床增加棒料进给器。在没有棒料进给器的机床上，每次只能在机床上装载一根和轴
7 t/ C5 t w0 j: D
长一样长的棒料，这限制了机床不需工人照看的运转时长。
' `( E4 J/ X9 U: ?' d! |额外增加的空间将使公司得以为更多的Willemins 机床配备棒料进给器——所有Traub 车削中心均已
! x7 ]$ }" h/ `
配备了这些设备——增强公司在关灯模式下执行加工任务的能力，这种能力对于提高公司的竞争力颇为重
! \5 Q$ D3 ^( @ E0 {# l
要。公司采取三班轮换工作方式：第一班完全由工人操纵，第二班由工人做少量操纵，夜班期间机床几乎
( [; A; V( Z' e: ?完全不受工人照看而运转。
`9 m( q& Z7 r
Structure Medical 公司的总经理Kevin Confoy 说，公司注意在三个方面努力来保持自身的竞争优势。
1 w$ v* |! [" ]/ a1 q7 \“首先，我们花大量时间来挑选我们觉得适合我们工作的最好的机床——这些机床迅速、精确地制造零件，
/ g2 z$ f y" ~+ n: d' y
并且在运转时不需工人过多地监管。”
' [8 o1 p: \/ }8 E# E
“第二，我们聘请了优秀的人才，他们精于编程、调整和操纵我们的生产设备，”他接着说。“最后，
: C; c* J% r5 K8 \8 U
我们花了大量的时间和精力做准备工作。我们希望使用适合我们工作的合适刀具来加工零件。倾尽全力以
4 V/ s @9 V4 W+ a j* S( f: X7 q
便能够使加工工作在很大程度上或者完全不需工人照看。海外竞争对手的最大优势在于他们的劳动力成本
& |& A9 I9 [; x) R较低。我们觉得我们能够通过减少每个零件的劳动力成本来与对手竞争。先进的机床是优势之一。编程系
1 Y6 Q6 v$ C; d$ J" N: V% j统使我们能够充分挖掘这些机床的生产潜力，这是另一个优势。对于我们而言，实践证明GibbsCAM 软件
9 Y5 @. j& N- o7 J) ^! X3 R" L
就是这样一个编程系统。”
" E+ Q# E% T: j# K" `7 Y它已经发挥作用
. K' h. A9 A9 A4 `5 Y9 H
我们期待GibbsCAM 软件发挥重要作用，帮助公司最大化程度利用其扩大的生产能力。但是，在公司
/ O% h, C6 W3 G8 q) G
转变期间，该软件已经为公司作出了巨大的贡献，它帮助公司利用现有的设备和人员生产出更多产品。
/ r' g+ B" q' N% D# T1 {" {“利用GibbsCAM 软件，我们能够更快地对零件编程，”Rappach 先生说。“这使我们得以编制出更多
4 e6 _+ F) G* E/ y# _. p的程序来跟上日益增多的订单。当我们开始接管新空间时，它还使我们免于落后。”
发表于 2012-10-10 16:50:07