GibbsCAM 在巨型零件加工上的应用

密密麻麻

GibbsCAM 在巨型零件加工上的应用
客户名称：比塞洛斯国际公司
/ y& P# n9 e' o1 @4 X5 i; \8 }网址：www.bucyrus.com/zh/home.aspx
$ u2 @/ B6 G6 O& x/ U! h难点：巨型工件安装定位困难，估算加工时间困难
0 `; [. z8 x; `' @$ |解决方案：采用GibbsCAM软件
结果：支持直角铣头减少加工和装卡时间，生成加工工艺报告（BOM 表）[备注：直角铣头是专为
) f) K2 I* I- U* G! a6 H* X1 m龙门式数控铣床、加工中心设计的，可以将立式加工轴转换为卧式加工轴，实现一次装夹工件，完
成水平面及垂直面的孔和平面的加工。该附件极大地扩展了机床的加工范围，减少了因为立式、卧式加工工
4 w7 q! C$ z8 H; c2 H序转换带来的工件二次装夹或转运，提高了工作效率，同时又可提高零件的加工精度]。
' x6 q- S4 `5 \; v; K; o2 b# d加工一个装配后重达16,800,000 磅 ，全部铺开需要一个半足球场的巨型零件，其面对难度
' x3 X+ L, K/ P完全不同于一般车间加工厂。
不同于一般工厂的主要是处理复杂的几何问题和其他加工问题，加工巨型零件最困难的是处理
1 z% i" ?$ H! R# N' a  B% n! |不同加工工序间的位置移动和再定位。
8 P" o. X+ e; r) Z0 T- `/ \比塞洛斯国际公司位于美国威斯康星州东南部的密尔沃基市，是一个生产煤、矿、石油等露天
开采用挖掘机械的厂商。比塞洛斯国际公司使用GibbsCAM软件，使加工操作次数大大减少，从而
  x# w* y; V7 ~缩短了花在多次调整巨型工件上的时间。另外，GibbsCAM软件的仿真功能避免贵重零部件的损坏，同时，
1 w% m" T; |- p( F# M$ A% X它的报告功能还可以帮助车间估算加工时间和零部件的成本。
: I' e: y9 o9 I除了1942年至1945年这三年公司60%的产品都投入到军工产品生产外，自其1880年成立以来，
% p7 `3 h# @9 ]; ~比塞洛斯国际公司一直致力于挖掘机，索斗铲（一种挖掘机）和钻孔机生产。该公司80%的销售区
, N5 e2 }8 Q3 a. \; _域在美国国外，该公司能在激烈的竞争中生存与发展起来，都归功于75年来在露天采矿领域取得的
# C3 f" }. ~: \9 U) D* K, S; V9 S成功，以及对竞争对手成功收购的结果。2007年对德国采矿设备公司DBT GmbH的成功收购，使比
塞洛斯国际公司的业务范围扩展到地下采矿领域，雇员总数增加到6000名。自1893年，比塞洛斯国
际公司总部设在美国威斯康星州南部密尔沃基市的工厂，现在已有近1400名员工。这其中包括7名
. o" C. Q% k( Z; O& U编程人员，他们为车间超过25台数控机床提供技术支持，这些机床主要为比塞洛斯国际公司以及所
3 ]4 n( R7 l. u9 D" ^% N收购的公司制造生产所有零部件和配件。
该车间配备了各种中型到大型的 HMC（卧式加工中心）,VMC（立式加工中心）和车床，但调
配大型零部件的数控中心是二台相同的英格索尔机床。
这个转向架构架是由多个钢板焊接成的焊成件。焊接后，它经过喷砂和喷漆处理，然后被运送
& `5 g* X# W% W7 J到流水线上，流水线在加工之前就已做好标记，用来确保所有的面有足够的余量，从而保证加工出
" L  t% o7 B$ W  O合格成品尺寸。

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4 ~& ]$ X" [# u1 }% C8 n比塞洛斯国际公司使用软件内置的数据报告来输出GibbsCAM的数据，从而获得所有工序的详
细信息包括精确估算的工作量，完整的定位和调整过程、所有刀具和工艺表单。
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英赛-贝拉尔蒂股份公司 Aries 3 型卧式镗床，配有 130 马力的主轴发动机，X 轴行程达 670
英寸，Y轴行程达 216 英寸，有 Z 轴和 W 轴，并安装有数可装卡数十个刀柄，带自动换刀装置
的刀具库。比塞洛斯国际公司使用 SolidWorks软件进行零件建模，使用Cadra软件进行2D制图。编
$ z1 M, M& N0 ~程人员导入SolidWorks件建好的模型和Cadra软件二维图形到GibbsCAM软件中生成NC代码。“有时
2 Y, G: X% P$ q& E! p候，我们不得不使用上个世纪20年代的图纸来为还在使用老设备的客户制造备件，”车间编程主管
Jim Koehler 说，“在我记忆中，我们从来没有让需要备件的客户失望过。”
7 M/ N# I# T% d( H4 i当遇到没有现成的CAD模型时，编程人员就使用GibbsCAM来创建几何图形。大多数零件几何
学简单，用2.5轴加工即可。然而，Koehler先生表示，简单的几何图形并不意味着简单的工作。除
了需要极大地减少工件安装和定位校正的时间外，编程人员还负责为其它相关部门提供精确的估算
0 K+ [1 Y5 [8 C% M加工时间。
GibbsCAM软件如何帮助车间实现这些目标？我们通过为一个公司生产电动挖掘机车架和桁梁
的案例来说明。这台挖掘机设计为每天工作24小时，每周工作7天，由一个2600马力的发动机和多
台700马力的发动机驱动，总重量超过1400吨，有67英尺长的桁梁，每次能够挖掘120吨的泥土，驾
7 V- R. U  k' B# e2 j驶室有三层楼高。
% s: ?6 Q, Y( l) `1 _6 W1 U1 u“这些机器是我在比塞洛斯国际公司10年以来见过最庞大的机器，从来没有过一台机器在这里组
装。”Koehler 先生说，“这些机器都是在矿区现场组装起来的。”车架和桁梁是挖掘机装配中最大的
两个机械部件。车架安装在机械履带牵引装置（轨道）的顶部支持旋转架，旋转架通过一套齿轮和
$ h7 F& T& P: _& O, n, R巨大的轴承系统独立于车架。桁梁作为挖掘机的连接点，支持滑轮系统和钢索。
Koehler 先生说，加工这些钢质车架需要花费好几天时间。“这些零部件放在工作台上，与镗刀
4 T- m7 x: Y5 q8 V杆分开，”他解释说。“跟加工小型工件不同，由于工作台操作的尺寸有限，我们不能使用转盘，而是
通过翻转零部件来进行加工”。但翻转零部件，绝对不是一件轻而易举的事。这个矩形车架重20万
; _) B+ y5 Z  l$ O4 [" E* N磅，长30多英尺，厚15英尺，高8英尺。要用两台起重机和焊接的吊耳来抬起和移动车架。机床操
作人员通过分度表和块规来转换角度和对准零件。
由于GibbsCAM软件支持 直角铣头，车间把加工工序从五道降为三道，这样不同工序中设定
  B2 C2 K6 s( }/ ?零件所用的时间就极大缩短，这个车架的加工过程中，机床闲置时间就缩短了12个小时。
在桁梁加工过程中使用GibbsCAM软件驱动直角铣头也可以节省时间。这种桁梁连接滑轮系
6 R7 a; y7 |" \1 S; O* {统、钢索和铲斗，宽度超过了12 英尺，长度超过70 英尺 。
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尽管加工量不大，但零件垂直安装有困难，车间使用 直角铣头 来切削整个零部件，由于零件
( @' g; J/ V! T! I. ^: ?很长，在加工过程中也必须翻转一次。
尽管如此，公司还是实现了时间和人力成本的节省，与在车架上节省的时间相当。该公司还十
; r" g- u' I6 p" H4 h分依赖GibbsCAM 软件的仿真模拟来检验加工前的刀路。
由于比塞洛斯国际公司的挖掘机通常在千里之外组装，并且部件的造价很高，所以刀路检验非
+ @& @' y) |( n7 p/ D$ f常重要。
“当编程人员看了刀路模拟后，他们对自己的程序相当自信。”Koehler 先生说，“我们确信程序
到车间时只加工我们想要的如何做和只要做的”。GibbsCAM 的预估时间也为车间安排计划提供了很
! `4 K3 s* x. a* B' q5 I' t大帮助。
软件可以自动生成通用的BOM表，但比塞洛斯国际公司的要求更高，不过 Koehler 先生可以定
7 ?* C+ d: c& h9 B+ b制自己所需的报告格式。编程人员从软件中提取所有可用信息到 Excel 电子表格中，Koehler 先生
$ Z5 M3 y+ `: w说：“我们使用它来生成完整的报告包括刀具列表、各种安装定位参数和工艺参数。通过一个个工
序，显示出做一个零件需要的时间”。编程人员也为车间28台机床定制程序。
6 J9 B, D' A) w8 y6 I建立或变更一个程序后，通过软件来生成定位参数、刀具列表和工艺参数，与程序完全匹配，
然后，他们重新设定工作流程，以准确匹配安装定位时间和加工时间。这些数据用来评估交付期和
产品成本。“它简直太棒了！”Koehler 先生说，“这些信息至关重要，我们现在从 GibbsCAM 软件
就能获得，无需花费时间去车间调研。”

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零件太大了没有见过