关于探索模具数控NC智能化加工的研究

 

经过近几年的迅速发展,国内模具制造能力上升到了一个相当高的水平:CAD/CAM/CAE技术得到了全面应用,...



经过近几年的迅速发展,国内模具制造能力上升到了一个相当高的水平:CAD/CAM/CAE技术得到了全面应用,高精尖的CNC机床为模具加工提供了品质保障,各岗位的技术人才储备为公司的发展奠定了坚实的基础。

但经调研,我们也发现模具行业发展或将面临以下五个瓶颈。

一)长三角地区都面临用工短缺压力。

二)数控加工行业人才流动给企业带来的影响较大。

三)人为因素对模具加工带来一定影响。

四)人力资源成本压力加大,模具加工自动化程度不高。

五)机床开动率偏低,制约了产能增加。

在前几年的企业发展中,模具企业购买了很多设备以满足产能增加的要求。现阶段受外部环境的影响,市场前景存在很多不确定性因素,老板们在设备投资上变得很谨慎。那么我们需要研究的方向是:如何提升机床的开动率和NC加工效率,促使我们利用现有的设备制造出更多的模具。

基于上述问题点分析,并参考国外先进模具企业的应用成果,和我国模具生产现状,我公司以韩国NCB株式会社研发的NCBrain模具智能优化软件为平台,探索模具智能化加工的新思路。

经实际测试后发现:采用NCBrain数控优化软件,能将公司现有NC加工效率提高10%-15%左右,同时实现数控机床的安全化、自动化加工,并能大大降低对数控编程人员和机床操作工的技能要求,缓解人员流动、水平参差不齐给数控加工带来的影响。

NCBrain软件是韩国NCB株式会社研发的专业用于模具数控加工的智能优化软件,已经在韩国、日本等发达国家的模具自动化、无人化加工方面广泛应用。丰田、马自达、本田、现代、起亚等汽车模具厂已经使用该软件多年。在国内,包括山东福田模具、天津汽车模具、上海赛科利、上海宏旭模具、深圳亿和模具、广州毅昌科技、佛山华达高木模具等近40家汽车模具企业已经使用了NCBrain软件。

一、NCBrain软件可实现NC加工标准化、安全化、自动化和高效化。

一)NC加工标准化

NCbrain软件的核心为数控加工工艺数据库,NCbrain公司为我们定制了一套符合模具企业的NC工艺数据库,将机床信息、刀具信息、控制系统信息、材料信息等融入其中。

建立标准化系统的价值是:

1、大大降低人为因素对模具加工的影响。

2、积累公司的技术资源,不至于因为人员的流动而带走公司的核心技术。

3、降低人力成本。公司将会大大降低对高水平编程人员和机床操作人员的依赖,谁来做都会达到同样的效果。

二)NC加工安全化

NCBrain软件可以自动判断毛坯的余量,避免高负荷切削,采用均匀切削的方式,防止刀具过载折断,降低刀具磨损。

三)NC加工自动化

实现机床进给的自动调整,无需操作工现场调节,操作工只需安装工件、调整刀具,控制机床开关即可,这将大大降低对现场操作工水平的要求。如果机床配有ATC自动换刀系统,可以实现无人值守的加工状态,提高机床开动率。

四)NC加工高效化

浙江地区的模具企业大多采用UG NX、PowerMill和Cimatron等软件生成数控加工的G代码,经过NCBrain软件优化后,将模具数控加工的效率整体提高10%-15%左右。

   二、NCBrain软件的具体技术特点

(一)根据切削载荷来自动调整进给以提高加工效率

NCBrain在优化加工程序时会侦查当前刀具在每个刀位点上的切削负荷――针对不同的切削负荷和加工形状,NCBrain结合刀具切削数据库、机床性能数据库和毛坯材质数据库,自动对刀位点的进给进行调整、匹配,实现高效加工。

(二)根据切削载荷自动删除空刀

空刀分为两种,一种是在材料外的空切刀路,还有一种是负荷空刀,是指仅仅去除极少余量的刀路。这两种空刀,NCBrain都能进行删除,然后自动连接刀路。

(三)自动增加局部刀路保证刀具安全

在NCBrain优化刀路时,它会自动实现局部增加刀路来实现刀具的安全加工。

优势:NCBrain优化后,软件侦测到此处余量较大,通过自动增加刀路,缓解刀具切削载荷,避免刀具磨损较大或小直径刀具“断刀”现象发生。

(四)拐角G1刀路圆弧化

优势:NCBrain会自动将拐角G1的代码转化为G2或G3的圆弧,使机床较为顺畅加工,提升拐角加工质量,减轻机床和刀具震动,延长机床和刀具的使用寿命。同时,程序容量大大降低。

(五)降低抬刀高度,且全部G0抬刀

优势:NCBrain优化后的抬刀全部采用增量抬刀,降低抬刀高度,节省时间。抬刀方式走G0,这样保证了快速移动的速度走机床最大移动速度,提升了效率。

(六)降低刀具磨损,延长刀具寿命。

优势:NCBrain主要从三个方面降低刀具磨损:

1)在余量大的时候降速,余量小的时候加速,合理调整进给。

2)在拐角区域,采用走圆弧而不是走点逼近的方式,降低刀具震动,从而达到降低磨损目的。

3)在余量较大区域,自动增加刀路,缓解刀具切削载荷,避免刀具磨损较大或小直径

刀具“断刀”现象发生。

(七)NCBrain优化后,程序理论加工时间和机床实际加工时间较为接近。

优势:而NCBrain是通过设定数据库的方式来进行刀路优化的,其中就包含机床和刀具等参数设定,所以NCBrain算出的理论切削时间和实际机床的切削时间非常接近,为生产计划排产提供了准确的时间依据。

三、小结

伴随着劳动用工瓶颈效应的进一步深化,NC加工的智能化应用将会是一个必然趋势。韩国、日本等国家的模具厂已经借助于NCBrain软件成功实现了智能化加工。这个也必将成为我国模具企业后续发展的方向。

南京同准科技有限公司是韩国NCB株式会社在中国区的一级经销商,我们将通过NCBrain软件,积极探索NC加工智能化应用的方向,积累实际经验,为同行业兄弟公司提供技术参考,为模具行业发展跨上一个新台阶而贡献力量。


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