五轴加工创造竞争优势

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五轴加工创造竞争优势

五轴加工创造竞争优势

驻地设在Biedenkopf-Wallau的Meisser股份公司有着一段不平静的历史，在90年前，由Theodor Meissner建立了一家模具制造企业。约在15年前，这家企业陷入了财务困境。后来，通过从家族企业转变成由职工参股的股份公司，才从困境中走出来。从那时起，Meissner股份公司走上了成功之路。

Meissner股份公司的产品线主要是供汽车工业使用的模具，这些模具分为三类：一是用于铸造发动机缸体、缸盖和其他铸件的模具；二是主要用来制造燃料箱和注油管的吹模；三是生产各种不同材料的汽车外壳零件用的模具。

对于成功的模式，作了如下的回答：“企业的成功首先是职工的功劳。他们有相当多的专业知识，并有着很高的工作积极性。对此，也许可以用我们这种股权多数由职工持有的股份公司的奖励模式来作回答。这促进了每一个职工像企业主那样尽责地工作，并把它体现在高品质的产品上。

五轴加工创造竞争优势

优化加工的重要组成部分是越来越多地转向五轴铣削，26台铣床中的14台机床早就适合于进行五轴联动切削。对于总经理来说，这主要是出于经济上的原因。他在陈述理由时说：“我们在对从编程到加工出成品件作整体考虑时，在大多数情况下，五轴加工要比3轴加工达到更短的工艺流程时间和较低的单件成本。”机械加工部门的领导Reinhard Hackler先生详细解释道：“缩短生产工艺流程的时间，其中是由诸如完全取消了工件工序间的换夹而获得的。同样，放弃了电火花加工，也就无需再制造电极了，这就意味着十分可观的节省。”作为其他的优点，他认为是提高了工件的表面质量和尺寸精度。达到这样的加工成果，其原因在于，五轴铣削时，通过铣刀的偏摆可以避免刀具较大的悬伸。较短的铣刀有利于采用较高的切削用量和较大的切屑横截面，有利于承受较大的径向力。还可以降低切削刀刃上的振动。

Work NC用于五轴铣削

图1 Work NC用于五轴铣削

Reinhard Hackler先生以Meissner公司的典型实例论证道：“对于采用砂型制造轿车发动机缸体的、几何形状相当复杂的成型模，我们大部分是通过五轴铣削来加工的。对于这种加工，用来进行半精加工和精加工常常采用4至6把刀具就足够了，例如，铣刀D16用于平面范围的加工，直径为D8，D6和D4~D1的球头铣刀用来加工轮廓。

令人印象深刻的是降低了模具的成本，Reinhard Hackler先生列举了下列理由：“由于降低了切削刀刃上的振动，从而提高了刀具的使用寿命。

容易进行五轴铣削的编程

不想接受五轴加工方式经常出现的理由是，五轴加工的坐标轴运动比较复杂，用眼睛几乎不可能理解这种运动。认为这种复杂运动的编程特别困难，以致成为普遍的看法。但是Meissner公司CAM小组的领导Thorsten Koch先生不假思索反驳说：“五轴铣削的编程并不比3轴铣削的编程那样费事，“在过去的15年里，在设计和切削加工中发生了许多的变化，” Thorsten Koch先生补充道。“而Work NC始终保持着所有创新的步伐。”当时，Meissner公司拥有16套Work NC使用许可证，其中9套Work NC是用于五轴加工。此外，模具制造企业使用了16套Work NC-Viewer许可证。负责加工部门的Reinhard Hackler先生解释说：“我们在所有的机床上安装了笔记本电脑，在电脑上机床操作员可以借助于浏览器，并由此可以调用构件图以及铣刀路径。

编程工作的基础是设计，在Meissner公司是使用了三款在全球领先的CAD系统进行工作，这三个CAD系统是Catia，Siemens NX（前身为Unigraphics）和Pro Engineer。在Work NC软件系统中接受3D数据就像编程那样是不存在任何问题，并且与用户十分友好。根据CAM部门的领导Thorsten Koch先生所说，在这里新编的程序几乎完全是用于五轴加工的：

后一个模块是CAD/CAM系统中最重要的部分，它从现有的3轴程序中自动生成五轴铣削路径。在转换程序时，输入所要求的刀具长度和刀夹就足够了。然后，软件就自动换算铣削路径，产生出无碰撞的五轴铣削路径。在这里还要考虑机床的坐标轴运动，因为所有的机床在其回转角和摆动角方面是受到限制的。另外，Thorsten Koch先生赞扬了如像Work NC Check & Go的各种贴近生产实际的功能。这种功能在考虑计算得到的铣削路径和工件在工作台的定位情况下，用来检验和显示实际机床加工的轴运动。

高速五轴加工中心

高速五轴加工中心

新的软件和硬件加速计算过程

“这样一个工具有最少的编程系统”，CAM专家Thorsten Koch先生补充说。“可视化的情况是相类似的。”通过Work NC 五轴可以使三轴和3+2轴铣削路径同所选机床的坐标轴的运动进行可视化显示。在铣削路径计算和后处理运行期间进行这种仿真。而且仿真可以清楚地看出并标记出各种不同运动部件之间的碰撞。

Thorsten Koch先生还指出了其他重要因素：“五轴加工程序是庞大的，会使计算时间持续相应的时间。所以必须在软件和硬件上保持在当前最高的水平上。”因此，Meissner公司采用了最新的Work NC-V21，这个版本是64位的系统。Sescoi公司由此消除了从前存在大的几何图形方面的问题。Thorsten Koch先生确认：