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GibbsCAM 在巨型零件加工上的应用
* r, v8 v9 n& ^) R1 m8 w客户名称：比塞洛斯国际公司) ?) j3 Q6 [% s M+ b* Z
网址：www.bucyrus.com/zh/home.aspx
% o! O! N) N9 z4 e* S$ s2 D+ [* y难点：巨型工件安装定位困难，估算加工时间困难- Z3 ?: g I1 Q' L2 z
解决方案：采用GibbsCAM软件. w3 ^: C; {; I( L9 V7 m
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! j# s0 J/ v7 }0 q
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
9 U8 s' t" ~, ]) J! p0 L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
+ n+ Q. q8 q$ k# K, j. W( F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]。
& w/ t# q! ^, G+ ?6 h2 r p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$ [- W( v- t3 J& e! e" M! f
完全不同于一般车间加工厂。6 k( I c. p1 p: v% J
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
8 M2 l- u, [6 U+ X不同加工工序间的位置移动和再定位。: C& r1 C4 B4 E* Y* c2 u8 ?
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
0 R% F3 h9 e5 f% f4 q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$ I2 e' ~' c6 d( S; M s& |
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，
7 i4 X9 U x6 x/ F# w" P8 y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。* c1 L, d2 q$ i$ ?1 l) F
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，5 v2 x( L2 D2 X( z9 ^0 s# @$ Q( w
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 A" a w# e3 @) H( I4 T8 _/ h
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
9 C8 U) P- `& N" 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4 S* b! j/ X! j1 Y& ~* a# b8 R8 B7 i
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% B, X4 j( ^- c0 E
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) X; @; \# s/ X5 M
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 g8 Z$ m; ~6 q$ {0 C收购的公司制造生产所有零部件和配件。- _3 ~/ s5 X) C
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2 H0 J' E7 e: ^# }0 J* y
配大型零部件的数控中心是二台相同的英格索尔机床。
+ H p6 |$ O- q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3 e# K x9 g, l2 o/ N% W
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3 O8 h& g: d- w# u
合格成品尺寸。4 Q3 h3 ] z' X; v3 G
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( q, w0 u# o7 @$ U* f- N! ~0 Q4 ^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2 U. }1 e v' F% @
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。# ^% [6 }* Z% E$ c+ _
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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
; _' c( F4 H3 }% @9 N0 `" u8 \: N" t3 ~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
, Y5 T# s8 c+ k I, d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5 T9 s" K* K) N% [
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! H: g- I2 D$ U, d
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
7 s7 w2 A0 l8 A' W$ T- j2 xJim Koehler 说，“在我记忆中，我们从来没有让需要备件的客户失望过。”. t. e. w1 a( O2 i7 k5 c9 Q- R
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
% U' V% r0 m' H5 ~, K5 {8 K7 |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
9 u7 I4 |1 F& X$ h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/ p: p' H% J3 M* O* E6 B+ x
加工时间。1 N# l) z1 L0 ?! n* \
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8 M# C/ V9 T/ F+ Q
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# M7 n5 y7 y' {8 B+ T
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
) R: r- M- J/ u" Z驶室有三层楼高。" G3 l" r; _- j# _8 A% G* Q
“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* M- U' [0 a, w5 q7 w
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3 k7 j9 m) c1 Y
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3 T0 D' Y7 G, ~0 R+ y' H) T
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。+ q }8 m! g6 W- @: ~* T, v+ n3 R; ^
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
) J* L- x8 r5 Q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
7 G8 L W) }* w2 w+ G( F4 Z, W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
+ f# |- r* n- @( z. q& `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
8 f% l( `$ M% W0 C! g作人员通过分度表和块规来转换角度和对准零件。
3 Z, _0 y* d* f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0 x( z8 l0 h- e" Y
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。8 [/ b" S, Y+ u1 q, V1 N
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
! B8 Y3 F: @2 K/ H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9 K' z. E# \6 t8 G
很长，在加工过程中也必须翻转一次。
3 q4 S) Y% I. k- \- J, ~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
4 @1 n! @3 k |! o分依赖GibbsCAM 软件的仿真模拟来检验加工前的刀路。+ t2 i6 w1 e" `0 Q" D, {
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
" Z: Z! o8 h! a; W* f常重要。# ]! f( y! u! }3 d
“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
3 u, p* O* B. _# c/ ~' T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3 T7 I# h/ v! V7 h
大帮助。
8 i: q+ \* l/ q( K7 L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
6 l# B) Z. r, `. h/ \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+ t+ C$ Z! _# R. q
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
T0 `( X9 |5 t7 A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。
9 b6 r: q! g) H3 R4 b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，, q+ m) B, w8 ~; k
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$ u4 f: _3 y6 X$ r) e/ u
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
- ^# G4 k0 d) z. r就能获得，无需花费时间去车间调研。” |
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发表于 2012-10-10 18:12:34
发表于 2013-7-3 06:50:01