航空宇宙機械加工は完全な CAD/CAM/CAE CNC 機能を使用

DMG Mori (イリノイ州ホフマン エステート) は、航空宇宙機械加工用のシーメンス インダストリー (イリノイ州エルク グローブ ヴィレッジ) の CAD/CAM/CNC ハードウェア、ソフトウェア、およびエンジニアリング サービスのパッケージによってサポートされる航空宇宙 OEM および生産工場に製造技術を提供しています。シーメンスとの長年のパートナーである DMG 森精機は、さまざまな従来型のチップ切断および超音波マシニング センターを構築しています。

航空宇宙産業では、航空宇宙機械加工プロセスで細心の注意と計画を立てて、必要な精度と全体的な生産効率を達成する必要があります。製造される典型的なコンポーネントには、チタンや関連合金、アルミニウム ワークピースなど、軽量だが硬い材料で作られたものがあり、かなりの量の材料除去が行われます。サイクル タイムが長く、その他の原材料コストが高いため、このようなコンポーネントの機械加工は困難です。

最近の 2 つのアプリケーションは、設計から部品へのプロトコル、航空宇宙加工時間、工具寿命、表面仕上げ、寸法精度、全体的な生産効率の削減など、部品生産を改善するために DMG Mori がどのようにシーメンスに頼ることができたかを示しています。

最初の例では、ジェット エンジンの逆推力コンポーネントは、その弾性剛性のために航空宇宙でよく使用される材料である Ti Gal-4-V から作られることになっていました。 CAD ファイルから始めて、シーメンス PLM (製品ライフサイクル管理) チームは、最大材料除去率を計算する VoluMill アドオン機能を備えた NX CAM を通じてプログラムを実行しました。 NX プログラム内のユーザー定義イベント (UDE) 機能により、冷却剤の圧力、振幅、超音波発生器の設定などのポストプロセッサ参照をトリガーするためのチェック ボックスが可能になります。これにより手動プログラミングが不要になり、その結果、プログラム移行時間が 2 日から約 30 分に短縮されました。

プログラムの制御準備が整うと、Sinumerik 840D sl CNC の機能により、実際の切削経路のより合理的なシミュレーションが可能になりました。 3D クイック セット コンプレッサー機能は、すべてのパス モーションに対してパラメトリックな項目別データ ファイルを提供するため、工作機械の NC カーネルお​​よび PLC と連携して、干渉を排除し、最適なツールパスを確保します。

Siemens のテクニカル アプリケーション センター マネージャーである Randy Pearson 氏は次のように述べています。いつでも。この手順を自動化して、所定の時間間隔でテーブル上で実行することもできます。」

高速加工機能は、Cycle 800 によって強調されます。これは、5 軸マシンが空間内で回転した作業平面を定義できるようにする静的平面変換です。業界では 3+2 プログラミングとして一般的に知られています。サイクルは、実際のワーク原点とツール オフセットを変換して、回転したサーフェスを参照します。ここで注目すべきは、サイクルが特定の機械のキネマティクスに対応し、物理軸を作業平面に垂直に配置することです。これは、TRAORI または変換方向として参照されます。

一方、マシン上の Sinumerik CNC Operate ユーザー インターフェイスにより、オペレータは統合されたツール管理と情報管理機能を実行でき、すべて USB またはネットワーク接続で転送できます。

シミュレーションでは、ワークピースのローディングと固定は NX CAM で仮想的に実行されます。NX CAM は、これらの大規模な材料除去アプリケーションで重要な、一貫したチップ ロードも計算します。シミュレーションはさらに、すべての切削セクションで工具の長さを検証し、機械を開始するためのプログラムを完成させます。これは文字通り、マシンの「デジタル ツイン」で作業するようなものです。

DMG 森精機のナショナル プロダクト マネージャーである Luke Ivaska 氏によると、製造中、このプロセスにより、この非常に硬い材料の工具寿命が 2.25 倍向上しました。 「ほとんどのソフトウェア プログラムは専用の CAM パッケージであり、誰でもすばやく簡単に使用できるため、NX CAM とマシン上の Sinumerik 840D sl の組み合わせとそれができるすべてのことで、いくつかの最初の課題がありました。ただし、ソフトウェアがツールパスを駆動し、オペレーターがほとんど制御できないため、これらには大きな制限があります。 NX CAM と Sinumerik を使用することで、ツールパスの作成に関してより多くの情報を得ることができます。 NXで解決できなかった問題をまだ見つけていません。」その結果、超音波アクターにより、完成品は 4.5 時間で加工され、表面仕上げが 62.5 Ra から 35 Ra に改善されました。

2 番目の例では、従来のチップ切削 5 軸マシニング センターで、エントリー レベルの DMU 50 を使用して、直径 7 インチ (177.8 mm) × 高さ 2 インチ (50.8 mm) の 6061 アルミニウムのブロックを切削して、航空宇宙産業向けの羽根車ファンで、90% 以上の材料除去が達成されています。同じ NX CAM ソフトウェアがこのプロセス チェーンを開始し、単一システムでの 5 軸セットアップと包括的な G コード シミュレーションと検証でかなりの時間を節約できるという最初のメリットがありました。

このインペラー ファン コンポーネントのブレード構造のため、機械加工中にパーツとツール ホルダーの間に許容できるクリアランスは 0.5 のみでした。 NX CAM を使用したシミュレーションにより、ツールとパーツの衝突が防止されました。 DMG森精機のエンジニアリングは、このアプリケーションに実行可能なソリューションを提供するために、別の長年のツーリング パートナーであるハイマーとそのスリム ライン ホルダーに注目しました。その間、補間された工具軸と断面図が NX CAM で実行され、狭いワークスペースでの工具の動作が検証されました。

Sinumerik 840D sl では、同じ 3D クイック セット コンプレッサ機能によって適切なツールパスが確保され、高速加工セットアップと Cycle 800 がこのプロジェクトで再び利用されました。 CNC のグラフィカル ユーザー インターフェイスである Sinumerik Operate を使用すると、エンド ユーザーのオペレータと製造技術担当者は、すべての粗加工および仕上げデータをプレーン テキストで含む生産条件にアクセスできます。また、中断後の再起動および手動再起動のためにログに記録されたすべての 5 軸変換方向データも含まれます。 .

工作機械の可変ストリームライン操作と補間ベクトルを組み合わせて、単一のツールパスでブレード面を加工する際により滑らかな仕上げを生成します。機械は四角から丸への加工に移行し、次にブレード内部を正確に加工するために必要な極端な角度のパスに移行します。プログラムのシングル ブレード フィン部分が自動的にキャプチャされたので、ステップ アンド リピート プログラムを構築できました。

各ブレード フィンの切断経路のシミュレーションは、NX CAM と CNC プログラムの両方で行われました。このベクトル化されたプログラムは、ランディ ピアソン氏と、シーメンスの事業開発担当 PLM ディレクターであるマティアス ラインバーガー氏によると、どのマシンにも移植可能であり、次のようにコメントしています。同じ施設内の複数のマシン、または世界中のショップで実行されている複数のマシンは、すべて制御によって結び付けられています。オペレーション、データ キャプチャ プロトコル、生産分析のために受け取ったフィードバックの間には完全な連続性があります。」

これらのプロジェクトは両方とも、DMG Mori のマシンに搭載された新しい CELOS を使用して実行されました。 CELOS は、これらのアプリケーションにおけるオペレータとマシン間の相互作用を容易にします。実際の状況の即時呼び出し、CAD および CAM 製品へのリンクによる完全なデータ比較、およびログと分析のための顧客企業の ERP システムへの完全なインターフェースを可能にする多数のアプリがあり、プロセス内のリモート調整が可能です。これらの航空宇宙の顧客の場合、グローバルな生産ネットワークへのインタラクティブなコミュニケーションも提供されます。