Kärcher повышает эффективность изготовления опытных образцов благодаря hyperMILL®
Alfred Kärcher Vertriebs-GmbH |
Winnenden (Baden-Wuerttemberg), Германия
Чтобы создавать инновационные продукты, требуются разработчики с креативным мышлением и производственные мощности для изготовления опытных образцов, позволяющие быстро и эффективно воплощать идеи в жизнь. При этом неотъемлемой частью технологической цепочки является универсальная и простая в управлении система CAD/CAM. Благодаря большому количеству стратегий 5-осевой обработки в сочетании с высокой надежностью программирования процессов компания Kärcher сделала выбор в пользу hyperMILL® от OPEN MIND.
Вы тоже моете свою машину Керхером? Наверняка вы знаете, что «Керхером» в разговорной речи называют мойку высокого давления. Продукты компании, чей бренд стал именем нарицательным, не нуждаются в представлении. В качестве важнейшего фактора экономического роста производитель техники для уборки и очистки называет инновации: на сегодняшний день более 1000 сотрудников компании Kärcher занимаются исследованиями и разработками, число действующих патентов превышает 630 и примерно 90 % продаваемого оборудования разработано не более пяти лет назад.
Каждый новый продукт сначала создается в существующем с 1988 года производственном отделе по изготовлению опытных образцов. Руководитель Ахим Санценбахер рассказывает о своем производственном отделе следующее: «У нас работают двенадцать сотрудников, которые каждую неделю производят от 600 до 800 опытных образцов деталей из стали, латуни и пластика». По словам квалифицированного специалиста по моделированию, таких результатов удалось достичь только благодаря тому, что основная работа выполняется на компьютере, в частности, с помощью систем CAD/CAM и других систем программирования. На последующих этапах используются 5-осевые обрабатывающие центры, 3D-принтеры и станки для обработки листового металла.
Компания Kärcher придает большое значение тому, чтобы опытные образцы изготавливались собственными силами, так как это сокращает время вывода продуктов на рынок и гарантирует, что ни одно ноу-хау не просочится за пределы компании преждевременно. Поэтому производственному отделу по изготовлению опытных образцов уделяется особое внимание и оказывается всяческая поддержка, в том числе в виде инвестиций, которые еще больше ускоряют появление первого функционального образца. Одним из примеров является технология CAD/CAM, которую разработчики опытных образцов используют с начала 1990-х годов.
«В рамках этого испытания мы проверили эффективность системы hyperMILL® на практике. После этого я был уверен, что эта система CAD/CAM — оптимальное решение для нас, так как она облегчает программирование, повышает скорость обработки резанием и позволяет улучшить качество фрезерования».
Михаэль Вуссак, один из четырех специалистов по системам CAM и фрезерованию
Передовое решение CAD/CAM
С ноября 2018 года Ахим Санценбахер и его команда используют для обработки деталей систему hyperMILL® компании OPEN MIND, основным преимуществом которой являются многочисленные стратегии 5-осевой обработки. Однако поводом для инвестиций в новую систему стало другое обстоятельство. «Во время работы с предыдущим поставщиком системы CAM у нас возникли проблемы с обслуживанием, что привело к тому, что мы перестали получать обновления программного обеспечения и постпроцессоров, — объясняет Ахим Санценбахер. — Мы не можем себе позволить работать с устаревшими системами. Наши детали становятся все более сложными, поэтому мы хотим в полной мере использовать каждую новую или усовершенствованную функцию и время от времени поддержку приложений, предлагаемых разработчиком нашего CAM-решения».
При выборе новой системы CAD/CAM команда из четырех человек обращала особое внимание на предлагаемый спектр услуг и, конечно же, на технологические новшества. Сначала были приглашены четыре ведущих производителя систем CAD/CAM, отвечающих поставленным требованиям, чтобы принять участие в сравнительных испытаниях, в ходе которых нужно было запрограммировать, а затем выполнить фрезерную обработку сложной 5-осевой детали с винтовым пазом в условиях, типичных для производства опытных образцов. Это значит, что данные CAD предоставляются утром, а вечером деталь уже должна быть готова, при этом обработка должна быть выполнена за одну установку. без смены инструмента.
Двое из приглашенных разработчиков не стали участвовать в сравнительных испытаниях. «Им, возможно, не хватило времени на подготовку», — предполагает Ахим Санценбахер. У Штеффена Фёлькера, технического руководителя проекта и специалиста компании OPEN MIND по внедрению программного обеспечения на предприятиях по производству пресс-форм и опытных образцов, с этим не возникло никаких проблем. Он поставил перед собой задачу и, взяв на вооружение систему CAM hyperMILL®, блестяще справился с ней. Фрезерная обработка эталонной детали, которая выполнялась на станке Hermle C400, была закончена уже к полудню. Михаэль Вуссак, один из четырех специалистов по системам CAM и фрезерованию в команде производственного отдела, занимающегося изготовлением опытных образцов, был впечатлен таким результатом: «В рамках этого испытания мы проверили эффективность системы hyperMILL® на практике. После этого я был уверен, что эта система CAD/CAM — оптимальное решение для нас, так как она облегчает программирование, повышает скорость обработки резанием и позволяет улучшить качество фрезерования».
Штеффен Фёлькер (справа), специалист компании OPEN MIND по внедрению программного обеспечения на предприятиях по производству пресс-форм и опытных образцов, при необходимости оказывает поддержку Михаэлю Вуссаку и его коллегам на месте.
Гарантия партнерской поддержки
После сравнительных испытаний Ахим Санценбахер отметил еще одно преимущество: «Мы все сошлись во мнении, что в лице компании OPEN MIND мы нашли честного партнера, который предоставит нам желаемый уровень обслуживания».
Алеш Вурушич, ответственный менеджер по работе с ключевыми клиентами компании OPEN MIND, и Штеффен Фёлькер, как правило, поддерживают тесные отношения со своими клиентами. Для специалиста по внедрению программного обеспечения это предполагает активное общение со своими клиентами. На начальном этапе использования системы hyperMILL® Штеффен Фёлькер связывался со специалистами компании Kärcher каждую неделю, чтобы узнать о проблемах, связанных с программированием или обработкой деталей, и по возможности устранить их. Но его помощь требовалась в редких случаях, так как пользователи CAM из производственного отдела по изготовлению опытных образцов компании Kärcher обладают высоким уровнем компетентности: «С их опытом работы с системами CAM программистам практически не требовалась помощь в их ежедневной работе».
Слева направо: Специалисты по изготовлению опытных образцов компании Kärcher Ахим Санценбахер и Михаэль Вуссак довольны поддержкой, которую им оказали Штеффен Фёлькер и Алеш Вурушич из компании OPEN MIND.
Михаэль Вуссак и его коллеги, специализирующиеся на обработке резанием, имеют лицензию hyperMILL® Expert, которая включает все 13 циклов 5-осевой обработки из пакета для обработки поверхностей и полостей, а также модули для черновой и чистовой обработки из пакета повышения производительности hyperMILL® MAXX Machining. Основной пользователь системы CAM рассказывает: «Благодаря грамотной и наглядной структуре интерфейса мы очень быстро разобрались с hyperMILL®. Главное преимущество заключается в том, что принцип работы для каждого цикла одинаков». Алеш Вурушич объясняет это тем, что компания OPEN MIND самостоятельно разрабатывает все программное обеспечение.
В своем пакете для обработки поверхностей и полостей hyperMILL® предлагает 13 различных циклов 5-осевой обработки. Это позволяет программисту выбрать подходящую стратегию для фрезерной обработки детали с любой сложностью геометрии.
CAM и CAD из одних рук
Это также относится к hyperCAD®-S, системе «CAD для CAM», которую компания OPEN MIND разработала специально для программистов CAM, чтобы ускорить процесс программирования ЧПУ. «Эта система полностью интегрирована в hyperMILL®, — с позитивом высказывается радостно говорит Михаэль Вуссак. Таким образом, я могу переключаться между системами CAM и CAD без использования дополнительного интерфейса. Это экономит много времени и нервов».
Часто при изготовлении опытных образцов детали необходимо подготовить для фрезерной обработки, так как многие из них были разработаны для дальнейшего серийного производства методом литья под давлением. Кроме того, для фрезерной обработки требуется опорная или зажимная поверхность, а также нужно выбрать подходящие параметры радиуса или закрыть отверстие. Именно для этого предназначена система hyperCAD®-S, предлагающая быстрые и простые в использовании функции для рисования и работы с поверхностями и твердыми телами.
Большой выбор 5-осевых стратегий
Что касается требований к фрезерной обработке, то в этом плане производство опытных образцов принципиально отличается от серийного производства. При обработке отдельных деталей нет необходимости в экономии времени вплоть до десятой доли секунды. Гораздо больше времени экономится, когда пользователю в максимально короткие сроки доступна практичная и надежная программа ЧПУ, которая в идеале позволяет выполнять обработку деталей за одну установку.. В этом отношении 5-осевая обработка — оптимальная технология для изготовления опытных образцов, так как с ее помощью можно полностью обрабатывать практически все детали с пяти сторон. В результате увеличивается время выполнения цикла, и Михаэль Вуссак с его коллегами может использовать его для программирования следующей детали.
Основным преимуществом системы hyperMILL® являются стратегии 5-осевого фрезерования. В базовой версии пользователю доступно несколько стратегий установки инструмента, которые позволяют подобрать подходящее решение для любой геометрии и кинематики станка. «Программирование не представляет сложности, — отмечает Михаэль Вуссак, — так как сам процесс, в принципе, основан на такой же как 3D-фрезерование и фрезерование инструментом с установкой под определенным углом. Известные 3D-стратегии, такие как чистовая обработка поверхностей и обработка остаточного материала, дополнены параметрами установки инструмента для 5-осевой обработки, которые задаются в дополнительном окне».
Автоматические функции и высокопроизводительные циклы повышают эффективность
Система компании OPEN MIND упрощает 5-осевое программирование благодаря многочисленным автоматическим функциям. «Хорошим примером является функция автоматической индексации, — говорит Алеш Вурушич, — позволяющая в рамках одной операции программировать и фрезеровать области, обработка которых должна выполняться с использованием нескольких установок инструмента». Благодаря этой функции система автоматически находит для отдельных областей фрезерования фиксированное положение инструмента, исключающее возможность столкновения. Области, обработка которых с помощью инструмента, установленного под определенным углом, невозможна, обрабатываются методом 5-осевого синхронного фрезерования.
Функция автоматической 5-осевой обработки остаточного материала также полезна. Во время чистовой обработки она распознает области с остаточным материалом, которые были обработаны не полностью, и после определения базового инструмента автоматически выполняет необходимую обработку этих областей. «Это позволяет нам экономить много времени», — утверждает Михаэль Вуссак.
Черновая обработка играет важную роль в производстве опытных образцов, ведь большинство деталей изготавливается путем фрезерования из цельной заготовки. Поэтому в компании Kärcher активно используется модуль черновой обработки из пакета повышения производительности hyperMILL® MAXX Machining. Компания Kärcher также приобрела модуль чистовой обработки пакета hyperMILL® MAXX Machining, хотя до сих пор практически не использовала его. Но Ахим Санценбахер уверен: «Этот модуль окупится, в частности, когда потребуется обработка электродвигателей для наших аппаратов высокого давления с подогревом воды. Нам нужно будет выполнить чистовую обработку большого количества ребер охлаждения, толщина которых должна точно соответствовать толщине, необходимой для измерения температуры. Благодаря использованию барабанной фрезы и соответствующей стратегии тангенциальной чистовой обработки я рассчитываю на то, что время фрезерования сократится в два раза»
Надежность прежде всего
Ахим Санценбахер видит будущее в дальнейшей автоматизации фрезерной обработки: «В производстве опытных образцов мы также стремимся к тому, чтобы эффективно использовать время и станки, в том числе в ночные смены и по выходным и с минимальным участием людей». И начало уже положено благодаря обрабатывающему центру Hermle C22 с устройством смены палет, рассчитанным на шесть палет.
Так как автоматизация требует максимальной безопасности процессов, руководитель производственного отдела по изготовлению опытных образцов придает большое значение надежности контроля и предотвращения столкновений. hyperMILL® предлагает эффективные решения для этих задач, например, моделирование, в ходе которого учитывается вся среда станка. А для 5-осевой синхронной обработки hyperMILL® даже самостоятельно выполняет расчет параметров установки инструмента, исключающих возможность столкновения. При этом пользователь только указывает, какая ось вращения — в зависимости от кинематики станка — будет использоваться для того, чтобы избежать столкновений.
Экономия времени при программировании и обработке резанием
Ахим Санценбахер доволен выбором системы: «Решение CAM hyperMILL®, как и все пакетное предложение компании OPEN MIND, оптимально подходит для изготовления наших опытных образцов. Набор стратегий очень универсален, а пользовательский интерфейс един для всех циклов и отличается четкой структурой. Созданные программы обеспечивают высокую надежность процессов, к тому же они стали быстрее». Хотя Ахим Санценбахер и не может подкрепить свои слова цифрами, однако, по его ощущениям, время изготовления деталей значительно сократилось. «Для меня hyperMILL® превосходит все системы, которые используются на сегодняшний день в производстве опытных образцов», — подытоживает руководитель производственного отдела по изготовлению опытных образцов.
Галерея
Для создания надежных программ фрезерования разработчики опытных образцов используют систему CAD/CAM hyperMILL® от OPEN MIND
Технология 5-осевой обработки является одной из важнейших в области производства опытных образцов. Полная обработка детали с пяти сторон без смены инструмента — специалисты по изготовлению опытных образцов используют увеличенное время выполнения цикла для программирования следующей детали.
В компании Kärcher еженедельно производят от 600 до 800 опытных образцов деталей. Предпочтительной технологией является 5-осевое фрезерование.
На изображении представлен образец узлового элемента пистолета EASY!Force для профессионального аппарата высокого давления HDS. Он изготовлен методом 5-осевого фрезерования в производственном отделе по изготовлению опытных образцов. Помимо всего прочего, конструкция узлового элемента со сложным контуром предусматривает наличие разъемов для соединения шланга и струйной трубки.
Узловой элемент из латуни является частью рукоятки пистолета высокого давления EASY!Force, также состоящей из механических компонентов, таких как рычаг, который, как и половинки корпуса пистолета, изготавливается (в качестве опытного образца) на 3D-принтере.