工廠使用整合式 CAD 軟體 hyperMILL® CAM 提升原
Alfred Kärcher Vertriebs-GmbH | 溫嫩登
（巴登-韦尔廷堡州），德國
創新產品需要有創意的開發人員以及快速且有效率地實現理念的原型設計。這需要的設備包括容易用於各種程序的 CAD/CAM 系統。hyperMILL® CAM 軟體搭配 OPEN MIND Technologies 的整合式 CAD 模組，可提供全面性的 5 軸加工策略和編程結果，以確保可靠的程序。
Karcher 位於德國司徒加特，隸屬 Alfred Karcher SE & Co KG 集團，在 72 個國家設有 127 間公司，共有 13,500 名員工。Karcher 是全球頂尖的清潔設備製造商，提供各種創新清潔解決方案，包括高壓和超高壓清潔器、真空和蒸汽清潔器、清掃機和洗滌機等。公司指出創新是最重要的成長因素。1.000 名員工從事研發。Karcher 目前持有 630 項有效專利，所有產品中大約有 90% 僅推出五年或不到五年。
每個新產品最初在設立於 1988 年的原型設計部門製作。原型設計部門主管暨認證型號製作者 Achim Sanzenbacher 說明了他和團隊在此所做的事：「我們有 12 名員工每週以鋼、黃銅和塑膠製造 600 到 800 個原型零件。」CAD/CAM 軟體和其他編程系統用來啟動 5 軸加工系統、3D 印表機和金屬薄板加工中心的生產工作。
Karcher 大幅提升了在公司內部製作原型的重要性。這可縮短上市時間，並確保不會過早散佈技術知識。因此，涉及投資時，原型設計會受到特別關照和支援，以便進一步加快取得功能性初始樣本的進度。用來有效率地進行原型設計的關鍵技術例子是 CAD/CAM 軟體。
「此測試讓我們在實際情況下體驗了 hyperMILL®。看到結果後，我確定這個 CAD/CAM 系統就是我們的最佳解決方案。這可輕鬆編程、快速加工，並持續提供可靠的銑削結果。」
Karcher 原型設計團隊的其中一個 CAM 和銑削專員 Michael Wussack 對此印象深刻。
用於加工的進階 CAD/CAM
在 2018 年 11 月初期，Sanzenbacher 及其團隊選擇改用 OPEN MIND Technologies 提供的 hyperMILL® 軟體進行原型設計，因為這具有效率極高的 5 軸加工策略。此外，改用新 CAD/CAM 平台的決定還根據另一個同樣重要的原因。Sanzenbacher 表示：「我們之前與軟體供應商有服務問題，這造成無法向我們提供軟體或後處理器更新。使用過時的系統讓我們無法負擔。我們的零件變得越來越複雜，因此我們希望能在需要時，運用每項新開發並接受軟體廠商提供的應用支援。」
選擇新的 CAD/CAM 系統時，Karcher 四人加工團隊正在尋找吸引人的服務系列，當然，也要尋找先進技術。Karcher 最初邀請名單上的前四大 CAD/CAM 提供者參與效能評定，其中包括在原型設計時常見的情況下使用螺旋溝槽編程和加工 5 軸元件。這表示，早上提供 CAD 資料後，預期使用單一設定、透過一道銑削程序就要準備好零件。
Karcher 簡短名單上的其中兩個軟體廠商選擇退出效能評定挑戰。不過，OPEN MIND 的技術專案經理暨模具建構和原型設計應用專員 Steffen Völker 開始使用 hyperMILL® CAM 系統，以優異的表現完成效能評定任務。下午，效能評定零件在 Hermle C400 進行銑削，準備好提供檢查。Karcher 原型設計團隊的其中一個 CAM 和銑削專員 Michael Wussack 對此印象深刻。他表示：「此測試讓我們在實際情況下體驗了 hyperMILL®。看到結果後，我確定這個 CAD/CAM 系統就是我們的最佳解決方案。這可輕鬆編程、快速加工，並持續提供可靠的銑削結果。」
OPEN MIND 模具製作和原型設計應用專員 Steffen Völker（右）於現場在 Michael Wussack 及其同事需要協助時提供支援。
卓越的支援
Sanzenbacher 強調，在當天即將結束時，他們更明白另一件事：「我們都同意 OPEN MIND 就是要找的合作夥伴，他們可提供我們想要的服務。」
OPEN MIND 與客戶保持密切連結。最初，Völker 每週聯絡 Karcher 詢問是否有任何關於編程或元件的問題，並快速解決任何問題。不過，由於 Karcher CAM 使用者擁有紮實的原型設計專業知識，需要的協助很少。
由左至右：Karcher 的原型設計師 Achim Sanzenbacher 和 Michael Wussack 非常滿意 OPEN MIND Technologies 的 Steffen Völker 和 Aleš Vurušič 的支援。
Karcher 具有 hyperMILL® 授權，可在表面和槽穴加工執行全部十三個 5 軸循環，也能在整合式 hyperMILL® MAXX Machining 效能套件中使用粗加工和精加工模組。Wussack 表示：「我們很快就能熟練使用 hyperMILL® ，因為使用者介面具備高度直覺性，而且架構清楚。最重要的是，一般操作在每個工法中都相同。」Karcher 也認為，OPEN MIND 開發所有軟體是一種優勢，這樣可以輕鬆整合其模組。
hyperMILL® 的表面和槽穴套件提供 13 種不同的 5 軸循環。無論多麼困難，這都可讓編程人員為每個銑削零件選擇合適的策略。
整體 CAD/CAM 概念
例如，hyperCAD®-S 是 OPEN MIND 特別開發的「用於 CAM 的 CAD」系統，以協助 CAM 程式設計師加速 NC 編碼。Wussack 表示：「這完全整合至 hyperMILL®。這可讓使用者在 CAM 和 CAD 之間來回切換，不必採用介面。這節省許多時間，減少工作壓力。」
特別是在原型設計方面，元件仍需要適應銑削，因為這通常根據射出成型或壓鑄為後續系列生產所開發。銑削零件時，需要支撐或夾治具表面，並且必須進行適應半徑或閉孔等調整。這些任務正是 hyperCAD®-S 的設計支援用途，這使用快速且易於使用的繪圖、表面和實體功能。
大範圍的 5 軸策略
就銑削需求而言，原型設計基本上不同於大量生產。製作個別零件時，減少十分之一秒的整體加工時間並不重要。若能非常快速地建立可處理、程序可靠的 NC 程式（理想上是以單一設定產生精加工元件的程式），就能節省更多時間。就此而言，5 軸加工是理想的原型設計技術，因為幾乎任何元件都能從五側進行整體加工。這也會造成較長的連續加工時間，Wussack 及其團隊可用來編程下一個零件。
hyperMILL® 在 5 軸銑削中真正脫穎而出。它會提供數個傾擺方式，因此可以為每個幾何圖形和任何加工運動提供合適的解決方案。Michael Wussack 指出：「編程很簡單，因為這通常根據三軸 3D 銑削或依角度以刀具設定銑削。除了平面精加工或殘料清角加工等熟悉的 3D 策略，只需要再加上一個視窗來補充 5 軸刀具位置。」
自動化功能和高效能循環提升效率
OPEN MIND 軟體提供眾多可加速 5 軸編程的自動化功能，例如自動定位加工功能。這可以透過單一操作編程和銑削區域，即使需要數個刀具位置時也能如此。此功能可為個別銑削區域自動尋求無碰撞固定刀具角度。無法使用傾斜刀具加工的區域會在五軸上同時銑削。
自動 5 軸殘料清角加工功能也非常實用。這可在精加工期間偵測未完全加工的殘料區域，並在使用者定義參考刀具和加工區域之後，自動執行所需的加工操作。Wussack 表示：「這可節省大量的時間。」
粗加工是經常用於原型設計的加工模式。這是因為大部分的元件都用實體素材銑削加工。在 Karcher，hyperMILL® MAXX Machining 效能套件的粗加工模組可輕鬆執行此工作。Karcher 還投資購買了 hyperMILL® MAXX Machining 精加工模組。Sanzenbacher 預計會在加工熱水高壓清潔器的電子馬達時使用精加工模組。多種散熱片需要以高精度精加工為預定厚度，才能正確進行熱能測量。Sanzenbacher 表示：「透過使用桶型刀和相應的切向精加工策略，我希望減少一半的銑削時間。」
不留漏洞
對於 Sanzenbacher，下一步的革新涉及進一步自動化銑削區域：「在原型設計中，我們也顧慮到有效率地使用時間，因此利用機器，盡可能減少夜晚和週末的工作人員。」為了做到這點，目前已投資具有六倍托盤更換裝置的 Hermle C22，為此打下基礎。
由於自動化需要最大的程序可靠性，碰撞檢查和避免變得非常重要。hyperMILL® 為此提供有效率的選項，例如因應整個機器環境的模擬解決方案。針對 5 軸同動加工，hyperMILL® 會自動計算不會發生碰撞的刀具角度。使用者只要根據機械運動來指定在碰撞預防措施中，應優先使用哪一個旋轉軸。
節省編程和加工時間
Achim Sanzenbacher 感到滿意：「OPEN MIND hyperMILL® CAM 解決方案和所有其他元件都完美符合我們的原型設計需求。模組化策略系統的用途非常多，使用者介面在所有工法當中也很一致且架構清楚。產生的程式可確保安全可靠的加工。我們的速度也更快了。」雖然他沒有元件相關數據來證實這點，但他知道「生產量顯著成長」。「就我看來，hyperMILL® 目前處於原型設計的最前線。」
照片
原型建置者依賴 OPEN MIND 提供的 hyperMILL® CAD/CAM 系統產生可靠的銑削程式。
5 軸加工是原型設計的關鍵技術之一。夾持後，會從五側完全加工零件。原型設計團隊利用較長的運作時間編程下一個元件。
Karcher 每週生產 600 到 800 個原型零件。選擇的技術為 5 軸銑削。
示範件為EASY ! Force 省力握把噴槍的接合處，用於HDS系列專業高壓清洗機。原型是以五軸銑削。複雜的輪廓包含連接軟管與噴管的接管。
此黃銅接管是EASY！Force高壓噴槍握柄零件的一部分。 此外，還有其他機械零件，例如壓桿與槍體外殼，它們的原型都是藉由3D列印機生產