Автоматизация помогает добиваться отличных результатов на производстве, несмотря на высокую конкуренцию

Специалисты по пресс-формам класса 101

JK Machining была основана в 1980 году. Компания базируется в городе Каламазу (штат Мичиган) и занимается проектированием и производством пресс-форм для пластмассовых изделий. Основную долю заказчиков JK Machining составляют компании из автомобильной отрасли и производители медицинских изделий. Заказчики JK Machining из сферы автомобилестроения – поставщики 1­го и 2­го уровней, которые изготавливают детали для салонов: выпускные воздуховоды систем кондиционирования, держатели обивки, подставки для кружек и пр.

Основное внимание в JK Machining уделяют пресс-формам класса 101, отличающимся высокой производительностью и малыми производственными циклами. Эти пресс-формы изготавливаются из материалов высочайшего качества и обладают ресурсом не менее одного миллиона циклов. В отраслях, с которыми работает компания, есть ряд общих тенденций: необходимость повышения качества вынуждает улучшать линии разъема пресс-форм, повышать класс обработки поверхностей и ужесточать допуски. Основными критериями принятия решений для заказчиков как из автомобилестроительной, так и из медицинской отрасли служат качество, срок выполнения заказа и стоимость.

Сокращение сроков выполнения заказов, повышение качества и снижение расходов

«Раньше нам требовалось от 18 до 22 недель, чтобы изготовить оснастку для автомобилестроения, – рассказывает Генри Калкман, президент JK Machining. – Мы сократили этот срок до 10–12 недель. Все наши заказчики хотят быстрее выводить свои продукты на рынок. Офшорные фирмы обладают преимуществом в стоимости и постоянно повышают уровень качества – это наши основные конкуренты».

JK Machining принимает этот вызов, полагаясь на инновационные технологии и команду из 15 специалистов с огромным опытом в сфере проектирования и изготовления пресс-форм. Цех компании оборудован самыми современными станками, в числе которых высокоскоростные многофункциональные обрабатывающие центры, а также шлифовальные, фрезерные и электроэрозионные станки.

Преимущество современных технологий

Несколько лет назад компания JK Machining решила модернизировать свои системы автоматизированного проектирования и управления производством (CAD/CAM), чтобы повысить эффективность и конкурентоспособность. Было выбрано программное обеспечение NX™ от Siemens Digital Industries Software. Это решение включает передовую CAD и CAM систему, а также специализированный модуль для проектирования пресс-форм.

Ранее для проектирования и изготовления пресс-форм в JK Machining использовали разные программные системы. Чтобы перейти от проектирования к производству, компании требовалось сначала экспортировать данные из системы проектирования в нейтральном формате, а затем импортировать их в CAM-систему, чтобы создать управляющие программы для станков с ЧПУ. Из-за импорта и экспорта данных в процессе возникали дополнительные этапы и погрешности, что снижало производительность. Более того, этапы переноса и преобразования данных затрудняли внесение неизбежных конструкторских изменений, которые непросто отслеживать и должным образом реализовывать, особенно в условиях запутанного процесса.

В решениях, которые в JK Machining раньше использовали для программирования станков с ЧПУ, отсутствовали некоторые важные функции, что ограничивало виды работ, которые могла выполнять компания. Когда JK Machining приобрела высокоскоростные 5­осевые станки, оказалось, что имеющееся программы для подготовки УП для станков с ЧПУ трудно настроить и использовать для реализации дополнительных требований к скорости и эффективности.

JK Machining выбрали систему NX исходя из ряда ее ключевых характеристик. Благодаря полной интеграции своих функций NX обеспечила автоматизацию всего процесса изготовления пресс-форм – от проектирования до производства. CAD-инструменты NX предоставляют широкие возможности для работы с геометрическими моделями заказчиков и включают специализированные функции для разработки пресс-форм, которые помогают наладить эффективный процесс на основе заложенных в систему лучших практик. NX CAM использует самые современные методы программирования 5­осевых и высокоскоростных станков, что позволяет JK Machining в полной мере использовать их преимущества. Полностью интегрированная система позволила JK Machining создать цифровую нить, благодаря которой удалось автоматизировать процесс от проектирования до производства.

Поддержка от партнера Siemens, компании CAM Logic

За поддержкой и консультациями по внедрению JK Machining обращается в компанию CAM Logic, которая является партнером Siemens Digital Industries Software по программным продуктам. «Поддержка, которую мы получаем от CAM Logic, особенно важна при переходе на новые версии программного обеспечения, – отмечает Генри Калкман, президент JK Machining. – Они помогают нам разобраться в новых возможностях каждой версии и понять, как мы можем использовать их максимально эффективно».

Разработка пресс-форм в системе NX

Стандартный процесс проектирования пресс-формы в JK Machining начинается с того, что заказчик присылает CAD-модели деталей, которые ему нужно изготовить, и запрашивает коммерческое предложение. CAD-модели обычно приходят в нейтральном формате обмена данными STEP, и специалисты JK Machining импортируют геометрию в NX. При подготовке коммерческого предложения сотрудники компании опираются на огромный опыт проектирования пресс-форм. «Я интуитивно, по прошлому опыту знаю, сколько будет стоить базовый комплект пресс-формы или обогреваемый литник, – рассказывает Калкман. – Наши знания позволяют нам быстро формировать точно рассчитанные ценовые предложения, что крайне важно в нашем бизнесе».

Разработка пресс-формы начинается сразу после получения заказа по проекту. Для создания деталей пресс-формы, проектирования матрицы и пуансона, литников, системы охлаждения и других элементов компания широко применяет специализированный модуль NX «Проектирование пресс-форм». «Работа в NX на много световых лет опережает то, с чем мне раньше проходилось иметь дело при проектировании пресс-форм в 2D, – рассказывает Брайан, конструктор пресс-форм с 30­летним опытом, использующий NX уже более 10 лет. – Средства анализа пресс-форм просто великолепны, я могу с легкостью определять поднутрения и места, где необходим больший уклон. Также я могу находить тонкие и толстые стенки и автоматически определять общую массу пресс-формы и центр тяжести».

Брайан с большим энтузиазмом говорит и о других возможностях автоматизации проектирования пресс-форм в NX. «Библиотеки конструкций пресс-форм сильно экономят время, и с годами мы существенно их расширили, – продолжает он. – Модуль NX «Проектирование пресс-форм» позволил нам упростить и автоматизировать внесение конструкторских изменений. Мы просто кидаем в систему пересмотренную модель детали, добавляем усадку, делаем сравнение со старой версией, определяем, что именно поменялось, и быстро вносим нужные изменения.

Состав изделия также создается автоматически, и мне не нужно тратить на это целый день работы, – добавляет Брайан. – Кроме того, мы автоматизировали повторяющиеся задачи, используя макросы и журналирование. Я могу сделать задачу один раз, записать это, используя журналирование, сохранить как макрос и использовать в моих следующих проектах, что очень сильно экономит время при проектировании».

Изготовление пресс-форм с использованием NX

JK Machining использует NX CAM для создания управляющих программ для всех фрезеровочных работ, выполняемых в ходе производства пресс-формы. В состав оборудования предприятия входят два станка Milltronics, которые применяются преимущественно в циклах сверления и черновой обработки, а также два высокоскоростных вертикальных обрабатывающих центра Röders, один 3­осевой и один 5-осевой, которые используются для обработки матриц и электродов.

Программисты JK Machining, обслуживающие станки с ЧПУ, работают непосредственно с CAD-моделью пресс-формы и широко используют NX для подготовки моделей к механообработке и для проектирования электродов. Для устранения зазоров часто используются такие CAD-инструменты, как вытягивание и объединение. «В модели пресс-формы содержится много данных, которые мы можем использовать, – говорит Рик, старший программист JK Machining. – Например, если нам нужно убрать все каналы охлаждения или отверстия под болты, это можно сделать одним щелчком мыши. Синхронная технология в NX очень проста и интуитивно понятна. Для исправления вызывающей сомнения геометрии, полученной от заказчиков, мы используем функцию оптимизации граней. Это намного проще, чем выполнять многоэтапный процесс исправления. Мы можем с легкостью перемещать, заменять и сдвигать грани».

Полностью интегрированные функции проектирования пресс-форм и механической обработки NX позволяют экономить часы рабочего времени в большинстве проектов. «Мы можем свободно редактировать модели в CAD-системе, а затем так же свободно переключаться между CAD и CAM, – говорит Митч, программист станков с ЧПУ в JK Machining. – Раньше, используя наше предыдущее ПО, мы проектировали пресс-форму, экспортировали ее из CAD-системы и импортировали в САМ, а если что-то не получалось, приходилось проходить все эти этапы заново».

Расширенные возможности NX по подготовке управляющих программ для ЧПУ помогают JK Machining повышать свою конкурентоспособность. «Возможности нашего прежнего ПО не позволяли нам с уверенностью сказать, сможем ли мы изготовить ту или иную деталь, когда нам ее показывали, – говорит Рик. – Теперь у нас не бывает сомнений. Мы способны взяться за любую задачу, будь то детали сложной формы или с глубокими карманами, и мы точно знаем, что сможем запрограммировать это».

Высокоскоростная обработка

Высокоскоростная обработка – это ключевая технология для производителей пресс-форм, поскольку, чем выше режимы резания, тем быстрее можно обработать поверхности до практически зеркального блеска. «Система NX адаптирована для высокоскоростной обработки, – говорит Рик. – Благодаря автоматическому выбору радиусов, а также траекторий подвода и отвода NX обеспечивает очень быструю обработку с плавными траекториями движения режущего инструмента. Станок способен поддерживать высокие режимы резания без острых углов, внезапных остановок и пауз на стали или графите».

«Качество обработки поверхности впечатляет, – продолжает Рик. – Используя станки Röders, мы получаем превосходное качество обработки в каждой операции. После машинной обработки пресс-формы ручной работы уже не требуется. Это экономит массу времени и повышает показатели приемки изделий заказчиком».

Упрощение 5-осевой обработки

Программисты JK Machining особенно высоко ценят средства NX CAM по управлению наклоном инструмента, которые дают возможность использовать весь потенциал 5­осевой обработки. Система автоматически преобразует 3­осевые траектории в 5­осевые, обеспечивая эффективную обработку пресс-форм с глубокими матрицами. Это дает возможность JK Machining применять инструменты с более коротким вылетом, тем самым уменьшая вибрацию, минимизируя отжим инструмента и повышая качество обработки поверхности. «При отсутствии возможности наклона инструмента нам пришлось бы стачивать шейку фрезы на шлифовальном станке, – говорит Рик. – В ходе обработки электрода фрезой диаметром 0,032 и вылетом в полтора дюйма необходимо снижать скорость подачи на треть и уменьшать глубину резания. При традиционной обработке все происходит медленнее. Благодаря 5­осевой функции наклона инструмента в NX CAM мы повышаем качество обработки пресс-форм, добиваясь при этом сокращения времени вплоть до четырехкратного». Митч так же высоко оценивает возможности системы: «Функция наклона оси инструмента – это что-то потрясающее. Она в корне меняет наши возможности, и теперь мы можем браться за такие проекты, от которых раньше отказывались».

Гибкая, эффективная и многоплановая подготовка управляющих программ

Расширенные возможности 5­осевого фрезерования NX наряду с высоким уровнем контроля со стороны пользователя и множеством дополнительных функций позволяют программистам JK Machining поддерживать высокую скорость подачи и высокое качество чистовой обработки. «Метод обработки вдоль углов, который мы используем для черновой дообработки, просто идеально подходит для пресс-форм, – говорит Рик. – Есть масса вариантов получения надлежащей траектории инструмента: можно начать сверху или снизу, обрабатывать снаружи внутрь или изнутри наружу. С нашим прежним программным обеспечением мы бы не смогли добиться таких результатов. В NX мы всегда получаем нужную траекторию для режущего инструмента».

Автоматизация экономит время и повышает эффективность программирования

В NX есть множество инструментов, которые эффективно используют в JK Machining для автоматизации и настройки проектирования и производства пресс-форм. Благодаря шаблонам процессов программисты могут быть уверены в том, что они применяют проверенные инструменты и методы резания. «Благодаря шаблонам мне не нужно вводить одни и те же параметры для каждой операции – диаметры, глубину резки, скорость подачи и так далее, – поясняет Рик. – Я могу многократно использовать сохраненные шаблоны, получая нужную траекторию движения инструмента за считанные минуты, вместо того чтобы целый час думать о глубине резания, боковой стенке и высоте гребешка. У нас есть библиотека шаблонов проверенных циклов обработки, включающих черновую, получистовую и чистовую обработку, что позволяет автоматизировать подготовку управляющих программ. Это значительно ускоряет процесс».

Индивидуальная настройка функций и автоматизация повторяющихся задач

В JK Machining очень ценят открытость средств автоматизации и индивидуальной настройки, что позволяет компании адаптировать NX под конкретные требования. «Мне нравится, что NX поддерживает разные языки программирования, – говорит Рик. – Когда я создаю файл журнала, чтобы автоматизировать повторяющиеся операции, я могу выбрать язык, с которым мне удобнее работать». Создание УП для конкретных станков – еще одно важное преимущество. «Когда у нас появился 5-осевой станок, я не мог настроить постпроцессор, используя прежнее программное обеспечение, – рассказывает Рик. – Однако приложение NX Post Builder является полностью открытым модулем, и с его помощью я могу легко настроить постпроцессор. С хорошо настроенным постпроцессированием мы можем создавать качественные программы, которые улучшают и ускоряют механическую обработку».

Долговременный успех

Генри Калкман обобщает результаты внедрения NX в JK Machining: «Система NX работает безукоризненно. Мы пользуемся ей довольно долго и за это время заметили множество изменений. Раньше мы использовали только 3­осевую обработку, а теперь работаем с 5­осевой. Более того, мы даже рассматриваем возможность роботизации производственного процесса, чтобы еще больше автоматизировать его. Автоматизация и постоянное улучшение с помощью NX позволили нам заслужить репутацию производителя пресс-форм высочайшего качества, четко соблюдающего сроки поставки. Благодаря этому мы развиваемся и сохраняем конкурентное преимущество».