近兩年來，位于德國基姆湖邊的Prien小鎮(zhèn)上的HEFTER制造工廠采用了馬扎克（Mazak）的多任務(wù)機(jī)床和GibbsCAM軟件來完成零件加工流程。他們原來的工作流程是在銑床上進(jìn)行多次裝夾，通過多個(gè)刀路程序來完成一個(gè)零件的全部加工過程，而現(xiàn)在則可以采用一次裝夾，通過軟件編程連續(xù)刀路來完成全部加工過程，這種新的工作流程極大地節(jié)約了時(shí)間。

    圖1 Mazak Integrex 200-IIIS復(fù)合加工機(jī)床

    Mazak Integrex 200-IIIS復(fù)合加工機(jī)床，配備了送料裝置、主軸、付主軸、銑刀軸。刀具庫可裝載80把刀具。

    讓那些復(fù)雜的零件加工更加高效—這是機(jī)械加工領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。這就是現(xiàn)在多任務(wù)機(jī)床（MTM）——也叫多軸機(jī)床或車銑復(fù)合加工中心——應(yīng)用越來越廣泛的原因。HEFTER制造工廠，HEFTER集團(tuán)的核心業(yè)務(wù)單元，順應(yīng)了這個(gè)潮流在發(fā)展。HEFTER公司擁有多年馬扎克車床使用經(jīng)驗(yàn)，因此第一臺(tái)多任務(wù)加工機(jī)床也選擇馬扎克的產(chǎn)品就理所當(dāng)然：一臺(tái)Integrex 200-IIIS復(fù)合加工機(jī)，配備了主軸、副主軸和銑刀軸；一個(gè)材料直徑可達(dá)65mm的棒料進(jìn)給器，使機(jī)器可以勿需人工干預(yù)而進(jìn)行不間斷的三班操作。

    沒有軟件就沒有硬件！換言之，沒有軟件就無法發(fā)揮機(jī)床的效應(yīng)。兩年前，當(dāng)決定購買這臺(tái)機(jī)床時(shí)，制造部負(fù)責(zé)人就開始尋找一個(gè)合適的編程系統(tǒng)，因?yàn)镸TM機(jī)床擁有非常復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)—Integrex 200-IIIS有8個(gè)運(yùn)動(dòng)軸—這不是一件容易的事。HEFTER公司系統(tǒng)管理員Franz Huber先生解釋說：“GibbsCAM是別人推薦給我們的。該軟件被形容為強(qiáng)大而靈活的。從我們的角度來說，一個(gè)最重要的因素就是要在馬扎克機(jī)床上有很多可參考的應(yīng)用實(shí)例，尤其是在美國市場，這樣可以確保其后置處理能力的萬無一失。經(jīng)過市場調(diào)研后我們得出的結(jié)論是，GibbsCAM是最符合我們公司的多任務(wù)機(jī)床編程要求的加工軟件。”

    GibbsCAM是一個(gè)二維/三維的CAD/CAM完整編程軟件包，主要應(yīng)用于車床、車銑復(fù)合機(jī)床和線切割機(jī)床的編程。對于銑削，它可以支持到五軸聯(lián)動(dòng)加工。他的多任務(wù)加工編程，則支持目前所有的多任務(wù)機(jī)床；它支持多達(dá)25軸的機(jī)床編程，其中甚至包括一些輔助設(shè)備的運(yùn)動(dòng)，如坯料和刀具的自動(dòng)更換系統(tǒng)。

    圖2 鋸掉加工件的最后程序

    編程之后，用GibbsCAM軟件獨(dú)有的同步管理器模擬各工作階段的指令序列，以查驗(yàn)編程結(jié)果的合理性。圖片呈現(xiàn)的是鋸掉加工件的最后程序。

與眾多CAD軟件集成，無數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換損失

    對HEFTER公司來說，與CAD軟件很好的集成也是考察的一個(gè)重要因素。HEFTER的設(shè)計(jì)部門已經(jīng)和SolidWorks合作10年了。由于Gibbs公司是包括SolidWorks在內(nèi)的幾個(gè)常用CAD 軟件供應(yīng)商的合作伙伴，支持直接在CAD軟件界面中一鍵切換到GibbsCAM軟件，而不必通過一個(gè)中間數(shù)據(jù)格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，盡管GibbsCAM也支持中間格式轉(zhuǎn)換的方式。其他AutoCAD、Solid Edge、Pro/E等軟件的用戶也會(huì)受益于這個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

    位于Breidenstein的Datentechnik Reitz公司負(fù)責(zé)GibbsCAM 在HEFTER公司的實(shí)施和技術(shù)支持。沒有專業(yè)的支持，在MTM編程領(lǐng)域則會(huì)一籌莫展。尤其重要的是，根據(jù)機(jī)床參考數(shù)據(jù)文件，在軟件中建立機(jī)床的模擬系統(tǒng)和調(diào)試軟件的后置處理滿足機(jī)床運(yùn)行需要。Datentechnik Reitz公司負(fù)責(zé)了這兩方面的工作。模擬機(jī)床系統(tǒng)應(yīng)用于校驗(yàn)和仿真，它包括所有的機(jī)床選項(xiàng)如各種運(yùn)動(dòng)軸，刀具庫等。

    HEFTER采用馬扎克機(jī)床后，零件加工效率的提升異常驚人。原先負(fù)責(zé)車削編程而現(xiàn)在轉(zhuǎn)而負(fù)責(zé)MTM編程的Peter Scholz說：“越來越多的零件不再使用一般的銑削機(jī)床加工而轉(zhuǎn)到Integrex機(jī)床來加工，原因就是極大的加工時(shí)間優(yōu)勢。一個(gè)零件，以前需要兩到三次裝卡才能完成，而在Integrex復(fù)合加工機(jī)上一次裝卡就可以進(jìn)行六面完整加工。機(jī)床裝卡和定位的時(shí)間極大地節(jié)約了，我們現(xiàn)在的生產(chǎn)時(shí)間只是原來的75％”。這個(gè)機(jī)床能極大的減少輔助工藝時(shí)間，因?yàn)橛袀€(gè)可裝80把刀的刀具庫，機(jī)床操作者可在機(jī)床運(yùn)行過程中可以為后續(xù)的多個(gè)工件準(zhǔn)備好刀具，當(dāng)然軟件有自動(dòng)產(chǎn)生的Excel表格來顯示的刀具使用計(jì)劃以支持機(jī)床這種設(shè)置。

    圖3 加工出的零件

    采用MTM最大的優(yōu)勢是：需要經(jīng)過車削、鉆孔和銑削等多種工藝加工完成的工件，現(xiàn)在只需一次裝卡就能完成全部加工。一些只需銑削加工的零件，相對傳統(tǒng)的銑床而言，可節(jié)約多達(dá)75%的時(shí)間。

既復(fù)雜又靈活

    如果你想采用手工編程而不是專業(yè)的CAM軟件，那在MTM機(jī)床上的工作將會(huì)是一個(gè)復(fù)雜且耗時(shí)的工程，擁有很多不確定因素。簡單地說，多任務(wù)編程的最大難點(diǎn)，就是如何使所有軸和刀具的程序能協(xié)調(diào)運(yùn)作，獲得先進(jìn)的，時(shí)間最優(yōu)的并且不會(huì)產(chǎn)生干涉的程序。GibbsCAM的獨(dú)有的同步管理器可以確保各個(gè)程序之間可協(xié)調(diào)運(yùn)作并達(dá)到最佳狀態(tài)。用戶還可以獲得即時(shí)仿真去看到實(shí)際同步情況時(shí)怎樣的。

    此外，Peter Scholz強(qiáng)調(diào)了GibbsCAM的“輪廓加工”。輪廓加工可以通過未加工完成的毛胚數(shù)據(jù)和零件數(shù)據(jù)比對，自動(dòng)識(shí)別需要完成的輪廓和特征，因此，你只需直接點(diǎn)取即可進(jìn)行加工。據(jù)我們所知，還沒有其它系統(tǒng)有這項(xiàng)功能。技術(shù)要領(lǐng)是：GibbsCAM可直接在實(shí)體上操作，編程人員完全從手工特征生成中解放出來。這方面還有更多優(yōu)勢，如果三維模型發(fā)生變更，如果有需要的話加工刀路可自動(dòng)或半自動(dòng)隨之發(fā)生更新。而且，為了保持CAD和CAM數(shù)據(jù)的一致性，Reitz Datentechnick公司還為其編寫了一個(gè)插件程序。通過一個(gè)表格記錄CAD和CAM文檔的位置。如果某個(gè)實(shí)體文件做了修改，則下次訪問對應(yīng)的CAM文檔時(shí)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)屏幕提示。編程人員則可以便捷的更新變更模型后加工程序。即使將機(jī)床和軟件的復(fù)雜度考慮在內(nèi)，花一周的時(shí)間進(jìn)行培訓(xùn)就能滿足基本的編程工作。其余的可以“邊做邊學(xué)”，Peter Scholz補(bǔ)充到。

    圖4 GibbsCAM編程

    基礎(chǔ)培訓(xùn)持續(xù)了一周，之后立刻開始用GibbsCAM編程。

毫無疑問，這正是HEFTER的前進(jìn)方向。下一步將是五軸聯(lián)動(dòng)加工；公司今年將會(huì)購買相關(guān)模塊。“我們已經(jīng)有零件需要采用四軸聯(lián)動(dòng)加工”Scholz說。第二個(gè)加工車間和第二臺(tái)機(jī)床也是計(jì)劃的一部分。Integrex 200-IIIS復(fù)合加工機(jī)已經(jīng)滿負(fù)荷晝夜不停地運(yùn)行。新的機(jī)床還未最終決定采用什么品牌。HEFTER制造工廠的負(fù)責(zé)人Lorenz Ablinger說：“我們的GibbsCAM編程系統(tǒng)可以在任何型號(hào)的多任務(wù)機(jī)床上使用，我們只需相應(yīng)的機(jī)床定義和可應(yīng)用的后置處理程序。因?yàn)橛蠷eitz Datentechnik公司負(fù)責(zé)這些工作，所以我們做決定的時(shí)候，可以全神貫注于機(jī)床的性能即可。”

    圖5 GibbsCAM的用戶可以增加5軸選項(xiàng)模塊

    需要5軸同步加工編程時(shí)，GibbsCAM的用戶可以增加5軸選項(xiàng)模塊

    （上圖）從左至右依次為：系統(tǒng)管理員Franz Huber，車削編程人員Peter Scholz，在Mazak Integrex 200-IIIS復(fù)合加工機(jī)前的是HEFTER制造工廠的負(fù)責(zé)人Lorenz Ablinger。

    同類CAD/CAM軟件中最好解決方案的來自Cimatron集團(tuán)公司位于美國加州Moorpark市的Gibbs公司，是CAD/CAM系統(tǒng)GibbsCAM軟件的生產(chǎn)商，從2008年年初開始成為Cimatron集團(tuán)的一部分。由于自己擁有CimatronE的CAD/CAM軟件解決方案，到目前為止，Cimatron公司主要還是致力于工模具行業(yè)。與美國Gibbs公司的合并使Cimatron公司在一般零件制造業(yè)中開辟了新的應(yīng)用軟件領(lǐng)域，例如，在多任務(wù)加工中心領(lǐng)域。Cimatron公司的目標(biāo)是為所有制造業(yè)提供業(yè)界一流的軟件解決方案。

    Gibbs軟件在德國以GibbsCAM的產(chǎn)品名稱提供，在美國被很多規(guī)模較大的公司應(yīng)用，包括波音、福特、美國通用動(dòng)力公司、美國通用汽車、美國洛克希德馬丁和美國雷神公司。

    GibbsCAM軟件在德國通過Cimatron德國分公司和Datentechnik Reitz GmbH&Co KG公司直接進(jìn)行銷售。

    如需了解更多信息，請登陸www.cimatron.de，www.gibbscam.com，www.datentechnik-reitz.de查看。

從一人公司到一個(gè)集團(tuán)公司

    HEFTER制造工廠于1963年在德國基姆湖邊的Prien成立，在該公司剛開始運(yùn)作的頭兩年，公司只有一個(gè)人。現(xiàn)在 HEFTER這個(gè)名字代表一個(gè)集團(tuán)公司，Cleantech公司和Officetech公司是在制造工廠下的子公司。HEFTER Systemform公司為紙和郵件的進(jìn)一步處理生產(chǎn)設(shè)備和系統(tǒng)，HEFTER Cleantech公司生產(chǎn)清潔地板和自動(dòng)扶梯的設(shè)備，HEFTER Officetech公司生產(chǎn)碎紙機(jī)，切紙機(jī)和層合機(jī)。

    制造工廠仍然是HEFTER集團(tuán)的核心業(yè)務(wù)，除了為我們自己的公司開發(fā)和生產(chǎn)設(shè)備外，我們也為外部的客戶加工單個(gè)零件或完整組件。

    HEFTER目前的員工總數(shù)是450人，其中70人在匈牙利Nyul市2005年修建的第二個(gè)工廠工作。

    如需了解更多信息，請登陸www.hefter.de查看。

    HEFTER的GibbsCAM軟件配置：

    GibbsCAM V8，安裝選項(xiàng)：

    多達(dá)25軸的車銑復(fù)合加工；MTM模塊支持超過四個(gè)以上的同步運(yùn)作的刀具、付主軸以及Y/B軸；旋轉(zhuǎn)銑削，C軸和/或B軸同步銑削；通過Parasolid讀入3維模型或通過曲面和線框工具進(jìn)行三維建模；CAD接口：Inventor的Part和Assembly，SolidWorks的Part和Assembly，Solid Edge的Part and Assembly，Parasolid，DXF，DWG，IGES；5軸銑削模塊在計(jì)劃中。