Tebis技术应用 I Tebis 2.5D结构面智能自动化制造

国际金属加工网 2021年01月22日

Tebis工业4.0数字化智能制造云平台,是冲压模具2.5D结构面智能自动化制造

我们通过四个部分介绍。

第一部分是2.5D结构面加工面临的问题

第二部分是2.5D结构面加工的发展方向

第三部分我们会利用Tebis对一个零件进行2.5D结构面加工规划编程

第四部分通过上面的编程来看,Tebis在2.5D结构面加工所拥有的优势

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第一个问题,整体性差、小平面多、编程琐碎。

如图所示,砖红色和深红色是需要加工的区域,灰色区域不需要加工。

因此,如果使用3D编程加工一个整体,显然是不符合要求的。

传统编程过程中,我们需要全面使用2D编程,分区域分平面的编程。

但是这些平面的交错点很多,三四个面连在一起的也很多。

传统编程过程是比较琐碎的。

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第二个问题,辅助工作多

比如这个区域需要使用插铣,插铣的刀路是要向外延伸的。

如果刀路向外延伸,辅助线或者辅助面也要额外扩展。

如果不做曲面的扩大或延伸,刀具在这里使用2D去下刀时,可能会插到毛坯面。

因此,凸型面也要补全,相应的工作会比较繁琐。

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第三个问题,工艺类别多识别难度大

传统的编程软里,只能识别特征是孔还是平面。

比如这个侧壁面,它为什么需要使用擦铣?

同样是侧壁面,为什么另一个需要等高呢?

在传统的编程软件里,没办法把这些特征和工艺进行匹配。

因此,在传统的编程软件中,它的识别难度非常大。

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第四个问题,深腔比较多五轴用的少刀长不得了

像比较深的腔,但它的槽非常窄。

像模座,如果使用5轴机床的话,需要很大的龙门铣才能够加工。

但龙门铣头一般很大,在这么窄的地方把机床头沉下来,使用短刀的可能性比较小。

为了解决这个问题,往往会使用加长刀具和加长刀杆来进行加工。

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最后一个问题,工件非常大

把整个模座放这里,工作台面就占满了。

传统软件编程,因为没有虚拟机床,没有虚拟的编程环境

只能通过编程人员和操作人员的经验去沟通。

通常情况下,Z轴放在这,假设有一米,但这里几乎占了60%,一米有600不能动。

这里可能占了个200~300,那Z方向在正方向的运动的范围可能才100~200。

那么装刀稍微长一点,哪怕是1mm也会超程。

传统软件因为没有虚拟机床控制,经常发生超程的情况。

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第二部分是2.5D结构面加工的发展方向

传统编程那么多的问题,我们显然更希望发展的是智能自动化

编程不需要那么小心翼翼,实现编程无脑、工艺无纸、操作无人

智能自动化主要体现在哪几个?

从自身分析,要实现编程无脑,是不是有一个导航式的环境会比较好?

能告诉你第一步第二步第三步做什么,拿到零件,不需要思考从哪里去下手。

工艺无纸:不需要用纸质的工艺文档或者是加工表单。

软件本身就有工艺库,刀具、刀具的切削参数、材料、机床等。

第三个,无人值守加工,在车间现场不需要人为的盯着机床。

想要实现无人值守,就涉及到一个比较新兴的技术:数字孪生镜像技术

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第二个发展方向,尽可能多的使用多轴机床

以前做结构面只用3轴机床

3轴机床第一个问题就是装夹,大型模型上去,每装夹一次少则半小时,多则几个小时。

如果使用5,不仅可以降低工艺的成本,装夹的次数也会减少。

如果用3轴机床去做加工,刀具要使用延长刀具或延长刀杆。

那使用5轴的话,减少延长刀具和延长刀杆的使用,刀具成本也会降低。

还有通过短刀去做切削,切削是非常恒定稳定的,切削效率提高加工质量也会有明显的提升

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第三部分,使用Tebis进行2.5D结构面加工编程演示

首先我们启动Tebis starter应用平台,在这里可以管理所有制造的信息,包括加工启动环境

启动2.5D的制造环境,启动完之后新建,就直接进入到一个导航式的2.5D的制造环境里。

在面板会清晰地将步骤一二三四罗列出来。

2.5D编程里,第一步是输入模型,输入模型之后把相关的模型直接指定到01Part里,做个存放的地址,不需要其他操作。

第二步如果需要毛坯,可以作一个随行毛坯,就是在弓箭上有一个均匀的片。

假设毛坯有10毫米的余量,直接写上去运算就可以了。

第三步把坐标系要放进去。

第四步直接进入特征模块,通过颜色选取,然后智能扫描

在扫描过程中识别到68个元素,这68个元素有平面侧壁等。

但过程中有区别传统软件在哪里呢?

传统软件只能识别出这些特征,但是这些特征使用什么工艺,是没办法处理的。

但在Tebis里直接操作点智能智能匹配特征库,只要点智能,相当于把特征和工艺做了智能的匹配。

匹配完之后,我们来看为什么工艺和特征能够智能匹配

是因为在Tebis特征库里,对这些特征,后台已经指定了。

比如属性是在这里指定了平面匹配哪种加工

不同的平面,也做了不同的定义,因此Tebis能够很精准地实现高质量的特征识别和特征匹配

特征和工艺匹配好之后,直接进入制造流程库里,制造流程库相当于传统软件的模板,只要一键执行即可。

与传统软件有什么区别?

一键执行完之后,刀路和刀柄的过切碰撞检查等都做好了,同时可以做全机床的碰撞监测和行程监测等。

不仅运算速度快加工时间已经估算好

刀路通过一键式的运算,而且这里只能看到一个刀路,它内部能否智能匹配?

首先看大平面,智能选择了盘铣刀

多盘铣刀的大小,会根据刚才的工艺库去匹配它的转速进给

同样像侧壁的一个擦铣精加工,它智能换了另外一把刀,而且这把刀的转速进给也是智能匹配出来的。

再来看另外一个工艺,同样是侧壁精加工。

这里使用了等高,但选择了另外一把刀具,而且这把刀具的转速和进给也是智能在库里就调用的。

Tebis的核心部分,会根据机床、根据材料匹配刀具,根据工艺匹配刀具切削参数

选择一把长刀的参数还有平面,识别出是一种行腔,需要开粗。

转速进给可以智能生成多工艺的匹配和智能化,在Tebis里体现的淋漓尽致。

刀路展示完了,现在来看虚拟机床

Tebis里完全可以实现与现实世界一一对应,包括换刀的位置,包括侧刀各方面的细节

我们来看一个换完刀之后的刀路,从换刀位置到加工程序里,可以把机床的一些附加东西隐藏掉,只看机床头的运动。

为什么是曲线的?这就是虚拟机床和传统机床的不同。

传统机床的后置和仿真机床是分开的,它的仿真机床只做碰撞的监测,没办法对运动还原。

Tebis里,为什么是折扇型?因为机床就是这样的运动轨迹

同样在仿真的过程中,还可以跳换到另外一条刀路仿真。

把这个模型放出来,直接跳到抬刀的时候,大概是一个什么样的运动?

他跟现场一模一样,全部刀路放出来以后,这里有十几个刀路。

每一个刀路换刀之后,运动点是不一样的,退出点也是不一样的。

传统软件,是完全无法实现的。

接下来我们看2.5D结构面加工的优势,第一个编程流程很少

从这个流程可以看到,第一步把数据输入,只要把它放到指定程序里。

工件分析要不要?

不需要,因为已经做成了标准化,哪种工件放到哪个环境里加工。

接下来只要做一些编程准备,把零件、毛坯、坐标系放到指定的位置。

通过识别零件的特征智能分类,只要四个过程一键运行。

实现编程无脑化,工作无脑了,是不是不烦恼了?

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第二个,特征能有工艺相匹配,事半功倍

从这个区域可以很清楚的看到,不同的平面匹配不同的工艺

比如这两个面,它们的加工属性几乎是一致的,使用的策略也一样。

同样是平面,为什么它使用策略不一样呢?

因为它旁边有个岛屿,要使用更加安全的刀路去加工。

同样的,这种装配面它使用了插铣。

为什么使用插洗?

是因为装的刀在这里要下的比较深点,刀比较长。

为了提供更高的加工精度,使用插铣。

另一方面,装配方向从这里往下插,这样去铣削,装配的时候相对比较容易。

像这里,为什么用等高呢?

因为要求不是那么高,所以使用更短的刀。

可以看到这些地方都是智能匹配的。

Tebis里,识别效率很高识别质量也很高工艺可以多工艺指定

因此,编程事半功倍

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第三个,机床是全程参与安全不用人为考虑

从上面的编程整个过程可以看到,编程前可以做装夹规划

装上去就可以知道,在XYZ的行程里,还有多大的活动范围,可以进行加工预判。

不需要编程人员去一一实时沟通

只要在这些地方,不出现超程。

那下去也不会出现超程,编程前就可以预判

Tebis编程中,整个机床编程运算一起的。每一个编程刀路都需要挂机床运算,因此能够全模型碰撞监测

最重要的是能够利用机床结构去优化切削运动

比如,这台机床是BC轴,如果换另一台机床,是AC轴的。

AC轴和BC轴,从运动的方式来说,可能会有一些细微的差别。

Tebis可以让虚拟机床智能优化切削运动

举个例子,机床头是正转还是反转?

可能正转要走270°,反转只要走30°。

即使是这么小的运动。Tebis也考虑到了。

编程后,非切削运动可以安全输出

在其他传统的编程软件里,非切削运动是无法输出的。

因为机床不是虚拟机床,只相当是一个碰撞监测的模型,没有办法还原现场。

后置和碰撞模型是分开的,也就是说,所谓的仿真机床和后置是没有关联的。

另外,仿真机床没有办法完全仿真到现场一模一样。

举个简单的例子,5轴机床在旋转的时候,如果刀具很长,在这个地方就不会碰。

但如果直线在这里转,可能会打到某个地方,传统软件里也看不到。

但在Tebis里,虚拟机床跟现场一一对应

每一个点位的动作都能够实时仿真出来,因此非切削运动完全可以安全输出

就像我们前面展示的十几条刀路,其实每一次退刀轨迹都不一样。

传统软件,没办法实时的看到每一个点的退刀运动轨迹。

就从非切削运动能否安全输出这一点,其他传统软件就没办法实现无人值守。

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第四个,也是比较重要的,刀具智能调用参数高效利用

从上面可以很清楚的看到,把刀具直到这里,刀具就智能使用的盘铣刀。

为什么同样是相差不大的小平面,选择的刀具不一样呢?

也是有原则的,面和面的属性不一样。

但是用传统手工编程,编程人员减少自己和现场的沟通,往往会选择一把刀,把大部分都加工了。

那就会出现一个什么样的问题呢?

这几把刀1年用了几千次,这几把刀一年一次没用,这几把刀三年没用一次。

传统编程想达到高效,但是质量做不好,想做好质量,高效很难达成。

Tebis里,同样是智能识别出来的。

Tebis智能换刀智能匹配加工工艺、智能调取加工参数,同时达到高效及高质

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Tebis2.5D结构面加工里,一句话概括:能够实现多快好省

多,是经验数据库多

机床库、刀具库、工艺库、特征库

这些库之间是什么?

参数可以互相去匹配调用,可以去优化组合的。

因此它就能实现,我们要说的第二个,编程速度快

智能匹配了,编程速度就很快。

像刚才加工规划,只要加工准备放到一键执行就好了。

这样一键执行出来的结果,不仅快,加工质量还好。这就利用到Tebis的经验数据库

其实在Tebis里控制加工质量有很多好处,比如真曲面算法精准刀具切削参数这些。

但这里更想强调的是智能调用刀具

智能调用刀具,智能匹配参数,由它来实现加工质量好

省就是成本节省

从上面的编程可以看到,实现了编程无脑,也实现了工艺无纸操作无人

首先工艺无纸,就是节省成本,不再用打印。

编程无脑,原来一个人只能看2台机,现在能看3台4台,是不是成本节省?

操作无人,因为虚拟机床孪生镜像技术,不再需要实时的与操作人员实时沟通了。

第一,沟通成本节省。

第二,整个操作人员减少,实现无人值守了。

一个人从2台机看到3台,看到4台看到5台,整个成本都在节省。

总之,在Tebis的2.5D结构面加工里,大家要记住的一句话就是:

Tebis好,多快好省,非常好

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原文链接

(2.5D结构面智造 Tebis)

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