实现模具的自动与高效加工

         完全自动化的模具制造并非是异想天开，而是由竞争压力所带来的强烈需求。要实现这个愿望，走的路往往可能是坎坷和漫长的，并不是短时间内便能实现的。Kegelmann模具制造技术公司的创始人Stephan Kegelmann先生谈了这方面的情况。可以说，他是按照新的理念，在新工厂里开始了他的模具制造（目前公司约有30名员工）。所以，不存在传统的组织结构和陈旧的机床来阻碍自动会的实现，企业的所有投资都是为了实现自动化的目标。Kegelmann模具制造技术公司的模具制造是通过软件Winstat framework（Zwicker Systems公司）来实现自动化的，在这个软件系统里完整地集成有程序Work-NC-CAD和Work-NC（Sescoi公司）。自此以后，像缺少工作纸张、加倍供料或错误的供料以及不精确的时间反馈信息等这样的现象便成为了历史，实现了生产能力的提高，减轻了工作人员的劳动强度。 图1 电火花加工：这种加工工艺
特别适合于实现自动化加工。

        用来实现自动化的软件，一方面是用于提高生产效率，另一方面是实现机床作业的自动化。早就有一个统一的托板装卸装置。除了采用OPS-Ingersoll公司的机床铣削石墨电极外，还集成了Erowa公司的工业机器人。模具制造逐步地发展和相应实现自动化。现在，这所有的事必须要从整体和精细地来处理。对此，可以采用任务管理系统（JMS）。这种管理系统，在整个模具制造中肯定会起到使工艺过程顺利进行的作用，在制造过程中不会有物流的堵塞、不需要纸张、不会缺少数据和加倍供料。

图2 Work-NC-CAD:作为自动化制造
电极出发点的程序,从设计得到电极,
并自动生成偏移数据。        人们确定逐步地来实施自动化，并首先是在电火花加工范围内展开。对此，需要实现五道工序的自动化：首先是通过CAD绘制得到电极，然后对其进行编程、铣削和测量，最后还应该自动提供给电火花加工机床必要的信息和电极，以便可以加工工件。
        软件Winstat framework须同参与和用于系统所有选择及准备提供的数据进行交换。为此，Winstat framework提供了高效计算机控制的任务管理和过程管理工具。软件可以管理所有的技术数据、任务和项目，通过按下按键，软件可供进一步处理。Winstat软件利用现代芯片技术的帮助，避免了在纸张上进行的费时并容易产生错误的记录和实施的作业。较短的生产流程时间，高柔性及较高的过程可靠性是应用这种软件的效果，这是Kegelmann技术公司所力求达到的最终状况。 图3 电极测量:这个过程完全是自动进行的.
在制造电极的同时，立刻产生重要数据。

        Winstat framework是由单个用于自动化生产控制的模块组成的，该软件可适应现有的企业结构，并能直接集成外来的模块。能使现有的诸如电火花加工机床和测量机，以及CAM软件Work-NC集合成一个整体，这对Kegelmann技术公司也是适用的。为了通过CAD系统Catia得到电极，必须要有一个合适的模块。“我们有在程序中装有以Catia数据表示的电极程序包的软件供应公司。最终我们并不是要使系统进行不必要的扩大，”Stephan Kegelmann先生解释道。“当然，很早以前，这些软件供应商没有满足我们对诸如电极复制、镜象、旋转和在一个托盘上有多个位置等要求。” nextpage

图4 托盘的标准化：装夹多个
工件而产生较好的经济效益。        在CAM和CAD领域里实现创新的伙伴
        在这方面，Kegelmann先生是要找到所希望的CAM软件，他同Sescoi公司负责企业CAM软件Work-NC的销售部主任Werner Möller先生曾进行过交谈。许多年来，Work-NC在Kegelmann技术公司的使用被证明是卓有成效的，同时，还可以将电极参数转换成相应的NC程序。此外，Work-NC有一个已包含各种不同电极选择的相应的CAD程序。
        Werner Möller先生向Stephan Kegelmann先生保证，包含在Work-NC-CAD中的电极模块可以进行改写，使它适用于他的企业。Kegelmann技术公司接受了Sescoi公司的许诺，并决定进行合作。这项合作持续了一年的时间，直到从CAD得到的电极最佳地集成到任务管理系统中为止。根据Stephan Kegelmann先生的说法，这个管理系统对他的企业和他的工作人员的要求是很高的：“我们绝不作某些让步，而是借助于一些菜单和输入就可以进行全自动化工作。要求所有的信息直接从CAD获取。并在一定程度上按下按键就可从中得到粗加工和精加工电极、火花间隙和所有其他的特征参数。” 这些参数自动传送到任务管理系统中，就能够用来协调后面的加工工位。
        Kegelmann公司的项目主任Jürgen Barth先生和其他的工作人员与Sescoi公司的专业人员一起工作，为所有的任务寻找解决办法。“这是两个合作企业高度创新的成果。”Stephan Kegelmann先生赞许地补充道。 图5 进行装备:一台高速铣削机床为周末
进行无人化加工作准备。为此，所有信
息直接通过CAD获取。根据这些信息进
行电极的粗加工和精加工，从信息中获
得火花间隙和所有其他的特征参数。

        目前，在Kegelmann技术公司，整个电极制造流程是自动运行的，并且完全可以是不用纸张的。文件可以通过按下按键来生成，并且可以作为HTML-文档通过联网来调用（HTML是Hypertext Markup Language的缩略语，中文名称为超文本标记语言，它是一种基于文本的用来表述诸如文本、图形和超链接内容的标记语言，用来定义因特网文件的格式，还可以用来与其他网页进行链接。——译注）为此，在所有的加工工位上设有终端机以供使用，用于进行控制，正如Stephan Kegelmann先生所强调的：“机床的操作者肯定不再需要从图纸上把数据传送到机床上。这里，所有的过程都是自动运行的。这样，我们把错误的输入降低到了最低程度。这使得我们的工作人员可以非常放松，全神贯注于他的工作任务。”
        
        自动化促进设备能力的较好扩充
        显然，越往后情况会越好：“从前，我们的电火花加工机床是生产工艺流程中的瓶颈，而今天则完全是另一种情况了。自动化使我们的生产能力至少提高了30%。”
        在电火花加工领域里取得了成就后，Kegelmann技术公司已经开始着手下一个项目——实现铣削铝质和钢制工件加工过程的完全自动化。Kegelmann技术公司已投资有两台铣床组成的工业机器人单元，软件是增多了，在这些软件的开发过程，还是需要Sescoi公司的帮助。

         提供新一代的Work-NC软件
        CAM/CAD系统的G3版本Work-NC，迄今在全球已销售6000多份许可证，该系统能进一步提高生产效率。首先，完整地集成的操作员面板引人注目。操作员面板结构显示一目了然，并提供了一个较大的显示范围，主要的单元是综合所有用于加工所需单元的项目管理。软件开发厂家Sescoi还改进了项目管理和图形显示之间的相互联系。此外，可实时地实现显示最新的信息。在Work-NC G3版本中较重要的新功能是整体粗加工和粗加工剩余材料。通过按顺铣的优选铣削工艺产生较顺畅的轨迹。对于粗加工，在Work-NC G3版本中圆周轨迹运动也可作为选项供用户选用。只要在实心整体材料进行加工，这就可望显著地缩短加工时间和提高刀具的使用寿命。Z轴固定的新的精加工功能对于高速加工是有利的，因为，这种功能可产生平稳和几乎是无加加速突变的运动轨迹。用来自动启动的附加战略排除了加工时产生颤振痕迹的风险。新的功能和战略也为5轴加工提供了工具。它从现有的3轴程序可以自动地生成5轴铣削轨迹。
        Work-NC G3的组成部分是经改进的CAD程序Work-NC-CAD（所示的图：显示了如何从模具的设计中获得电极）。新得到的功能是三维图形比较。这种功能可根据直接的图形显示来表示两个三维模型之间的差别。此外，进一步简化了制造电极的准备工作。