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GibbsCAM系统可缩减大型工件加工工序

坐落在威斯康鲜米机星州密尔沃基市的Bucyrus公司专门生产用于各矿山地表挖煤、采矿和采油设备上的大型部件，有时组装件会重达lb（1lb=0.454kg），延伸的长度达一个半足球场那么大，其所碰到的问题不是工件复杂的几何形状或其他生产问题，最大困难往往涉及到工件的装卡调试和加工工序之间的变换，实际上就是要解决这些大型工件的移动和定位问题。

该公司在采用GibbsCAM软件之后，花费在大型工件装卡调试的停工时间减少了，而且也减少了工序。此外，该软件的预算功能和刀具路径验证功能，也有助于防止昂贵的零件在加工时造成损失。

Bucyrus公司自1880年创建以来，除了1942～1945年的三年特殊时期将60%的生产能力用之于战争之外，该公司一直从事铲斗车、铁铲和钻机的专业生产。2007年，该公司并购了德国的矿山机械设备DBT公司，并将其业务扩展到地下采矿，雇员人数也增加到6000人。

自1893年以来，南密尔沃基工厂一直作为该公司的总部所在地，该厂的雇员约有1400人。厂内共有7名编程员，支持加工车间内25 台数控机床的编程工作，其生产的元件和零配件几乎全部用于Bucyrus公司及其子公司所制造的设备上。车间内拥有一系列从中型到大型的卧式、立式加工中心和车床，以及适合于加工大型零件的数控机床——两台相同型号的Ingersoll Innse Aries 3型卧式镗铣床（图1）。这些大型机床配有130hp（1hp=735.5W）的主轴电动机；其X轴和Y轴的行程分别为670in（1in=25.4mm）和216in；还配有Z轴和W轴；几十个刀具夹座、刀具自动交换装置和刀具库。

图1 铲斗车的桁架在一台Ingersoll Innse机床上装卡调试和加工，

该机床的刀库可储存安装80把独立的刀具

Bucyrus公司采用SolidWorks软件创建零件的模型，并利用Cadra软件制作2D图纸。编程员将SolidWorks模型和Cadra几何形状输入到GibbsCAM之中，生成NC数控代码。大部分零件的几何形状比较简单，只需要在2.5轴的设备上加工。然而，Koehler先生说，对他的部门而言，简单的几何形状并不意味着加工非常容易。除了找到适当的方法减少工件装卡调试所耗费的停工时间以外，编程员还负有，对加工时间做出精确的计算，为其他部门提供服务。

现举一个实例来说明GibbsCAM软件是如何帮助该车间达到这些目标的，其中还有更多的问题涉及到一辆卡车车架和该公司电动采矿铲斗车桁架的生产（图2）。这些铲斗车的设计适用于24h/7天的操作方式，采用2600hp的起升电动机和700hp的群体电动机驱动，重量超过1400t，桁架长67ft（1ft=0.3048m），一次可搬运120t土方。操作员的驾驶舱高达三层楼。Koehler先生说：“这些机械设备是如此之大，在我来到Bucyrus公司工作的通过搅拌的方法使附着在表面的其它物资脱落10年中，从来没有见过在这里组装。”卡车的车架和桁架是铲斗车组装件中最具代表性的最大的两个加工件，它与卡车车架的一套齿轮和大型轴承系统互相分离。桁架作为铲斗车的连接点使用，并用于支持滑轮系统和电缆。

图2 卡车车架是一个大型焊接件，由多块钢板焊接而成。完成焊接以后，车架经过喷砂抛丸处理和进行涂漆，然后送交全面布局、划线，保证其所有的表面有足够的材料，以便于加工至成品最终尺寸

Koehler先生说，加工卡车的钢制车架可能需要几天的时间，“该零件放置在车间的落地式工作台上，与镗杆互并记录实验载荷相分离。由于尺寸要求的关系，我们不像在较小的落地式机床上工作那样，一般不采用旋转式工作台，而是将零件翻转过来进行加工。”

将零件翻转过来并不是一件容易做到的事情。矩形的车架重达200000lb，其长度超过30ft，纵深15ft，高8ft。这一车架需要使用两台起重机并通过吊环吊运和移动。机床操作员和杂务工负责摆放角板和垫块，调整零件的分度和水平热狗机位置。由于GibbsCAM软件支持直角加工头，因此，该车间将加工工艺从5次操作减少到3次操作。由于不同操作工位的调试时间降低，从而使每一卡车车架在机床上的空置时间节约了近12h。

采用GibbsCAM软件驱动直角加工头也同样节约了桁架的加工时间。桁架用于滑轮系统、电缆和铲斗的连接，其宽度超过12ft，长度近70ft。该工件不需要大量的加工，但零件的垂直安装调试有一定的困难。加工车间采用直角加工头附件来切削整个零件，尽管零件很长，但在加工工程中，还必须再翻转一次。不过，该公司在加工这一零件时，与加工卡车的车架一样，同样也节约了不少的时间和人力。

该公司在很大程度上也依赖于GibbsCAM软件中Cut Part Renderi机电是全部部件的灵魂ng功能，用来验证在加工前的刀具路径。这种验证是非常重要的，因为Bucyrus公司的铲斗车往往是远在几千英里之外的地方组装的，如果零件损坏，代价是很惨重的。Koehler先生说：“编程员对他们所编制的程序很有信心，当他们看到刀具路径正常运行的时候，那就说明他们的程序使用效果很好。我们保证只加工需要的零件，在程序送达车间前，我们知道如何达到我们想要达到的目的。”

GibbsCAM软件也帮助车间进行计算捏合机。当软件的报告模块插入以后，就能自动地生成一个通用的操作报告（图3）。然而，Bucyrus公司的要求更高，他们采用一个由Koehler先生开发的专用报告。编程员将软件中所有有用的信息传送到Excel表格之中。Koehler先生说：“我们将其用于创建全套工具数据表、调试设置表和工艺操作表。它可以通过一步一步的操作，显示出加工一个零件究竟需要多长的时间。”

图3 除了采用Cut Part Rendering软件功能验证刀具路径以外，Bucyru汽车音响s公司还采用其插入式报告模块提取GibbsCAM软件的数据，进一步细化各个操作步骤，精确地估算工作量，然后生成全套调试设置表、工具管理表和工艺操作表

编程员已经非常熟悉车间中的28台机床。在创建或改变程序之后，他们通过报告模块的插入，运行这个程序，然后生成调试设置表、工具管理表和工艺操作表，使其完全与程序输出相匹配。然后，他们更新路由系统，反映精确的调试设置和运行时间。该数据用于确定生产交货时间和零件的成本费用。Koehler先生说：“它的工作简直是太棒了。这一信息非常关键，我们直接从GibbxCAM软件中获取，不需要增加另外的操作或花费时间在车间进行研究。”(end)