Как САПР/САПР трансформирует машиностроительные цеха: преимущества швейцарского типа станков

Когда Митч Лупер основал M2C Racing в 1990 году, это был небольшой цех, производящий высококачественные детали для радиоуправляемых (RC) транспортных средств. Ни он, ни его сын Эйвери, нынешний владелец компании, не могли представить, что через четверть века она станет одним из крупнейших в мире производителей запчастей для RC.

Эйвери Лупер был при рождении M2C в Эджмуре (Южная Каролина), но позже переехал в Калифорнию, где проработал 30 лет в авиастроении. Пока его не было, отец вел M2C как хобби. Однако компания быстро процветала, когда перешла на производство деталей для бездорожных RC-багги («bashing») несколько лет назад. В отличие от трассовых гонок, «башинг» проверяет пределы машин, прыгая максимально высоко и далеко, что создает огромные нагрузки. M2C тестирует прочность своих деталей, сами устраивая башинг-сессии. Если детали выдерживают такие нагрузки, качество изготовления считается высоким.

Теперь в цехе 10 сотрудников, работающих на оборудовании: пять ВЦС, один ГЦС, два станка для сверления и нарезания резьбы и, недавно, два швейцарского типа токарных станка. Лупер решил приобрести первый швейцарский станок для производства собственных карданных валов RC, несмотря на отсутствие опыта работы с ЧПУ-станками с подвижным головняком. Компания раньше отдавала всю швейцарскую обработку на аутсорсинг, но при росте производства потребовалось увеличить объемы. Швейцарская работа стала растущей частью продуктовой линии, включавшей около 10 различных крупносерийных деталей: карданные валы, специальные винты и шплинты. Хотя он никогда даже

Эйвери Лупер (слева) и его отец Митч Лупер управляют M2C Racing, производителем запчастей для RC. Недавно компания приобрела два швейцарских станка Star CNC для внутреннего производства. Фото: M2C Racing

не видел швейцарский станок, Лупер понял, что аутсорсинг создает финансовый и творческий барьер. Пришло время самому освоить швейцарскую обработку и закупить необходимое оборудование.

Изучив несколько вариантов, Лупер остановился на SR-38 Type B 10-осевом швейцарском станке от Star CNC. «Сначала смотрели стандартный станок, но потом увидел вариант с осью B и не смог отказаться», — говорит он. «Апгрейд окупился невероятно сильно».

Выбрав станок, было важно найти САПР/САПР, удобное для программирования этой незнакомой платформы. Компания сначала выбрала ПО, которое отец считал надежным, так как пользовался им большую часть карьеры. Но возникла 12-недельная задержка постпроцессора, а когда он пришел — не заработал. Это подтолкнуло к поиску альтернативы, чтобы максимально использовать новый станок.

Простая программировка и надежная поддержка

Покупка станка Star CNC включает пакет обучения на месте. Представитель станкостроителя, приехавший в M2C, демонстрировал обработку на продукте Mastercam Swiss от CNC Software Inc. Лупер был обрадован его простотой. Использовавший то же САПР/САПР всю карьеру в авиастроении, он уже был комфортен с интерфейсом и уверен в возможностях системы.

В первый день обучения Лупер обратился к Крису Леклеру, специалисту по швейцарскому продукту в CNC Software. Леклер не только прислал рабочие программы для деталей Лупера в тот же день, но и провел индивидуальное обучение через веб-камеру, помогая освоить нюансы продукта.

Брайан Кадоу, президент и инженер-приложений сертифицированного реселлера Mastercam — CAD/CAM Solutions Inc. (Снелвилл, Джорджия) — установил систему для M2C Racing. Будучи самим энтузиастом RC, Кадоу всегда рад поделиться не только экспертизой в ПО, но и идеями по RC. Он даже помог Луперу разработать M2C 7160 Servo Saver для гоночных машин Losi — рулевую руку из алюминия 7075 T6.

Для тонкой настройки выходного кода Кадоу и Леклер подключили Тима Скотта от партнера Mastercam — Postability Inc., разработчика постпроцессоров. Благодаря его экспертизе, компания теперь имеет постпроцессор, идеально настроенный под станок, так что цеху вообще не нужно править программы вручную.

«Код выдается именно так, как я хочу», — говорит Лупер. «Это идеально, потому что я не верю в ручное редактирование, которое может дать брак или аварии. Зная, что код запустится правильно и сохраняет правки автоматически, я могу запускать швейцарский станок с операторами начального уровня и минимальным надзором. Каждая неизвестная мне G- или M-функция или значение переменной помечена полезным комментарием. И когда я звоню в CNC Software, проблема решается в тот же день».

Использовавший одно и то же САПР/САПР всю карьеру в авиастроении, Эйвери Лупер уже был комфортен с интерфейсом Mastercam и уверен в возможностях системы.

Полезные возможности САПР/САПР

M2C перешли от нулевого производства на швейцарском отделе к выпуску новых деталей еженедельно. Они не только делают детали, которые раньше отдавали на аутсорсинг, но и расширили продуктовую линию. В отличие от многих пользователей швейцарских станков, цех производит мелкосерийные детали и большое количество прототипов. Партии варьируются от 100 до 400 деталей. Компания перенастраивает теперь два швейцарских станка под новую деталь еженедельно (иногда 3-4 раза в неделю) с сменой заготовок того же размера.

Лупер говорит, что часть успеха компании опирается на инструмент САПР/САПР, который открыл ему Леклер — рутину POCO (pickoff/cutoff — отрезание/захват). С POCO пользователь кликает на твердотельную модель, и ПО автоматически генерирует последовательность отрезания с подходом контрашпинделя и захватом детали.

«Это один клик», — объясняет Лупер. «После этого одновременно выполняются задние операции в контрашпинделе, пока основной шпиндель уже обрабатывает следующую деталь».

Швейцарская обработка полностью изменила подход M2C к карданным валам, ставшим значительной частью продаж. Валы из закаленной стали 4140 спроектированы Лупером.

Швейцарская обработка полностью изменила подход M2C к карданным валам, ставшим значительной частью продаж. Валы из закаленной стали 4140 спроектированы Лупером. Он провел стресс-тестирование в SolidWorks, затем экспортировал в Mastercam для программирования. Установив параметры, использовал автоматическую функцию Turn Profile (профиль точения) для извлечения геометрии обработки, которая автоматически предоставила все точечные профили и построила геометрию.

Лупер использует кнопку Turn Profile для генерации линий и дуг для удобства и полного контроля траектории инструмента. Он создает листы видов для каждой операции — наборы уровней (слоев), которые можно включать/выключать одним кликом. Это позволяет анализировать разные компоненты детали по частям, не перегружаясь работой со всей деталью сразу.

Pinch turning (обработка двумя резами) на швейцарском станке позволяет Луперу обрабатывать карданные валы за одну операцию и в одной установке. Он объясняет, что деталь, практически не имеющая плоских участков и длиной до 8 дюймов, была бы трудно или невозможно обработать на токарном станке прибыльно.

Лупер точит переднюю часть карданного вала и выполняет 5-осевое сверление и фрезеровку элемента постоянного велоситета (CV) в подготовке к pinch turning. Затем станок хватает переднюю часть детали контрашпинделем и pinch turning обрабатывает остаток.

Операция снимает половину материала передним резецом и половину — задним, удваивая производительность и продлевая жизнь инструмента. Pinch turning на швейцарском станке позволяет Луперу обрабатывать карданные валы за одну операцию и в одной установке. Он объясняет, что деталь, почти без плоских участков и до 8 дюймов длины, была бы трудно или невозможно обработать на токарном станке прибыльно. «И швейцарский станок позволяет нам делать деталь лучше и красивее», — добавляет Лупер.

Не соглашайтесь на компромиссы

Хотя новые возможности швейцарской обработки вдохновляют Лупера, он также ценит и понимает значение качественного сервиса и то, как он может изменить конкурентоспособность нишевого цеха. Он пережил, как сервис от Mastercam позитивно повлиял на его работу — что в каком-то смысле ставит его на место клиента.

Его рекомендация другим цехам: не соглашайтесь на поставщика, который не может или не хочет решать проблемы; всегда найдется другой, кто может и будет. С отзывчивой, поддерживающей группой экспертов за спиной, Лупер говорит, что может фокусироваться на извлечении максимума из новых швейцарских станков и ПО. Он еще не изучал, насколько жесткие допуски может удерживать система, потому что она более чем соответствует ожиданиям для деталей с микронными допусками. Но ему нравится, что остается пространство для улучшения в будущем.

«Всего за пару месяцев я дошел до точки, где могу обработать почти всё, что помещается на этом станке», — говорит Лупер.

CNC Software Inc. | mastercam.com
Star CNC | starcnc.com
M2C Racing | m2cracing.net