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让沈鼓五年节省三千万 hyperMILL® 是怎么做到的?
作者:OPEN MIND
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CAD/CAM软件展厅
CAD软件, CAD/CAM, CAM, 钣金CAD/CAM, CAI, ...
如2015年8月23日,辽宁。一场试车试验正在人们凝神屏息的期待中,接近尾声……“十万空分压缩机,试车成功!”随着沈阳鼓风机集团(以下简称“沈鼓”)总经理一声洪亮的宣告,试验基地的中控室内响起一阵热烈的掌声。经过几千个日夜的奋力攻坚,我国首台十万空分压缩机组成功诞生了,这意味着我国在煤化工项目重大装置上拥有了打破发达国家对大型压缩机组垄断的实力,成功跻身世界最先进行列。

创造这一成就的沈鼓如今已是“国家砝码”。但是,二十多年前,沈鼓却只是流体机械行业里一个不起眼的“小角色”。能在二十年时间里快速发展、成长为一家高端装备制造企业,原因是多方面的。但这其中,有一个重要的因素不容忽视——那就是沈鼓善于选择合作伙伴,善于引进先进技术,善于消化、吸收、再创新。

管中窥豹,沈鼓所应用的德国Open Mind公司的hyperMILL® 5AXIS软件,就是其中一个典型代表。

破解“三叶轮”难题

2009年,处于快速发展中的沈鼓被一个难题“束缚了手脚”——三叶轮。

三叶轮是压缩机上的一个核心零部件。在一台离心式压缩机的转子上,一根主轴会串5~7个叶轮,而这些叶轮大多是三叶轮,堪称压缩机的“心脏”。因此,要实现大型压缩机组的重大突破,必须要加工出合适的三叶轮。

但是,要攻克这个难题并不容易——三叶轮形状复杂、使用的材料为不锈钢,加工起来难度极大;而随着定制型压缩机的增多,三叶轮的型号也越来越多,这使得原本就不易完成的工作难上加难;此外,由于三叶轮发挥着核心作用,在加工过程中一旦出现失误,所造成的损失将十分巨大。种种因素表明,在三叶轮的加工上,必须要做到灵活、高效、精准、低失误。

newmaker.com

“为生产三叶轮我们配备了五轴加工中心,随着三叶轮零部件型号越来越多,一味地购买五轴加工中心来满足生产显然是不经济的,我们需要对原有设备进行柔性化改造,通过改进工艺方法来解决三叶轮的加工难题。” 作为攻克该难题的带头人,沈鼓下属核心企业——沈阳透平机械股份有限公司工艺部室主任魏国家回忆道。

于是,引进一款先进的加工软件就成为了解决问题的关键。

当时,在德国五轴加工领域拥有极高知名度的Open Mind公司,对中国用户来说却还比较陌生。善于前瞻发现的魏国家决定来一场比武,同时邀请了几家世界知名软件企业分别对三叶轮加工进行编程和试切,以实际结果为准绳。在此之前,沈鼓曾采用过一家美国企业的专业软件,但效果并不明显。“举一个例子,过去我们使用软件就像傻瓜相机一样,难以再次开发跟上现代加工的需要,会束缚使用者思路。”魏国家说道,“我们的诉求点是:能够将通用性和专业性结合地很好,就好比是将傻瓜相机、手动相机和单反的优势结合在一起。”

这第一个要求,对于许多软件供应商来说,无疑是一个巨大的挑战。不过对于Open Mind来说,却恰恰是其一大优势所在。

创立于上世纪90年代中期的Open Mind从一开始就发现,许多领域的生产企业尽管有着性能强大的五轴数控机床,但他们却无法通过传统 CAM 系统充分挖掘机床的潜力。这种状况促使Open Mind的工程师们开始专注研发独特的CAM功能,在德国数学家、CNC 和 IT 专家等一众技术大师的不懈努力和精心打磨下,hyperMILL®的诞生可谓是一项革命性的创新。由于其能够提供完整的模块化 CAM 解决方案,可用于 2D、3D、5 轴、HSC/HPC 、车削工艺,以及特种应用等诸多领域,并且每种加工策略都独一无二,实现了通用性和专业性的完美结合,所以迅速在众多行业里得到了应用,激起了用户强烈的反响。

而这种与生俱来的“基因”,让魏国家不无欣喜——Open Mind的工程师们在沈鼓应用了hyperMILL® 5AXIS软件,这款软件不仅可以配置在沈鼓进行叶轮加工的所有五轴数控机床上,具备强大的通用性和适应性,还做到了专业、简便、可优化。魏国家介绍说,hyperMILL® 5AXIS软件可以在一个类似于Windows的简单用户界面上集成所有可用的策略和应用程序,能做到仅使用一套CAM软件系统来实现对最复杂零件的完整加工进行编程;并且,该软件下专门设置了一个叶轮模组,从叶轮初加工、叶轮插铣式粗加工,到叶轮流道面加工,再到叶片加工及边缘加工,所需的全部策略只需在弹指间就可定义完成,不仅实现了前所未有的简易操作,而且软件自带的可靠的干涉检查及自动避让功能可以保证工艺的安全性及加工效率。

此外,hyperMILL® 5AXIS软件另一大优势——每年可进行升级和优化,从而更好地适应加工工艺的变化,也深深打动了着眼企业长续发展的沈鼓团队。

除了对产品品质有着高要求外,沈鼓对于提高生产效率和降低成本也一直有着坚定地追求——成熟的项目如何持续优化?如何进一步降低成本?效率如何继续提升?……这些都是魏国家和他部门同事们经常要思考的问题。

hyperMILL® 5AXIS软件还需要满足沈鼓对于高效率和低成本的要求。

5年产生效益3000万

事实上,效率的提升和成本的降低是一个系统工程,由很多单元组成——比如单件产品的成本、刀具寿命、机床维护/损坏程度、人力的减少等等。而要很好地平衡这些指标,需要一款软件来辅助。

“随着客户交货周期的缩短,我们需要不断提升零部件的加工效率。首先是设计部门要缩短产品设计周期,接下来是生产环节。关键零部件机台要二十四小时不停机加工,整个机组的交互就起到了至关重要的作用,倘若在某个月或者某周,我们没有详细的产品生产规划时,更需要交互的程序协调来保证效率;此外在管理上,技术部门和车间系统也要有机协调,如果刀具准备、技术准备不足的话,就会极大地影响生产效率。”魏国家说道。

hyperMILL® 5AXIS软件很好地满足了沈鼓对效率的要求——广泛的加工策略和优化功能可以实现灵活高效地对加工进行编程;毛坯追踪、碰撞避免以及刀具数据库等,进一步确保了加工的可靠性与高效。hyperMILL® 5AXIS软件具备“智能宏”,可以让用户保存规则和条件,并在此基础上自动调整几何特征,将其分配给加工步骤;参数一旦设定好就可以反复、连续使用,从而使得图纸设计和新程序的编制极为简单;它可以将采用相同刀具的多个工单步骤整合到一个操作中,可以检查工单步骤之间的连接是否有碰撞,而无需不断地将刀具移动到安全位置;此外,软件还具备产品模式设定,可以在避免刀具碰撞的情况下,有效减少进刀和退刀……”吴晓光,Open Mind公司北方区经理,自软件试切起便一直为沈鼓提供服务,他对产品的特性如数家珍,更重要的是,对如何满足沈鼓的要求了然于胸。

如今,hyperMILL® 5AXIS已在沈鼓应用了七年时间。其效果如何呢?

魏国家用一组对比介绍说,在使用hyperMILL® 5AXIS软件之前,平均加工一个叶轮所使用的刀具成本在3万~5万元之间;而通过应用hyperMILL® 5AXIS进行工艺优化后,成功将成本降至1.3万~1.5万元。“刀具成本下降,人工效率提升的同时会减轻对机床的损害程度。”魏国家说,“工厂技术员以前用老的方法、老的软件来编程,新机床一个月主轴就会产生磨损。现在用新方法,发生故障的时间大大延后,且至今未发生过任何重大的故障,关键部件,比如主轴等从没有发生过严重的损坏,这一变化非常明显。”

hyperMILL® 5AXIS软件的引进,带来了更高效、更先进的加工模式。沈鼓再次发挥了自身的特长——消化吸收、持续创新。魏国家介绍说,公司工艺部门和Open Mind公司通力合作,持续完善了全新的“3+2直线轴高速铣”工艺方法,并获得了国家发明专利(专利号ZL2009 0248694.X)。该技术应用了全新的加工理念,通过运用“直线轴、小切身、大进给”的加工方式,大幅提高了不锈钢三叶轮的加工效率;同时,可转位的机夹式刀片和整体硬质合金刀具的使用,有效降低了三叶轮的铣制成本。按此增长效率测算,在整个“十二五”期间,工厂多制造了278个叶轮,平均每个叶轮的加工时间缩短为70小时,若按照每台五轴加工中心每小时1500元的成本计算的话,累计节约的加工时间共产生经济效益约3000万元!

对于沈鼓现在的制造水平,魏国家和他的团队是极具自信的。不久前,在与国外一家世界领先的叶轮制造团队做交流时,他发现对方所用的方法、刀具、编程序等几乎跟沈鼓一模一样。“履行强国使命,担当国家砝码,不仅需要沈鼓人义无反顾的拼搏奉献精神,更要以技术创新领先行业发展。”魏国家不无豪情地说道,“在企业转型升级的攻坚阶段,我们希望能将双方这样的合作关系逐步强化,实现更大的提升。”(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (2016-9-9)
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