Werkzeugbibliotheken und Simulationen in CAM-Software beschleunigen Zykluszeiten

Schupan &Sons Inc. ist ein Metallrecyclingunternehmen in Familienbesitz, das auch Produkte in seinem 140.000 Quadratfuß großen Geschäft Schupan Aluminium in Kalamazoo herstellt. In den letzten 10 Jahren ist Schupan von 60 auf 325 Mitarbeiter gewachsen.

„Unser Mehrwert-Fertigungsgeschäft ist wegweisend für ein Vertriebsunternehmen, das große Zuschnitte schneidet und versendet oder Teile für verschiedene Maschinenwerkstätten schneidet“, sagt Kevin Roschek, Produktionsleiter bei Schupan Aluminium. Der Großteil der Arbeit ist CNC-Bearbeitung, und in fünf Jahren fügte die Werkstatt 27 CNC-Maschinen zu ihren ursprünglichen 10 hinzu, um mit der Nachfrage Schritt zu halten. Eine der größten Kundengruppen von Schupan produziert Möbel, oft Büromöbel oder hochwertige Outdoor-Möbel, wobei Schupan die komplexen internen elektronischen Add-Ins erstellt. Der Shop hat auch Kunden in der Medizin-, Automobil-, Schifffahrts- und Lebensmittelindustrie.

Zykluszeiten verkürzen mit CAD/CAM

Als Schupan wuchs, kam man zu dem Schluss, dass die Reduzierung der Zykluszeiten der beste Weg ist, um die Produktion effizienter zu gestalten.

„Die Fixierung war in der Vergangenheit ein großes Problem für uns“, sagt Joseph Proxmire, leitender Fertigungsingenieur von Schupan Aluminium. „Wir hatten viele Teile, die sicherlich drei oder vier Arbeitsgänge erfordern würden, und wir mussten kundenspezifische Lösungen entwickeln, um diese in einem Arbeitsgang herzustellen.“

Als Reaktion auf dieses Problem begann Schupan mit der Vier- und Fünf-Achsen-Bearbeitung, um mehrere Teile zu laden und mehrere Seiten gleichzeitig zu schneiden. Um eine schnelle und saubere Bearbeitung zu gewährleisten, verwendet die Werkstatt CAD/CAM-Software, insbesondere Mastercam. Die mehrachsigen Werkzeugwege der Software geben der Werkstatt die vollständige Kontrolle über Schnittmuster, Werkzeugachsensteuerung und Kollisionsvermeidung.

Proxmire war eine entscheidende Stimme bei der Entscheidung von Schupan, welche Software zur Erweiterung seiner Fähigkeiten eingesetzt werden sollte. Er vertraut aufgrund seiner Erfahrung auf Mastercam und sagt:„Es wird ständig aktualisiert, und die Entwickler entwickeln die Software ständig weiter. Andere CAM-Software, die wir zuvor verwendet haben, verfügt nicht über genügend Daten, um auf dem neuesten Stand zu bleiben.“

Komplexe Werkzeugwege lösen

Eines der anspruchsvolleren Projekte von Schupan war die Herstellung mehrerer verschiedener komplexer Aluminiumabdeckungen. Dies ist eine der Innenausstattungskomponenten für ein Flugzeug und hatte zunächst einige beängstigende Geometrien.

„Wir brauchten fortschrittliche Fünf-Achsen-Fähigkeiten für tiefe Taschenfräsen, das Halten kleiner Werkzeuge und den erweiterten Einsatz von Werkzeughaltern“, sagt Proxmire. „Aufgrund dieser Werkzeugwege erzielten wir am Ende sehr gute Oberflächen. Wir haben die Werkzeugwege Multiaxis Flow und Multiaxis Curve verwendet, um Merkmale zu bearbeiten, die mit einer drei- oder vierachsigen Bearbeitung viel schwieriger gewesen wären.“

Die Fünf-Achsen-Funktionen von Mastercam ermöglichten es Schupan, die komplizierte Werkzeugpositionierung in einem Bruchteil der Zeit abzuschließen, die die Werkstatt ohne sie benötigt hätte. Während des Projekts bat Schupan seinen zertifizierten Mastercam-Händler Axsys CAD/CAM Solutions Inc. um Hilfe bei der Nachbearbeitung. Anstatt das Schupan-Team einfach durch die Post zu führen, entwickelte der Kundenbetreuer Mike Stevens den gesamten Code für sie. Mit der Unterstützung von Axsys und den erweiterten Mehrachsenfunktionen stellten die Mitarbeiter von Schupan fest, dass der Stress und die Schwierigkeiten im Zusammenhang mit dem Ummantelungsprojekt so gut wie eliminiert waren.

Proxmire und seine Programmierer rufen Axsys an, wenn sie Fragen haben oder Hilfe bei der Fehlerbehebung oder Optimierung ihres Bearbeitungsprozesses benötigen, wobei Stevens die Informationen entweder telefonisch oder persönlich bereitstellt. Axsys bietet auch fortlaufende Schulungen für lokale Mastercam-Benutzer an und wendet sich häufig an Unternehmen wie Schupan, um die neuesten Funktionen der Software zu erklären.

Nutzung von Bibliotheken und Simulationen

Eine solche Funktion ist der Tool Manager der Software. Damit können Benutzer Werkzeugbibliotheken von Herstellern wie Sandvik Coromant importieren, die Pfade für jedes Werkzeug optimieren und dann die Informationen extrapolieren.

„Die Möglichkeit, einen Fräspfad zu erstellen und ihn an mehrere Standorte zu übertragen, ist enorm“, sagt Proxmire. „Ich benutze das, um ein Teil zu programmieren und es dann später für 10 verschiedene Teile umzuwandeln. Diese Software ist sehr gut darin, was Annäherungen und Freigabeebenen und die Feinabstimmung des Fräserpfads betrifft, um ihn so schnell wie möglich zu machen. Wir haben alte Werkzeugbibliotheken und Werkzeughalterbibliotheken für alle unsere Schrumpfpass- und CAT 40-Werkzeughalter. Das erleichtert die Simulation erheblich.“

Wenn Proxmire seine Teile simuliert, verwendet er die Verify- und Backplot-Funktionen innerhalb der Software. Verify und Backplot zeigen alle Teile des Bearbeitungsprozesses auf dem Bildschirm an, die Benutzer bei Bedarf aufzeichnen können. Diese Funktionen erkennen Kollisionen und Fehler, bevor das Ausgangsmaterial die Maschine berührt, sodass Bediener Projekte schneller und mit größerer Sicherheit bearbeiten können.

Dynamische Verbesserungen

Nach der Simulation jedes Teils zur Überprüfung auf Probleme liegt der Fokus von Proxmire erneut auf der Reduzierung der Zykluszeiten. Die Dynamic Motion-Technologie von Mastercam ist ein Programm innerhalb der Software, das das Material während der Bearbeitung kontinuierlich überwacht und die Werkzeugbewegung als Reaktion darauf ändert. Diese Anpassung an die Materialbewegung bedeutet, dass Bediener Maschinen mit Höchstgeschwindigkeit betreiben können, ohne ihr Material oder ihre Schneidwerkzeuge zu gefährden.

„Das Werkzeug hält jetzt eine ganze Weile länger, besonders wenn wir härtere Materialien wie Werkzeugstahl bearbeiten“, sagt Proxmire. „Wir haben festgestellt, dass uns das dynamische Fräsen eine längere Standzeit und definitiv höhere Zerspanungsraten beschert.“ Er schätzt, dass Dynamic bei der Bearbeitung von Stahl die Zykluszeiten bis zu dreimal kürzer gemacht hat.