Die benötigte Programmierzeit spart Einrichtungs- und Werkzeugkosten

Bei Jaktool LLC (Cranbury, NJ) investiert ein Team junger, neugieriger Ingenieure die Zeit, um das volle Potenzial seiner Fertigungssoftware und -maschinen zu erkunden, um die komplexen Aufgaben zu übernehmen, die niemand sonst haben möchte. Mit der CAD/CAM-Programmiersoftware Mastercam von CNC Software Inc. (Tolland, CT) ist Jaktool in der Lage, Rüstzeiten und Werkzeugkosten zu sparen und Zykluszeiten zu verkürzen, während es gleichzeitig einen außergewöhnlichen Kundenservice für eine Vielzahl von Branchen bietet.

Jaktool, ein Unternehmen für hochpräzise Prototypentechnologie, ist auf analytische Dienstleistungen, die Entwicklung von Fertigungsprozessen und die Herstellung von Prototypen für die Verteidigungs-, Medizin-, Labor- und Industriemärkte spezialisiert und arbeitet mit nahezu allen Arten von Materialien, von Kunststoffen bis hin zu hochnickeligen Legierungen und Titan , und Edelstahl. Etwa 50 % ihrer Arbeit ist für das Militär bestimmt, das Prototypen von Waffensystemen und ballistischen Hardwarekomponenten für Luft-, Oberflächen- und unterirdische Anwendungen unterstützt.

Teile können so klein wie 0,040″ (1 mm) Niete für eine Luft- und Raumfahrtanwendung oder bis zu 18″ (457 mm) im Durchmesser für unterirdische Anwendungen sein. Prototypenvolumen reichen von einem bis zu 5000 Stück, wobei der Durchschnitt bei 50 Stück liegt. In der Maschinenwerkstatt drehen sich etwa 65–70 % ihrer Arbeit; die Waage mahlt. Die Bearbeitung erfolgt auf zweiachsigen CNC-Drehmaschinen, fünfachsigen Doppelspindel-Drehmaschinen und drei- bis fünfachsigen Fräsmaschinen.

Jeder der 10 Maschinenbau- und Elektroingenieure von Jaktool ist in der Lage, die Teile vom Druck bis zum Endprodukt zu bringen, so Ryan Hollywood, Leiter der Fertigungstechnik:„Dies ist keine typische Auftragswerkstatt, in der wir zwei Programmierer haben und den Rest abgeben an Maschinenbediener. Alle Typen, die die Teile herstellen, sind dieselben Typen, die die Teile programmieren. Jede Person besitzt ein Teil und begleitet es durch jeden Herstellungsprozess – Drehen, Honen, Schleifen, Gewindeschneiden und alles andere, bis das Teil fertig ist. Da jede Person viele Aufgaben trägt, einschließlich des gleichzeitigen Betriebs von zwei Maschinen, müssen wir die Produkte schnell und effizient durch den Laden bewegen, damit jeder seine Arbeit erledigen kann“, sagte Hollywood.

CNC Software ist über sein Wiederverkäufernetzwerk eine wertvolle Ressource für die Schulung von Jaktool-Mitarbeitern, die durch Erfahrung, Mastercam-Handbücher und Foren, an denen sie teilnehmen, größtenteils Autodidakten sind. Der Shop war eine Beta-Site für Mastercam 2017, auf der die Mitarbeiter durch Versuch und Irrtum die neuen leistungsstarken Programmierfunktionen entdecken konnten. So dauerte die erstmalige Implementierung eines neuen Features etwa das Anderthalbfache der normalen Programmierung eines Teils. Beim zweiten Versuch verkürzte das Team jedoch etwa 25 % der Zykluszeit, gefolgt von einer Verkürzung der Rüstzeit um 25 %.

Jaktool unterhält ein starkes und lohnendes Praktikumsprogramm. Basierend auf ihren Stärken, Interessen und ihrer Bereitschaft, Zeit zu investieren, werden Praktikanten ermutigt, über das bloße Drücken und Erledigen von Aufgaben hinauszugehen. Während beide eine wichtige Rolle beim Erlernen und Wertschätzen von Fertigungsprozessen spielen, zeigt sich der wahre Wert eines Praktikanten als zukünftiger Ingenieur, wenn er zum Problemlöser wird. Typisch ist Kevin Zheng, Praktikant und Elektrotechnik-Student. Er erforscht ständig verschiedene Möglichkeiten, die Werkzeugwege zu programmieren, um die Maschinen an ihre maximale Leistungsfähigkeit zu bringen. Und es schadet nicht, dass er wirklich gerne Chips macht.

Wenn sie in der Werkstatt ist, widmet sich Zheng ganztägig dem Fräsen. Er bevorzugt Projekte, die sich nicht wiederholen und ihn herausfordern, die vielen Funktionen von Mastercam zu untersuchen. Als der College-Senior sein Praktikum begann, führte Jaktool vierachsige Arbeiten aus, die sich ideal für die Oberflächenbearbeitung eigneten. Als Hollywood Zheng auf die Software losließ, erlernten sie weitere Funktionen, die es ihnen ermöglichten, kompliziertere Aufgaben mit den vierachsigen Maschinen zu übernehmen.

Bisher wurde die Vier-Achs-Positionierung von Hand programmiert. Ein frühes Projekt umfasste ein Teiledesign mit Merkmalen, die in einem radialen Muster lagen und eine vierachsige Bearbeitung erforderten. Mit der Transformationsfunktion von Mastercam war Zheng in der Lage, vorhandene Werkzeugwege zu nehmen und sie zu verschieben, zu drehen oder zu spiegeln, um mehrere Teile (oder Löcher) zu bearbeiten, die genau gleich waren. „Wir könnten dieses Teil mit vier oder fünf verschiedenen Operationen in einen Schraubstock spannen, aber wir wollten sehen, wie wir es mit einer Operation in der vierten Achse machen könnten. Wir haben es geschafft, indem wir Flugzeuge erstellt haben, aus denen wir für jeden Winkel schneiden können. Es wird mehr Zeit für die Programmierung des Teils aufgewendet, aber das Endergebnis ist ein genaueres Teil, da es nicht mehrmals neu befestigt werden muss“, sagte Zheng.

Laut Hollywood erleichtert Mastercam 2017 den Übergang von der Konstruktionssoftware Solidworks zu Mastercam, wenn das Teil aus dem Solid programmiert werden muss. Wenn ein Teil in Solidworks konstruiert wird und das Teil während der Fertigung kompensiert werden muss, wird das Teil in Mastercam neu gezeichnet.

„Diese Funktion ist aufgrund des Formats, in dem wir die Aufträge erhalten, besonders hilfreich, wenn wir Aufträge für die US-Armee erledigen“, sagte Hollywood. „Wenn wir ein Drahtmodell aus ihrem IGES oder ihrem Volumenkörper erstellen, müssen wir es manchmal neu zeichnen, um die Werkzeugwege zu optimieren. Beim Drehen und Fräsen zeichnen wir bis auf sehr komplizierte Teile viele Teile nach. In diesem Fall wird ein IGES in die CAD/CAM-Software importiert und die Koordinaten werden in die richtigen Ebenen zurückgesetzt, sodass XYZ Achsen sind an der richtigen Stelle.“

Der Dynamic Motion-Technologie von Mastercam wird zugeschrieben, dass sie eine wichtige Rolle bei der Fähigkeit von Jaktool spielt, die Fertigungszeit zu verkürzen. „Beim Fräsen enthält jedes einzelne Programm, das ich schreibe, etwas Dynamic Motion, weil ich herausgefunden habe, dass es viel einfacher ist, Material zu entfernen“, sagte Zheng. Er wählt das Material, dann ein Drahtmodell, ein Werkzeug und eine Zustellung aus und programmiert es in den Hochgeschwindigkeits-Werkzeugweg, wobei er häufig gleichzeitig komplexe Geometrien und Schruppoperationen erstellt. Dynamic Motion entfernt Material schnell dank proprietärer Algorithmen in der Software, die Änderungen im Material intelligent erkennen, sodass das Werkzeug mit geringen oder keinen Zustellungen in ständigem Kontakt mit dem Material bleibt. Da das Werkzeug ständig mit dem Material in Eingriff ist, kommt es auch zu weniger Werkzeugbrüchen.

„Ich habe gelernt, wie man Dinge ohne Dynamic macht, und als wir dann anfingen, die Technologie einzusetzen, hat sie die Zykluszeiten beim Schruppen von Rapporten halbiert. Es verlängerte die Werkzeuglebensdauer um 20–30 %“, sagte Hollywood. Da Jaktool nicht jeden Tag die gleichen Aufgaben erledigt, bieten die mit Dynamic Motion möglichen hohen Geschwindigkeiten dem Team die Möglichkeit, die Maschinen voll auszuschöpfen und gleichzeitig den gesamten Fertigungsprozess zu rationalisieren. Zum Beispiel hatte das Team einen Wiederholungsauftrag, der 910 Teile erforderte. Sie wussten, dass es 12 bis 13 Minuten dauerte, um zu laufen. Kürzlich haben sie das Teil mit einer Doppelspindelmaschine programmiert, es mit einer linken Spindel und einer rechten Spindel in Mastercam programmiert und dann die Übertragung abgeschlossen. Die Zykluszeit wurde um 20 % reduziert. „Langfristig summieren sich Minuten zu Tagen, sodass wir etwa anderthalb Wochen Zeitersparnis realisiert haben“, sagte Hollywood.

Eine der schwierigeren Aufgaben, die Jaktool akzeptierte, war eine kleine röhrenförmige Form mit 120 radialen Taschen mit einer dünnen Wand. Alle Taschen, die zum Abschneiden der Achse benötigt werden, wodurch der Fräsvorgang etwa eine Stunde pro Stück dauert. Laut Hollywood würde niemand sonst den Job anfassen. Das junge erfahrene Team gab aufgrund seiner Unvorhersehbarkeit 50 bis 60 Minuten für die Fertigstellung an. Ungefähr eine Woche zuvor lernte Zheng, wie man die Transformations-/Rotationsfunktion der Software verwendet, die es ihm ermöglichte, sieben oder acht Taschen pro Reihe und etwa 24 bis 36 Winkelpositionen statt 120 einzelne Taschen manuell zu programmieren.

„Ich musste es nur einmal programmieren und so einstellen, dass es in einer Reihe wiederholt wird, und eine weitere Wiederholung, um den gesamten Teil zu durchlaufen“, sagte Zheng. „Ich habe unsere Zykluszeit auf 15 Minuten verkürzt und während des gesamten Durchlaufs kein einziges Werkzeug kaputt gemacht.“ Laut Hollywood wurden ungefähr 90 kg Material verwendet. Die Einrichtungszeit war drei- bis viermal so lang wie das Programmieren von Volumenkörpern, aber durch die Verwendung aller Transformations-/Rotationsfunktionen konnte Jaktool die Zykluszeit auf 25 % des ursprünglichen Angebots reduzieren.

Eine besondere Herausforderung im Drehbetrieb sind die in Militärspezifikationen geforderten engen Toleranzen. Viele Jobs haben eine Toleranz von plus oder minus einem Tausendstel Zoll, bei Teilen mit einem Durchmesser von 10 bis 12″ (254–305 mm). Die Anforderungen an die Endbearbeitung sind ebenfalls streng. „Hinter den Teilen, die wir herstellen, steckt viel Wissenschaft. Das sind nicht nur Standardteile mit plus oder minus fünf Tausendstel. Wir sind in der Lage, viele Herausforderungen mit verschiedenen Teilen anzunehmen, und als Team haben wir uns zusammengeschlossen, es herausgefunden, Probleme gelöst und diese Teile hergestellt, vor denen andere Geschäfte zurückschrecken würden“, sagte Hollywood. „Die Software hilft uns dabei.“

Weitere Informationen über Mastercam/CNC Software Inc. erhalten Sie unter www.mastercam.com oder telefonisch unter 860-875-5006.