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Tebis 4.1开粗效率前置优化,显著提高加工质量和生产效率

7月底8月初, 2024年巴黎奥运会,AI看奥运成为热点。巴黎奥运会采用了中国阿里云AI增强的全新转播技术“多镜头回放系统”,在云端实时拼接、切片、渲染,将魔法般的画面呈现到观众面前,让观众比亲临现场看得更加真切。如乒乓球比赛,可以把运动员的跳跃、挥拍,抑或走位、转身,切换成《黑客帝国》尼奥“躲子弹”那样从容优雅的大片场景。电影《黑客帝国》合成一个几秒钟的“子弹时间”,需要动用120台相机,几十位技术人员花好几天的时间。但到了今天,这个画面AI可以在短短几秒内完成。

 

“子弹时间”从人工后处理到AI的前处理,有效降低了传统卫星转播的高昂成本,大幅减少现场设备和人员数量,与2020年东京奥运会相比,今年巴黎奥运会国际转播中心面积减少13%,组委会提供的电力减少44%,让巴黎奥运会实现了“绿色低碳”的初衷。

 

而在同一时间,德国Tebis软件在其3D开粗策略中,新增开粗效率前置优化功能,从传统的NC代码后置优化刀路性能,转移到Tebis CAM的前置优化,经过客户现场注塑模具加工测试,不仅让CAM工程师开粗编程优化效率提升50%~90%,而且让CNC机床在开粗、二粗、开粗清角刀路的加工效率提升10%~29.8%,这是CAM工程领域中一个巨大的跨越。通过这种方式,Tebis不仅提升了制造过程中的加工速度,还改善了加工质量,尤其是在处理复杂曲面和大量材料去除操作时更加高效。

实例:如图1汽车门板注塑模具模仁,二粗加工使用D50R2刀具,未使用开粗优化前加工时间为7小时13分钟,使用优化后加工时间为6小时19分钟,单个刀路加工效率提升12.47%。

图(1)

一  . Tebis 前置优化操作方法(见图2)

    1. 打开Tebis曲面精加工策略,选择切削优化面板
    2. 在满刀优化中,选择调整进给优化模式
    3. 在切屑负载优化中,开启提高进给功能

图(2)

二 , Tebis 前置优化原理

在刀具路径计算前,Tebis利用刀具的切削负载优化参数,自动调节切削进给率,实现机床动态加减速运行,确保机床最佳动态性能切削。

  1. 满刀优化:当刀具出现满刀切削时,自动降低切削进给。

在Tebis的切削参数库中,每一把刀具,都可以根据刀具装配、刀具性能组、机床性能组、加工方式组、毛坯材料等5维变量形成的矩阵,精准寄存刀具不同条件下的满刀进给速率(见图3)。

图(3)

在加工策略中,Tebis可以根据所选刀具,自动获取到所有切削参数,包括满刀进给。同时在切削优化参数面板中,Tebis可以自动获取到当前切削条件下刀具的最大步距,当切料宽度大于最大步距时,Tebis自动会调整切削进给(见图4)。

图(4)

刀路计算后,Tebis刀路切削路径,默认由Tebis 8号红色表示 (见图5)。在狭窄的型腔区域毛坯余量很大,刀路的切入段,刀具几乎是全直径与残料接触,切削负载增大,Tebis获取为满刀切削进给,优化并降低了切削进给,由Tebis 9号蓝色表示。

图(5)

2. 切屑负载优化:当刀具切料宽度低于指定值时,自动提高切削进给。

在Tebis 3D铣削的曲面粗加工策略中,Tebis可以根据所选刀具,自动获取到切削负载优化的切料宽度,默认为刀具直径的75%,根据Tebis中国区工程师测试,目前在刀具直径的45%以下,比较符合钢材料的开粗切削进给优化阈值,工程师可以使用固定数值,或者刀具直径百分百进行参数设定(见图6)。进给速率的加速比例可以根据机床性能和毛坯材料进行测试并赋值,最好使用机床数控系统的自适应控制AFC功能,进行现场测试得出,目前通用建议在1.2~2.0范围内进行优化即可。

图(6)

刀路计算后,Tebis刀路切削路径,默认由Tebis 8号红色表示 (见图7)。在开阔区域残余毛坯余量较小,刀具与残料接触面积也较小,切削负载较小,Tebis获取为切屑负载优化,并提高了切削进给,由Tebis 91号白色表示。

图(7)

在标准情况下,把满刀优化和切屑负载优化同时打开,Tebis就可以实现精准自适应切削负载优化了。刀路计算后,Tebis刀路切削路径,默认由Tebis 8号红色表示 (见图8),在第一刀切削或拐角等区域切削负载增大,Tebis获取为满刀切削进给,优化并降低了切削进给,由Tebis 9号蓝色表示,在开阔区域残余毛坯余量较小,刀具与残料接触面积也较小,切削负载较小,Tebis获取为切屑负载优化,并提高了切削进给,由Tebis 91号白色表示。

图(8)

  • Tebis 前置优化的价值
  1. 充分发挥CNC机床的性能价值

相较于传统的CAM软件,Tebis的满刀优化和切屑负载优化综合利用,确保在各种加工条件下机床都能达到最佳的切削效果。这种自适应调整显著减少了人工干预,降低了操作难度,同时也大幅提升了加工效率。让福格森开成福格森,让法拉利开成法拉利,充分释放出机床的专业性潜能。

  1. 充分发挥CAM工程师价值
    • 实现了精准CNC编程:传统CAM编程,需要根据刀具、机床、材料、工艺等特性,手动调整刀具切削参数,如果机床类型、性能差异众多,CAM编程往往出现,Tebis CAM编程可以利用精准的切削参数库,自适应调整切削参数,实现精准编程,提升了刀路质量的可靠性。

大幅提升刀路优化效率:Tebis满刀优化和切屑负载优化综合利用,实现了在编程前对刀路的优化,避免了传统依靠刀路裁剪、排序等人工优化刀路的弊端,同时省去了工程师利用后处理的NC代码,输出到第三方NC代码优化软件进行刀路优化的繁琐流程(见图9)。 

图(9)

综上所述,Tebis创新的开粗效率前置优化功能,不仅简化了编程工艺,提高了加工效率和质量,还为追求高效率和高质量的生产环境提供了重要的技术支持。

Tebis 4.1 R8版本在简化编程工艺、提升编程效率方面取得了显著成果。Tebis能够在编程阶段就对刀路进行优化,不仅减少了传统后处理NC代码优化中的繁琐步骤,而且使程序更加直观和易于调整。这种前置优化方式可以更直接地影响到加工效率,从根本上改善了数控编程的经济性与执行效率。

Tebis 4.1 R8版本的这一创新是CAM行业的一个重要进步。它不仅提升了单个加工过程的性能,而且对整个CNC制造的生产效率和成本控制产生了积极影响。通过减少CNC机床空闲时间和不必要的磨损,Tebis帮助用户显著降低了数控机床的生产成本,并延长了设备的使用寿命。

 

部分文字节选自:科技日报 《2024巴黎奥运会迎来AI浪潮》和 微信公众号最华人 《美国破大防,巴黎奥运会竟被中国科技包场了》

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