複雑な加工には高度なソフトウェアが必要です

Aug 08, 2023

CNC プログラマー Chris Merrick は、Mastercam CAD/CAM ソフトウェアを使用して、人工呼吸器コンポーネントのツールパスをプログラムします。 画像：クリス・ヘイハースト、ヘイハースト写真

2000 年、オンタリオ州オークビルにあるコーディネート インダストリーズは、1 台の 5 軸機械を購入して設備の機能をアップグレードしました。 20 年以上が経過した現在、同社の設置ベースは 50 台の CNC マシニング センターを含むまでに成長し、そのうち 26 台は 5 軸フライス盤です。

1985 年に設立された同社は、航空宇宙、防衛、医療産業向けの精密機械加工部品、およびスペクトル イメージングおよび視覚情報産業向けの機械部品を製造しています。 仕上げおよび組み立てサービスも提供しています。 合計 100,000 平方フィートの 2 つのキャンパスに拠点を置く Coordine Industries には 151 人の従業員がいます。

より高度な機械加工技術を導入する前は、コーディネート インダストリーズは生産量が少なく、場合によっては 2 ～ 5 個のみの少量注文を処理するジョブ ショップでした。 運用には柔軟性が必要でした。 Mastercam ソフトウェアの使用は、製造現場の一部の箇所に限定されていました。

「私が始めたとき、私たちはすべてのプログラミングを制御装置で会話的に行っていました」とシニア CNC プログラマーの Chris Merrick 氏は言います。 「部品がより複雑になるにつれて、CAM ソフトウェアを購入することが不可欠になりました。」

増大する設備投資を最適化するために、同社は CNC Software の Mastercam CAD/CAM ソフトウェアを使用しています。

「現在と 20 年前とでは、私たちがどれだけ改善し、何を達成したかには大きな違いがあります。堅実な CAM ソフトウェアがなければ、私たちは今ここにいるわけではありません。」とオペレーション担当ディレクターの Josip Saric 氏は述べています。

Mastercam の高度な CAM ソフトウェアを追加することで、同社はより複雑な仕様の注文を受け入れることができるようになりました。

これらの新しい注文のうちの最初のものには、複数の平面を含む部品が含まれていました。 ショップの既存の 3 軸加工機の 1 つに治具を組み込んで、ワークピースを全側面から加工できるようにすることは可能でしたが、費用対効果が高くありませんでした。 この方法では、部品の位置を変更する必要があるたびに機械のドアを開けて複数のセットアップを行う必要があり、停止により貴重な時間が無駄になりました。

代わりに、同社のプログラマーは、5 軸機械上の複数の平面に対して部品を傾けることにより 3 軸プログラムを使用する 3+2 加工技術を使用することを決定しました。 回転軸を使用して切削工具の向きを調整すると、任意の角度に傾けて所定の位置にロックできます。 このアプローチにより、より短く、より剛性の高い切削工具を使用できるようになり、従来の 3 軸加工よりも高い速度と送りが可能になります。 また、必要な加工作業の数も削減されました。

新しいマシンではより複雑な形状を作成できるようになったため、会話型プログラミングは非常に困難になりました。 プログラマーは 3+2 加工用の平面作成用のソフトウェアを必要としただけでなく、より厳しい公差でのより詳細な仕上げを含む将来の部品の計画もありました。 上級オペレーターはすでにソフトウェアで構築された経験と信頼を持っていたため、同社はプログラミング能力を向上させるためにそれを使用することにしました。

オペレーション ディレクターの Josip Saric は、DMG MORI DMU 80 eVo マシニング センターで部品のセットアップを完了します。

「私たちは5軸（機械）を持っていましたが、苦労していました」とメリック氏は語った。 「私たちはそれを使っていくつかの部品を作成していましたが、機械からできることを最大限に引き出すことができませんでした。Mastercam を使用すると、4 回、5 回、または 6 回の操作で 1 つの部品を作成して切断することが 1 回の操作で可能になりました。」

現在、26 台の 5 軸機械を備えており、同社は Mastercam の 9 つのシートを所有しています。 機械工の立場を 2 つの専門的な役割に分けることで、ワークフローが合理化されます。 オペレーターは機械を効率的に実行することに集中し、プログラマーはソフトウェアを使用して部品を操作し、所定の位置に配置し、ワークホルダーを設計し、最適なツールパスを適用します。

工具ライブラリを組み込むことで製造プロセスを標準化し、データを手入力する必要がなくなりました。 このソフトウェアには、頻繁に使用されるツールやホルダーのカスタマイズされたパラメータを保持し、それらをアセンブリに割り当てる機能があります。 切断仕様などの詳細を含めて同様のコンポーネントにコピーできるため、プログラミング時間を節約できます。

Coordine Industries は、品質管理の維持方法も改善しました。

以前は初回検査による唯一の検証が行われていましたが、現在では、このプロセスは生産前のプログラミング段階で行われます。 プログラマはプロセス全体を通じてソフトウェアの検証機能を使用して、仮想環境で生成されたツールパスをシミュレートし、精度をチェックします。 これにより、ストック、工具、機械間の衝突を事前に検出し、損害の大きいミスを防ぐことができます。

同社はまた、ソフトウェアのダイナミック モーション高速ツールパスも活用しており、これにより工具寿命の延長とサイクル タイムの短縮が可能になります。

たとえば、Merrick 氏は、高速動的荒加工を使用して 1 回の操作で製造される 7050 アルミニウム部品について説明し、これは標準のポケット加工方法より 5 倍高速であると述べました。

前面と背面はソフトウェアのポケット ツールパス機能を使用して作成され、外側のプロファイルとポケットは 2D、高速、動的ツールパスを使用して作成されます。 ダイナミック モーションでは、工具の溝全体を使用して切削を行うため、材料の除去が最大化され、工具の摩耗が軽減されます。 次に、ワークピースはソフトウェアの 2D 輪郭、ポケット、および表面フローライン機能を使用して仕上げられます。

鋭利なエッジを切断するために、プログラムのツールパスはバリ取りと 2D 面取りを組み合わせて使用​​し、部品の一貫性を維持しながら手動のバリ取り時間を短縮します。 最後に、パーツは 2D 輪郭を使用して切断され、簡単に切断できるように保持エッジに沿って 0.003 インチを残します。

数え切れないほどのメーカーがそうであったように、新型コロナウイルス感染症のパンデミックは、既存顧客の一部が経済的に影響を受けたため、コーディネーター・インダストリーズにとっても新たな課題を生み出しました。 航空宇宙産業からの注文は減少したが、軍からの注文は残った。 このメーカーはまた、短い納期で小規模な作業を必要とする医療業界の新たな顧客も発見しました。

アルミニウム リブ (航空宇宙部品) は 2 回目の機械加工を待っています。

スケジュールに制約のある契約の 1 つは、人工呼吸器のコンポーネントの製造に関するものでした。 お客様は当初、射出成形の可能性を検討していましたが、金型の作成と製造のプロセスが予定を超過することになりました。 Coordine Industries は、CAD/CAM ソフトウェアの助けを借りて、顧客の需要を満たす部品を迅速に設計、プログラム、製造することができました。

「私たちはどの射出成形会社よりも早くそれを行うことができました」と Saric 氏は言います。

Coordine Industries は通常アルミニウムを機械加工しますが、医療部品は白いポリオキシメチレン プラスチックで作られていました。 機械の潤滑にクーラントを使用できなかったため、この材料には新しい製造バリアントが導入されました。 そこで、部品を冷却するためにチップを吹き飛ばすためのエアブロワーを購入しました。

パーツは単純なジオメトリを持ち、穴あけ、コンター ランプ、2D コンター、およびコンター面取りのツールパスを使用して 1 回の操作で作成されました。

「私たちは医療部品をできるだけ早く生産するよう努めているため、非常に短いサイクルタイムに抑えました。最大の生産量を得るために、オペレーターは各パレットに 23 個の部品からなるストリップを配置し、消灯製造を採用しました」と Saric 氏は述べています。

最近では、メーカーは、大きな表面を持つ部品の効率を高めるために、ソフトウェアの OptiRough ツールパスを利用し始めました。 ダイナミックな高速ツールパスである OptiRough は、切削工具の動きを最適な状態に継続的に調整します。 これは、半径方向の切りくずの薄化を考慮しています。これは、切り込みの幅が工具の半径より小さい場合に発生し、不均一な工具の摩耗につながります。

薄すぎる切削を避けるために、送り速度を上げて、より小さなステップオーバーとより深いステップダウンを使用できるようにします。 ツールパスにより、複数の操作手順が置き換えられ、プログラミング時間が短縮される可能性があるため、プログラマは作業が容易になります。

最新のテクノロジーを維持するために、同社はオンタリオ州ケンブリッジにある Mastercam 再販業者である In-House Solutions を通じてソフトウェアのメンテナンス プログラムを購入しました。 このプログラムでは、年間を通してリリースされる最新のソフトウェア バージョンと新機能へのアクセスが提供されます。 Coordine Industries は、全従業員のトレーニングが完了したら、最新のソフトウェア リリースに移行する予定です。 ファイル共有の問題を回避するための戦略は、すべての部門を同時に切り替えることです。

「私たちは長い間 Mastercam を使用しており、ソフトウェアの成長とともにソフトウェアに関する知識も深まりました」と Merrick 氏は説明しました。 「彼らは何年にもわたってソフトウェアに多くの改良を加えてきており、それが私たちを大いに助けてくれました。」

社内ソリューションではソフトウェアアップデートの説明を行い、バージョンアップを支援しました。 さらに、再販業者は、メジャー リリース用、または制御や構成が異なる新しいマシン用に更新が必要なポストプロセッサーを製造し、マシンが正常に接続されるまでサポートを継続します。 Coordine Industries は、新入社員向けのトレーニングの提供にも社内ソリューションを活用しています。

人工呼吸器コンポーネントは、自動化された DMG MORI DMU 80 eVo 5 軸マシニング センターで稼働します。

コーディネート・インダストリーズ、www.coodyne-industries.com

マスターカム、www.mastercam.com