成功案例 I P&M Werkzeugbau 使用Tebis智能自动化加工实现安全高效制造流程

公司

P&M Werkzeugbau GmbH & Co. KG公司

关注

适用于汽车行业金属板材成形的批量生产工具、预批及原型模具

优势

借助TEBIS 数字孪生镜像技术和制造经验数据库，实现刀片和卡爪自动化生产、智能化CAM程序编制、合理、经济和工序可靠生产、无人值守生产

行业

冲压模具制造

采访人 Martin Zetzloff, P&M Werkzeugbau 公司设计与程序编制部负责人

P&M Werkzeugbau 公司始创于1998年，位于德国马林费尔德、临近哈瑟温克尔，主要制造金属板材成形的批量模、样板模及金属板材成形，主供汽车行业及其供应商。

其产品还包括高度复杂的拉模、传送模和级进模。

平均25到30t——在汽车行业属于中等尺寸范围。

其专业模具制造产品组合还包含铣削、冲压模型、试验及小批量模具制造，这些均在该公司技术中心的大批量生产冲床上完成。

公司有着清晰的业务线，同时又高度多元化，适应未来。

制造的模具既有大型注塑模具，也有用于最小型产品的冲压模具。

公司向员工提供高性能的全套机床设备，不断更新升级。

非生产时间的成本因素通常模具的大工件并不是编程或加工中最需要耗费精力的零件。

“比如在传送模中，它们的数量和范围最终都是可控的，”P&M Werkzeugbau 公司设计与程序编制部负责人Martin Zetzloff解释道，“困难在于尺寸小于500mm的小工件，也就是包含在一个模具中的大量的切边、压花钢、滑块等。”

直到不久前，小零件制造中的工件加工仍要占据四台机床，要雇佣四位员工专门负责这些工序。

将准备好的工件装入加工中心，准备时手动翻转零件等。

“我们的准备时间比加工时间要长得多。”Zetzloff说的这个现象在很多加工企业都有，特别是涉及小批量、甚至只有一件时。

“大部分时间都浪费在非生产环节，而不是用在加工上。”致命性问题：“这些成本常常不会入账；毕竟，它们‘只不过‘是小件而已，”Zetzloff 根据经验，对此表示肯定，“我举个例子，没有人知道，与拉丝模相比，小型压铸钢的成本是多少。

没有人算过它平常需要多少人工劳动，但真的去精确计算时，我们都被惊到了。”

高度的智能自动化有助于加速程序编制和生产过程

智能化实现更高效、更经济，也更安全的加工

特别是像切边、压花钢等这些“小零件”的程序编制和加工，非常浪费时间和产能。

高度智能化有助于加速程序编制和生产过程。

为了这个原因以及其他原因，模具制造商仔细审视他们的现状。

这些工件数量过于庞大，Zetzloff不久就开始想办法，如何能让制造这些模具零件的流程尽量实现智能化。

为了这项计划，要找合作伙伴，设计经理找到Tebis，单一系统深度集成CAD/CAM和ProLeiS MES，面向机床的智能编程安全高效打动了他们。

“Tebis 也是市场上唯一能让智能自动化达到这种高精品质、实现智能自动化加工。” Zetzloff解释道。

P&M Werkzeugbau 公司的相关人员携手Tebis 专家，对项目采用了高度可持续的方法，先应用到小零件，并坚持在后续阶段贯彻。

目标不只是让生产更高效、更经济，也要更安全，废料要尽可能避免。

公司即将实现所有目标。

设计经理自信表示：“过去我们还要像这样对零件单独编程，这种日子永远过去了。那种方法太复杂，太耗费时间，导致代价太昂贵。对于想经济高效地进行生产的模具制造企业来说，这种对工件编程的全面智能化是非常重要的。人工对编程和制造来说都很昂贵。对于模具制造企业来说，如果不小心的话，是很要命的。”

特别是像切边、压花钢等这些“小零件”的程序编制和加工，非常浪费时间和产能。高度的智能自动化有助于加速程序编制和生产过程

Tebis 优化制造过程，积累制造工艺，共享制造经验

Tebis专家在众多智能化和数字化项目中获得丰富经验，携手Zetzloff的团队勾画出未来流程和结构蓝图。

设计经理解释道：“计算结果显示我们用一个高性能5轴加工中心就能解决，但需要很高程度的智能化，机床和编程都需要这样。”Tebis 在智能自动化加工方面经验丰富，对制造流程的优化带来实质性的进展。

“我们已经试用过很多系统了。”Zetzloff回忆道。“但在每个系统上，我们都碰到了同样的现象：

在大型工件方面做的都很好，”模具制造企业不论用哪种编程系统，基本都碰到了一样的问题。

即使有人提出了巧妙的3D策略，也钻不了一个孔。

另一方面，“半智能的”2D编程系统对3D铣削束手无策。

Zetzloff回忆：“我们试过的所有系统都很快达到了极限。这些程序包提供的更改选项很少，而且比较封闭。我们经常想让它们提供不同的功能、甚至不同的方法，这些系统都提供不了。”

Tebis 是一个智能制造平台。说得直白点，“作为整体性的金属板材成形解决方案的最佳选择。是Soflex 和 CAD 工作站接口。”

小零件由生产车间的两台Hermle C42U高性能线路通用加工中心来处理。

“第二台机床做备用机床——为客户确保稳定、按时的流程，同时更优化地规划保养和维修。”Zetzloff说，“机床对接RS2机器人系统，包含一款由Soflex应用程序控制的Kuka机器人，能可靠地向两台5轴加工中心供应毛坯，并小心地移走已加工零件。”

加工中心现在可以24小时生产零件，从第一次准备起，零件平均在机器上大约20分钟。

第二次准备的加工时间高度依赖几何复杂度。

“但是，机床的智能化只是一个方面。”Zetzloff澄清道，“归根结底，加工中心在对零件进行编程之前，是不可能开始工作的。

而这才是智能化方法发挥巨大潜力的地方，实现了高效编程。”

在编程方面，Tebis 为员工提供了智能化功能。

系统使用数控模板中定义的规则，生成高度智能化的程序，用于加工工件，比如这个用于压花钢的。

加工和编程都实现智能化

为了确保每件事都按照P&M Werkzeugbau公司相关人员的计划进行，他们先联合Tebis 专家敲定了底层结构和策略的细节。

“我们告诉了Tebis，对于将来的小零件制造，我们想要怎样工作。”Zetzloff回忆道，“我们详细解释了在第一和第二次准备时，我们能够做到什么样的加工，无人值守的工作对我们有什么意义。

我们告诉了Tebis，我们将来想要怎样铣削。

Tebis 专家告诉我们，为达到这些目标我们需要什么。”

模具制造商和软件供应商从一开始就这样，为了清晰界定将来的加工而投入精力，这种努力正在产生积极效果。

系统现在做到的，正是模具制造商所希望的。

Tebis 专家来到马林费尔德来调试系统，使其精准满足用户需求和要加工零件的范围，确保软件包含模具制造商所期待的全部特性和功能。

他们综合考虑了公司现有的条件、已经在使用的工具、以及未来的发展机会。

P&M Werkzeugbau 公司所有工件都登记在系统里，毛坯都有一个QR码。

确保真实数据与虚拟世界中的数据精确对应，且应用程序能像仿真中预测的那样在机床上运行。

为确保高效智能自动化的实现，Zetzloff先标准化了它自己工件范围的工具、流程和加工操作。

“不管使用智能自动化的系统还是单个机床，像Tebis 这样的完美应用程序和标准化总是有用的。”他强调。

“它提供了一个良好的工作基础。”在系统准备过程中分工是很清晰的。

“Tebis 实施部负责整个数控智能自动化准备。”设计经理说，“从智能化数控设备到元件特性，每件事都是按照我们的需求准确地进行配置的。

Tebis 负责和应用程序、智能自动化有关的所有工作。”也包括使用高性能接口连接整个系统。

Tebis 较为智能自动化，如果有任何更改，系统可以马上和所有相关系统进行通信。确保了更改可以立即执行，目前的数据状态不管在哪都是一样的。

在P&M Werkzeugbau公司所有工件都登记在系统里，毛坯都有一个QR码。确保真实数据与虚拟世界中的数据精确对应，且应用程序能像仿真中预测的那样在机床上运行。

用户在库里面保存的专业知识是成功数控编程的关键

但是，Zetzloff说：“在准备的时候，Tebis 平台搭建就绪，需要用户在实际使用中去填充。最重要的关键是用户的制造经验，它以库的形式积累在系统中。这是成功进行数控编程的关键——库中包含Tebis 编程所需要的数据：这些库中填充的信息越详实、全面，智能自动化编程就会进行得越好。”

P&M Werkzeugbau公司两位人员建立了详细的制造经验数据库。

例如，在这里，可能的使用类型、精确的几何数据和最佳切削数据以高度详细的方式存储在每个现有切削刀具中。Zetzloff对这些制造经验库相当自豪。

“只有汽车厂商自己才可能有比这更全面、更优质的库了，”他很确定地说，“在经常性维护上，我们不断投入的努力，效果显著。

因为编程系统在某一类别，比如切削工具上包含的专业知识越多，就能更好地产生最佳运行的智能化应用程序。”这样，通过独立测量和绘制所有记录，模具制造商确保了能从制造经验数据库中正确生成刀具和夹具的整个几何体。

对于模具制造商自己制造的夹具（大约占90%）以及他们购买的其余夹具，都记载了准确的数据：模具制造商已经精确地测量了它们。

零件在CATIA里产生，CAD 软件也直接连接Tebis，并与编程系统实时地交换所有相关数据。这意味着，更新版本在系统中任何位置总是可用的

压花钢在智能化系统准备工作站的初始准备。工件的铣削、钻孔和搬运都完全智能化，不需要操作手的任何干预。准备和生产并行进行，系统根据工件优先级决定何时将其送给机床

数字孪生镜像技术实现无人值守制造

当然，模具制造商在机床制造商提供的“虚拟机床”中获得了他们两台 Hermle C42U 的几何数据。“但是，在现场还有Tebis 专家团队和我们一起工作，他们会再次精确测量机床，并在数据同步中实现，”Zetzloff说，

“只有这样，我们才能确定使用的是正确的值和设置——才能确定提前仿真的所有东西都能按计算的那样精确地在机床上运行。”虚拟世界代表了P&M Werkzeugbau公司制造小零件的所有相关参数，精确度达到100%。

“只有这样，我们才能确保编程的所有东西，在机床上也得到了一对一的实现，”Zetzloff强调说，“我们创建应用程序的方法比较保守，但从流程的角度来说，它是很安全的。

虚拟世界中的所有碰撞检查使用来自机床、刀具、夹具和工件的数据，如果这些碰撞都没有问题，那么机床也会安全运行而不会碰撞。”这也适用于所有领域。

从第一个内芯，到粗加工、加工和精加工，所有工件的处理都是无人值守的。

员工只需准备好工件，把它们放进单元的工件存储中即可。系统根据零件优先级决定何时、在哪台机床上加工零件。

现在机床边的员工就能专注于重要的事情，大幅降低了出错的可能。机床操作手的工作就变得没那么紧张了。

重要的决定都已经根据规则和制造经验数据库提前规划，并纳入到程序中。

所有主要数据都清楚地记录在系统中，例如何时需要更换刀具。

Soflex 软件控制着RS2 智能化机器人系统和它的Kuka机器人，以及所连接的Hermle C42U通用加工中心。

系统与Tebis 连续通信，并立即发送相关数据的更新

P&M Werkzeugbau 公司擅长批量生产用于金属板材成形的模具， 包含拉模、传送模和级进模。它们平均25到30t，在汽车行业属于中等尺寸范围

从车床操作人员到CAM编程人员

顺便说一下，即使P&M Werkzeugbau公司现在需要在机床边工作的员工人数大幅降低，但一开始负责小零件加工的六位员工却都不需要离开。

“富余”的员工已成为很好的编程人员，因为他们经过数年工作和培训，学到了实用的专业知识，公司也从中获益。

即使对于很多制造企业认为很“关键”的加工操作，员工也不再需要一直看着机床了，更不用说要把手随时放在电位器上了。这适用于加工、精加工以及粗加工。

Zetzloff的团队对Tebis、对经过碰撞检查的程序以及智能系统都是百分之百放心的。他们的成功证明了这种信任没有问题。

每一个胚料都在机床上二次测量。 P&M Werkzeugbau公司的相关员工非常重视流程安全性和稳定性。这样他们才能可靠地防止碰撞，并按时向客户交付产品7未来前景

“小零件制造运转流畅、高效，”Zetzloff强调说，“大机床的运行原理和全智能单元相同，区别在于工件在机床上是人工准备、人工测量的。

员工只是被动地监控大型零件的更长的粗加工周期，并在多机床操作中对其进行加工。”

除制造金属板材成形用的批量模具外，该模具制造商专业产品组合还包括铣削、压铸模型、小批量模具制造，均在该公司技术中心大批量生产冲床上完成