客户案例 I 如何实现复杂模具和夹具的智能编程？

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Alpex Technologies是制造创新型生产系统领域的技术领导者，该公司覆盖航空航天、汽车、通用生产加工等行业领域复合材料零件的工业化生产。专家依赖TEBIS 智造平台进行设计和面向机床的智能编程。全新Tebis 4.1版本在精确性、成本效益和高效生产方面的优势使他们获得显著收益。

Tebis用户在进行5轴加工时获得双倍速度优势：无需额外的设计，仅需点击鼠标即可选择多个曲面，并通过高性能筒形铣刀循环实现轻松加工。

“我们正在广泛使用全新Tebis 4.1中的优化和智能化选项。现在，借助自身的编程能力，我们能够以操作员两班倒及夜间和周末无人值守的方式实现对机床的充分利用。”

Christijan Narat，首席运营官（总监），Alpex Technologies GmbH，奥地利

“我们与Tebis建立合作伙伴关系，他们也会为我们提供建议和支持，让我们能够更好地应对日常挑战，快速、安全、高效。”

“真正了不起的地方在于：Tebis通过NCSets对诸多独立步骤进行智能编程，”厂长补充道。这减轻了程序员的压力，并且几乎完全省去了手动准备各个特征的繁琐工作，让他们能够释放创造性思维，专注于更重要的工作。

Tebis 4.1的一项重大优化是Tebis处理多工位加工的方式，即使是在制造之前改变几何形状也没有问题，仅需点击几下鼠标即可将多工位加工组合在一起。

Alpex位于奥地利因斯布鲁克附近的Mils，主要为航空航天及汽车、其他行业生产复杂的冲压模具、塑料模具和夹具。几乎每个零件都是独一无二的，冲压模具、塑料模具和夹具制造商有时必须制造高度复杂的几何体，有些零件的尺寸也相对较大，机械师在其FPT机床的X轴上加工长达6 m的零件。此外，模具和夹具通常需要出色的曲面光洁度。例如，用于定义几何体的曲面。

订单范围从飞机机翼成型模具到高度智能化的RTM模具，再到单独制造的夹紧装置。使用所有常见刀具钢以及其他材料，例如Invar 36（一种热膨胀系数极低的铁镍合金）及少量塑料。

智能化程度更高

在蒂罗尔州很难找到优秀的人才。因此，这家公司依赖于高度智能化。而这不仅仅适用于机械加工机床。“我们的定位是尽可能智能、快速、高效地生产独一无二的单个零件，”Alpex首席运营官Christijan Narat肯定地说道。“考虑到我们的零件种类繁多，这是一个真正的挑战。因为智能化不仅包括实际机床，还包括创建程序”。

诚然，为客户生产的零部件通常都是单件产品。“但是，工件的加工方式会一再重复。 因此，使用类似甚至相同的加工顺序将工件分组进行类似的加工，也可对工件进行类似的编程。”

Alpex的机械师加工长达6 m的工件， 他们还使用FPT Dinomax机床进行5轴联动加工。此外，专家们依赖于磁性夹具在机床上实现快速装夹。

Alpex的专家自2014年以来一直依赖Tebis 智造平台，现在他们使用的是Tebis 4.1。“这不仅仅是因为Tebis智造平台的出色质量、无限的可能性，更重要的是Tebis智能制造经验数据库，数字化孪生镜像技术，不断优化CNC制造过程。”Narat说道。

这些组件通过七台机床加工，机床库包括一台采用集成线性驱动技术的FPT Dinomax 5轴高速铣床，其加工尺寸可达6000 x 3500 mm，另外还包括一台同样是5轴的AXA VPC-U龙门加工中心，这些机床将粗加工性能与高精度的精加工结合在一起。

以自由曲面为主的加工

Alpex生产的大部分冲压模具、塑料模具、夹具和专用夹紧装置均用于航空航天行业。使用Tebis生成的程序确保流程安全稳定，并尽可能短的时间内交付高质量零件。

Tebis 4.1进一步优化了深孔钻循环。Alpex的机械师利用无人值守的夜间和周末轮班，通过无人值守运行完成大部分钻孔工作。

“我们为全球高端制造商的航空航天项目生产的夹具和夹紧装置通常具有自由曲面，”Narat解释道。“有些工件几乎没有任何直角或平面。5轴联动加工是我们的原则。在此背景下，Tebis为我们提供了智能功能，简化了这些特征的编程。”

对Narat来说，在编程中，少即是多：“自从使用Tebis 4.1以来，我们需要的刀具和资源显著减少，从而能够对我们的七台机床进行充分利用，”他说道。“得益于Tebis先进的NCSets，我们省去了之前的必要工作步骤，显著节约时间，这让我们能够对专家的能力进行更高效地利用”。

面向机床的智能编程

NCSets也称为数控模板，实现重复特征和程序的智能编程。“设计师使用CAD系统中的数据准备每个工件，”Narat解释道。“参数化设计始于CAD，员工必须为夹紧系统定位孔，并定义相关夹紧点、填充曲面、配置坯料、定位夹紧装置等。通过参数很好地控制原始数据的生成”。

这是一项繁重的常规工作，以往需要大量的手动编程。“真正了不起的地方在于：Tebis通过NCSets对诸多独立步骤进行智能编程，”厂长补充道。“这减轻了程序员的压力，并且几乎完全省去了手动准备各个特征的繁琐工作。让他们能够释放创造性思维，专注于更重要的工作。”

机械师在短时间内加工出长达1300 mm、直径达20 mm的孔。FPT Dinomax机床的钻孔流程限制并非取决于机床的刚度或性能，而是取决于冷却润滑系统的性能。

Tebis数字化孪生镜像技术，确保加工安全可靠

在Alpex，任何程序均需经过Tebis虚拟仿真才能发送到机床。这让机械师确保经过碰撞检查的程序能够安全运行，而无需操作员对机床进行干预或调整程序，这是基于Tebis的数字孪生镜像环境，与真实车间环境一一对应，优化加工参数和加工工艺。

Narat发现，全新Tebis 4.1中的参数化设计又有了显著优化。“例如，在需要生产30个完全不同模具的当前订单中，工件的夹紧情况依然非常类似，”这位生产专家解释道。“得益于我们与Tebis专家共同准备的详细数控程序库，程序员基本上仅需将Tebis智能制造经验数据库中的参数与几何体“匹配”即可，这些功能使我们准备半模的编程时间节省了约20分钟。

我们每年大概需要对400个半模进行编程，仅这一方面即可节省130多个工时。“我们将这段时间用在其他方面，发挥更好的作用，”Narat强调。“我们正在广泛使用全新Tebis 4.1中的优化和智能化选项。现在，借助自身的编程能力，我们能够以操作员两班倒及夜间和周末无人值守的方式实现对机床的充分利用”。

已完成的程序会直接发送到机床

以前需要大量“手动操作”才能将程序发送到现场机床，现在也发生了根本性的变化。通过CAM编程得到高质量、准备就绪、经过完善的程序，并且直接在相应的加工中心上执行，现场员工无需在机床上进行调整。

Tebis 4.1的其他功能也可以实现简化、高效的制造。例如，新版本包括高效的筒形铣刀循环。Alpex的机械师首次将其用于一个加急大订单。“这项任务中需加工的结构长达5 m，”Narat说道。“这需要大量的铣削工作。为快速实现这一目标，我们首先花时间来研究和评估FPT机床的最佳铣削策略。”

我们对机床及所有夹紧装置进行了精确的记录和测量，其中刀具数据来自Zoller预调系统。Alpex专家通过这种方法确保数字孪生与其对应的实际机床之间精确匹配。

使用筒形铣刀进行高效加工

我们最终决定使用筒形铣刀，这是因为与通常使用的球头刀相比，筒形铣刀加工零件的速度明显更快、更高效。“Tebis 4.1为我们提供了高性能的筒形铣刀循环，”运营经理说道。“这使我们能够轻松地将铣削时间缩短一半，考虑到零件的尺寸，这样做是值得的，并且我们的客户也非常满意。”

得益于曲面质量的显著提高，我们在蒂罗尔州的员工还可将返工（抛光）时间缩短到三分之一。由于采用了这一流程，筒形铣刀的装夹时间比传统的平头立铣刀更短，这也使得工作更加精确和安全。

深孔钻加工基本上无人值守

事实证明，深孔钻循环是处理大订单的一大优势。“我们从4.0版本开始使用深孔钻循环，但现在得到了显著优化，”Narat解释道。“我们必须在FPT机床上将7个大型模具钻出大量直径为20 mm、深度达1300 mm的孔，而模具板的最大尺寸为3.5 x 3 m。先进的深孔钻循环使我们能够在完全无人值守的情况下执行导向孔钻和深度可达1000 mm的深孔钻。这样加工每个模具为我们节省两个轮班的时间。此外，我们还将大量工作转移到无人值守的夜间和周末。”

考虑到大型工件和价格昂贵的毛坯，更加重要的一点是，即使是在无人值守运行中，机械师也能够百分之百地依靠程序实现流畅、安全和稳定的加工。“所以我们一直使用Tebis 4.1中非常广泛的数字孪生选项，”Narat肯定地说道。“任何程序均必须经过仿真才能发送到机床”。

Alpex员工还在5轴AXA VPC U加工中心上加工冲压模具、塑料模具和夹具的复杂组件。通过CAM完成编程。无需在机床上进行任何修正或添加。

数据质量至关重要

然而，仿真结果取决于所提供数据的质量。“如果程序员发现加工操作中仍存在几毫米的间隙，他会在必要时使用，”这位经验丰富的运营经理说道。例如，如果墙壁与机床的相对位置不像默认提供的数字孪生那样精确，那么机床不可避免地会在某个时刻崩溃。因此，Tebis的专家重新对我们的机床进行了精确测量，并与现有的数字孪生进行了比较。我们共同确定了最终的安全距离，这样我们才能真正地实现最优加工。”

Alpex所使用夹紧装置的实际数据也被准确地记录并存储在Tebis智能制造经验数据库中。直接通过Zoller设备中的刀具预设值获取刀具的几何数据。机床操作员会格外小心，以确保按照装夹计划精确地装夹零件，从而也确保机床上的情况与数据相对应。“这让我们确信，即使在无人值守运行中，我们经过碰撞检查的程序也会安全运行。”Narat 解释道。

智能制造咨询和实施至关重要

除了先进的程序之外，Tebis还提供智造咨询和实施的服务。机械师会经常使用此选项。“他们会了解并考虑我们所担忧的问题，并针对我们在日常工作中面临的挑战，与我们共同制定可行的智造解决方案，”Narat说道。“我们的体验感很好，Tebis对我们非常重视。专业热忱，希望为我们制定最佳数字化解决方案。”

蒂罗尔州的员工也非常欣赏Tebis智造平台的经验、知识和专业知识。“我们会不时参加Tebis的培训，”Narat说道。“我们在自己的现场接受针对我们的具体需求定制的培训。我们提前提交请求，然后Tebis的专家会准备好相关主题并来到我们的现场。因此，我们可以确保接受到最适合自身需求的培训和高品质咨询，而我们的零件范围常常会导致我们的需求非常特殊。最重要的是，正是这种出色的合作使我们与Tebis之间建立了一种真正、高效、平等的合作伙伴关系”。

未来机翼夹具的复杂内部结构，顶部的轮廓仍然属于机密：夹具包括一个复杂的自由曲面，专家使用Tebis 4.1的功能精确、经济、高效地生成了该曲面。

企业简介

Alpex Technologies是制造创新型生产系统领域的技术领导者，该系统用于对航空航天、汽车、一般生产加工等行业领域中的复合材料零件进行工业化生产。公司的专家持续致力于新的研发项目。因此，他们为复合材料制造流程的数字化做出了重大贡献，Alpex Technologies在开发制造BIO复合材料零件的技术方面也发挥着主导作用。

筒形铣刀策略

与传统的球头刀相比，筒形铣刀（圆弧形铣刀）的切削区域半径要大得多。用户使用这些刀具对平面和自由曲面进行高效的预精加工和精加工。这些刀具通过大得多的刀路距离在零件曲面上实现一致的残留高度。此外还在保持高曲面质量的同时大幅缩短加工时间，筒形铣刀既适用于3轴倾斜加工，也适用于5轴联动加工。Tebis用户在进行5轴加工时获得双倍速度优势：无需额外的设计，仅需点击鼠标即可选择多个曲面，并通过高性能筒形铣刀循环实现轻松加工。

智能制造解决人的问题

Tebis提供的数字化智能制造解决方案，即使是设计和编程工艺高度复杂的零件也是如此。然而，NCSets也使其成为可实现快速、便捷和最优生产的智能高效解决方案。智造平台是一个方面，但对于Alpex的专业人员来说，可以消除人员差异、减少加工错误、提升工作效率、技术骨干有更多时间研究工艺、新人快速上手。通过与相关负责人交谈，可以清楚地了解到，智能制造是他们选择Tebis的关键因素。