纳斯卡斯普林特杯系列赛的劲旅之一
公司概述
Richard Childress Racing (RCR) 是纳斯卡斯普林特杯系列赛的劲旅之一,但对于如何充分利用赛道并在短时间内完成加速,该公司还处在摸索阶段。同时,这也是 Richard Childress Racing 公司企业文化的一部分。曾经,RCR 赛车定制型部件的制造车间遇到过一个严重的问题,就是在加工关键部件的环节中出现了 4-8 小时的延迟,而这也对该公司向来标榜的“极速”文化产生了严重的负面影响。
RCR 制造部经理 Rick Grimes 说道“在这一领域,我们必须快速完成部件在各生产线之间的流转,我们的运营体系较为固定,通常面临的情况是,我们要设计一个流程,再应用到各个机器,然后完成部件的制造,以便为下一赛季做好充分的准备。可想而知,我们非常希望能够尽一切努力来缩短构建模型与获得初级成品之间的时间周期。”
但现实却不尽如人意。在提高效率的过程中,制造车间往往会以避免可能的流程冲突为重点,尽量减低部件的报废率,而这很可能造成交付延误。与此同时,相关人员会将大量的时间都耗费在 CNC 机器控制机上,精细地处理关键部件的各个制造环节,逐步确保每条生产线的运作,以免切削工具之间出现碰撞。
当然,针对此问题最显要的解决方案就是使用一些流程模拟工具包。RCR 的 PTC Pro/Engineer 软件配备一系列基础的模拟功能,能够让程序员清楚地查看所有工具对部件执行的各项操作。但是,这款软件无法模拟与机器本身相关的工具或支托的具体操作流程,也无法模拟机床工作台配备的轧钳和夹具。在产品研发的过程中,程序设计团队发现,通过一些高度精密的软件的确可以做到这一点,但同时也发现,由此产生的成本会比 CNC 机器本身要高出许多。
此外,学习如何使用这款高端、复杂的模拟软件也是一项极其耗时的建议。对于企业而言,如需从中获得效益,就必须在不到一周的时间内转变部件的设计思路和相关的生产流程。
大步跨进
2010 年,RCR 公司的 CAD 软件转售商 - 3HTI 建议 RCR 关注当时新上市的 NCSIMUL Machine 软件包,而正是这一建议让
RCR 的制造流程实现了重大突破。NCSIMUL Machine 软件包由法国公司 - SPRING Technologies 研发,该公司已北美成立子公司,总部位于马萨诸塞州剑桥城。
NCSIMUL Machine 是一款性价比极高且功能全面的软件解决方案,能够帮助用户模拟、验证、优化并核查 CNC 机械加工流程。该软件能够与 CAD/CAM 软件结合使用。对于 RCR 公司来说,也就是将该软件与 PTC Pro/Engineer 软件结合使用。
在此过程中,RCR 的制造工程师 Clifton Kiziah 接到的任务是:充分了解该软件,并将其应用到实践。为此,RCR 公司提供了一系列培训课程,并将其细分为各个清晰易懂的板块,以便 Clifton Kiziah 能够抽时间参与,并领会其中的要点。整套培训课程的时长要求在两天以内,而 RCR 公司将其分散为数周完成。
接受培训后,Clifton Kiziah 能够成功地运用该软件,而就该软件而言,它的功用在于提升 CAM 生成的 CNC 制造程序,具体方法包括以下三种:第一,该软件会对 CAM 程序本身进行分析,以便在后处理器生成 G 代码并发送到机器之前,纠正
CAM 程序中的编码错误。第二,该软件也会对 G 代码本身进行分析,以便检查针对部件执行的程序、机器设置,以及机器本身。之后,该软件会标注所有检查到的错误,以便用户能够纠正代码,从而消除任何可能存在的碰撞风险。第三,该软件会根据刀具路径本身、切削部件专用刀具的运动模型,针对各个机型来验证部件的几何结构。
Grimes 表示,样机和 NCSMUL Machine 的机器专用许可也是购置成本的一部分。同时他也提到,准确无误地运用 NCSMUL 的机械专用功能还需要 RCR 各个团队、机床制造商 Okuma 和SPRING Technologies 之间采取紧密的协作。
成功夺回耗费的时间
Kiziah 表示,使用 NCSIMUL Machine 完成整个模拟过程约需
15 分钟。由于整个过程均可在个人计算机桌面上完成,所以不会造成任何的机加工时间损失,同时还可确保完成 CNC 制造程序的各步分析。Grimes 表示,他的车间可能需要在一周内多次调整关键部件的制造流程。在 RCR 公司安装 NCSIMUL Machine 之前,他们在修改代码方面付出了大量精力,以致耗费了数小时的机加工时间。而现在,这些耗费的时间已被成功夺回。
举例来说,RCR 公司必须大幅改进赛车引擎润滑系统的关键部件 - 内部油滤器总成油冷器阀体。多年以前,RCR 公司曾对原版 Revision A 部件进行过机械加工,但 Revision B 在此基
础上进行了诸多改进。由于其阀体的复杂性,RCR 公司决定再
4 轴 Okuma MA-500HB 卧式加工中心上运行该部件。在此情况下,多个 B 轴轮转均会执行两项操作。
然而,这一改进版却使 RCR 不得不应对一些方面的挑战。由于该部件本身极其复杂,一些表面必须在初步加工的过程中进行单独的精细加工,然而才能在后续工序中完成整个加工流程。Kiziah 说道:“在引入 NCSIMUL Machine 之前,我们无法在第一道工序的基础上,计划并模拟后续工序。”
借助 NCSIMUL Machine,RCR 能够确切地了解第二道工序需要消除的毛坯量。RCR 还能够通过 NCSIMUL Machine 导出第一道工序剩余的毛坯信息,以便在 Pro/Engineer 软件中使用。完成第二道工序的编程并予以发布后,NCSIMUL Machine 便能够一同模拟这两道工序。总而言之,采取上述举措的目的在于验证部件各个表面的制造均已达标完成,同时刀具和夹具加工流程之间不存在任何程序错误或冲突。过去在未采用 NCSIMUL
MACHINE 软件的情况下,RCR 公司不得不脱离机器本身来验证程序是否合格。如果一些表面未得到彻底的清理,则在程序员重新修正程序前,操作员和机器都必须停工等待。而这也造成了大量机加工时间的浪费。如果没有 NCSIMUL Machine,要确证 Rev. A 的关键部件是否合乎要求将耗费 8 个小时。而在应用 NCSIMUL Machine 之后,Rev. B 的验证仅需 4 小时便可完成。
类似地,NCSIMUL MACHINE 也能通过节约资源和成本来帮助
RCR 提高其在赛车领域的竞争力。