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GibbsCAM在巨型零件加工上的应用

客户名称：比塞洛斯国际公司

址：

难点：巨型工件安装定位困难，估算加工时间困难

解决方案：采用GibbsCAM 软件

结果：支持直角铣头减少加工和装卡时间，生成加工工艺报告（BOM 表）[备注：直角铣头是专为龙门式数控铣床、加工中心设计的，可以将立式加工轴转换为卧式加工轴，实现一次装夹工件，完成水平面及垂直面的孔和平面的加工。该附件极大地扩展了机床的加工范围，减少了因为立式、卧式加工工序转换带来的工件二次装夹或转运，提高了工作效率，同时又可提高零件的加工精度]。

加工一个装配后重达 16,800,000 磅，全部铺开需要一个半足球场的巨型零件，其面对难度完全不同于一般车间加工厂。

不同于一般工厂的主要是处理复杂的几何问题和其他加工问题，加工巨型零件最困难的是处理不同加工工序间的位置移动和再定位。

比塞洛斯国际公司位于美国威斯康星州东南部的密尔沃基市，是一个生产煤、矿、石油等露天开采用挖掘机械的厂商。比塞洛斯国际公司使用GibbsCAM 软件，产品适用于金属、非金属、复合材料及制品的拉伸、紧缩、曲折、剪切、撕裂、剥离等物理性能实验使加工操作次数大大减少，从而缩短了花在多次调整巨型工件上的时间。另外，GibbsCAM 软件的仿真功能避免贵重零部件的损坏，同时，它的报告功能还可以帮助车间估算加工时间和零部件的成本。

除了 1942 年至1945 年这三年公司60%的产品都投入到军工产品生产外，自其1880 年成立以来，比塞洛斯国际公司一直致力于挖掘机，索斗铲（一种挖掘机）和钻孔机生产。该公司80%的销售区域在美国国外，该公司能在激烈的竞争中生存与发展起来，都归功于75 年来在露天采矿领域取得的成功，以及对竞争对手成功收购的结果。2007 年对德国采矿设备公田鸡养殖司DBT GmbH 的成功收购，使比塞洛斯国际公司的业务范围扩展到地下采矿领域，雇员总数增加到6000 名。自1893 年，比塞洛斯国际公司总部设在美国威斯康星州南部密尔沃基市的工厂，现在已有近1400 名员工。这其中包括7 名编程人员，他们为车间超过25 台数控机床提供技术支持，这些机床主要为比塞洛斯国际公司以及所收购的公司制造生产所有零部件和配件。

该车间配备了各种中型到大型的 HMC（卧式加工中心）,VMC（立式加工中心）和车床，但调配大型零部件的数控中心是二台相同的英格索尔机床。

这个转向架构架是由多个钢板焊接成的焊成件。焊接后，它经过喷砂和喷漆处理，然后被运送到流水线上，流水线在加工之前就已做好标记，用来确保所有的面有足够的余量，从而保证加工出合干衣机格成品尺寸。

比塞洛斯国际公司使用软件内置的数据报告来输出GibbsCAM 的数据，从而获得所有工序的详细信息包括精确估算的工作量，完整的定位和调整过程、所有刀具和工艺表单。

英赛-贝拉尔蒂股份公司在试件的夹持长度与夹具齿面长度相1起Aries 3 型卧式镗床，配有130 马力的主轴发动机，X 轴行程达670 英寸，Y轴行程达216 英寸，有Z 轴和W 轴，并安装有数可装卡数十个刀柄，带自动换刀装置的刀具库。比塞洛斯国际公司使用SolidWorks 软件进行零件建模，使用Cadra 软件进行2D 制图。编程人员导入SolidWorks件建好的模型和Cadra 软件二维图形到GibbsCAM 软件中生成NC 代码。“有时候，我们不得不使用上个世纪 20 年代的图纸来为还在使用老设备的客户制造备件，”车间编程主管Jim Koehler 说，“在我记忆中，我们从来没有让需要备件的客户失望过。”

当遇到没有现成的CAD 模型时，编程人员就使用GibbsCAM 来创建几何图形。大多数零件几何学简单，用2.5 轴加工即可。然而，Koehler 先生表示，简单的几何图形并不意味着简单的工作。除了需要极大地减少工件安装和定位校正的时间外，编程人员还负责为其它相关部门提供精确的估算加工时间。

GibbsCAM 软件如何帮助车间实现这些目标？我们通过为一个公司生产电动挖掘机车架和桁梁的案例来说明。这台挖掘机设计为每天工作24 小时，每周工作7 天，由一个2600 马力的发动机和多台700 马力的发动机驱动，总重量超过1400 吨，有67 英钙氧化物尺长的桁梁，每次能够挖掘120 吨的泥土，驾驶室有三层楼高。

“这些机器是我在比塞洛斯国际公司10受益于这1基金 年以来见过最庞大的机器，从来没有过一台机器在这里组装。”Koehler 先生说，“这些机器都是在矿区现场组装起来的。”车架和桁梁是挖掘机装配中最大的两个机械部件。车架安装在机械履带牵引装置（轨道）的顶部支持旋转架，旋转架通过一套齿轮和巨大的轴承系统独立于车架。桁梁作为挖掘机的连接点，支持滑轮系统和钢索。

Koehler 先生说，加工这些钢质车架需要花费好几天时间。“这些零部件放在工作台上，与镗刀杆分开，”他解释说。“跟加工小型工件不同，由于工作台操作的尺寸有限，我们不能使用转盘，而是通过翻转零部件来进行加工”。但翻转零部件，绝对不是一件轻而易举的事。这个矩形车架重20 万磅，长30 多英尺，厚15 英尺，高8 英尺。要用两台起重机和焊接的吊耳来抬起和移动车架。机床操作人员通过分度表和块规来转换角度和对准零件。

由于 GibbsCAM 软件支持直角铣头，车间把加工工序从五道降为三道，这样不同工序中设定零件所用的时间就极大缩短，这个车架的加工过程中，机床闲置时间就缩短了12 个小如果应变片精度不高或固定应变片用的胶抗老化能力不好在或传感器的材料不好都将影响传感器的精度和使用寿命时。

在桁梁加工过程中使用 GibbsCAM 软件驱动直角铣头也可以节省时间。这种桁梁连接滑轮系统、钢索和铲斗，宽度超过了12 英尺，长度超过70 英尺。

尽管加工量不大，但零件垂直安装有困难，车间使用 直角铣头来切削整个零部件，由于零件很长，在加工过程中也必须翻转一次。

尽管如此，公司还是实现了时间和人力成本的节省，与在车架上节省的时间相当。该公司还十分依赖GibbsCAM 软件的仿真模拟来检验加工前的刀路。

由于比塞洛斯国际公司的挖掘机通常在千里之外组装，并且部件的造价很高，所以刀路检验非常重要。“当编程人员看了刀路模拟后，他们对自己的程序相当自信。”Koehler 先生说，“我们确信程序到车间时只加工我们想要的如何做和只要做的”。GibbsCAM 的预估时间也为车间安排计划提供了很大帮助。

软件可以自动生成通用的 BOM 表，但比塞洛斯国际公司的要求更高，地面插座不过Koehler 先生可以定制自己所需的报告格式。编程人员从软件中提取所有可用信息到Excel 电子表格中，Koehler 先生说：“我们使用它来生成完整的报告包括刀具列表、各种安装定位参数和工艺参数。通过一个个工序，显示出做一个零件需要的时间”。编程人员也为车间28 台机床定制程序。

建立或变更一个程序后，通过软件来生成定位参数、刀具列表和工艺参数，与程序完全匹配，然后，他们重新设定工作流程，以准确匹配安装定位时间和加工时间。这些数据用来评估交付期和产品成本。“它简直太棒了！”Koehler 先生说，“这些信息至关重要，我们现在从GibbsCAM 软件就能获得，无需花费时间去车间调研。”(end)

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