航空航天加工使用完整的 CAD/CAM/CAE CNC 能力

DMG Mori（伊利诺伊州霍夫曼庄园）为航空航天原始设备制造商和生产车间提供制造技术，由西门子工业公司（伊利诺伊州埃尔克格罗夫村）提供的 CAD/CAM/CNC 硬件、软件和工程服务包支持，用于航空航天加工。作为西门子的长期合作伙伴，DMG Mori 制造了各种传统的切屑和超声波加工中心。

对于航空航天工业，需要在航空航天加工过程中非常小心和规划，以实现所需的精度和整体生产效率。生产的典型部件包括由轻质但坚硬的材料制成的部件，例如钛和相关合金以及铝工件，其中会发生大量材料去除。由于循环时间长和其他高昂的原材料成本，此类部件的加工具有挑战性。

最近的两个应用说明了 DMG Mori 如何借助西门子来改进零件生产，包括减少从设计到零件的协议、航空航天加工时间、刀具寿命、表面光洁度、尺寸精度和整体生产效率。

首先，喷气发动机的反推力部件将由 Ti Gal-4-V 制成，这种材料由于其弹性刚度而常用于航空航天领域。从 CAD 文件开始，Siemens PLM（产品生命周期管理）团队通过其带有 VoluMill 附加功能的 NX CAM 运行程序，该功能可计算最大材料去除率。 NX 程序内的用户定义事件 (UDE) 功能允许使用复选框来触发冷却剂压力、振幅、超声波发生器设置等的后处理器参考。这避免了手动编程，从而将程序转换时间从长达两天减少到大约 30 分钟。

一旦程序准备好进行控制，Sinumerik 840D sl CNC 的功能就可以更简化地模拟实际切割路径。 3D快速设置压缩器功能为所有路径运动提供参数化逐项数据文件，从而消除碰撞并确保最佳刀具路径，与机床上的NC内核和PLC相结合。

正如西门子技术应用中心经理 Randy Pearson 所说：“这一功能为我们的客户节省了大量时间，因为主轴机构中的测试球和探针可以在循环中的任何点运行，以任何时候。该程序还可以自动按规定的时间间隔在桌子上运行。”

Cycle 800 突出了高速加工功能，这是一种静态平面变换，允许五轴机床在空间中定义旋转的工作平面。在业界俗称3+2编程。该循环将实际工件零位和刀具偏移转换为参考旋转表面。值得注意的是，循环适应特定的机器运动学并将物理轴垂直于工作平面定位。这被称为 TRAORI 或转换方向。

同时，机床上的 Sinumerik CNC Operate 用户界面允许操作员执行集成的刀具管理和信息管理功能，所有这些功能都可以通过 USB 或网络连接进行传输。

在模拟中，工件的装载和固定在 NX CAM 中虚拟执行，它还计算一致的切屑负载，这在这些大型材料去除应用中至关重要。模拟进一步验证了每个切削部分的刀具长度，并最终确定了机器开始运行的程序。这就像使用机器的“数字双胞胎”一样工作。

DMG Mori 国家产品经理 Luke Ivaska 表示，在生产过程中，这种非常硬的材料的刀具寿命提高了 2.25 倍。 “结合 NX CAM 和机器上的 Sinumerik 840D sl 以及它所能做的一切，我们遇到了一些最初的挑战，因为大多数软件程序都是专门构建的 CAM 包，任何人都可以快速轻松地使用。然而，它们有很大的局限性，因为软件驱动刀具路径并且操作员几乎没有控制权。借助 NX CAM 和 Sinumerik，我们在刀具路径的创建方面有更多的投入。我还没有发现 NX 无法解决的问题。”结果，由于超声波作用器，成品部件在 4.5 小时内运行，表面光洁度从 62.5 Ra 提高到 35 Ra。

在第二个示例中，传统的切屑切削五轴加工中心，入门级 DMU 50 用于将 7" (177.8-mm) 直径 × 2" (50.8-mm) 高的 6061 铝块切割成用于航空航天工业的叶轮风扇，材料去除率超过 90%。同一个 NX CAM 软件开始了这个流程链，最初的好处是在一个系统中节省了五轴设置和全面 G 代码仿真和验证的时间。

由于这种叶轮风扇部件的叶片结构，在加工过程中，零件和刀架之间只允许有 0.5 个间隙。使用 NX CAM 进行模拟可防止工具和零件发生碰撞。 DMG Mori 工程部寻求另一个长期的工具合作伙伴 Haimer 及其细线刀柄，为该应用提供可行的解决方案。同时，在NX CAM上运行插补的刀轴和剖面图，验证刀具在狭小的工作空间中的运行情况。

在 Sinumerik 840D sl 中，相同的 3D 快速设置压缩器功能确保了正确的刀具路径，而高速加工设置和循环 800 再次用于该项目。 CNC 的图形用户界面 Sinumerik Operate 使最终用户的操作员和制造工程人员能够访问生产条件，包括以纯文本形式显示的所有粗加工和精加工数据，以及为在任何中断和手动重启后重新启动而记录的所有五轴转换方向数据.

机床的可变流线操作与插值矢量相结合，可在单个刀具路径中加工刀片表面时产生更平滑的光洁度。机器从方形加工过渡到圆形加工，然后是精确加工叶片内部所需的极端角度路径。程序的单个叶片鳍部分被自动捕获，因此可以建立一个逐步重复的程序。

在 NX CAM 和 CNC 程序上对每个叶片翅片切割路径进行了模拟。西门子 PLM 业务发展总监 Randy Pearson 和 Matthias Leinberger 表示，该矢量程序可以传输到任何具有可比结果的机器上，他评论说：“正是因为机器运动学是可知的，所以该程序一旦创建，就可以转移到同一设施内的多台机器或由世界各地的商店运行，全部由控制器连接在一起。操作、数据捕获协议和收到的用于生产分析的反馈之间具有完全的连续性。”

这两个项目都是使用 DMG Mori 机器上的新 CELOS 执行的。 CELOS 促进了这些应用程序中操作员和机器之间的交互。它有许多应用程序可以即时调用实际情况，通过与 CAD 和 CAM 产品的链接进行完整的数据比较，以及与客户公司的 ERP 系统的完整接口，用于记录和分析，以及过程中的远程调整。对于这些航空航天客户，还提供与全球生产网络的交互式通信。