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Le rôle de la Mastercam dans l'usinage multi-pignons et multi-tâches avancé

La fabrication moderne exige une efficacité, une précision et une flexibilité toujours plus grandes. Avec la complexité des pièces et le durcissement des délais de livraison, les capacités des machines-outils ont évolué de façon spectaculaire. Les machines-outils à broches et à plusieurs tâches représentent un jalon de cette évolution, permettant aux fabricants d'effectuer de multiples opérations en une seule installation, réduisant considérablement les temps de cycle et les coûts de manutention.

Comprendre les machines : Fondements multi-pignons et multi-tâches

Avant de plonger dans les capacités de Mastercam, il est essentiel de définir les deux types de machines de base et pourquoi ils présentent des défis de programmation uniques.

Qu'est-ce que les machines à broches multiples?

Les machines à broches multiples comportent deux ou plusieurs broches fonctionnant simultanément ou en séquences coordonnées. L'avantage clé est le traitement parallèle[: alors qu'une broche est coupée, une autre est chargée ou complète des opérations secondaires. Cela réduit considérablement le temps de cycle par pièce, ce qui en fait un outil idéal pour les cycles de production à volume élevé. Cependant, la programmation nécessite une synchronisation soigneuse pour éviter les collisions et assurer des charges de coupe équilibrées entre les broches.

Quels sont les outils multi-tâches (MTM) ?

Les machines à plusieurs tâches, souvent appelées centres de tournage ou machines à axe B, combinent des opérations de tournage, de fraisage, de forage et parfois de broyage au sein d'une seule enveloppe de travail. Elles ont généralement une broche principale et une sous- broche (ou contre broche) et peuvent comprendre une tête de fraisage pour les opérations angulaires. La caractéristique est la capacité de compléter une partie du stock brut au produit fini en une seule installation. Cela élimine les inexactitudes de multiples configurations et réduit l'inventaire des travaux en cours.

Le défi de la programmation

Les machines multi-pignons et multi-tâches ont un défi commun : la nécessité de gérer des opérations simultanées ou étroitement séquencées. Le logiciel traditionnel CAM traite souvent chaque opération comme un processus isolé. Mastercam, en revanche, fournit un environnement unifié où l'ensemble de l'outil de machine , cinématique et logique de contrôle sont modélisés, permettant une simulation réaliste et la détection de collision avant qu'une seule puce ne soit coupée.

Mastercam , support de base pour les machines à broches multiples

Mastercam propose des parcours d'outils et des stratégies de synchronisation spécialement conçus pour les tours multi broches, les machines de type suisse et les centres d'usinage multi broches. Ces caractéristiques résident principalement dans les produits et Mastercam Mill-Turn.

Chemins d'outils multi broches et synchronisation

Au cœur de la tâche, il est possible de définir plusieurs broches et d'attribuer des opérations à chacune. Mastercams Synchronization Manager permet aux programmeurs de définir des événements de chronométrage : quand une broche doit démarrer une coupe, quand une autre doit transférer une pièce, ou quand elle doit fonctionner simultanément sur différentes fonctionnalités. Le logiciel modélise le système de contrôle machine, donc le code G généré comprend des codes d'attente et des marques de synchronisation.

Opérations de transfert et programmation de retrait

Un des aspects les plus critiques de la programmation de tour à broches multiples est le transfert de la pièce de la broche principale à la broche secondaire. Mastercam fournit des opérations dédiées de pick-off (ou -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Support de type suisse et de tête coulissante

Les tours de type suisse, couramment utilisés pour les petites pièces précises, nécessitent une attention particulière pour guider le douille et le positionnement de la tête. Mastercam supporte la programmation de style suisse avec des paramètres spécifiques pour le douille de guidage, l'alimentation coulissante de la tête et les mouvements synchronisés des poteaux d'outils.

Évitement de mouvement dynamique et de collision

Avec de multiples broches et tourelles d'outils se déplaçant dans des quartiers rapprochés, la détection de collision n'est pas négociable.Les modules Mastercams Verify and Machine Simulation créent un jumeau numérique complet de l'outil de machine, incluant tous les axes, broches, tourelles, porte-outils et appareils. Pendant la simulation, le logiciel vérifie les interférences entre les composants mobiles. Si une collision est détectée, le programme met en évidence l'événement et fournit des options pour ajuster le chemin d'outils ou la synchronisation.

Mastercam pour machines-outils à multiples prises (centres de turn-Mill)

Les machines multitâches brouillent la ligne entre les tours et les centres d'usinage. La solution Mastercams Mill-Turn est spécialement conçue pour ces plates-formes hybrides, permettant une programmation complète qui combine les cycles de tour et de moulin dans un système de coordonnées de travail unique.

Système unifié de coordination du travail

Un des plus grands obstacles avec les machines multitâches est la gestion de différents systèmes de coordonnées pour les opérations de tournage et de fraisage. Mastercam gère automatiquement les transformations de coordonnées entre la broche principale (axe C) et l'axe de fraisage (généralement Y ou B). L'utilisateur définit simplement la géométrie de la pièce, et Mastercam map toutes les opérations dans la machine , ce qui élimine les ajustements de coordonnées manuelles et réduit les erreurs de programmation.

Fraisage simultané de la tournure et de la polaire

Les machines multitâches peuvent effectuer le tournage et le fraisage simultanément en utilisant des broches opposées ou en fraisant pendant le tournage (interpolation polaire). Mastercam prend en charge ces cycles avancés avec des chemins d'outils dédiés. Par exemple, Le fraisage solaire[ permet à un outil de couper des caractéristiques sur une partie tournante en utilisant des axes linéaires pendant que la broche tourne, créant des contours complexes sans machine à cinq axes complète.

B-Axis et soutien à l'axe cinq

De nombreuses machines à plusieurs tâches comprennent une tête de fraisage à axe B qui s'incline de verticale à horizontale (ou au-delà). Mastercam , les voies d'outils à cinq axes peuvent être appliquées à ces machines, ce qui permet un usinage de surface complexe, des sous-coups et un forage angulaire. Le post-processeur interprète le chemin d'outil à cinq axes et le cartographie à la machine , y compris les limitations (p. ex., interférence tête/table). Mastercam supporte également optimisation de l'orientation de l'outil, trouvant automatiquement les meilleurs angles pour éviter le gourdissement et minimisant le mouvement de l'outil.

Intégration des sous-boîtes et des tailstocks

Pour les machines à sous-pince, Mastercam permet au programmeur de définir les opérations sur les deux broches, y compris les mouvements coordonnés tels qu'une coupe d'outil pendant que la pièce est tirée de la broche principale. Les stocks de queue sont également pris en charge, avec rétractation automatique et engagement pendant les cycles. La simulation montre visuellement l'ensemble de l'enveloppe de travail, y compris le mouvement de la plume de queue, afin que l'opérateur puisse vérifier les dégagements.

Post Processeurs adaptés pour le multi-tâche

Pour les machines à plusieurs tâches, le poste doit gérer plusieurs systèmes de coordonnées, des codes de synchronisation et des cycles spéciaux (par exemple, interlock d'axe C, orientation de broche de fraisage). Mastercam fournit des processeurs post personnalisables pour la plupart des commandes de constructeurs de machines majeures: Haas, Mazak, Okuma, DMG MORI, Nakamura-Tome, etc. Les utilisateurs avancés peuvent modifier des messages en utilisant l'outil Post Builder pour ajouter une logique personnalisée pour des configurations de machines uniques.

Principales fonctionnalités qui permettent la programmation de pièces complexes

Au-delà du support spécifique pour les broches et le multitâche, Mastercam comprend plusieurs fonctionnalités qui rendent la programmation de ces machines complexes faisables et efficaces.

Usinage simultané multiaxes

Mastercam supporte jusqu'à cinq axes de mouvement simultané, cruciaux pour le fraisage de contours complexes sur les centres de tournage. Des chemins d'outils comme Roughing à axes multiples, Flowline[ et Swarf permettent à l'outil de rester en contact optimal tout en suivant des surfaces contournées. Le logiciel maintient un mouvement sans collision en ajustant automatiquement l'orientation de l'outil en fonction de la géométrie de la pièce.

Stratégies intégrées de virage et de fraisage

Mastercam traite le tournage et le fraisage comme des opérations de première classe avec une associativité complète. Vous pouvez facilement convertir un modèle de surface en profil tourné, puis ajouter des cycles de fraisage sans quitter l'environnement de programmation. Les transitions Toolpath sont sans soudure, et le logiciel insère automatiquement les changements de vitesse de broche nécessaires et les commutateurs de mode (par exemple, à l'axe C ou à l'axe Y).

Détection et évitement des collisions

Comme mentionné, la simulation Mastercam=s utilise un véritable modèle 3D de la machine. Mais elle va plus loin avec des algorithmes d'évitement de collision qui ajustent automatiquement les chemins d'outils pour se déplacer autour des obstacles. Pour les machines à broches multiples, cela signifie que le logiciel peut réacheminer un outil pour éviter qu'une tourelle mobile ou une partie soit transférée.

Modèles de stocks et vérification en cours de fabrication

Étant donné les multiples opérations en une seule configuration, la visualisation du stock restant est critique. Mastercam crée In-Process Stock Models qui montre exactement ce qui reste du matériel après chaque opération. Cela aide le programmeur à déterminer si une fonctionnalité est accessible, éviter un engagement excessif de l'outil et confirmer que les pièces seront usinées pour imprimer.

Bibliothèques d'outillage et de travail

Mastercam comprend des bibliothèques pour les porte-outils, les rondelles et les collets standard. Pour les machines multitâches, la base de données d'outillage peut stocker les paramètres de chaque tourelle ou station d'outil, y compris l'orientation, l'offset et le type de liquide de refroidissement. Le programmeur peut glisser et déposer des outils sur les stations, et le logiciel génère automatiquement le bon code G pour cette station.

Interface utilisateur personnalisable pour les flux de travail avancés

L'interface Mastercam's peut être adaptée pour exposer les chemins d'outils les plus pertinents pour le travail multi-pignon et multi-tâches.Les utilisateurs peuvent créer des barres d'outils et des clés de frappe personnalisées pour des opérations communes comme -Pick-off fin face -- ou -Polar fraisage.

Avantages pour les fabricants: Pourquoi investir dans Mastercam pour les machines-outils avancées

La décision d'adopter Mastercam pour les machines à broches et à plusieurs tâches procure des avantages opérationnels et financiers concrets.

Réduction dramatique des temps de cycle

Les machines multi broches offrent déjà un parallélisme inhérent. La capacité de Mastercam à optimiser la synchronisation et coordonner plusieurs coupes à la fois peut réduire les temps de cycle de 20 à 40% par rapport à la programmation de base. Pour les centres de tournage, l'élimination des opérations secondaires (par exemple, l'envoi d'une pièce à un moulin séparé) peut réduire le temps de traitement total de jours à heures.

Précision et cohérence améliorées

Avec toutes les opérations effectuées en une seule configuration, il n'y a pas d'erreur de repositionnement. La génération et la simulation précise de chemins d'outils de Mastercams garantissent que toutes les caractéristiques sont coupées à l'intérieur de tolérances serrées. Ceci est critique pour les pièces aérospatiales et médicales où les tolérances dépassent souvent ±0.0001 pouce. Le logiciel prend également en charge Corner Rounding[ et Passes de finition[ qui maintiennent des charges cohérentes de puces, empêchant ainsi la déviation de l'outil.

Réduction des temps de configuration et de changement

Lorsque vous programmez hors ligne avec Mastercam, la machine n'est pas inactive. La simulation et la détection de collision permettent de prouver le programme pratiquement avant de toucher une machine. Cela élimine les coupures d'essai et réduit le temps de configuration d'heures à minutes.

Capacité de gérer des géométries complexes

Les machines multitâches sont souvent utilisées pour des pièces aux courbes complexes, aux caractéristiques à outils en direct et aux faces arrière.Les chemins d'outils avancés de Mastercam (p. ex., Parallèle à surface[, Esprit[, Five-Axis Flowline[) permettent de programmer efficacement ces géométries. Le logiciel prend également en charge spline et NURBS sortie pour des finitions de surface plus fluides sur des pièces de haute précision.

Réduction des coûts de main-d'oeuvre et des besoins en compétences

Alors que la programmation de machines avancées exigeait traditionnellement des programmeurs manuels hautement qualifiés, Mastercam , interface graphique et des stratégies automatisées abaisser la barrière. Un programmeur CNC qualifié peut devenir compétent avec les outils multi broches Mastercam , en quelques semaines.

Connectivité améliorée du plancher de magasin

Mastercam s'intègre à de nombreux systèmes de gestion de magasin et réseaux DNC. Les programmes peuvent être téléchargés directement sur la machine-outil via Ethernet, et les opérateurs peuvent accéder à des feuilles de configuration étape par étape de l'interface Mastercam. Pour les machines multi broches et multi-tâches qui peuvent avoir des dizaines de stations d'outils, cette documentation est inestimable pour les changements rapides et la répétabilité.

Avantage concurrentiel

Les fabricants qui utilisent Mastercam pour libérer le plein potentiel de leurs machines avancées peuvent prendre des emplois plus complexes, fournir un redressement plus rapide, et maintenir une précision plus élevée. Cela les positionne pour gagner des affaires que les concurrents avec des capacités CAM moins sophistiquées ne peuvent pas gérer. La capacité de terminer des pièces en un cycle est un point de vente fort pour les industries comme l'automobile, la médecine, et la défense.

Applications et réussites dans le monde réel

Le soutien de Mastercam pour ces machines a été déployé avec succès dans différents secteurs manufacturiers.

Automobile: Fixations de freins à haute consommation

Un fournisseur automobile de niveau 1 produisant des raccords de frein en laiton a changé de programmation manuelle sur une vis à broches multiples à Mastercam. Grâce à la synchronisation et aux opérations de décapage de Mastercam, ils ont réduit le temps de cycle par partie de 35 % et éliminé les débris causés par des mouvements d'outils mal synchronisés.

Aéronautique : Composants complexes du moteur

Un fabricant de contrat aérospatial a besoin de la machine d'un boîtier de turbine à partir d'un alliage de nickel sur un centre de tournage avec axe B et sous-axe. Mastercam , les chemins d'outils simultanés cinq axes leur ont permis de machiner les passages internes complexes et les rainures de visage dans un seul cadre. Le logiciel , l'évitement de collision empêche la barre d'alésage de frapper la pièce, et le processeur post a correctement mis en œuvre l'interpolation de l'axe C de la machine , la pièce fonctionne maintenant avec 100% répétabilité.

Médical: Implants orthopédiques

Les fabricants de tiges de hanche et d'implants du genou utilisent souvent des tours de type suisse avec des outils en direct. MastercamS Swiss module de programmation a géré le réglage du douille guide et synchronisé la broche principale avec la station de travail arrière. La capacité de programmer l'ensemble de l'implant – y compris les fils, les surfaces de boules et les plats polis – dans une session CAM a réduit le temps de programmation de 60% par rapport aux méthodes précédentes.

Commencer: Meilleures pratiques pour la programmation de machines multi broches et multi-tâches dans Mastercam

Pour maximiser les avantages, les fabricants devraient suivre les pratiques exemplaires établies.

1. Investir dans des modèles de machines précis

La qualité de la simulation et de la détection des collisions dépend de la précision du modèle 3D de la machine-outil. Mastercam s'associe avec des constructeurs de machines pour fournir des modèles certifiés. Si aucun n'est disponible, les utilisateurs peuvent créer leur propre avec Mastercam.

2. Utiliser un système de coordonnées de travail (SCO) approprié pour chaque broche

Définir les origines des WCS pour la broche principale et la sous- broche. Mastercam peut automatiquement basculer entre eux pendant les opérations de transfert. Pour les centres de tournage, assurez-vous que la position de la machine est correctement réglée pour éviter les mouvements inattendus.

3. Modèles de stocks de levier pour la vérification en cours de fabrication

Après chaque opération, examiner le modèle de stock pour confirmer qu'il reste suffisamment de matériel pour les opérations subséquentes. Porter une attention particulière aux opérations latérales sur les pièces à profil complexe. Utilisez le modèle de stock pour ajuster la longueur des outils et éviter les coupures d'air inutiles.

4. Synchronisation des essais avec le gestionnaire de sync

Avant la simulation finale, utilisez le Gestionnaire Sync pour vérifier que toutes les opérations de broche ont les codes d'attente corrects. Utilisez la vue temporelle pour voir quand chaque tourelle est active et s'assurer que deux outils ne sont pas dans la même zone simultanément.

5. Valider avec la simulation complète de la machine

Toujours exécuter une simulation complète de machine avec le modèle final et tous les outils. Recherchez des collisions mineures ou des ratés proches qui ne peuvent pas être marqués. Vérifiez que la séquence de prise sous-ponce est correcte et que la pièce est maintenue en sécurité avant de couper sur le côté arrière. Utilisez l'option -slow motion--- pour inspecter les moments critiques comme le transfert de pièce.

6. Collaborer avec votre spécialiste postprocesseur

Chaque commande d'outil machine est unique. Travaillez avec votre revendeur Mastercam ou expert interne en post-traitement pour personnaliser le processeur post pour votre machine spécifique. Les personnalisations courantes incluent l'ajout de codes de sécurité spéciaux, la modification de la logique de synchronisation, ou l'optimisation de la sortie pour l'usinage à grande vitesse.

7. Formez votre équipe de façon cohérente

Mastercam propose des cours de formation officiels pour la programmation multi-pignons et multi-tâches. Planifiez des sessions de formation régulières pour garder les compétences à jour. Encouragez les programmeurs à partager des conseils et des astuces à travers une base de données partagée ou un wiki interne.

Conclusion: Maîtriser la machine avec Mastercam

Les machines-outils multi broches et multitâches représentent la première ligne d'efficacité et de capacité de fabrication. Pourtant, sans un support CAM robuste, leur potentiel reste inexploité. Mastercam a évolué au fil des décennies pour devenir la solution de pointe pour la programmation de ces machines complexes, offrant des chemins d'outils intégrés, des simulations avancées et des post-processeurs adaptés qui transforment la programmation à haut risque en un processus gérable et répétable. En adoptant Mastercam, les fabricants peuvent réduire les temps de cycle, améliorer la qualité des pièces et gagner un avantage concurrentiel dans les industries où la précision et la vitesse ne sont pas négociables.