关于探索模具数控NC智能化加工的研究

关于探索模具数控NC智能化加工的研究

南京同准科技有限公司   贺小刚

经过近几年的迅速发展，国内模具制造能力上升到了一个相当高的水平：CAD/CAM/CAE技术得到了全面应用，高精尖的CNC机床为模具加工提供了品质保障，各岗位的技术人才储备为公司的发展奠定了坚实的基础。

但经调研，我们也发现模具行业发展或将面临以下五个瓶颈。

一）长三角地区都面临用工短缺压力。

二）数控加工行业人才流动给企业带来的影响较大。

三）人为因素对模具加工带来一定影响。

四）人力资源成本压力加大，模具加工自动化程度不高。

五）机床开动率偏低，制约了产能增加。

在前几年的企业发展中，模具企业购买了很多设备以满足产能增加的要求。现阶段受外部环境的影响，市场前景存在很多不确定性因素，老板们在设备投资上变得很谨慎。那么我们需要研究的方向是：如何提升机床的开动率和NC加工效率，促使我们利用现有的设备制造出更多的模具。

基于上述问题点分析，并参考国外先进模具企业的应用成果，和我国模具生产现状，我公司以韩国NCB株式会社研发的NCBrain模具智能优化软件为平台，探索模具智能化加工的新思路。

经实际测试后发现：采用NCBrain数控优化软件，能将公司现有NC加工效率提高10%-15%左右，同时实现数控机床的安全化、自动化加工，并能大大降低对数控编程人员和机床操作工的技能要求，缓解人员流动、水平参差不齐给数控加工带来的影响。

NCBrain软件是韩国NCB株式会社研发的专业用于模具数控加工的智能优化软件，已经在韩国、日本等发达国家的模具自动化、无人化加工方面广泛应用。丰田、马自达、本田、现代、起亚等汽车模具厂已经使用该软件多年。在国内，包括山东福田模具、天津汽车模具、上海赛科利、上海宏旭模具、深圳亿和模具、广州毅昌科技、佛山华达高木模具等近40家汽车模具企业已经使用了NCBrain软件。

一、NCBrain软件可实现NC加工标准化、安全化、自动化和高效化。

一）NC加工标准化

NCbrain软件的核心为数控加工工艺数据库，NCbrain公司为我们定制了一套符合模具企业的NC工艺数据库，将机床信息、刀具信息、控制系统信息、材料信息等融入其中。

建立标准化系统的价值是：

1、大大降低人为因素对模具加工的影响。

2、积累公司的技术资源，不至于因为人员的流动而带走公司的核心技术。

3、降低人力成本。公司将会大大降低对高水平编程人员和机床操作人员的依赖，谁来做都会达到同样的效果。

二）NC加工安全化

NCBrain软件可以自动判断毛坯的余量，避免高负荷切削，采用均匀切削的方式，防止刀具过载折断，降低刀具磨损。

三）NC加工自动化

实现机床进给的自动调整，无需操作工现场调节，操作工只需安装工件、调整刀具，控制机床开关即可，这将大大降低对现场操作工水平的要求。如果机床配有ATC自动换刀系统，可以实现无人值守的加工状态，提高机床开动率。

四）NC加工高效化

浙江地区的模具企业大多采用UG NX、PowerMill和Cimatron等软件生成数控加工的G代码，经过NCBrain软件优化后，将模具数控加工的效率整体提高10%-15％左右。

   二、NCBrain软件的具体技术特点

  （一）根据切削载荷来自动调整进给以提高加工效率

NCBrain在优化加工程序时会侦查当前刀具在每个刀位点上的切削负荷――针对不同的切削负荷和加工形状，NCBrain结合刀具切削数据库、机床性能数据库和毛坯材质数据库，自动对刀位点的进给进行调整、匹配，实现高效加工。

（二）根据切削载荷自动删除空刀

空刀分为两种，一种是在材料外的空切刀路，还有一种是负荷空刀，是指仅仅去除极少余量的刀路。这两种空刀，NCBrain都能进行删除，然后自动连接刀路。

（三）自动增加局部刀路保证刀具安全

  在NCBrain优化刀路时，它会自动实现局部增加刀路来实现刀具的安全加工。

优势：NCBrain优化后，软件侦测到此处余量较大，通过自动增加刀路，缓解刀具切削载荷，避免刀具磨损较大或小直径刀具“断刀”现象发生。

   （四）拐角G1刀路圆弧化

优势：NCBrain会自动将拐角G1的代码转化为G2或G3的圆弧，使机床较为顺畅加工，提升拐角加工质量，减轻机床和刀具震动，延长机床和刀具的使用寿命。同时，程序容量大大降低。

   （五）降低抬刀高度，且全部G0抬刀

优势：NCBrain优化后的抬刀全部采用增量抬刀，降低抬刀高度，节省时间。抬刀方式走G0，这样保证了快速移动的速度走机床最大移动速度，提升了效率。

（六）降低刀具磨损，延长刀具寿命。

优势：NCBrain主要从三个方面降低刀具磨损：

1）在余量大的时候降速，余量小的时候加速，合理调整进给。

2）在拐角区域，采用走圆弧而不是走点逼近的方式，降低刀具震动，从而达到降低磨损目的。

3）在余量较大区域，自动增加刀路，缓解刀具切削载荷，避免刀具磨损较大或小直径

     刀具“断刀”现象发生。

   （七）NCBrain优化后，程序理论加工时间和机床实际加工时间较为接近。

优势：而NCBrain是通过设定数据库的方式来进行刀路优化的，其中就包含机床和刀具等参数设定，所以NCBrain算出的理论切削时间和实际机床的切削时间非常接近，为生产计划排产提供了准确的时间依据。

三、小结

伴随着劳动用工瓶颈效应的进一步深化，NC加工的智能化应用将会是一个必然趋势。韩国、日本等国家的模具厂已经借助于NCBrain软件成功实现了智能化加工。这个也必将成为我国模具企业后续发展的方向。

南京同准科技有限公司是韩国NCB株式会社在中国区的一级经销商，我们将通过NCBrain软件，积极探索NC加工智能化应用的方向，积累实际经验，为同行业兄弟公司提供技术参考，为模具行业发展跨上一个新台阶而贡献力量。