CGTech's OptiPath en Force Modules Leveren Synergistische Prestaties

Drie jaar geleden sprak Vericut-software-ontwikkelaar CGTech met programmeurs Don Lahr en Mike Triplett van luchtvaart- en medische job shop Ultra Machining Company (UMC) over hun gebruik van Vericut's OptiPath kennis-gebaseerde bewerkingsmodule. De mannen hadden onlangs een update geïnstalleerd die een aanpassing bevatte die ze CGTech hadden gevraagd namens hen te maken.

De verbeteringsverzoek – Vericut SCR #16986 – vereenvoudigde voedsnelheidswijzigingen via door de operateur toegankelijke macro-variabelen, stroomlijnde opstellingen en elimineerde de noodzaak om het programmeerbureau te betrekken voor een eenvoudige variabele aanpassing.

Lahr en Triplett zijn vandaag nog steeds bij UMC, evenals Cory Mahn, een 12-jarig medewerker die kort na de aanpassings-update de programmeerafdeling binnenkwam. Op dat moment was er enige discussie over CGTech's onlangs uitgebrachte Force-module, een fysica-gebaseerde gereedschappad-optimalisatietool die cyclus-tijden zou verminderen met 25% of meer, maar UMC had geen concrete plannen voor implementatie.

UMC, een luchtvaart- en medische job shop in Monticello, Minnesota, heeft tientallen moderne CNC-werktuigmachines. Het bedrijf gebruikt Vericut van CGTech al meer dan 15 jaar.

Die plannen veranderden in februari 2020, toen het bedrijf zijn eerste Force-testrun ondernam op een vrij langdurige job. "We knippen ongeveer 10% van de cyclustijd af op dat ene artikelnummer, wat het bedrijf bijna $13.000 bespaarde," zegt Lahr. De resultaten waren indrukwekkend genoeg dat het topmanagement instemde met het investeren in de software. "Het is niet zo groot een besparing als die we sindsdien met Force hebben bereikt, maar het opende zeker enkele ogen voor de waarde van vooruitgaan."

Het werkstuk in kwestie is een medisch onderdeel van 304L roestvrij staal van ongeveer 50 × 75 × 12,7 mm. Het grootste gereedschap dat UMC gebruikte is een 19 mm, vier-snede carbide frees, de kleinste slechts 0,8 mm, met axiale snijdiepten van 0,025 of 0,05 mm per pas. Lahr merkt op dat Force het meest voordeel bood tijdens ruw- en semi-afwerkoperaties, maar voegt toe dat zelfs met heel kleine gereedschappen zoals hierboven beschreven, het de gereedschappaden optimaliseerde tot het punt dat gereedschapsbreuk naar nul zakte terwijl de cyclustijd vaak verbeterde. "Er is zeker een voordeel voor gereedschapslevensduur ook," voegt hij toe.

Site-updates en een Automatiseringsduw

Recente veranderingen bij UMC beïnvloedden ook het besluit van het bedrijf om Force te gaan gebruiken. Het bedrijf is nog steeds op zijn tweede generatie gezinsbezit, maar het aantal werknemers is verdubbeld tot bijna 200 mensen. Het aantal CNC-werktuigmachines is ook toegenomen. Er is nu een handvol Okuma M460V-5AX vijf-as verticale bewerkingscentra, een paar Okuma vier-as MB-46VAE verticale bewerkingscentra en drie Matsuura MX-520 vijf-as bewerkingscentra – twee met vier-stations pallet-pools.

Vanwege de tekortkoming aan vakbekwaam personeel vinden UMC en andere job shops dat geautomatiseerde machine-tending belangrijker wordt met elk voorbijgaand jaar.

Ondanks het hogere personeelsaantal is shopfloor-automatisering op de rise. "Het is moeilijk om vakbekwame werknemers te vinden, dus we hebben robots aan enkele van onze draaibanken en freesmachines toegevoegd," zegt Mahn. "Dit biedt de mogelijkheid om licht begeleid of zelfs ongebegeleid te draaien in sommige gevallen, zelfs als onze partijen redelijk klein zijn. We hebben ook onze spanningsystemen op enkele van de machines geüpgraded, en doen offline gereedschapsvoorafstelling."

OptiPath en Force Vergelijken

Op het moment van schrijven heeft het bedrijf 20 verschillende artikelnummers geoptimaliseerd met Force. Tot nu toe hebben de cyclustijd-verbeteringen gevarieerd van 3 tot 28%, maar Lahr is snel om te wijzen dat UMC zijn investering drie of vier keer binnen het eerste jaar zal terugverdienen.

Die bekend zijn met gereedschappad-optimalisatie zouden zich af kunnen vragen: Als UMC al OptiPath gebruikte, waarom zou het dan in Force investeren? immers, beide producten beloven kortere cyclustijden en verbeterde gereedschapslevensduur, en beide lossen problemen met gereedschapsafbuiging, ratelen in hoeken en dergelijke ongewenste bewerkingsgebeurtenissen op. Betekent dit dat UMC's investering in OptiPath geldverspilling was? Helemaal niet, legt Gene Granata, CGTech's productmanager voor Vericut, uit.

"Force en OptiPath zijn verschillende producten die verschillende benaderingen tot optimalisatie gebruiken, maar elk complementeert de ander," zegt hij. "OptiPath meet bijvoorbeeld geen snijkkrachten. In plaats daarvan gebruikt het of een volumetrische optimalisatiemethode of één die chipsdikte meet. Force meet ook chipsdikte maar heeft extra controles en balansen, inclusief het monitoren van snijkkrachten of spindelvermogen, en voorspelt gereedschapsafbuiging. In beide gevallen wordt materiaalverwijdering constant gehouden door de voedsnelheid aan te passen en gereedschappad-bewegingen te subdivideren zo nodig om consistente, nabij-ideale bewerkingsomstandigheden voor elk gereedschap te handhaven."

Verschillende Tools voor Verschillende Situaties

Uiteindelijk hebben beide stukken software hun eigen optimale gebruiksgevallen. Granata stelt voor Force te gebruiken in harde, moeilijk te bewerken materialen, waar lichte, ogenblikkelijke pieken in gereedschapsbelasting grote problemen met frezen en machinspindels kunnen veroorzaken. Aan de andere kant adviseert hij OptiPath voor zachte metalen zoals aluminium, zacht staal en grijze gietijzer waar het primaire doel is om materiaal zo snel mogelijk te verwijderen (in plaats van een constante chipslast te handhaven), of voor situaties waarin de snijvoorwaarden van het gereedschap nooit onveilige snijkkracht- of spindelvermogen-niveaus benaderen.

Volgens Granata blijven veel OptiPath-klanten hun getrouwde OptiPath-strategieën gebruiken wanneer ze beginnen met Force-optimalisatie, vooral met harder of moeilijk te bewerken materialen, en gebruiken OptiPath bij het snijden met bepaalde gereedschappen die deze optimalisatiemethode begunstigen. Dat gezegd, benadrukt hij dat er geen one-size-fits-all benadering is voor programmeren.

"Het hangt af van de strategieën die gebruikers prefereren," zegt hij. "Als je een OptiPath power-user bent, zul je waarschijnlijk meer geneigd zijn om Force-optimalisatie toe te voegen aan je OptiPath-licentie en beide aan te roepen. Je bent dan in staat om, op gereedschap-voor-gereedschap basis, te kiezen welke te gebruiken. Programmeurs kunnen zelfs strategieën tijdens een gereedschappad wijzigen om de meest effectieve optimalisatie te bereiken. De twee zijn complementair naar het bieden van de meest mogelijke optimalisatiestrategieën."

De ervaringen van UMC's programmeerteam lijken deze theorie te ondersteunen. Mahn merkt op dat Force de cyclustijd gemiddeld met 5 tot 6% verder verlaagd op jobs die het team eerder door OptiPath had laten lopen. Als nevenvoordeel hebben Mahn en Lahr ook ontdekt dat Force hun algehele programmeringstijd vermindert. "Met Force hoeven we niet zo exact te zijn met gereedschappad-creatie in onze CAM-software," zegt Lahr. "Misschien wel de grootste aanpassing voor mij is geweest om Force zijn ding te laten doen. Het zal vaak een voedsnelheid voorstellen die ten minste het dubbele is van wat ik zou hebben gebruikt, maar als je het gewoon laat gaan, doet Force het goed."