在克利夫兰和俄亥俄州哥伦布之间连绵起伏的群山之间，坐落着弗雷德里克敦小镇。该镇成立于 1807 年，保留了大部分历史中心和乡村魅力。事实上，其公民的主要收入来源仍然是家庭农场，其中一些农场在过去 100 年中世代相传。直到 1994 年本田汽车公司的汽车零部件供应商 Tanaka Seimitsu Kogyo Co., Ltd. 决定开设商店时，Fredericktown 才设法远离人们的视线。该公司的美国分部 FT Precision Inc. 的名称取自公司所在城镇 Fredericktown 的“F”和来自公司创始人 Giichiro Tanaka 姓氏 Tanaka 的“T”，以及Precision 源自日语单词 seimitsu，意为精度。
装备该加工中心采用 Sandvik Cormorant 刀具和定制夹具，以 137 IPM 的速度以 4500 PM 的速度切割工具钢。 （所有图片均由 CNC Software, Inc. 提供）这家占地 376,500 平方英尺（34,978 平方米）的工厂于 1996 年开始批量生产专门为美国本田公司生产的四缸和六缸发动机的摇臂组件，距其成立仅两年。 FTP 位于哥伦布以北，距离本田位于俄亥俄州中部的发动机和装配厂不到一到两个小时的路程，使其成为该汽车制造商美国生产中心的一级供应商。过去八年，工程师 Matt Kline 一直在 FTP 的制造部门工作。从那以后，他取得了长足的进步。
当克莱恩到达时，车间里有多条数控机床生产线、压铸机和装配机。随着 FTP 的不断扩张，Kline 就增加零部件产量所需的设备向管理层进行了咨询。他要求使用几台 CNC 机器进行维护和零件原型制作，包括带动力刀具的 Haas TL15 双主轴车床和 Haas VF3 CNC 立式铣床。 2016 年，Kline 追求生产自己的铝压铸模具组件的想法，并购买了两台 Mazak Variaxis i-600 5 轴立式加工中心中的第一台。为了让他的所有机器平稳运行，他需要一个强大的 CAD/CAM 软件程序来处理粗加工和精密精加工周期，从而使他能够定制自己的生产流程。
在内部开展工作
“我建议购买 Mastercam，因为它的可用性和我在贸易展上看到的功能，”克莱恩说，他指的是来自康涅狄格州托兰的 CNC 软件公司的软件。他与 Mastercam 经销商 FASTech, Inc 合作., Findlay, Ohio，启动并运行并了解该软件的不同功能。很快，他就能够在内部制造替换压铸件具有可观的回报和投资回报。
“我能够以惊人的速度生产我正在制造的许多零件。过去我们需要几个月才能从海外获得的东西，我通常可以在几周内生产出来。该软件确实改进了我们在这方面的生产，”Kline 说。
Matt Kline 运行 Mastercam 验证模拟器功能，然后运行比较功能，以确定任何潜在的工具崩溃和错误的工具路径。过去，模具插入制造是外包的——需要四到六个月的时间才能发货，每件成本约为 2,000 美元。 Kline 通过内部生产以近三分之一的成本制造它们。 “拥有内部生产能力绝对会改变游戏规则，”克莱恩说。那么，他们是怎么做到的？
Kline 是唯一的 CNC 程序员和操作员r 的马扎克机器。他通过反复试验找出如何最好地在内部制造模具镶件。他首先在软件中创建自己的夹具，然后尽可能地推动机器。在创建这些夹具时，他使用 Mastercam Simulator 来识别任何碰撞或碰撞点，从而提高了制造能力。
除了合适的夹具，高速加工还需要能够承受机器内部强烈振动的刀柄. Kline 偏爱 REGO-FIX powRgrip 刀柄。
“我了解到，无论何时将工具插入 REGO-FIX，跳动都在几微米以内。如果您使用坚固的可扩展夹头或液压立铣刀刀柄，总指示器读数可能会导致刀具用尽，”他说。 “如果没有正确的工具来运行它，要在 Mastercam 中生产正确的型腔或插入件，您将很难保持光洁度和公差。”模具镶件由日本基体工具钢制成，用于处理铝压铸中经常出现的滥用情况。
编程策略
Kline 首先通过对传统轮廓铣削刀具路径进行编程来生产模具镶件。 FASTech 团队建议将他的编程策略更改为 Dynamic OptiRough 刀具路径。刀具路径使用刀具的整个凹槽长度，但在第一次切削时仅使用刀具直径的一小部分，随后进行几次连续的较短切削，使零件达到所需的最终形状。
这些刀具路径仅专注于移除指定的材料。与 2D 动态铣削同类产品一样，OptiRough 刀具路径提供恒定的切屑加载，这是由于软件中的专有算法可以在切削前检测材料的变化，从而使刀具始终与材料保持接触，最大限度地减少步距并节省刀具寿命工具。
Kline 通过以下方式将零件粗加工到 250 μm 以内实施 OptiRest 策略和编程 OptiRough 刀具路径。前者允许刀具自动使用同一刀具进行第二次粗加工，仅识别和移除 OptiRough 刀具路径无法移除的材料。
“我使用我的粗加工刀具来提高速度和为精加工工具留下最少库存的准确性。它允许更长的工具寿命和更少的工具更换，”他解释道。当被问及他如何确定日本钢材的收缩率和膨胀率时，克莱恩说他是通过反复试验得出的。
“铝压铸极其困难；它不仅仅是机械加工，”Kline 说。 “FT Precision 花费了大量时间和金钱来开发这种类型的精密铸件，以减少机加工步骤。”
额外的精加工工艺也经过了一些反复试验。 Kline 尝试了不同的热处理、氮化物和 PVD 涂层供应商，最终在附近找到了一家印第安纳州拥有正确的技术，可以帮助消除 FTP 的一些额外精加工过程。
一旦夹具就位并且编程完成，Kline 说他能够运行一个并完成完整的零件- 包括完成 - 在 Mazaks 上。通过对 OptiRough 刀具路径进行编程，他将生产时间从每个零件的 8 小时减少到每个零件的 1.5 小时。通常情况下，他每天可以生产六个刀片。
扩展解决方案
但是，铣削刀片、立铣刀和钻头都出现了故障。 Kline 联系了山特维克可乐满，后者帮助解决了多个问题，包括使用哪种刀具、正确的进给和速度以及切削深度。 “最大的成就是使用 OptiRough 策略和山特维克可乐满的 CoroMill Plura HD 立铣刀进行粗加工，”Kline 说。他每台立铣刀可以生产大约 20 件。这节省了工具更换时间，据 Kline 说，这不仅仅是支付工具成本。
FTP 的正常生产流程、压铸、机加工和组装操作通常会遇到设备磨损和意外故障。 “如果组件损坏，我们通常只会收到二维图纸，并且需要在 CAM 软件中创建实体模型。通过使用 CAM 软件，从设计到制造的过程是无缝和快速的。周转时间大约为两个小时，然后返回到制造车间，”Kline 说。
经过 ISO 认证的高精度环境需要各种书面记录以进行质量确认和检查。为帮助简化此过程，Kline 使用名为 Productivity+ 的 Mastercam 插件进行零件对齐，以收集检查表和质量检查的数据。该插件使他能够在机床上运行雷尼绍测量探头，以更新夹具偏移、工具偏移、程序方向，并报告关键尺寸和公差。他能够对探头进行编程和模拟以改进机床性能的过程控制和报告。此外，当 Kline 确认试用部件已准备好进行批量生产时，他使用插件来简化组件设置和关键功能的验证。他与 FASTech 的 Kevin Richardson 密切合作，学习测量插件。 “Kevin 与我一起启动并运行它。起初这是一个挑战，但现在它完美无缺。它做了我想让它做的一切。” Kline 说，最好的功能是能够从实体模型中选取检查点。
FTP 的铸造组每天生产近 75,000 个零件，每天 24 小时，每周 5 天。 Kline 强调说，如果没有他的制造供应商的支持，他不可能将模具组件制造本地化到美国。
由特别报告编辑 Bill Koenig 根据 Mastercam 提供的信息编辑。
