五轴加工，赢得“首发”

总部位于德国科隆的丰田Gazoo Racing Europe (TGR-E）一直是丰田赛车队的“救援队”。该公司的核心竞争力是开发、测试和制造发动机、底盘和冷却系统的复杂部件，直至完整的底盘单元（包括所有模具），用于赛车和拉力赛车。所有这一切都是以最大的灵活性、精度和质量，并且在大多数情况下都是在极小批量的情况下完成的。

丰田Gazoo Racing Europe不仅在赛车方面具有竞争力，而且在合同制造方面也具有竞争力。（图片来源：西门子）

为了对复杂的复合材料零部件进行高性能的干式加工，该公司在其机械加工车间中增加了一台新的DMG MORI DMU 200龙门机床。该机床装配的Siemens SINUMERIK 840D sl开放式 CNC系统可确保动态、精确和灵活的流程。

丰田Gazoo Racing Team的赛车在勒芒 24小时耐力赛等比赛中名列前茅。在其位于科隆的工厂，该公司为在国际汽联世界拉力锦标赛中获得成功的三辆汽车生产核心部件，并参与开发高性能的丰田公路车。

TGR-E还是一个盈利中心，为外部弓虽提供从工程到制造的广泛服务。生产和供应链管理经理，高级工程师Marcel Voigt说：“为了在竞争激烈的条件下做到这一点，我们需要尽可能地利用我们高度专业化的机器——尤其是在CNC加工领域——并尽可能多地实现无人化。”

这促使了TGR-E对新DMG MORI龙门机床的投资。TGR-E的目标是让大型机器免于加工像底盘这样的非常大的部件，并在更紧凑的机器上仅使用干式加工、以较低的小时费率加工中型零件。DMU 200龙门机床的行程距离为2,000 × 2,000 × 1,200mm (X-Y-Z)，非常适合赛车结构件和其他复合材料部件的五轴加工，然后使用单次和多次夹紧、以最大的成本效率进行加工。

“Sinumerik 840D sl是我们首选的复合材料加工数控系统。”TGR-E生产和供应链管理经理Marcel Voigt（左）对西门子销售工程师Ralf Friedrich（右）说。

一个挑战是难以加工的复合材料，该复合材料由多个组合层组成，例如由碳或凯夫拉尔纤维制成。必须防止各个层相互分离（分层），并防止纤维撕裂。用钛和其他难加工的材料制成的刀片加工复合零件更加复杂。此类操作需要适当的工艺知识、合适的加工策略和刀具以及高性能数控系统。

TGR-E和DMG MORI合作多年，为此类加工奠定了基础，其成果可在机加工车间中看到。DMG MORI集团的成员Sauer GmbH的超声波技术是更温和、更高效地加工复合材料和其他材料（如陶瓷或镍基合金）的关键。第二代技术支持具有定义切削刃的超声波辅助铣削。刀具旋转时系统叠加的高频振动可将加工力降低多达40%。这可以实现更高的进给率和进给量、更长的刀具寿命和显著改善的表面。防止分层和纤维撕裂。

该公司现在还可维修更大、更复杂的底盘零件。这是通过部分移除受损位置的层并重新构建它们来完成的。这扩展了新型龙门机床的应用范围，同时增加了其产量和盈利能力。

“在我们的复合加工中，我们选择了西门子的开放式SINUMERIK 840D sl，以便我们轻松集成和利用这些新技术和功能。”Voigt说。

内外直/斜齿加工中使用是SINUMERIK 840D sl面临的创新应用。由于控制系统的开放性，机床制造商能够将所需的特殊技术和循环编译到数控系统中。通常非常复杂的程序是由TGR-E在CAD/CAM系统上创建的。然后在作业计划期间对其进行离线模拟和优化，然后将其传输到数控系统，然后通过网络运行和执行。

在DMG MORI基于应用程序的CELOS多点触控用户界面中，带有SINUMERIK Operate的SINUMERIK 840D sl提供了一系列用于操作、监控、设置和编程机器的附加功能和选项。经过短暂的现场测试，经验丰富的操作员Patrick Garbe得出结论：“结构非常清晰，操作直观，符合实际要求，并带来了额外的好处。”中央服务器和机器之间通过以太网传输数控程序和文件，处理的便利性以及大型多点触控显示屏上的简单手势控制给他留下了特别深刻的印象。

SINUMERIK 840D sl的可编程测量循环简化并加快了零件的设置和测量。

在加工过程中，应用程序之间的快速切换以及应用程序内的轻松缩放和滚动是多点触控操作中的最新技术。这适用于各种机器功能或PDF查看器，可以节省打印时间。

在机器上创建新工具是一个直观的过程，操作员可以查看所有重要数据。SINUMERIK的自动3D刀具半径补偿使数据不断更新，无需手动计算，避免出错。

组件的设置和过程测量简化并加快了可编程测量周期。DMG MORI还将它们用于其“L型测量探头包”，扩展针对体积庞大或几何形状负责的零件的测量选项。

西门子还在开发防撞系统方面取得了进展。TMG使用的版本以简单几何体的形式将机器组件映射为工作区域中的保护区。然后在控制模式JOG、MDA和AUTO中对其进行监控，并且可以在用户界面上以3D表示形式进行可视化。作为一个选项，控制系统还支持对机器、夹紧设备、刀具和工件的碰撞监控，从而确保在任何情况下都可以简单、有效地防止碰撞。

退刀功能还通过按下按钮在中断点提供刀具的自动和安全退刀来改进对机器、刀具和工件的保护。

由于从外部存储 (EES) 选项中执行，TMG能够直接从外部存储介质执行非常大的零件加工程序。EES将机器的内存容量扩展到外部存储介质的大小，实现快速搜索和跳转，因此可以快速完成工作。通过这种方式，SINUMERIK Operate使复杂部件的加工更加安全和高效。

现场测试的结果是积极的，Voigt可以想象一种可靠、清洁且具有成本效益的干式加工方法，即使是在生产复合材料部件的铝模具时也是如此。超声波技术可以帮助减少或防止积屑瘤的形成，让这一困扰加工的因素消失得无影无踪。