智能制造方案成倍提升燃氣輪機組件生產效率
2018-2-23 來源：雷尼紹 作者：-
Doncasters Precision Castings – Deritend是工業用燃氣輪機葉片熔模鑄造和機械加工領域的領先供應商，其葉片產品采用鎳鈷超耐熱合金制造。
該公司致力于長遠發展，并通過在精益生產和快速原型領域的持續投資，確保實現其發展目標。隨之而來的結果是，客戶對Doncasters提供的機加工服務的需求大幅增加，這進而又促進了公司熔模鑄造業務的發展。這些強勁的需求也促使公司投資兩百多萬英鎊升級基礎設施并購置Mazak機床和加工軟件，以高效率地加工超過14種新產品。
背景
在投資購買Mazak五軸加工中心之前，Doncasters采用傳統的三軸加工中心搭配固定式夾具來執行類似的生產作業。這些工序不僅非常耗時，還要求機床操作人員具有很高的技能水平。例如一個典型的噴嘴組件，包括設定和加工在內的生產周期為四個小時，這樣的產能遠遠滿足不了日益增長的客戶需求。此外，固定式夾具還被公司的工程師們視為是過時的技術，也是一種成本昂貴的解決方案。因此，公司決定在產品加工能力方面進行一次重大投資 — 他們訂購了三臺Mazak VORTEX i-630V/6立式加工中心。Doncasters可以利用這些機床在企業內部完成加工作業，從而為客戶提供一站式的解決方案。
作為投資的一部分，Doncasters在這些機床上裝配了雷尼紹RMP600高精度測頭，這些測頭采用了雷尼紹擁有專利的RENGAGE™應變片技術。在測量復雜的3D形狀和輪廓時，這些測頭能夠提供無與倫比的亞微米級精度，因此非常適合完成這些加工作業。然而，在最初部署這些新設備時，Doncasters就已認識到他們將需要額外的技術支持，于是雷尼紹聯系了其關聯公司MSP計量軟件產品有限公司。
挑戰
Doncasters面臨的挑戰是提高“一次性加工成功”的工件比率，從而提升整體生產效率，因此他們需要盡可能消除產生誤差的隱患。Doncasters的工程部門經理Ollie Macrow解釋道：“在加工這些價值10,000英鎊的鉻鎳鐵合金鑄件時，最好是我們能在切削開始之前，就可拍胸脯保證加工出的零件不會有問題。同時也要考慮成本因素：除了鑄件成本之外，還有損失的時間，考慮到材料性質，加工過程本身的成本也相對較高。此外，某些加工組件無法返工，因此一旦發生錯誤，就必須報廢。我們知道必須測量工件，但我們面臨的挑戰是，找到在不使用固定式夾具的前提下成功測量的方法。”更為棘手的是，公司的測頭測量經驗十分有限，之前僅利用測頭做一些基本的定位調整和簡單的平面校直操作，因此雷尼紹的幫助和指導對其至關重要。
同時，Doncasters還希望不再使用成本昂貴且設定費時的固定式夾具。“固定式夾具存在許多問題：成本昂貴；要有較高的技能水平才能準確定位工件；如果夾具損壞，由于工件無法對準，加工過程將無法繼續；因此必須頻繁地對夾具進行維護以保持其良好性能，而這又會增加時間和成本。我們希望使用更加精簡的模塊化裝夾系統來替代這些夾具，以減少設定過程中的人工介入，”Ollie繼續說道。此外，Doncasters還必須確保完成生產目標，因此縮短工件找正時間成為引進Mazak機床的關鍵考慮因素。
Doncasters使用這些新機床在內部完成大部分加工作業，但仍有一些輔助性的作業需要外包。公司希望通過提高生產效率，未來將這些外包作業放在企業內部完成。“這將對我們的生產效率產生積極影響。如果我們可以自己加工，就不必把工件發出去讓其他公司加工，然后再等兩天才能收到加工好的工件，”Ollie解釋道。
解決方案
在對Doncasters的業務進行全面分析之后，雷尼紹的應用工程師認為，MSP的NC-PerfectPart和NC-Checker軟件結合RMP600測頭，將是能夠滿足Doncasters要求的最佳綜合解決方案。這一硬件和創新軟件的組合有助于用戶在切削工件之前，確定工件定位誤差和機床的幾何性能誤差。第一步是“繪制”機床工作坐標，以創建基準。NC-Checker可在執行機床五軸檢查之前，檢查測頭的性能，這就確保了在找正和切削工件之前，測量和加工性能均不會超出設定的公差。機床檢查可定期執行，每次只需數分鐘即可完成。隨著時間的推移，這些檢查可確保機床的工作參數始終正確無誤并加工出合格的工件。
NC-Checker月度基準設定屏幕
NC-PerfectPart可解決機床上因工件找正欠佳所導致的問題。這對于形狀不規則的復雜工件，以及需進行五軸加工的工件而言至關重要。找正這些工件會非常耗時，同時難以做到準確一致。現在，操作人員可以根據工件的CAD文件創建供RMP600使用的測量程序，上述難題因此可迎刃而解。
Doncasters Precision Castings – Deritend公司的工程部門經理Ollie Macrow正在檢查基準設定結果
首先利用測頭測量數據找正工件，以消除工件在機床上的定位偏差。隨后，找正數據將被上傳到機床控制器；機床自動計算補償，以生成與工件位置完美匹配的加工程序。工件找正過程是完全自動化的，這意味著夾具在加工過程中所起的作用不再那么重要；所有手動設定誤差均可被消除 — 即使是最為復雜的工件，找正所需的時間也將縮短至幾分鐘。
此外，在加工過程的初始階段，便可將材料狀況、托盤裝載系統性能和溫度等要素考慮在內，以進一步降低生產出不合格零件的風險。
完成切削之后，NC-PerfectPart便可在機內驗證成品工件的精度，此工序可在將工件從機床上取下并放入坐標測量機執行檢查之前完成。
結果
在添置RMP600和MSP軟件之前，找正和加工一個典型的工業用燃氣輪機噴嘴工件需要花費四個小時。現在Doncasters可在兩個小時內完成相同工件的測量、加工和檢測工作，生產效率因此提高了50%。對于更為復雜的工件，以前的加工時間會長達八個小時，并且需要高水平的操作人員在一旁全程監控。如今加工這些工件也只需要兩個小時，這與加工簡單工件的用時相同，因此可節省更多成本。通過與雷尼紹和MSP合作，Doncasters改進了工件找正系統，取得了更好的成果；同時，機內測量數據、坐標測量機測量數據以及Bluelight系統掃描數據之間的相互關聯程度也得以提升。
RMP600機床測頭測量葉片位置
在談到取得的成效時，Ollie Macrow解釋道：“結果令人鼓舞，但是如果沒有雷尼紹和MSP的幫助，我們就無法取得今天的進步。”
Doncasters Precision Castings – Deritend公司制造車間
他繼續道，“當我們一開始決定購買這些機床時，我們問Mazak‘如何能夠顯著提升加工效率？’他們認為以我們當前的配置水平無法實現這一目標，然后我們便求助于雷尼紹，正是雷尼紹與MSP合作為我們提供了所需的解決方案。我們大幅提高了‘一次性加工成功’的工件比率，因此得到了客戶的好評。我真的認為如果沒有雷尼紹和MSP的幫助，我們就無法成功加工出零件。他們為我們提供了非常棒的服務；每次我們打電話咨詢，他們總是有問必答；每次我們需要幫助，他們總會及時到場。”
詳情請訪問www.renishaw.com.cn/mtp
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如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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