智能制造方案成倍提升燃氣輪機組件生產(chǎn)效率
2018-2-23 來源：雷尼紹 作者：-
Doncasters Precision Castings – Deritend是工業(yè)用燃氣輪機葉片熔模鑄造和機械加工領(lǐng)域的領(lǐng)先供應(yīng)商，其葉片產(chǎn)品采用鎳鈷超耐熱合金制造。
該公司致力于長遠發(fā)展，并通過在精益生產(chǎn)和快速原型領(lǐng)域的持續(xù)投資，確保實現(xiàn)其發(fā)展目標。隨之而來的結(jié)果是，客戶對Doncasters提供的機加工服務(wù)的需求大幅增加，這進而又促進了公司熔模鑄造業(yè)務(wù)的發(fā)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(chǔ)設(shè)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(chǎn)品。
背景
在投資購買Mazak五軸加工中心之前，Doncasters采用傳統(tǒng)的三軸加工中心搭配固定式夾具來執(zhí)行類似的生產(chǎn)作業(yè)。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(shè)定和加工在內(nèi)的生產(chǎn)周期為四個小時，這樣的產(chǎn)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(shù)，也是一種成本昂貴的解決方案。因此，公司決定在產(chǎn)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(yè)內(nèi)部完成加工作業(yè)，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(yīng)變片技術(shù)。在測量復(fù)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(yè)。然而，在最初部署這些新設(shè)備時，Doncasters就已認識到他們將需要額外的技術(shù)支持，于是雷尼紹聯(lián)系了其關(guān)聯(lián)公司MSP計量軟件產(chǎn)品有限公司。
挑戰(zhàn)
Doncasters面臨的挑戰(zhàn)是提高“一次性加工成功”的工件比率，從而提升整體生產(chǎn)效率，因此他們需要盡可能消除產(chǎn)生誤差的隱患。Doncasters的工程部門經(jīng)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(zhì)，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(fā)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(zhàn)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(jīng)驗十分有限，之前僅利用測頭做一些基本的定位調(diào)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(guān)重要。
同時，Doncasters還希望不再使用成本昂貴且設(shè)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(xù)；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(tǒng)來替代這些夾具，以減少設(shè)定過程中的人工介入，”Ollie繼續(xù)說道。此外，Doncasters還必須確保完成生產(chǎn)目標，因此縮短工件找正時間成為引進Mazak機床的關(guān)鍵考慮因素。
Doncasters使用這些新機床在內(nèi)部完成大部分加工作業(yè)，但仍有一些輔助性的作業(yè)需要外包。公司希望通過提高生產(chǎn)效率，未來將這些外包作業(yè)放在企業(yè)內(nèi)部完成。“這將對我們的生產(chǎn)效率產(chǎn)生積極影響。如果我們可以自己加工，就不必把工件發(fā)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(yè)務(wù)進行全面分析之后，雷尼紹的應(yīng)用工程師認為，MSP的NC-PerfectPart和NC-Checker軟件結(jié)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(chuàng)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(chuàng)建基準。NC-Checker可在執(zhí)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(shè)定的公差。機床檢查可定期執(zhí)行，每次只需數(shù)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(shù)始終正確無誤并加工出合格的工件。
NC-Checker月度基準設(shè)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(guī)則的復(fù)雜工件，以及需進行五軸加工的工件而言至關(guān)重要。找正這些工件會非常耗時，同時難以做到準確一致。現(xiàn)在，操作人員可以根據(jù)工件的CAD文件創(chuàng)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(jīng)理Ollie Macrow正在檢查基準設(shè)定結(jié)果
首先利用測頭測量數(shù)據(jù)找正工件，以消除工件在機床上的定位偏差。隨后，找正數(shù)據(jù)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(shè)定誤差均可被消除 — 即使是最為復(fù)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(tǒng)性能和溫度等要素考慮在內(nèi)，以進一步降低生產(chǎn)出不合格零件的風險。
完成切削之后，NC-PerfectPart便可在機內(nèi)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(zhí)行檢查之前完成。
結(jié)果
在添置RMP600和MSP軟件之前，找正和加工一個典型的工業(yè)用燃氣輪機噴嘴工件需要花費四個小時。現(xiàn)在Doncasters可在兩個小時內(nèi)完成相同工件的測量、加工和檢測工作，生產(chǎn)效率因此提高了50%。對于更為復(fù)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(jiān)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(jié)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(tǒng)，取得了更好的成果；同時，機內(nèi)測量數(shù)據(jù)、坐標測量機測量數(shù)據(jù)以及Bluelight系統(tǒng)掃描數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)聯(lián)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(jié)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(xù)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(xiàn)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?yōu)槲覀兲峁┝朔浅０舻姆?wù)；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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