智能制造方案成倍提升燃氣輪機組件生產效率

　　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(fā)展，并通過在精益生產和快速原型領域的持續(xù)投資，確保實現其發(fā)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(yè)務的發(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(tǒng)的三軸加工中心搭配固定式夾具來執(zhí)行類似的生產作業(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(yè)內部完成加工作業(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(yè)。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(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(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?！备鼮榧值氖?，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(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，以減少設定過程中的人工介入，”O(jiān)llie繼續(xù)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(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效率，未來將這些外包作業(yè)放在企業(yè)內部完成?！斑@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(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，”O(jiān)llie解釋道。

　　“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?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?！盌oncasters Precision Castings – Deritend(英國)

　　解決方案

　　在對Doncasters的業(yè)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(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定的公差。機床檢查可定期執(zhí)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-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?，F在，操作人員可以根據工件的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。

　　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(tǒng)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(zhí)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(yè)用燃氣輪機噴嘴工件需要花費四個小時?，F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(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，機內測量數據、坐標測量機測量數據以及Bluelight系統(tǒng)掃描數據之間的相互關聯程度也得以提升。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?！?/FONT>