智能製造方案成倍提升（shēng）燃氣輪機組件生產效率
2018-2-23 來源：雷尼（ní）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（lǐng）域的領先供應（yīng）商，其葉片產（chǎn）品采用鎳鈷超耐熱合金製造。
該公司（sī）致力於長遠發展，並通過在精（jīng）益生產和（hé）快速原型領域的持（chí）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（zēng）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（xū）求（qiú）也促使公司（sī）投資兩百多萬英鎊升級基礎設施並購（gòu）置Mazak機床和加工軟件（jiàn），以高效率地加工超過14種新產品。
背（bèi）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（lèi）似的生產作業。這些工序不（bú）僅非常耗時，還要求機床操作人員具有很高的技能水平（píng）。例如一個典型的噴嘴組件，包括設定（dìng）和加工在內的生產周（zhōu）期為四個（gè）小時，這樣的產能遠遠滿足不了日益增長的客戶（hù）需求。此外，固定式夾具還被公（gōng）司的工程師們視為是過時的技術，也是一種成本昂貴（guì）的解（jiě）決方（fāng）案。因此，公司決定在產品加工能力方麵進行一次重（chóng）大投資 — 他們訂購了三台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（hù）提供一站式的（de）解決（jué）方案。
作為投資的一部（bù）分，Doncasters在這些機床上裝配了雷尼紹RMP600高精度測（cè）頭，這（zhè）些（xiē）測頭采用了雷尼紹擁有專利（lì）的RENGAGE™應變片技術。在測量複雜的3D形狀和輪廓（kuò）時，這些測頭（tóu）能夠提供無與倫比的亞（yà）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（chí），於是雷尼紹（shào）聯係了其關聯公司（sī）MSP計量軟件產品有限公司。
挑戰
Doncasters麵臨的挑戰是提高“一次性加工成功”的工件比率，從（cóng）而提升整體生產效率，因此他們需要盡（jìn）可能消除產生誤（wù）差（chà）的隱患（huàn）。Doncasters的工程部（bù）門經理Ollie Macrow解釋道：“在加工這些價值10,000英鎊的鉻鎳鐵合（hé）金（jīn）鑄件時，最好（hǎo）是我們（men）能在切削開（kāi）始之前，就可拍胸脯保證（zhèng）加工出的零件不（bú）會有問題。同時（shí）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（shēn）的成本也相對（duì）較（jiào）高。此外，某（mǒu）些加工組件無法返工，因（yīn）此一旦發生錯（cuò）誤，就必（bì）須報廢。我們知道必須（xū）測量工（gōng）件，但我們麵臨的挑（tiāo）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（jǐn）利用測頭做（zuò）一些基本的定位調整和簡單的平麵校直操作，因此雷尼紹的幫助和（hé）指導對其至關重要。
同時（shí），Doncasters還希望不再使用成本昂貴且（qiě）設定費（fèi）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，由於（yú）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（jù）進行維護以保持其良好性能，而（ér）這又會增加時間和成本（běn）。我們希望使用更加精簡的模塊化裝（zhuāng）夾係統來替代這些夾具，以減少設定過程中的（de）人工介入，”Ollie繼（jì）續說道。此外，Doncasters還必須確保完成生（shēng）產目標，因此（cǐ）縮短工件（jiàn）找正時間成為引進（jìn）Mazak機床的關鍵考慮因素。
Doncasters使用這些新機床在內（nèi）部完成大部分（fèn）加工作業，但仍有（yǒu）一些輔助性（xìng）的作業（yè）需要外包。公司希望通過提高生產效（xiào）率，未來將這些外包作（zuò）業放在企業內部完成。“這將對（duì）我們的生產效率產生積極影（yǐng）響。如果我們可（kě）以自己加工，就不必把工件發出去（qù）讓（ràng）其（qí）他公司加工，然後再等兩天才能收到加工（gōng）好的工件，”Ollie解釋道。
解決方案
在對Doncasters的業務進行全麵分（fèn）析之後，雷尼紹的應（yīng）用工（gōng）程師認為，MSP的NC-PerfectPart和NC-Checker軟件結合RMP600測頭，將（jiāng）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於（yú）用戶在切削工（gōng）件之前，確定工件定位誤差和機床的幾何性能誤差。第（dì）一步是“繪製”機床工作坐標，以創建基準。NC-Checker可在執行機（jī）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（qián），測量和加工性能均不會超出設定的公差。機床檢（jiǎn）查可定（dìng）期執行，每次隻需數（shù）分鍾即可完成。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（què）無誤並加工出合格的工件。
NC-Checker月度基準設定屏幕
NC-PerfectPart可解決機（jī）床上因工（gōng）件找正欠佳所導致的問題。這對於形狀不規則的複雜工件，以及需進（jìn）行五軸加工（gōng）的工件而言（yán）至關重要。找正這些工（gōng）件會非常耗時，同時難以做到（dào）準確一致。現在，操作人員可以（yǐ）根據工件的（de）CAD文件創建供RMP600使用的測量程（chéng）序（xù），上述難題因此可迎刃（rèn）而（ér）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（guǒ）
首（shǒu）先利用測頭（tóu）測量（liàng）數據找正工件（jiàn），以消除工件在機床上的（de）定（dìng）位偏差。隨後，找正數（shù）據將被上傳到機床控製器；機床自動計算補償，以生成與（yǔ）工件位置（zhì）完美匹配的加工（gōng）程序。工件找正過程是完全（quán）自動化的，這意味著夾具在加工過程中所起的作用不再那麽重要；所有手動設定誤差均可被消除 — 即使是最為複雜的工件，找正所需的時間也將縮短至（zhì）幾分鍾。
此外，在加工過程的初始階段，便可將材料狀況、托盤裝載係統性能和溫度等（děng）要素考慮在內，以進一（yī）步降低生（shēng）產出不合格零件的風險。
完成（chéng）切削之後（hòu），NC-PerfectPart便可（kě）在機內驗證成（chéng）品工（gōng）件的精度，此工序可在將工件從機床上取下並放入（rù）坐標測量機執行檢查之前完成。
結果
在添置RMP600和（hé）MSP軟件之前，找正和加工一個典型的工業用燃（rán）氣輪機噴嘴工件需要花費四（sì）個小時。現在Doncasters可在兩個（gè）小時內完成相同工件（jiàn）的（de）測量、加（jiā）工和檢測工作，生產效率因此提高了50%。對於更為複雜的工件，以前（qián）的（de）加工時間會長達八個小（xiǎo）時（shí），並且需要高水平的操作人員在一旁全程監控。如今（jīn）加工（gōng）這些工件（jiàn）也隻需要兩個小時，這與加（jiā）工簡單工件的用時相同，因此可節省更（gèng）多（duō）成本。通過（guò）與雷尼紹和MSP合作，Doncasters改進了（le）工（gōng）件找正係統，取得了更好的成（chéng）果；同時，機（jī）內測量數據、坐標測量機測量數據以及Bluelight係統掃描數據之間的相互關聯程度（dù）也得以提升。
RMP600機床測頭測量葉片位置
在談到（dào）取得的成效時，Ollie Macrow解釋道：“結果令（lìng）人鼓舞，但是如果沒有雷尼（ní）紹和MSP的幫助，我們就無法取得今天的進步。”
Doncasters Precision Castings – Deritend公司製造車間
他繼續道，“當我們一開始決定購買（mǎi）這些機床時，我們問Mazak‘如何（hé）能夠顯著提升加（jiā）工效率？’他們認為以我們當前的配置水（shuǐ）平無法實（shí）現這一目標，然後我們便求助於雷尼紹，正是雷尼（ní）紹與（yǔ）MSP合作為我（wǒ）們提供了所需的解決方案。我（wǒ）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（wǒ）們就無法（fǎ）成功加工出零件。他們為我們提供了非常（cháng）棒的（de）服務；每次我們打電話谘詢，他們總是有問必答；每次我們需要幫助，他們總會及時到場。”
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