零件設(shè)置自動化最大限度地提高了增材制造的機(jī)器利用率
總部位于英國的 3T Additive Manufacturing Ltd. (3T-am) 通過采用自動化制造流程，其中包括Renishaw PLC的刀具測頭和Metrology Software Products Ltd 的零件設(shè)置軟件，將其零件設(shè)置時間從 5 小時縮短至僅 10 分鐘 。
(MSP)，一家雷尼紹聯(lián)營公司。與之前每天僅生產(chǎn)一個零件的流程相比，這種自動化流程使 3T-am 能夠在白天設(shè)置和對齊一整批零件，并在夜間無人值守，
雖然傳統(tǒng)上以其原型能力而聞名，但 3T-am 已發(fā)展成為一家批量生產(chǎn)公司。為了滿足客戶需求，這家增材制造 (AM) 公司需要擴(kuò)大其能力和產(chǎn)能。為此，該公司對兩臺五軸銑床和一臺坐標(biāo)測量機(jī) (CMM) 進(jìn)行了大量投資。
盡管有這個額外的容量，每個部分仍然需要手動設(shè)置。這通常會導(dǎo)致操作員在計劃外加班以完成緊急訂單并滿足快速周轉(zhuǎn)時間。公司解決其設(shè)置流程變得至關(guān)重要。
第一次就成功了
第一次正確生產(chǎn)增材制造零件的挑戰(zhàn)在于，它們的近凈形狀幾乎沒有材料可供使用，從而減少了誤差幅度。這些通常很復(fù)雜的形狀沒有可供定位的正交表面，因此很難實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的對齊。此外，AM 構(gòu)建過程可能會導(dǎo)致零件變形，這意味著它們的最終形狀通常與原始 CAD 模型略有不同。
過去，3T-am 會手動定位夾具中的零件以確保正確對齊。進(jìn)行測試點(diǎn)切割以在視覺上識別位置錯誤。然后，要么再次手動調(diào)整零件，要么更新加工程序。每個零件的手動設(shè)置過程大約需要五個小時，但更復(fù)雜的零件可能需要一天。
初始零件加工完成后，在制造其余批次之前，會在 CMM 上執(zhí)行首件檢驗(yàn)。對于復(fù)雜的零件，可以檢查 67 個（或更多）特征。只有在這個階段才會發(fā)現(xiàn)錯誤，導(dǎo)致對設(shè)置過程進(jìn)行必要的調(diào)整，并延遲其他零件的制造。即使檢驗(yàn)過程通過，機(jī)床也會閑置等待檢驗(yàn)結(jié)果。
冗長的設(shè)置過程的另一個問題是，作業(yè)在操作員和工程師之間傳遞換班，這導(dǎo)致了廣泛的技術(shù)交接以保護(hù)對齊。對于更復(fù)雜的零件，使用“一人作業(yè)”的方法來避免遺漏關(guān)鍵信息，從而導(dǎo)致零件制造依賴一個人及其輪班可用性。這有時會導(dǎo)致工程師過度加班和壓力。
3T-am 的生產(chǎn)工程師 Martin Jarvis 表示，該公司的手動設(shè)置風(fēng)險高，工人信心不足?！爱?dāng)成品部件被送去檢查時，我們會很緊張，因?yàn)槲覀円惶斓墓ぷ骺赡軙蝗∠?，我們需要進(jìn)行昂貴的單部件重建并在生產(chǎn)過程中快速跟蹤，以確保按時交付。那是個問題。”
自動化設(shè)置
3T-am 求助于雷尼紹和 MSP，以幫助減少設(shè)置時間、提高質(zhì)量并實(shí)現(xiàn)流程自動化，以充分利用其托盤更換系統(tǒng)進(jìn)行熄燈生產(chǎn)并最大限度地提高加工能力。
3T-am 投資了 NC-Inspect Modus（左屏幕）和 NC-PerfectPart（右屏幕）。
雷尼紹的 OMP600 高精度機(jī)床測頭和 MSP 的 NC-PerfectPart 軟件使 3T-am 能夠在加工之前識別和糾正零件定位和機(jī)器性能方面的錯誤。除了自動化作業(yè)設(shè)置的優(yōu)勢外， OMP600 還能夠測量復(fù)雜的 3D 零件幾何形狀，并與 MSP 的軟件相結(jié)合，使加工過程自動化并幾乎消除了人為錯誤的可能性。
NC-PerfectPart 評估機(jī)床的幾何性能，以確保在五軸運(yùn)動中校準(zhǔn)和正確。這證實(shí)了在零件設(shè)置和加工之前，測頭和機(jī)器性能的每個方面都在設(shè)定的公差范圍內(nèi)，以確保零件可以準(zhǔn)確地完成。
零件被安全地裝載到機(jī)器中，然后軟件測量零件以計算六個自由度的精確最佳擬合對齊?？刂破鲿詣痈乱匝a(bǔ)償物理零件位置與標(biāo)稱加工程序之間的差異，以確保加工路徑發(fā)生在真實(shí)零件所在的位置。這消除了手動固定和調(diào)整零件的需要。任何未對準(zhǔn)錯誤都會自動消除，對準(zhǔn)或定位零件所需的時間顯著減少。
然后軟件使用相同的測量來檢查零件的供應(yīng)狀況。它會生成一份預(yù)加工檢查報告，其中顯示是否存在太多變形或材料不足，無法在要加工的區(qū)域創(chuàng)建良好的零件或進(jìn)行清理。這是在任何加工開始之前生成的，因此如果出現(xiàn)任何供應(yīng)錯誤情況，零件過程可以從一開始就停止。
NC-PerfectPart 能夠自動對齊零件并在任何工具方向、任何方向進(jìn)行測量，這也使車間能夠使用通用工件夾具。這消除了對昂貴的定位夾具的需求，并允許在適用的情況下將相同的夾具用于多個零件。
在加工結(jié)束時，零件可以在從夾具上卸下之前使用 NC-PerfectPart 在機(jī)器上進(jìn)行檢查，并且加工后驗(yàn)證報告驗(yàn)證零件已在公差范圍內(nèi)加工。這減少了對 CMM 的依賴并使檢查過程自動化。
3T-am 還投資了 MSP 的 NC-Inspect Modus，以生成用于 NC-PerfectPart 運(yùn)行的對齊和檢測探測程序。該產(chǎn)品專為與 NC-PerfectPart 兼容而設(shè)計，可以更快、更輕松地創(chuàng)建探測程序。它們可以離線生成以限制機(jī)器停機(jī)時間。
對復(fù)雜的信心
3T-am 通過從手動零件對齊過程切換到自動零件對齊過程所經(jīng)歷的節(jié)省使公司有信心在白天在機(jī)器中完成整批的設(shè)置和對齊，并讓機(jī)器整夜運(yùn)行24/7 自動熄燈。
“我們現(xiàn)在有可能滿負(fù)荷使用我們的機(jī)器，”賈維斯先生說?！芭c我們之前的平均每周使用量相比，這增加了 157%。”
現(xiàn)在可以使用一個班次來設(shè)置零件。當(dāng)軟件確認(rèn)所有對中都正確時，操作員可以放心地將零件加工在公差范圍內(nèi)轉(zhuǎn)交給接管人。
Jarvis 先生表示，“自動化對我們來說非常重要。我們在一個快速發(fā)展的行業(yè)中工作，我們一直在學(xué)習(xí)。我們不斷地嘗試和推動自己。我們現(xiàn)在可以完成變形風(fēng)險高的零件，并實(shí)現(xiàn)手動設(shè)置極具挑戰(zhàn)性的所有復(fù)雜對齊或復(fù)雜零件設(shè)計。它讓我們有能力和信心承擔(dān)更復(fù)雜的工作并擴(kuò)展我們的能力?！?/p>
