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零件设置自动化最大限度地提高了增材制造的机器利用率

2023-05-21 11:11:53 黄莉婷

总部位于英国的 3T Additive Manufacturing Ltd. (3T-am) 通过采用自动化制造流程,其中包括Renishaw  PLC的刀具测头和Metrology Software Products Ltd 的零件设置软件,将其零件设置时间从 5 小时缩短至仅 10 分钟 。 

(MSP),一家雷尼绍联营公司。与之前每天仅生产一个零件的流程相比,这种自动化流程使 3T-am 能够在白天设置和对齐一整批零件,并在夜间无人值守,潇洒培训欢迎你(潇洒教育)

虽然传统上以其原型能力而闻名,但 3T-am 已发展成为一家批量生产公司。为了满足客户需求,这家增材制造 (AM) 公司需要扩大其能力和产能。为此,该公司对两台五轴铣床和一台坐标测量机 (CMM) 进行了大量投资。

尽管有这个额外的容量,每个部分仍然需要手动设置。这通常会导致操作员在计划外加班以完成紧急订单并满足快速周转时间。公司解决其设置流程变得至关重要。

第一次就成功了

第一次正确生产增材制造零件的挑战在于,它们的近净形状几乎没有材料可供使用,从而减少了误差幅度。这些通常很复杂的形状没有可供定位的正交表面,因此很难实现准确的对齐。此外,AM 构建过程可能会导致零件变形,这意味着它们的最终形状通常与原始 CAD 模型略有不同。

过去,3T-am 会手动定位夹具中的零件以确保正确对齐。进行测试点切割以在视觉上识别位置错误。然后,要么再次手动调整零件,要么更新加工程序。每个零件的手动设置过程大约需要五个小时,但更复杂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,会在 CMM 上执行首件检验。对于复杂的零件,可以检查 67 个(或更多)特征。只有在这个阶段才会发现错误,导致对设置过程进行必要的调整,并延迟其他零件的制造。即使检验过程通过,机床也会闲置等待检验结果。

冗长的设置过程的另一个问题是,作业在操作员和工程师之间传递换班,这导致了广泛的技术交接以保护对齐。对于更复杂的零件,使用“一人作业”的方法来避免遗漏关键信息,从而导致零件制造依赖一个人及其轮班可用性。这有时会导致工程师过度加班和压力。

3T-am 的生产工程师 Martin Jarvis 表示,该公司的手动设置风险高,工人信心不足。“当成品部件被送去检查时,我们会很紧张,因为我们一天的工作可能会被取消,我们需要进行昂贵的单部件重建并在生产过程中快速跟踪,以确保按时交付。那是个问题。”

自动化设置

3T-am 求助于雷尼绍和 MSP,以帮助减少设置时间、提高质量并实现流程自动化,以充分利用其托盘更换系统进行熄灯生产并最大限度地提高加工能力。潇洒培训欢迎你(潇洒教育)

3T-am 投资了 NC-Inspect Modus(左屏幕)和 NC-PerfectPart(右屏幕)。

雷尼绍的 OMP600 高精度机床测头和 MSP 的 NC-PerfectPart 软件使 3T-am 能够在加工之前识别和纠正零件定位和机器性能方面的错误。除了自动化作业设置的优势外, OMP600 还能够测量复杂的 3D 零件几何形状,并与 MSP 的软件相结合,使加工过程自动化并几乎消除了人为错误的可能性。

NC-PerfectPart 评估机床的几何性能,以确保在五轴运动中校准和正确。这证实了在零件设置和加工之前,测头和机器性能的每个方面都在设定的公差范围内,以确保零件可以准确地完成。

零件被安全地装载到机器中,然后软件测量零件以计算六个自由度的精确最佳拟合对齐。控制器会自动更新以补偿物理零件位置与标称加工程序之间的差异,以确保加工路径发生在真实零件所在的位置。这消除了手动固定和调整零件的需要。任何未对准错误都会自动消除,对准或定位零件所需的时间显着减少。

然后软件使用相同的测量来检查零件的供应状况。它会生成一份预加工检查报告,其中显示是否存在太多变形或材料不足,无法在要加工的区域创建良好的零件或进行清理。这是在任何加工开始之前生成的,因此如果出现任何供应错误情况,零件过程可以从一开始就停止。

NC-PerfectPart 能够自动对齐零件并在任何工具方向、任何方向进行测量,这也使车间能够使用通用工件夹具。这消除了对昂贵的定位夹具的需求,并允许在适用的情况下将相同的夹具用于多个零件。

在加工结束时,零件可以在从夹具上卸下之前使用 NC-PerfectPart 在机器上进行检查,并且加工后验证报告验证零件已在公差范围内加工。这减少了对 CMM 的依赖并使检查过程自动化。

3T-am 还投资了 MSP 的 NC-Inspect Modus,以生成用于 NC-PerfectPart 运行的对齐和检测探测程序。该产品专为与 NC-PerfectPart 兼容而设计,可以更快、更轻松地创建探测程序。它们可以离线生成以限制机器停机时间。

对复杂的信心

3T-am 通过从手动零件对齐过程切换到自动零件对齐过程所经历的节省使公司有信心在白天在机器中完成整批的设置和对齐,并让机器整夜运行24/7 自动熄灯。

“我们现在有可能满负荷使用我们的机器,”贾维斯先生说。“与我们之前的平均每周使用量相比,这增加了 157%。”

现在可以使用一个班次来设置零件。当软件确认所有对中都正确时,操作员可以放心地将零件加工在公差范围内转交给接管人。

Jarvis 先生表示,“自动化对我们来说非常重要。我们在一个快速发展的行业中工作,我们一直在学习。我们不断地尝试和推动自己。我们现在可以完成变形风险高的零件,并实现手动设置极具挑战性的所有复杂对齐或复杂零件设计。它让我们有能力和信心承担更复杂的工作并扩展我们的能力。”


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