零件設置自動化最大限度地提高了增材制造的機器利用率

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 的零件設置軟件，將其零件設置時間從 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測量機 (CMM) 進行了大量投資。

盡管有這個額外的容量，每個部分仍然需要手動設置。這通常會導致操作員在計劃外加班以完成緊急訂單并滿足快速周轉時間。公司解決其設置流程變得至關重要。

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。這些通常很復雜的形狀沒有可供定位的正交表面，因此很難實現(xiàn)準確的對齊。此外，AM 構建過程可能會導致零件變形，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。進行測試點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。每個零件的手動設置過程大約需要五個小時，但更復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。對于復雜的零件，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，導致對設置過程進行必要的調(diào)整，并延遲其他零件的制造。即使檢驗過程通過，機床也會閑置等待檢驗結果。

冗長的設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，這導致了廣泛的技術交接以保護對齊。對于更復雜的零件，使用“一人作業(yè)”的方法來避免遺漏關鍵信息，從而導致零件制造依賴一個人及其輪班可用性。這有時會導致工程師過度加班和壓力。

3T-am 的生產(chǎn)工程師 Martin Jarvis 表示，該公司的手動設置風險高，工人信心不足。“當成品部件被送去檢查時，我們會很緊張，因為我們一天的工作可能會被取消，我們需要進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?！?/p>

自動化設置

3T-am 求助于雷尼紹和 MSP，以幫助減少設置時間、提高質(zhì)量并實現(xiàn)流程自動化，以充分利用其托盤更換系統(tǒng)進行熄燈生產(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器性能方面的錯誤。除了自動化作業(yè)設置的優(yōu)勢外， OMP600 還能夠測量復雜的 3D 零件幾何形狀，并與 MSP 的軟件相結合，使加工過程自動化并幾乎消除了人為錯誤的可能性。

NC-PerfectPart 評估機床的幾何性能，以確保在五軸運動中校準和正確。這證實了在零件設置和加工之前，測頭和機器性能的每個方面都在設定的公差范圍內(nèi)，以確保零件可以準確地完成。

零件被安全地裝載到機器中，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。控制器會自動更新以補償物理零件位置與標稱加工程序之間的差異，以確保加工路徑發(fā)生在真實零件所在的位置。這消除了手動固定和調(diào)整零件的需要。任何未對準錯誤都會自動消除，對準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狀況。它會生成一份預加工檢查報告，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。

在加工結束時，零件可以在從夾具上卸下之前使用 NC-PerfectPart 在機器上進行檢查，并且加工后驗證報告驗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 運行的對齊和檢測探測程序。該產(chǎn)品專為與 NC-PerfectPart 兼容而設計，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器停機時間。

對復雜的信心

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器中完成整批的設置和對齊，并讓機器整夜運行24/7 自動熄燈。

“我們現(xiàn)在有可能滿負荷使用我們的機器，”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%?！?/p>

現(xiàn)在可以使用一個班次來設置零件。當軟件確認所有對中都正確時，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，我們一直在學習。我們不斷地嘗試和推動自己。我們現(xiàn)在可以完成變形風險高的零件，并實現(xiàn)手動設置極具挑戰(zhàn)性的所有復雜對齊或復雜零件設計。它讓我們有能力和信心承擔更復雜的工作并擴展我們的能力?！?/p>