智慧製造解決方案倍增燃氣渦輪機元件生產力

背景

在購買 Mazak 五軸加工中心之前，Doncasters 使用傳統的三軸加工中心搭配定位夾治具處理類似作業。這類製程不僅耗時，也需要具備高度技術的工具機操作人員。一般管嘴元件的生產週期時間 (包括設定與加工) 為四小時，因超過可用產能而無法符合不斷增長的需求。此外對工程團隊而言，夾治具更是過時且昂貴的解決方案。因此 Doncasters 決定針對加工技術進行重大投資，訂購三台 Mazak VORTEX i-630V/6 立式加工中心。這些工具機協助 Doncasters 在內部進行加工作業，並為客戶提供單一來源解決方案。

購買的 Mazak 工具機更配備了採用專利 RENGAGE™ 應變電感技術的 Renishaw RMP600 高精度測頭，於生產複雜 3D 形狀及輪廓工件時，提供無可比擬的超微米量測，是生產作業的理想選擇。不過，在最初部署這些新設備期間，Doncasters 認為需要額外支援，因此 Renishaw 便邀請了其關係企業 Metrology Software Products Ltd (MSP) 參與其中。

挑戰

Doncasters 面對的挑戰是提升一次到位的加工比率，消除發生誤差的任何可能，以及增加整體生產力。Doncasters 工程經理 Ollie Macrow 解釋：「在處理價值數千英磅的超級合金鑄件時，最好能在切削金屬之前確認加工零件正確無虞。成本也是其中的考慮因素：除了鑄件成本以外，還有損失的時間，以及就材料而言的高成本刀具。此外，就某些無法重工的特定元件而言，如果加工發生錯誤，就變成了廢料。我們知道必須量測零件，但我們面對的挑戰是尋求不使用夾治具的方案。」讓問題雪上加霜的是我們的量測經驗相當有限，過去僅用於基本定位和簡單平面對齊作業，因此 Renishaw 的參與成為成功的關鍵。

Doncasters 也希望不再使用昂貴耗時的夾治具。Ollie 繼續表示：「使用夾治具產生許多問題：成本昂貴，需要高度技術才能準確定位工件，而且如果夾治具損壞就無法為工件找正，無法加工，所以夾治具必須高度維護，因而增加時間與成本。我們的挑戰是以更簡單的模組化系統取代夾治具，並減少設定程序的操作人員介入。」我們必須達到生產目標，因此在引進 Mazak 工具機時，縮短設定時間是重要的考量因素。Doncasters 使用這些新設備在內部執行大部分加工作業時，仍然需要轉包部分次要作業。所以公司希望藉由提升生產力，以達到將外包作業回到內部生產的未來目標。Ollie 表示：「這對公司生產力有著正面影響。如果我們可以自己加工，就不必等待兩天運送工件時間。」

Renishaw 應用工程師分析了 Doncasters 專案後，認為 MSP NC-PerfectPart 與 NC-Checker 軟體結合 RMP600 測頭，是最適合 Doncasters 需求的解決方案。結合以上硬體及創新軟體，可協助使用者在工件定位時找出誤差，並在切割前掌握設備的幾何性能誤差。第一步是「勘測」工具機建立基準化分析。NC-Checker 在執行工具機五軸檢查作業前，檢查測頭效能。這樣可以在工件設定及金屬切削之前，確保量測及加工性能都在設定公差之內。工具機檢查可定期執行，只要幾分鐘就能完成。長期下來，這樣可確保機器持續在設定參數內運作，並生產精確工件。

NC-PerfectPart 解決工件在工具機上因找正不良造成的問題。這對不規則、複雜形狀及以五軸加工的工件特別重要。設定這類工件會較耗時，且難以精確一致地完成。利用 RMP600 工件，只要使用以元件 CAD 檔案建立供 RMP600 測頭量測的程式便可解決以上問題。