幾年前换团，由于油氣行業(yè)不景氣把还，位于猶他州奧格登市的LeanWerks公司不得不向其他行業(yè)拓展業(yè)務，包括航空航天和高速自動化行業(yè)，以建立更均衡的客戶群和更穩(wěn)定的工作流程全谤。這家代工工廠現(xiàn)已獲得AS9100C航空航天標準認證肤晓，同時也開始對其現(xiàn)有的部分加工設備進行改造，以更好地滿足新涉足行業(yè)的加工要求认然。

背景

LeanWerks總裁兼聯(lián)合創(chuàng)始人Reid Leland舉了一個例子：用于制造噴氣式發(fā)動機燃油濾清器外殼的鋁制熔模鑄件补憾。在LeanWerks※初接觸到這個項目時，他們的客戶（一家航空航天零部件鑄造廠）的生產(chǎn)進度已經(jīng)落后于交付計劃將近一年反俱，原因是內(nèi)部加工過程太慢忱厨，導致生產(chǎn)效率很低。結(jié)果造成這家鑄造廠的客戶（即安裝這款外殼制造噴氣式發(fā)動機的OEM）對他們失去耐心炸一，而且這項作業(yè)的延誤還導致其他訂單被迫積壓鲤瞪，令其他客戶頗有微詞。因此校槐，為了減輕內(nèi)部加工資源的負擔揉拯，該鑄造廠找到LeanWerks，希望他們承接這種鑄件的加工作業(yè)另焕。

挑戰(zhàn)

相比其他鑄造工藝液斩，熔模鑄件具有形狀復雜但尺寸精度高的優(yōu)點，因此許多工程師在其工件設計中指定使用熔模鑄件橙挽；但是辙恨，這些鑄件仍需要經(jīng)過精加工才能實現(xiàn)精準的裝配，以達到產(chǎn)品功能的高性能要求冶驴。

然而赡模，由于這類毛胚鑄件復雜各異，而且相關的工件夾持要求比較棘手师抄，因此有些工廠不愿承接此類加工作業(yè)漓柑。

比如說，燃油濾清器外殼需要多項加工操作叨吮，包括深孔銑削辆布、鏜削、端面銑削茶鉴、鉆孔锋玲、攻絲、內(nèi)徑開槽和3D輪廓加工涵叮。起初惭蹂，LeanWerks認為可以先在三軸銑床上進行幾次設定，然后在車削中心上進行一次設定割粮，通過這種方法完成這項作業(yè)盾碗。但是后來他們發(fā)現(xiàn)這種方法并不理想媚污，因為在多次設定之后，工件的復雜基準設計的嚴苛位置公差要求將難以滿足廷雅。

LeanWerks轉(zhuǎn)而考慮如何充分利用現(xiàn)有的Mazak Integrex i200S車銑復合機床的銑削能力皿掂，以盡可能減少在加工過程中接觸工件的次數(shù)。該工廠過去主要使用這臺機床來生產(chǎn)用于石油和天然氣行業(yè)的高壓泵送作業(yè)的錐形旋塞閥鑲套閥芯唆逻，用于諸如水力壓裂和連續(xù)油管等應用般供。Integrex機床既可以車削工件的錐形外徑，又可以銑削工件內(nèi)部的斜向（或橫向）流道孔诞茶，因此非常適合加工閥門的鑲套閥芯纠徘。這臺機床還可以銑削在裝配時需要接合O型圈的孔，由于這些孔是錐形面哆幸，因此需要進行五軸輪廓加工暴雕。

也就是說，在車銑復合機床上加工燃油濾清器外殼時凫体，雖然不需要車削操作豫鞭，但也存在多項挑戰(zhàn)。例如卿俺，A356.0航空級鑄鋁的二氧化硅含量很高鬓预，切削難度大。

此外颜说，這種鑄件的幾何形狀復雜购岗，在各個表面上具有多個角度各異的特征（包括鑄件內(nèi)部13英寸深的底部有一個關鍵裝配特征），而且薄壁部位在加工過程中會產(chǎn)生振動問題门粪。再加上喊积，這種工件具有公差要求嚴苛的復雜基準結(jié)構(gòu)，例如：某些寬距特征的位置度公差為0.25 mm玄妈，而其他窄距特征的尺寸公差為0.01 mm乾吻，位置度公差為0.05 mm。

解決方案

因此拟蜻，LeanWerks采取了三大步驟绎签，實現(xiàn)了在車銑復合機床上通過一次設定對熔模鑄件的五個面進行高效加工。第一步是設計一款夾具來固定鑄件酝锅，以便對工件的五個面進行加工诡必。這款夾具的一個關鍵部分是支架，它與鑄件的主體接合搔扁，同時允許接近支架腿之間和旁邊的工件特征爸舒。為了將鑄件固定在支架上，LeanWerks在支架腿之間安裝了鏈條和滑輪機構(gòu)讽益，以實現(xiàn)均勻夾緊逊床。

由于車銑復合機床沒有足夠的Y軸行程可接近所有特征，因此LeanWerks在夾具中加入了一個Setco燕尾滑塊泞叉，使支架和工件能夠滑動并在可接近的位置重新夾緊蚪库，而無需完全重新固定工件。為確保剛性嫡决，支架被安裝在鋼制底板上人杜，并通過定位銷和焊接進行加固。底板安裝在在燕尾滑塊的鞍座上坷疙，而滑塊底座安裝在機床現(xiàn)有的三爪卡盤的主爪上皱蝙。

第二步是，該工廠集成了一套觸發(fā)式測頭測量系統(tǒng)涕肪。由于每個毛胚鑄件的形狀略有不同矮层，而且用于解決Y軸行程問題的滑動夾具會改變工件的位置，因此必須進行觸發(fā)式測頭測量锌烫。通過測頭測量可精準地確定工件移位后的新位置晓言，從而使后續(xù)刀具路徑與實際工件位置實現(xiàn)※佳擬合。

事實上啸盏，該工廠意識到重贺，除了標準長度的測頭之外，他們還需要一個測量范圍加大的測頭回懦，用于測量工件內(nèi)部深處的特征气笙。由于車銑復合機床只有一個測頭測量通道，LeanWerks使用雷尼紹RMI-Q無線電接口對機床進行了改造怯晕，并在主機控制面板中安裝了可編程邏輯控制器 (PLC) 卡來處理第二個測頭的信號潜圃。短測頭使用長度為25 mm的測針，長測頭使用安裝在200 mm加長桿上的長度為50 mm的測針贫贝。兩款測頭均使用雷尼紹RMP60測頭本體秉犹。

使用雷尼紹的Inspection Plus（增強型工件測量軟件）對測頭測量程序進行編程，并將生成的代碼添加到機床程序的適當位置稚晚。初始測頭測量程序在外殼腔內(nèi)的底部端口及外殼正面的開口上采點崇堵，以確定工件的中心軸。測量的其他特征包括靠近表面的其中一個小端口客燕，以確定工件的旋轉(zhuǎn)方向鸳劳；以及主側(cè)法蘭的一個內(nèi)壁，以確定工件的Z軸位置张鸟。Mazak的工件位置誤差補償 (WPEC) 軟件模塊能夠利用初始測頭測量位置進行計算念澜，以檢查工件隨主軸分度運動后的真實位置偏差。在初始測頭測量程序之后牌度，再執(zhí)行后續(xù)測量禾样，以確認相關特征和加工后表面的位置驱香。

最后一步是，該工廠采用先進的切削刀具技術對該工件和研磨鋁材料進行深加工操作怨瑰。在這項作業(yè)中示奉，該工廠使用Rego-Fix公司的powRgrip刀具夾持系統(tǒng)。作為熱縮配合的替代方案惨琼，powRgrip是一種機械壓合系統(tǒng)皇铝，由刀架、精密夾套涧馋，以及一個用于將夾套和刀具插入刀架的緊湊型臺式液壓夾緊裝置組成锡胡。Rego-Fix稱，該系統(tǒng)能夠產(chǎn)生高夾緊力蚜懦，同時將總指示器讀數(shù)保持在小于0.0001英寸绘雁。該系統(tǒng)的剛性
有助于提高刀具使用壽命和切削精度。

用于這項作業(yè)的切削刀具必須具有大正前角彰亥，以極高的速度運行咧七，且切深較小。LeanWerks選用的是Garr Alumistar立銑刀任斋，以及一把帶有無涂層继阻、高拋光、大正前角刀片的小型面銑刀废酷。

LeanWerks還使用機外對刀裝置為這項作業(yè)進行對刀瘟檩。這項操作不僅可對刀具進行外部對刀，更重要的是澈蟆，還可檢查切削刃墨辛、驗證成型刀具的形狀和測量跳動度，從而協(xié)助校驗和故障排除趴俘。

結(jié)果

LeanWerks開發(fā)出在車銑復合機床上加工熔模鑄件的制程睹簇，將每個工件的加工效率從每件10小時提升到不到2小時。在此基礎上寥闪，該工廠還在探索更多方法太惠，以提高現(xiàn)有的生產(chǎn)加工能力，向更多行業(yè)拓展
業(yè)務椭梁。

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關于雷尼紹

雷尼紹是世界先進的工程科技公司之一逼读，在精密測量和醫(yī)療保健領域擁有專業(yè)技術。公司向眾多行業(yè)和領域提供產(chǎn)品和服務 — 從飛機引擎捻奉、風力渦輪發(fā)電機制造青先，到口腔和腦外科醫(yī)療設備等。此外九站，它還在全球增材制造（也稱3D打游臁）領域居領導地位脓大，是一家設計和制造工業(yè)用增材制造設備（通過金屬粉末“打印”零件）的公司。

雷尼紹集團目前在37個國家/地區(qū)設有79個分支機構(gòu)菲国，員工4,400人区蛹，其中2,500余名員工在英國本土工作。公司的大部分研發(fā)和制造均在英國本土進行峻维，在截至2020年6月的2020財年，雷尼紹實現(xiàn)銷售收入5.10億英鎊嚎论，其中94%來自出口業(yè)務桐猬。公司※大的市場為中國、美國刽肠、日本和德國溃肪。

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