工件夹持与光学扫描相结合

Integrity Tool面临的挑战始于其供应商提供的毛坯——这些毛坯并不是完全的正方体。其中许多会成为一家大型汽车公司的模具镶件，这是一种高度复杂、高价值的一次性零件。

第一个打击是，Integrity Tool实际上是在为这些有问题的正方体毛坯支付两次费用：向供应商支付的初始款项，然后是在内部或者寻找第二家供应商对正方体毛坯进行平整。

正方体工件的首选夹持方法是一些人所说的“瑞士奶酪板”——这是一种大约一英寸半厚的热轧A36低合金钢板，Integrity Tool将其用作临时的、一次性的工件夹具。其方法是在板上钻孔、攻丝和铰孔以匹配工件特征，将零件栓接到板上，然后进行其他加工操作。

将板移到另一台机床进行二次操作往往会产生问题。一旦零件被移除，机械师必须用指示器扫描装夹板重新定位，或者钻新的孔，然后将装夹板调平并开始下一个操作。

这不仅会显着增加设置时间，还会磨损工具并将公差累积引入生产周期。在板上钻新孔也增加了编程时间，并且对板进行装饰有去除太多材料并使板太薄的风险，这种情况会使其在加工过程中变形。

“这是一场噩梦，”这家精密加工和定制自动化解决方案提供商的创始人兼总裁Jeff Lewis说，“你把那个盘子装满，用它制作瑞士奶酪，然后把它扔掉。”

不必要的成本、设置问题、更长的交货时间、多次操作增加了保持公差的难度......一连串的问题都从毛坯进入车间的那一刻开始。

Lewis于2000年开设了Integrity Tool，作为焊接和加工损坏的农场设备的地方。他的第一台机床是手动铣床。当生意开始好转时，他购买了一台数控车床，并自学了如何使用。到今天，Integrity Tool已拥有 20 名员工，其中包括CNC程序员、机械师以及负责自动化解决方案业务的设计和电气工程师。该公司的数控机床车队现在包括一台DMG MORI NLX 2500车铣复合加工中心、一台DMU 65五轴机床、一台NVX 5100 VMC以及三台赫克立式数控铣床。

Lewis带来的其中一名员工是Integrity Tool的运营副总裁Tony Elder，也是与Lewis一起长大的堂兄。Lewis说服Elder辞去在一家汽车OEM公司的设计工程师工作，加入Integrity Tool。而Elder则说服Lewis对设备和技术进行大量投资，包括Atos结构光扫描仪和DMG MORI NHX 5000 HMC——主要是为了扩大工具和模具业务。
Integrity Tool还在雄克的模块化工作夹具上投入了大量资金，这些工具解决了几乎所有与毛坯和装夹板相关的问题。

该车间不再外部采购正方体毛坯，而是使用带有旋转板爪的KSC-F 160虎钳夹住毛坯并在内部进行平整，旋转夹爪仅夹住3mm的材料，并允许在一次设置中加工毛坯的五个侧面。单独对毛坯进行方形切割的能力节省了大量成本并缩短了交货时间，在使用了雄克公司提供的Vero-S模块后，相同的加工操作也能加工模具钢了。

Vero-S通过雄克WDM夹紧模块将零件与网格板贴紧。现在，机械师所需要做的就是将零件从虎钳上翻转到机加工的网格板上，以便使用Vero-S模块快速转换到下一个操作：在相同设置下使零件在多台机器上移动。

通过使用Vero-S模块将零件固定到网格板上，机械师现在可以通过建立A基准、X或Y中的B基准和浮动C基准来保持精度——具体取决于网格的大小和形状部分。可以使用不同尺寸的WDM模块进行Z高度变化和调整。这些设置在多个操作中的准确性和一致性使Integrity Tool的成品零件能够将公差保持在±0.0004-0.0008英寸的范围内，同时减少设置时间并提高吞吐量。这为Integrity的机械师腾出时间专注于他们工作的其他方面，例如提高金属去除率和提高编程效率。

就其本身而言，对高端工件夹具的投资不足以保证为一家大型汽车公司加工复杂的一次性模具镶件所需的精度。为了验证公差，Integrity Tool使用结构光扫描技术将每个模具镶件的扫描叠加在原件的顶部——非接触式光学设备将激光图案投射到模具和模具上，然后使用高精度相机读取并将这些数据传输到软件以生成零件的精确3D图形。

当OEM需要在扫描完成后对模具进行微调时，问题就出现了：即使是小的调整，如焊接修补都可能导致原始扫描数据失效。正因为如此，Elder在他之前的工作中熟悉了这一过程，他说服了他的老朋友Lewis投资六位数的Atos高速3D扫描系统。现在，Lewis和Elder在开始加工模具镶件之前，将拜访北美各地的客户设施以获取最新的模具扫描数据作为他们的例行工作的一部分。

 “当客户把我们的零件从货架上取下来时，他们希望它们能起作用，”Elder说，“对他们来说，这种扫描数据对他们来说真的只是一个大保险。因为如果他们使用的是一个完全不匹配的模具，可能会损失数百万美元。”
现在，Integrity Tool可以将新模具的扫描图覆盖在原始模具的扫描图之上，并生成关键特征公差的彩色编码图。他们还可以在加工过程中扫描零件，以确保在加工操作继续之前夹具是对齐的。

来源：荣格-《国际金属加工商情》


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