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Renishaw:从精密计量到金属增材制造的持续创新

2018/8/16    来源:e-works    作者:e-works  胡中扬      
关键字:Renishaw  精密计量  金属增材制造  英国考察  
7月17日上午,2018e-works英国智能制造考察团来到全球领先的计量技术和增材制造解决方案专业企业Renishaw(雷尼绍)公司的体验中心进行了考察交流,观摩了Renishaw公司的各种精密测量产品的演示,了解了Renishaw公司40多年的创新历程,以及精密测量和金属增材制造技术的最新发展趋势,受益匪浅。

雷尼绍公司体验中心外景

雷尼绍公司体验中心外景

    Renishaw公司创立于1973年,目前在35个国家和地区设有70多个分支机构,员工有4500多人。其中,约有2800名员工在英国本土工作,负责大部分产品的研发与制造。2017年,Renishaw的营业额为5.36亿英镑,其中95%的业务收入与来自英国境外。Renishaw公司还全面进军金属增材制造领域,成为全球主流的金属制造厂商之一。目前,Renishaw的研发和生产基地主要集中在英国的格洛斯特郡,在爱尔兰的都柏林和印度的PUNA附近也建有装配厂。2011年收购了位于南威尔士Miskin的原博世制造工厂。

    Renishaw的第一个产品是公司董事会主席David McMurtry爵士发明的触发式测头,目的是为了解决协和式飞机上使用的Olympus发动机的特殊检测要求。Renishaw公司由他和现任副总裁John Deer创立。这一创新产品不断地使加工零件的序后检测发生着变革。

    Renishaw公司负责工业测量应用的总监Paul Maxted先生向考察团一行介绍了雷尼绍的基本情况和产品在不同领域的运用。雷尼绍的工程师还分享了将各种雷尼绍的检测设备互联,实现远程监控和控制的实践经验。

持续创新,打造精密计量解决方案

Renishaw的企业精神

Renishaw的企业精神

    David McMurtry爵士指出,Renishaw相信,成功源自开发包含专利技术的创新产品和工艺,高质量的制造,为全球客户提供本地化的服务。Renishaw高度重视产品研发和工艺,2017年的研发与工艺的投入达到年营业额的15%。通过远高于同行的研发投入,形成了完备的产品家族,包括工业计量、医疗、增材制造和运动控制四大领域。工业计量提供制造过程的工艺和质量控制系统,医疗行业提供神经系统、牙医和拉曼光谱的应用,增材制造设备包括基于SLM(选择性激光熔融)的金属增材制造设备,而运动控制包括光栅、磁编码器以及更高精度的激光尺。

Renishaw的四大业务领域

Renishaw的四大业务领域

Renishaw的工业计量产品族

Renishaw的工业计量产品族

Renishaw的精密计量解决方案

Renishaw的精密计量解决方案

    工业测量产品是Renishaw的主导产品,包括用于三坐标测量机(CMM)上的测头、软件和改造,机床上应用的测头和软件、自动测量系统、机床校准和优化、测量头上的探针、计量系统的夹具等。Renishaw形成了四层金字塔的精确计量解决方案,能够系统地消除加工过程中影响制程的各种问题,最大程度地确保加工一致性并消除人为误差:

    ●预防型控制:在金字塔最底层是制造过程的基础层,提供执行过程控制的稳定环境。这一层这包括优化并监测机器设备的性能,确保机床的精度。

    ●预知型控制:第二层是过程设定层,过程设定层处理变化来源,例如可能造成不合格工件的工件位置、刀具尺寸及机床偏置。

    ●主动控制:第三层是序中控制层,在这一层中可以处理加工中的内在变化来源,例如刀具磨损和温度变化,雷尼绍的检测仪器在加工过程中提供智能反馈和决策。 

    ●序后监控:金字塔最顶层主要包括检查加工过程和成品是否符合规格,同时记录加工过程的路径与结果。 

不断拓展产品应用领域

    Renishaw的工程师给考察团成员系统讲解了各类产品的应用案例,Renishaw的产品线可谓博大精深,涉及面很广。

e-works考察团成员雷尼绍展厅的合影

e-works考察团成员雷尼绍展厅的合影

    工业计量:

    ●三坐标测量机的测头、软件及改造:Renishaw在工业测量领域40多年间实现了许多创新,从独创的触发式测头和机动重复定位测座,到可重复的测针交换和模块扫描系统。五轴测量产品系列更是极大提高测量速度和灵活性,并在高速的情况下还保证了精确性。

    ●Equator比对仪:Equator比对仪通过向车间提供高重复性、对热效应不灵敏、多用途并且可重新编程的比对测量方案,实现制造过程控制。Equator比对仪是一套灵活的比对测量系统,能够为手动或自动测量应用提供高速、可重复和易用的测量解决方案,越来越多的制造企业正在逐步用Equator比对仪替换其目前使用量具,如卡尺、通过/不通过量规或孔径规等传统的测量方案。

Equator比对仪

Equator比对仪

    ●测量夹具:Renishaw提供一系列用于坐标测量机(CMM)、Equator比对仪和影像仪系统的组合和定制夹具及软件,夹具组合速度快并且具有重复性。雷尼绍夹具在航空航天、汽车、电子和医疗行业都能够提供一套完整的零件检测解决方案。同时,为进一步提高检测设备的工作效率,雷尼绍现已开发出Fixture Builder软件,可帮助用户创建夹具组合、编制记录并进行离线编程。

    ●机床测头与软件:Renishaw提供对刀、刀具破损检测、工件找正、序中测量和首件检测以及刀补自动更新解决方案,能够节省90%辅助时间并改进过程控制。CNC控制器里内置标准程序,简化了测头测量循环与加工操作和离线刀具的集成过程。

Renishaw机床测头的工作场景

Renishaw机床测头的工作场景

    ●机器校准与优化:Renishaw的激光干涉仪和球杆仪测量系统用于评估、监控并提高机床、坐标测量机(CMM)及其他位置精度要求关键的运动系统的静态和动态性能。

    为了更好地控制加工过程中的精度,Renishaw为Equator比对仪开发了IPC(智能化制程控制)软件,可实现CNC加工过程中刀补更新的全自动化操作。提高精密工件加工能力,缩短设定和制程调整时间,与自动化系统集成。

    IPC可以和Equator比对仪控制器中的现有软件集成,使用最新的历史测量数据来确定制程修正。Equator比对仪与兼容的数控机床只需一根网线就可以连接,直接通过以太网链路将Equator控制器与Fanuc、Mazak、Okuma控制器连接。Renishaw的全球客户正在广泛采用这样的方式,这种方式可以显著提升各类数控机床(包括车床、加工中心以及高度自动化加工单元)的性能。IPC软件还可持续监控和调整加工操作,确保工件尺寸接近标称值且在制程控制限值内。这意味着它能够快速修正任何制程漂移,提高工件质量和制造能力,并降低废品率。Equator比对仪安装在数控机床附近,允许在生产期间进行快速测量和制程调整,避免时间延迟或过多依赖成品(完工)检验。在测量完成后,软件可计算出多个工件的测量结果的平均值,然后为每把切削刀具的调整确定制程均值。

Equator对比仪与数控机床结合,进行自动测量

Equator对比仪与数控机床结合,进行自动测量

    医疗行业:

    在口腔领域,Renishaw充分利用其在金属3D打印以及数字化口腔领域的专业技术来生产口腔支架。Renishaw也在开发在颅颌面外科手术中使用的异质性特定患者植入体(PSI),通常用于外伤或肿瘤治疗。神经外科产品包括医疗设备、设计软件以及外科手术机器人系统,用于脑科手术治疗,比如治疗帕金森症的脑深部电刺激术以及治疗癫痫的立体定向脑电图技术。

牙齿建模

牙齿建模

脑部电刺激

脑部电刺激

    拉曼光谱分析:

    Renishaw提供基于拉曼光谱技术的仪器,用于识别和表征材料化学和结构性能。用于医疗领域的各种分析应用。其具体应用包括生命科学、材料科学、化学科学、地球科学、分析科学等。在生命科学领域,拉曼光谱分析仪可以从正常细胞中识别癌细胞,从分化细胞中识别干细胞,了解生物系统,对疾病的发病机理做研究等。在材料科学中,分析各种半导体、光伏、碳及一些纳米材料。在分析科学中,拉曼光谱分析仪可以检测枪击残留,检测伪造品等。在中国的机场、高铁进行安检的很多手持设备就应用了Renishaw的拉曼光谱产品。

    增材制造:

    Renishaw提供了整套金属增材制造解决方案,从系统、金属粉末、辅助设备、软件到专业的咨询与技术支持服务,适合于医疗、模具加工、汽车、工业加工、航空航天和创意等行业。Renishaw的增材制造系统采用金属粉末床熔化(SLM)技术,制造复杂的精密部件。Renishaw采用开放参数理念,允许用户自由优化机器设置,以满足加工材料和用户具体的几何形状要求。

考察团成员参观Renishaw的增材制造设备

考察团成员参观Renishaw的增材制造设备

    Renishaw也开展了工业物联网应用,将各种计量设备进行互联,对各种设备的传感器进行远程状态监控,确保设备能够正常运行,对故障进行预警。

通过物联网对Renishaw的计量设备进行远程监控

通过物联网对Renishaw的计量设备进行远程监控

    Renishaw的工厂广泛应用了自己的计量产品,实现了柔性制造,确保了产品的高精度和高质量,在业界行程了良好的口碑。Renishaw正在实践工业4.0,建设高度智能化的未来智能工厂。

Renishaw工厂

Renishaw工厂

Renishaw的未来智能工厂示意图

Renishaw的未来智能工厂示意图

责任编辑:程玥
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