Sem inspeção e manutenção regulares, as máquinas CNC perdem gradualmente a precisão de posicionamento e introduzem erros ao longo do tempo. Para processar componentes de fuselagem complexos e de alto valor da aeronave, a BAE Systems usa o sistema de barra de balanço sem fio para fornecer as máquinas-ferramentas necessárias Dados de diagnóstico para maximizar a qualidade e a produtividade do produto.
Antecedentes
A fabricação de componentes de fuselagem para aeronaves modernas tem requisitos rigorosos de precisão e consistência de qualidade, e a expectativa de vida dos componentes da fuselagem deve corresponder à expectativa de vida da aeronave, garantindo qualidade de produção e confiabilidade na usinagem de metais e materiais compósitos É muito importante.
No aeroporto Tyrrhenian Akrotiri no amanhecer, um lutador de tufão do 11º Esquadrão da Força Aérea está pronto para decolar (foto cortesia da BAE Systems)
BAE Systems, uma empresa global de defesa, aeroespacial e de segurança, produz uma série de componentes de fuselagem importantes para o lutador europeu de tufões, um lutador multi-role twin-delta wing que foi incluído desde o serviço em 2003 Força Aérea em muitos países do mundo.
Na fábrica de fabricação de última geração no Somersbury Airport perto da Blackburn, no Reino Unido, mais de 80 máquinas-ferramentas CNC da BAE Systems estão em alta velocidade para produzir os componentes de fuselagem de alto valor necessários para os lutadores do Tufão e outras aeronaves.
Para garantir a qualidade da peça consistente, minimizar o desperdício de material e aumentar a produtividade, manter o desempenho e o rendimento das máquinas-ferramentas de cinco eixos tornou-se uma das principais responsabilidades dos engenheiros de linhas da empresa.
Como resultado, as inspeções regulares de inspeção e calibração de máquinas-ferramentas do CNC são primordiais. "A BAE Systems usou o sistema de diagnóstico da máquina de bola Ball10 QC da Renishaw há muito tempo e, desde então, para aumentar a flexibilidade e a facilidade de uso, Iniciou a segunda geração do sistema de bola sem fio.
Sistema Ballbar QC20-W
Se o posicionamento das máquinas-ferramentas CNC para atingir o estado desejado, em qualquer combinação de dois eixos, a interpolação circular será definida exatamente a mesma trajetória circular. A barra de bola sem fio QC20-W pode fornecer uma trajetória mais realista e definir a trajetória Método, a fim de determinar se há erro.
Barra de esfera sem fio Renishaw QC20-W para diagnóstico de máquina-ferramenta
O instrumento Ball Ball contém sensores lineares de alta precisão, cada extremidade possui uma bola de precisão, respectivamente, fixada nas duas tigelas magnéticas de precisão: uma tigela magnética montada na mesa da máquina e a outra instalada no fuso. No layout, quando a máquina CNC é executada em um caminho circular definido, a barra de balanço pode medir alterações sutis no raio.
Lutador europeu do tufão em vôo (Foto: BAE Systems)
O processamento do sinal ocorre dentro da barra e os dados são transferidos para o computador pessoal por meio de conexão sem fio. Os dados coletados são usados para calcular o desempenho geral da precisão de posicionamento (redondeza e desvio de redondeza) de acordo com os padrões internacionais e o próprio Renishaw Análise do relatório padrão.
Os dados da barra de balanço são exibidos em formatos gráficos e digitais para ajudar a diagnosticar erros de máquina. O conjunto de barra de balanço inclui barras de extensão de 50 mm, 150 mm e 300 mm para diagnosticar máquinas-ferramentas CNC de todos os tamanhos.
Desafio
Independentemente do tipo, tamanho, carga de trabalho e utilização da máquina, a precisão de posicionamento pode se degradar ao longo do tempo, mesmo sem as melhores máquinas-ferramentas CNC, resultando em erros de usinagem. Danos, erros de instalação e até alterações na vibração do pedestal e na temperatura ambiente podem afetar adversamente a precisão.
É muito caro encontrar um problema de máquina-ferramenta após as peças terem sido usinadas e uma grande porcentagem dos componentes do corpo fabricados pela BAE Systems são feitos de material de liga de titânio, que é de alta resistência, leve e resistente a altas temperaturas Os materiais metálicos corrosivos são caros e cada vez mais escassos e precisam ser reservados com fornecedores com um ano de antecedência para proteger o suprimento.
Além da perda causada por materiais descartados e caros, a perda do tempo de usinagem do CNC causada pelo erro da máquina é ainda mais difícil de recuperar.
Um conjunto complexo de corpo de liga de titânio normalmente requer 40 horas de usinagem e a produção repetida de componentes de fim de vida pode ter um impacto sério na produtividade.
Um exemplo típico é que os engenheiros de fabricação da BAE Systems descobriram que, em uma das muitas máquinas-ferramentas, a precisão de uma das máquinas-ferramentas diminui lentamente e os operadores de lojas estão perdendo confiança em seu desempenho. À medida que se torna cada vez mais difícil produzir as peças necessárias A máquina do problema é gradualmente ociosa, e sua carga de trabalho original foi desviada para outras máquinas-ferramentas.
Para resolver esses desafios, precisamos verificar regularmente o desempenho das máquinas-ferramentas CNC para manter a precisão de posicionamento da máquina é essencial para garantir a qualidade e a eficiência da produção.
Solução
Para auxiliar no diagnóstico de desempenho regular das máquinas-ferramentas CNC, a BAE Systems usou anteriormente o sistema de bola Ball10 da Renishaw para identificar erros específicos de desempenho da máquina-ferramenta.
Barramento renishaw QC20-W
A BAE Systems agora está usando a barra de bola sem fio QC20-W de segunda geração e também lançou um programa de manutenção preventiva que cobre toda a planta, providenciando inspeções periódicas de mais de 60 máquinas CNC semanalmente, mensalmente e anualmente .
Ao interpretar detalhadamente as tendências de dados de diagnóstico QC20-W em todas as máquinas-ferramentas, a BAE Systems desenvolveu um benchmark robusto de alcance de erros para verificar rapidamente o desempenho de todas as máquinas-ferramentas e permitir que as operadoras façam o uso "continuar / não adequado" de máquinas-ferramentas Da decisão. Uma vez que a precisão de posicionamento da máquina CNC tenha qualquer erro de redondeza maior que 30 μm, você precisa investigar imediatamente.
As operadoras de máquinas treinadas em ferramentas de barra de balanço usam o QC20-W para executar testes de diagnóstico de forma eficiente, o que significa que essas inspeções podem ser feitas com lacunas de produção com pouco ou nenhum impacto no throughput.
Ao mesmo tempo, a BAE Systems também determinou a proporção ideal de componentes de teste de bola para máquinas-ferramentas CNC, com uma proporção de 1:15, o que significa que, em algum momento, uma bola pode sair da fábrica e ir a uma instalação profissional para verificações de calibração anuais Enquanto outros medidores de bola realizam verificações de desempenho em máquinas-ferramentas diferentes na loja ao mesmo tempo.
Com o conhecimento e a experiência adquiridos com o uso da barra de controle QC20-W em diferentes tipos de máquinas-ferramentas, a BAE Systems agora pode cavar mais profundamente na máquina ferramenta descrita acima que realmente saiu da seqüência de produção.
Usando uma barra de bola, a BAE Systems observou um erro de arredondamento XY de 200 μm usando o software de diagnóstico da bola para determinar que o modo de falha principal da máquina foi causado por uma falta de correspondência no servo, seguido por uma segunda fonte de erro maior Erro de retrocesso. Os engenheiros de manutenção dos sistemas da BAE corrigiram os problemas de desajustes do servo ao otimizar os parâmetros da unidade do eixo X e depois verificaram novamente com a barra de balanço para quantificar os ajustes feitos após os ajustes.
No entanto, a re-inspeção mostrou que houve um erro grave na máquina, mesmo após o desajuste do servo ter sido eliminado. Os engenheiros verificaram e mediram com a barra de balanço e os medidores convencionais e descobriram que o erro era devido ao desgaste do parafuso esférico no eixo X Após a adaptação dos parafusos esféricos e a reinicialização da compensação de folga, a máquina atingiu uma redondez XY de 30 μm desta vez e voltou à seqüência de produção.
Jim Walsh, engenheiro de fabricação especialista da BAE Systems, comentou: "Fazer a inspeção de ballbar como parte integrante da inspeção de máquinas-ferramenta não só ajuda a garantir uma qualidade de peças consistente, mas para máquinas que foram consideradas inadequadas para o trabalho, A bola também pode nos ajudar a rejuvenescer.
Ele continuou: "O software de diagnóstico ballbar analisa automaticamente os resultados e diagnostica erros, o que significa que os operadores de máquinas não precisam mais trabalhar para calcular o verdadeiro significado dos próprios dados, determinar a localização do problema e encontrar um remédio baseado nos princípios e fórmulas Isso economizará muito tempo na produção atual.
Resultados
A BAE Systems enfrenta muitos desafios na fabricação de componentes de fuselagem de aeronaves de alto valor, e incorporar o sistema de bola ballbar QC20-W em um programa dedicado de manutenção preventiva de máquinas CNC é um passo benéfico para enfrentar esses desafios.
Jim Walsh, um funcionário da BAE Systems, está usando a barra Ball Renishaw QC20-W
Renishaw também atualiza continuamente a funcionalidade do software de diagnóstico ballbar. Com o novo software, a BAE Systems manterá proativamente seu programa de manutenção pró-ativa para reduzir o desperdício de material e aumentar a eficiência da produção. As causas básicas dos erros da máquina não precisam ser tomadas de surpresa quando o problema realmente ocorre.
No passado, as inspeções e reparos de máquinas, longas e onerosas, resultaram em uma quantidade significativa de tempo de inatividade da máquina que não era acessível para o negócio e agora os diagnósticos de erro de máquina da BAE Systems podem ser feitos quase que instantaneamente, resultando em uma redução significativa no tempo de inatividade. Além disso, Com os dados de diagnóstico do ballbar, as organizações não dependem apenas do serviço e suporte do construtor da máquina ferramenta para resolver o problema.
Com a ajuda dos diagnósticos da barra balança Renishaw, foram feitas melhorias significativas na re-energização de uma máquina CNC com falha e na conformidade de produtividade e qualidade da loja, que beneficiou a BAE Systems.
Para obter mais informações, visite www.renishaw.com/calibration