在测量的未来加工

在一条蜿蜒的南部缅因南部森林的道路上，在车库中出生的加工操作为一些美国最先进的防御系统生产了零件。不仅仅是任何部分，而且如果失败，那些可以把生活放在股份中。该商店为商业航空航天工作赢得了同样的信任程度，为波音和通用电气等公司提供了飞行安全关键的作品，该公司与海军核潜艇的推进系统组件一起运行。

总统阿伦德尔机床1984年，16岁的马塞尔·伯特兰(Marcel Bertrand)开始帮助父亲雷蒙德(Raymond)操作公司的第一台手动设备。这家公司以他们位于波特兰附近的家乡命名，自那以后，公司已经搬迁和扩张了好几次，目前4万平方英尺的工厂再扩建的时机已经成熟。事实上，另外2万平方英尺的规划已经在进行中，主要是容纳更多的车铣和五轴加工中心。

在谈到从医疗到半导体等多个行业的服务历史时，伯特兰的语气就像一个知道自己帮助建立了某种特殊事业的人。就他和其他领导而言，这些工作反映了工厂的情况，这些部件的信任让阿伦德尔成为了一个罕见的公司，无论灾难性的故障成本是在人力、财务、环境或其他方面。“如果海洋油井上的‘采油树’阀门组件在错误的位置或尺寸上有刺，就可能导致泄漏，每天造成数百万美元的损失，”销售副总裁帕特里克·施雷德(Patrick Shrader)谈到这项工作的重要性时说。

伯特兰先生和施雷德先生的口气也好像他们以前来过这里。向更敏感、更高要求的工作迈进的每一步，都以加速采用新技术和技术为特征。这正是目前五轴机和车铣机的转型过程中所发生的。如果历史继续重复，一般来说，先进的加工工作将越来越像今天最独特的工作，这些技术和技术的优势将复合。

同样在过去的经验中，新工作的挑战已经验证了验证过程以及关于加工本身的结果。然而，这次过渡是特别极端的。如果有数据，客户希望看到它。如果分析表明，拟合可能更紧密，特征位置更加严格或表面更平滑，它们可以要求它，特别是如果变化解锁了更好的设计可能性。事实上，客户和联邦政府源检查员均常用于其独立的工作站的Arundel人员，在某些情况下寻求数据的差异达到百万分之一英寸，甚至建议过程变化。

为了支持这些需求，两年前建立了一个新的质量实验室。最值得注意的新资源是坐标测量机（CMM），其铰接式扫描探头头在较小的时间内收集更多数据。同时，速度速度的便携式CMM速度和本土量具可追溯性系统都脱颖而出，作为质量控制的未来可能看起来像Arundel的例子，以及更普遍的精密机器商店。

质量过滤器

伯特兰说，对于大多数工作来说，±0.001英寸的公差是标准尺寸，但±0.0002英寸在飞行、安全和其他关键功能部件中更为典型。这个新的细分市场现在占了商店总工作量的20%。大约5%的20%是更苛刻的:部件的功能被认为是如此关键，以至于需要完全的统计过程控制(SPC)。

机械师手动检查这些功能，因为每个零件从机器中出现，然后在笔记本电脑上进入Excel电子表格中的数据。该想法是跟踪特征尺寸如何从指定公差频带内部的部分变化的趋势，并调整过程尽可能靠近该频带的中心。对于机械师，这种有效意味着实现超过设计中规定的精度的精度水平（例如，可能更早发生换刀，以便在±0.0003英寸内保持±0.0005英寸的功能）。

其余的商店工作可能永远不会呼吁SPC或如此极高的精度。然而，Shrader先生说，公差通常是更紧张的。并从地板上的机械家证词中判断，改进，并在最具挑战性的工作中汲取了课程，从而过滤到混合的其余部分。前进，这些改进和课程可能更为重要。例子包括：

• 加速过程开发。工程经理约翰•赫伯特(John Hebert)表示，最困难的部分最有可能挑战机械师提出新的策略，即使是熟悉的几何形状。例如，表面光洁度的要求可能会导致用砂轮而不是典型的铣刀来加工一个熟悉的特征。其他例子包括学习更好地利用机床的单设置生产能力。例如，他说，对轧机的正确策略可以消除在关键SPC特征上留下“安全库存”的需要，以便稍后删除——在另一个设置，可能另一个机器，以确保其他操作不影响尺寸。
• 加速技术投资。该店投资了第一批车铣和五轴机床(主要是NTX系列和DMU系列机床)DMG森)，当时该公司还没有开始考虑客户最敏感的业务。然而，使这些机器在一般意义上有用的设置整合优势对于新的利基市场来说是必不可少的。无论是否SPC，这些部件都不适合车间托盘hmc生产线上的熄灯生产。赫伯特说，不存在重新夹紧所带来的叠加错误，也不存在精确定位特征之间的潜在困难。Shrader先生说:“十分之一世界的工具磨损情况与一汝世界有很大的不同。”鉴于这些挑战，这项新工作不仅推动了更多机器的增加，而且还帮助为这些投资提供了资金。
• 加速采用新技术。过去一年仅超过150万美元，最近的投资包括更多的新机床。例如，Hebert先生说，许多先前的刀具被新的插入等级和几何形状所取代。工具更有可能在当地磨削设施中定制。常见的改变包括切割到特定长度，珩磨边缘，赋予可变螺旋几何形状并施加专用涂层。该商店还在增加新工具路径的利用，例如DP技术的ESPRIT CAM软件中的利润策略，从而推动车辆磨坊。这些刀具路径设计成通过优化接合角，芯片负载，横向切削力和机器加速度而更有效地除去材料。

然而，这些进步都没有有助于缓解与更严格的质量要求相关的检查瓶颈。与机械加工技术一样，Bertrand先生和Shrader先生期望新的测量技术和实践在最专有的工作之外变得越来越有用。毕竟，除了提高精度，混合的其余部分开始需要更多的部分功能的更多数据，特别是自从安装了新的质量实验室。“我们建好了，他们就来了，”施雷德说。

每个部分的点云

新的质量实验室的中心资源是新的三坐标测量机，一个带有RDS连接探针支架的ConturaCarl Zeiss工业计量。配备庞大的XXT铰接探头头，新系统可以沿着表面拖动Ruby手写笔来测量一系列点而不是一次触摸一个点。程序员Casey Sigler表示，这种能力是工作的先决条件，不仅仅是更大定义复杂的机加工功能，而且在某些情况下，更不用说100％的批量检查，更不用说CMM计划的客户审查和反馈。“这就像录制高清视频而不是拍照，”他说，从前一步到CMM的升级，2004年购买的机器仍然依赖于触发探测。

扫描技术有助于更准确，可重复的测量，因为可以通过解释它的各种算法来过滤更多数据。“更高的输入导致较高的输出，”Sigler先生说，强调庞大的XXT的独立关节对于匹配必要的速度至关重要。仅限于只有机器自己的三个运动轴，形式和特征测量需要设置正弦板和其他复杂的固定装置，并在编程过程中更加注重偏移。相比之下，随着新系统，“我几乎无处可去，”他说。“超过40,000多种方向，编程几乎似乎很容易。”

这并不是说没有一个学习曲线。除了处理两个额外的轴外，把最长的手写笔安装在5.5英寸长的头部上，整个设备就接近9英寸长。“这足以吞噬你的工作空间，”西格勒说，运动必须特别小心，避免干扰。另一个关键教训是限制探头变化和尽可能减少快速移动的价值。他说，这节省的时间乍一看微不足道，但随着时间的推移会越来越多。他说，零件和探针的清洁也已成为一个更大的问题。碎片可以在扫描探针上积累，并从一个部分扩散到另一个部分，扭曲数据。在特别长时间的扫描过程中，软工件材料，如铝，甚至可以在探头表面堆积。

拥有额外的Calypso测量软件的座位也有助于避免质量实验室瓶颈，因为Sigler先生可以在机器运行时编程。他说，许多最重要的时间迄今为止，甚至上述一些策略甚至在很大程度上通过该软件的灵活性促进了。例如，可以改变操作顺序以减少快速行程，而不必担心损坏程序。“您可以轻松地从”直径，直径，平面“到”平面，直径，直径“，”他解释道。“它可以处理木块等功能：您可以以您喜欢的任何顺序堆叠它们。拿出一些东西，移动它们，他们仍然叠加。“

同时，来自CAD模型的自动特征提取消除了手动区分半径，表面，孔等所需的需要。格式传输功能可以实现切割和粘贴特征属性，以便于编程例程重复（例如，需要在某个深度处扫描ID扫描的螺栓孔的图案）。Sigler先生还说他在一个点云中手动“填补空白”，他不会花费很多时间。他只是指定了密度，Calypso在测量的特征上均匀分布点（400点超过400度是典型的）。他补充说，CAD模型通过自动合并更改的编程来编程或修改相同模型的修改。同样，保存/加载测量点特征使得易于将相同的例程应用于类似的部件。

很快，该过程可能会进一步简化（和Sigler先生的技能进一步测试）由另一个蔡司CMM进一步测试。这一个可能来自准确系列，提供非接触式，光学扫描能力的线路，即他希望能够更快地生成复杂的功能丰富的零件上的大量数据。（本文写的时候，该机器被视为山坡先生作为商店2018年资本支出计划的一部分。

走向数字

非接触式扫描已经是商店地板上的过程中的一部分，其中4英尺长，六轴素数测量臂法技术提供关于测量数据如何与嵌入在实体模型中的信息进行比较的即时反馈。该便携式CMM主要用于测量非关键特征的保险（精度为±0.001英寸）。“个人资料测量就是它真正闪耀的地方，”杰克机关贾斯汀·佩里说，这解释了对这些测量的准备并不像实际执行它们的过程。通过在笔记本电脑上的实体模型的投影引导，机械师通过拍摄对应于突出区域的一系列点来对齐零件，不需要关注翻译或方向偏移。

伯特兰说，就像同样由这些机械师操作的车铣机一样，这项技术正在迅速成熟。他说，他可以设想有一天，这样的系统不仅在过程检查中足够准确，而且在最终验证中也足够准确。然而，也许在不久的将来，更能说明问题的是Faro手臂的操作不是基于纸上的蓝图，而是基于一个坚实的模型。

这不是用数字式替换基于纸张的进程的唯一示例。一个称为Gagetrace的系统是Arundel努力提高检查可追溯性的努力的最终。Rather than “a handwritten mess,” as Mr. Shrader puts it, all information on measuring equipment usage and calibration schedules is archived digitally on the shop’s network, where it’s always up-to-date and can be sorted, searched and retrieved quickly and easily.

从三坐标测量机到手持式内径规，所有测量仪器都配有条形码，员工可以用手持式枪支扫描，类似于商业运输和物流公司使用的条形码。跟踪信息包括日期;校正合格/不合格数据和到期日期;所述设备的料仓位置;以及员工、工作和操作的识别号码。这个主要由内部开发的系统已经使用了两年，它只是简化数据收集，以及数据组织和报告工作的一个例子。

虽然所有客户都赞赏这样的进展，但在最具挑战性的工作中，在最具挑战性的工作中使得OEM压力的第一个目标是越来越需要更普遍地竞争，也是伯特兰先生和Shrader先生所要求的。例如，Faro Arm是在客户的直接推荐上购买的。在此之前，另一个顶级客户任务Arundel完全从3D文件运行一部分。这只是一个案例研究，以确定如何与使用传统蓝图的其他供应商相比的过程，但经验不可能更有价值。“我从引用的角度来看它 - 你可以将它翻转并真正看到一切，”Shrader先生说，使用3D文件。

至于3D文件的制造方面，他和伯特兰先生说，他们百分之百肯定，Arundel的未来将包括地板上的平板电脑，从仪器自动传输数据到国产SPC软件(目前正在开发中)，总体上减少纸张。不管更广泛的行业需要多长时间才能赶上必要的实践，如在CAD文件中嵌入完整的几何尺寸和公差数据。他们说，上述实验仅在四个月前进行，这是最新的迹象，表明客户要求最敏感的工作已经在路上了。当这些客户开始将供应链的其他部分拉到他们身后时，阿伦德尔预计会处于一个良好的位置。