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具有标志性意义的RAMTIC系统

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　添加人：admin　添加时间：2008-11-24 8:56:10

现在，雷尼绍(Renishaw)公司的创新工艺控制方法已在其“新”厂房内，通过创新的生产控制方法得到了进一步的加强。

雷尼绍公司是一家英国的计量系统制造商，早在20世纪90年代初，就开发了RAMTIC(雷尼绍车铣检验中心)系统及其独特的工艺控制方法。RAMTIC系统首次面市时，其在现实的机床技术领域中具有两个明显的开发特点。其一，就是使用了便携式旋转台，用于工件和刀具的托盘化传送。另一个特点是使用了人造样板或样板元件，通过这些样板，机床就能够自动地检验和进行自身的尺寸校验。

RAMTIC系统最引人注目的焦点在于它的生产性能，并且在提交到车间生产之前，能够彻底地验证其全部的工艺性能。正如所介绍的那样，RAMTIC系统可以让该公司使用标准的和费用相对较低的VMC立式加工中心，以达到一定程度的加工精度和自动化水平。

2006年，该公司在经过全面改造的厂房内安装了新的加工设备。所有的小型精密零件都是在这个厂房内加工的，后来该工厂就按照所在地附近的一个村庄石头屋(Stonehouse)为其命名。其目的就是为了将其创建成世界上最先进的机加工车间之一，这是十分关键的一步。

雷尼绍公司需要扩大其生产能力，以便快速地赶上其产品发展的速度。该公司希望其大部分产品在英国生产，也就是说要求国内工厂能够达到与其他地区相同的生产效率和经济水平。

该工厂在投产后，出现了几个问题。已经有15年寿命的RAMTIC系统是否仍然具有活力，它们在新的工厂中能够找到自己的“一席之地”吗？该加工车间是否仍然在使用旋转台和人造样板？正如新工厂所表现的一样，雷尼绍公司的生产概念如何得到发扬？

答案当然是肯定的。在那里，RAMTIC技术得到了巨大的发展。事实证明，生产概念是可以继续发扬的。RAMTIC技术具有很高的自动化生产能力和可靠的工艺控制水平。组合式回转装置、人造样板和拧紧装置仍然在日常工作中被使用。而更重要的是，有关工艺性和彻底的工艺验证设计原理正在被更广泛的推广应用。实际上，它们是目前生产控制系统中的两大主要支柱，在整个工厂中能够起到控制作用。

雷尼绍公司将这种基本方法称作“雷尼绍生产率系统”。RAMTIC系统可看作是机床级水平中应用的工艺控制实例，而较大的雷尼绍生产率系统可以看作是在工厂范围内有效实现工艺控制的基础。

图2 需要多层次有条不紊的工艺控制才能生产出精确的加工零件。雷尼绍公司的“工艺金字塔”表明，工艺控制必须牢固地建立在DFM基础之上，并且应得到稳定的车间环境的支持

从石头屋工厂可以看到，采用智能化策略，以及通过强有力的执行，任何厂商都能够使他们的生产保持在应有的水平上。

RAMTIC系统

开发RAMTIC系统的主要原因在于20世纪80年代时，雷尼绍公司的机加工车间没有空调设备。当时，车间内的环境温度波动较大，加之加工条件不稳定的机床所散发的热量。同时，该公司对探针测试仪器的需求迅速提高。显然，该公司还需要提高生产和工艺自动化水平。于是，雷尼绍公司的工程技术人员开发了一种综合测量方法，以解决存在的问题。但是起初，由于受到工艺中温度变化的影响，以及在实现自动化过程中所遇到的障碍，这种努力没有成功。于是，该公司开始寻求一种新的策略，经过了几年的努力，生产操作逐渐走上了正确的道路。

工艺的改革创新必须从设计和工程的考量出发，并应与此紧密联系。例如，工程师们开始编辑“生产设计手册”，建立和交流最有效的实践经验。这本手册根据已知统计数据，将经过实践考验的加工工艺与有关的零件特性编辑在一起，构成一个标准化的零件特性数据库。实际上，这样做可以在设计过程中有效地锁定生产工艺。

在此期间，该公司开始采用流水线作业和自动化加工工艺。同时，工程师们开始寻找解决一些问题的方法。例如，开发了便携式托盘旋转台，作为VMC立式加工中心的工件自动装卸方式。统一的燕尾槽夹具不但可以装卡多个零件，满足零件多面体加工的需要，而且还可以安装包含多把刀具的刀架。因此，这种旋转台可以提供各种所需的刀具和零件。

更重要的是，这个旋转台可以作为一个工作流调节系统，平衡工艺流程中的工作量，同时还能满足库存方面的要求。多工件夹具可以安装一系列工件，犹如“工件备用箱”。每个工件箱内包含组装整个产品所需的主要零件，零件箱则根据该公司MRP系统发出的信号分类。因此，旋转台就成为提供“批量工件”的装置，其数量往往与需求的订货量同步。当旋转台一旦停靠在机床旁边，操作人员的工作就暂告结束，直到25h以后所有零件的加工完成为止。

源于 RAMTIC工程系统的最新发明为人造样板比较技术。人造样板即样板元件，它们既能代表一系列普通的机加工特点，如沟槽、孔径和凸台；也可代表特定工件的复制品。不管其属于哪种类型，人造样板与加工材料具有同样的热膨胀性。人造样板安装在零件和刀具使用的同一个燕尾槽夹具上，可以通过旋转台传送和交换。人造样板在存放到机床上之前，需要在CMM坐标测量机上校验。

人造样板能够使机床上加工的工件或结构件得到热膨胀补偿。此外，它还可以让机上测量与跟踪测量标准的连接在一起。由于具有这两大优点，它使机床上的自动化验证成为了可能，因此不需要在加工以后再进行费钱费时的手工检验。该人造样板需要在机床上定时地采用探针检测，并将检测的结果与校验的尺寸进行比较。凡是有可能造成明显误差的所有偏差都可以自动得到补偿。按照该公司的说法，采用一个普通的人造样板，可以将工艺公差控制在50µm之内。如采用特定的工件人造样板，可将公差控制在20µm之内。

1993年，RAMTIC技术被全面地应用在4台机床上，并按计划达到了预期的效果，包括长期的无人化操作，尺寸公差保持在微米级水平，加工周期缩短了50%~75%。

1995 年，雷尼绍公司将其机加工操作业务搬迁到一个新的装有空调的工厂，新工厂坐落在Gloucestershire郡Wotton-under-Edge地区的New Mills总部。新工厂开业时安装了7套RAMTIC单元系统。在此后的10年中，New Mills新工厂继续不断升级和扩大，在停产前已有19套RAMTIC单元系统投入了生产。

然而，到了2004年，New Mills工厂已没有多余的地方可以安装更多的机床了。但是，该公司还希望进一步开拓新的工业计量领域。这就需要全面地生产大批量的零件，并且增加零件品种。此外，该公司需要在较短的时间内将成品推向市场。因此，在不久以后还需要建立一个新的工厂。对几种方案进行慎重考虑以后，该公司决定购置一座现成的大型厂房，并将厂房的内部改造成整洁、通风，适合于加工生产的车间。新厂房原先是一家注塑模生产厂，离雷尼绍公司总部约几英里的距离。

图3 Paul Maxted先生手中拿着一个探针检测装置，在该加工车间的许多机床上都使用了这类探针检测装置

石头屋工厂

除了整洁明亮之外，经过改造的石头屋厂房非常宽敞。该工厂于2006年开业，占地9300m²(100000ft²)，其中6500m²(70000ft²)为机加工车间，另外的930m²(10000ft²)作为零件的精加工和阳极电镀车间。这里大约生产5000种不同的零件，每个月的零件总产量约为400000个。

在石头屋工厂，RAMTIC系统仍然是雷尼绍公司机加工操作的骨干力量。RAMTIC系统应用于一条由28台Mazak AJV型和FJV型机床组成的生产线上。这些机床经过了改造，其中包括一套用于燕尾槽托盘夹具交换的传动机构和一套带有三角形基座的分度机构，水平地安装在中心之间(适于在托盘上进行三面加工)。现在的旋转台采用全封闭结构，但其内部构造基本相同。

同样，人造样板仍然起到关键的作用，但热变形补偿已不再成为其主要功能。石头屋厂房内的环境温度控制在±2℃(3.5F)范围内，接近于机床使用的冷却液温度。机床所具有的内置特性可控制主轴和丝杠产生的热效应。热量对机床的运动固然会产生一定的影响，但这种影响相对来说不太明显。通过重建关键的数据点位置和更新工作坐标，就可以跟踪探针的检测路线并消除其影响。这种检测是在加工托盘上新工件之前进行的。

然而，人造样板为来自机床的已知精度标准提供了一个基本连接。这种可追溯性的特点使机床上的检测验证成为可能。人造样板也可以帮助降低测量的不确定性。人造样板需要用探针定期在机床上检测，并将尺寸与CMM坐标测量机上校验的尺寸进行比较。所检测到的任何误差都可以作为一个比例系数，纠正机床上所产生的其他测量值。

对工程技术人员而言，石头屋是一个非常理想的工厂。老工厂与新工厂之间存在着许多明显的不同，这对于他们来说是一个难得的机遇。

其最显著的特点为：

机床组合轮毂：这些本地化的供应中心可以提供机床周边所需的各种刀具、调试设置和检验设备。
集中式切屑传送系统：在高速加工中产生的大量铝质切屑都集中在一个压缩系统内，经过干燥的块状切屑可以通过废物循环装置回收利用。
经过改造升级的原材料准备区：数控切断锯和一个自动化去毛刺工作站将处理后的毛坯件及时地送往配置区。这样，经过去毛刺处理的毛坯件就可以在夹具上更好地固定就位了。
工程技术和车间工作人员紧密联系：生产工程技术人员的驻地更接近加工车间，有利于与操作人员互相交流。
零件水清洗工作站：零件可按照严格的溶剂排放标准迅速地被清洗。

动力金字塔

关于生产设计(简称DFM)的一些评论和持续稳定的车间环境将足以勾画出这幅巨大的画面。自从石头屋工厂开业以来，DFM已经真正进入了自己的发展时代。在 New Mills厂的老机加工车间现在被用来验证零件的生产和开发新的加工工艺。石头屋工厂内的所有机床都可以根据New Mills工厂的机床进行复制，采用同样的机床和相同的条件。生产工程师可以在这里开发、验证和编制有关新零件加工的各种文件，包括从成本分析、夹具设计和数控系统的编程到刀具的选用、试运行和功能研究。同样，凡是在DFM指导方针中未包括的工艺都需要在这里进行试验，然后再添加到数据库之中。

当一个新零件需要投产时，所有的生产问题已经全部被解决。正如雷尼绍公司生产服务部总经理Gareth Hankins先生所指出的那样，DFM是获得经济生产的最好机会，因为在设计过程中，影响产品成本的大部分决策都已做出。

因此，现在雷尼绍公司的大部分生产工程师都将他们的精力集中在DFM上，这一点并不令人奇怪。在最近的生产操作运行过程中，只有第三者支持其操作，过去的情况并不是这样。在工作人员的职责方面，重点也发生了同样的转变。

现在，他们的主要职责集中在生产“金字塔”的中间部分。大部分加工车间的生产都围绕着稳定的操作环境开展，而不是集中在加工工艺上。这些高度自动化的系统主要是自动运行，如果资源变化不能受到恒定控制的话，它们就无法达到稳定一致的预计结果。建立新标准，进行最好的实践并严格按照标准执行是非常关键的。机床操作人员必须事先列出一份“工作前的检查清单”，并应由一名监督人员审核和签署。在每天开始生产前，通过该清单保证进行适当的检查，以及完成日常的维护工作。

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