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全面提升客製工具機的品質管控效率

智慧工廠的發展讓「客製化」不再僅限於加工零配件,市場對工具機的客製化需求同樣也與日俱增,而客製工具機無論對廠商的機械設計能力、製造能力和品質管控等方向都比標準機型有更高的要求。位於台灣中部的曙光機械有限公司(以下簡稱曙光機械)專營客製工具機,包括核心機型立式圓筒磨床、車床、銑床、磨床、自動化加工機等。他們完善使用 Renishaw 最新推出的XK10 校準雷射系統,全面提升機台的精度和檢測效率。

挑戰:傳統檢測工具的限制

客製化工具機從設計、生產、測試到交機一般需要 3 個月到半年不等,廠商本身的技術能力和生產效率缺一不可。然而業界採用常年的傳統檢測工具如千分錶 、花崗石角尺等往往無法滿足工具機的生產效率和檢驗精度。台灣工具機市場處於高度競爭狀態,要贏得客戶的訂單,產品必須有自己的「賣點」。

曙光機械總經理徐旭興先生指出:「我們專注在客製化工具機這領域,換句話說就是按照客戶的要求,為他們設計並製造量身訂做的專屬工具機。曙光機械團隊在機台設計、組裝、配電能力以及控制器軟體編寫方面都具有優勢,使我們有信心接受客戶們嚴苛要求的訂單,其中立式圓筒磨床的效能和穩定性更可媲美歐日廠商。相較標準量產化的機型,客製化機台的生產程序和管理有明顯的區別,人力成本更需要控制得宜。如何能準時把機台交付給客戶,同時讓其品質得到保證反而是我們需要面對的挑戰。」

解決方案

一套校準系統取代傳統檢測工具

為了提升工廠整體生產效率以應對日漸增加的業務,曙光機械採購了 Renishaw 最新推出的 XK10 校準雷射系統。徐總經理表示:「我們採用 XK10 的一大好處,就是它完全取代了花崗石角尺、千分錶這些傳統檢測工具。要知道花崗石角尺在架設時十分費時,體積較大的角尺更需要吊船和多人搬運,而且我們還需要預留地方存放大量不同尺寸的角尺,對我們生產專用機的廠商來說實在不合乎成本效益。XK10 十分輕巧,架設操作也十分簡單,操作員只需要跟著圖示一步步就可以完成量測程序,用上一段時間後系統表現穩定,以我估計檢測效率較先前至少提升 50% 以上。

在精度方面,以往我們有一些高規格的機型,檢測誤差需要在 1 µm 以內,一般的花崗石角尺精度約 2 到 3 µm 左右,根本無法滿足檢測要求。我們其實也能使用精度更高的角尺,不過價格相當昂貴,而且在市場上不容易找到,尤其是長度 2 m 以上的。」

XK10 垂直度量測

XK10 垂直度量測

曙光機械立式圓筒磨床

曙光機械立式圓筒磨床

Renishaw XK10 是一款多功能的校準雷射系統,一台設備可進行直線度、垂直度、平面度、平行度量測和工具機調平,以及評估工具機旋轉部件的主軸方向和同軸度。XK10 的雷射發射器、接收模組和顯示裝置等全都是採用無線通訊,操作員可獨自輕鬆進行架設和量測,不像傳統工具需要依賴具經驗的人員進行架設,能確保檢測結果的一致性。

除了以上優點,XK10 還能夠幫助廠商解決長久以來使用傳統工具時的痛點,包括採用千分錶量測兩根間隙較大的導軌之間的平行度時,需要把千分錶延伸,因而增加誤差量和量測時間;大型機台台面上如果有凹槽,無法對其進行平面度量測;自準直儀在進行多軸量測時的架設十分困難和耗時,精度容易受環境光線影響等。

為長行程機台提供簡單直接的檢測方案

傳統工具另一個缺點在於進行長行程機台量測,架設時不但花費大量時間和人力,誤差(阿貝誤差)也會隨著長度而增加。徐總經理指出:「XK10 量測距離可達 30 m,解決了我們長期以來檢測長行程機台的這道難題。我們不再需要為尋找相關尺寸的角尺而頭痛,使我們往後生產行程更長的機型時更有信心,也大幅降低整體的人工成本。

我們大部份的訂單都是屬於客製化機型,每個機台的結構都有不少差異,XK10 隨附的一套治具為我們在架設時提供了很大的靈活性,使我們無需自行解決架設的問題。再者,XK10 的軟體設計很人性化,軟體自動分析取得的數據後生成的檢測報告十分直觀,讓我們在組裝中能夠提早知道潛在的工件誤差, 大大增加客戶對我們機台的信心。」

XK10 的顯示裝置設計成像一台小型平板電腦,使用者可透過它來進行數據採集、分析和記錄。每個量測項目都有分步做法,透過直觀易明的圖形和實時讀數一步步指導用戶完成整個量測過程。

Renishaw 其他校準產品的應用

XL-80 雷射干涉儀

XL-80 雷射干涉儀

除了 XK10 以外,曙光機械也有採用 Renishaw 其他校準產品以確保機台的精度。徐總經理說道:「我們公司自成立以來便已開始接觸 Renishaw 的產品;像 XL-80 雷射干涉儀,主要用作檢測機台的動態精度,不過一直以來都是委託外包公司負責處理。有鑑於 XL-80 的實際操作十分簡單,便攜性很高,系統所生成的報告十分詳細直觀,輾轉促使了我們後來做出購買 XK10 校準雷射系統的決定。」目前曙光機械正在考慮添購 Renishaw 的 XL-80 雷射干涉儀和 XR20-W 旋轉軸校正儀,以檢測其開發的 5 軸加工中心。

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  • 個案研究: 全面提升客製工具機的品質管控效率