Renishaw가 항공우주 임펠러 제작자의 절삭시간을 줄였다.

- 2018년 5월 22일 Renishaw 제공

세계적인 상업 및 소비자 공학 대기업인 Honeywell의 계열사인 Honeywell Aerospace는 상업용 항공기에 사용되는 임펠러와 블레이드 디스크를 대량으로 생산한다. 기본적으로 방사형 및 축 방향 압축기인 임펠러는 가공 공정 전체에서 유지되는 제작품 기준점에 의존하여 사용적합 여부를 확인한다. 제작품 기준점이 유지되지 않을 경우 임펠러는 호환되지 않는 것으로 간주되며 전체적으로 재작업, 수리 또는 폐기가 필요하다.

가공 공정의 정확성을 유지하기 위해 Honeywell은 가공 센터용 x500고성능 기계 공구 검사 시스템과 Productivity+™PC기반 검사 소프트웨어를 지원하기 위해 글로벌 엔지니어링 업체인 Renishaw에 의지했다. 이 기술을 통해 Honeywell은 가공 전에 측정을 수행하고 공정 초기에 축 변위를 감지할 수 있게 되었다.

배경
Honeywell은 멕시코 치와와의 제조 공장에서 임펠러 가공 공정을 수행하고 있다. 연삭, 밀링, 회전 및 천공 프로세스는 모두 정기적으로 수행되며 최신 기계가 설비되어 있다.

여기서 생산되는 임펠러는 직경이 14인치에서 17인치까지 다양하다. 알루미늄으로 제조되는 경우를 제외한 대부분의 제품이 티타늄으로 제작된다. 치와와 공장은 항공기 터빈이 조립되고 시험되고 있는 애리조나 주 피닉스에 있는 Honeywell조립 공장의 공급 업체이다.

완성된 부품의 제작품 기준점이 중심을 벗어난 경우 설계자가 구성 요소를 검토하고 사용 가능 여부를 결정하는 설계 분석을 위해 임펠러를 제출해야 한다. 각 분석 비용은 부품당 약 66,900달러이며 이로 인해 제조 공정이 연장된다. 생산에만 60시간이 소요될 수 있으며, 기계 조립을 포함해 약 130개의 공구를 사용한다. Honeywell에서는 이 생산 시간이 2주에 걸쳐 예정되어 있다. 부품이 가공된 후 중심을 벗어난 것으로 확인되면 필요한 분석에 일주일이 더 소요될 수 있다. 이로 인해 기계 휴지 시간과 작업흐름의 지연이 발생하며, 이는 생산 시간과 제조 비용에 영향을 미친다.

과제
Renishaw 멕시코의 영업 담당 이사 Raúl Barriga는 “ Honeywell은 임펠러 가공 과정에서 제작품 기준점이 축 방향으로 유지되지 않고, 이로 인해 부품을 완성하는 데 걸리는 시간이 증가한다는 것을 알게 되었습니다.”라고 말했다.

중앙 원점의 축 변위는 잘못된 부품 설정으로 인해 발생할 수 있으며, 이는 작업자 오류, 손상된 고정 장치 및/또는 이전 가공 작업에서 부품에 남아 있는 거친 부분으로 인해 발생한다.

해결책
Honeywell의 임펠러 생산 공정 첫번째 사이클이 끝났을 때 Honeywell의 제조 엔지니어인 Luis Adrian Gallegos는 제품 엔지니어의 품질 불량을 줄일 수 있는 방법에 대해 설명했다.

“첫번째 사이클 후에 우리는 가공 공정을 개선할 필요가 있다는 것을 알았지만 큰 투자를 하고 싶지 않았습니다.”라고 Gallegos는 말했다. “우리는 Renishaw와 만나 초정밀 소형 접촉식 프로브를 Renishaw소프트웨어와 함께 사용하여 기계 가공 전에 부품을 측정하고 잘못 정렬된 부분을 감지할 가능성을 논의했습니다.” “옵션을 탐구한 후 무선 신호 전송 기능이 있는 M500 기계 공구 프로브를 구입하기로 결정했습니다. 이는 자동화된 작업 설정의 모든 이점을 제공하고, 임펠러와 같은 복잡한 3D부품의 기하학을 측정할 수 있는 능력을 갖추고 있었습니다.”

가공 공정 중에 Renishaw의 프로브는 오류나 잘못 표시된 부분이 있는지 확인하기 위해 다양한 부분에 접촉한다.

“이 프로브는 결함이 발생하기 전에 부정확한 것을 탐지하는 데 도움이 됩니다.”라고 Gallegos는 계속해서 말했다. “이전에는 16시간의 가공이 끝나고 1시간이 넘도록 문제를 파악할 방법이 없었습니다. 이제는 부품이 정확하지 않다는 경고를 받고 귀중한 가공 시간과 자원을 낭비하기 전에 필요한 수정작업을 수행할 수 있습니다.”
“Honeywell은 프로브에 대한 투자 뿐만 아니라 PC기반 검사 소프트웨어인 Productivity+를 기계 가공 센터로 선택했다. 이는 Honeywell에게 검사 프로브 루틴과 공정 내 의사결정을 기계가공 주기에 통합할 수 있는 사용하기 쉬운 프로그램밍 환경을 제공했다. 이 소프트웨어는 구성 요소 설정 및 부품 검증을 단순화하고, 가공 프로세스의 핵심 영역인 공정 및 작업 설정, 부품 및 공구 식별을 지원했다. 또한 Productivity+은 완료된 프로세스에 대한 정보를 수집하고 이후의 운영 및 프로세스에 대한 의사 결정을 지원하기 때문에 프로세스 후 보고에도 도움이 됩니다.”라고 Barriga는 말한다.

결과
Gallegos는 “F300 접촉식-프로브 및 검사 소프트웨어 Productivity+를 사용하기 시작한 이래로 생산에 불일치, 폐기 또는 결함이 없었습니다.”라고 말했다. “이 소프트웨어는 툴의 상태를 감시하고, 프로브에 의해 수집된 결과에 따라 툴 측정 및 적응 가공을 업데이트하는 등, 가공 과정에서 제어 작업을 수행하는 데 도움이 됩니다.”

“Renishaw프로브와 소프트웨어의 도움으로 Honeywell은 기계 공정이 예상대로 실행되는 것을 확신할 수 있다. 새로운 기술이 도입되기 전에는 기계 조작자가 부품을 장착하고 측정기를 설정하며 직경과 면을 기술해야 했습니다. 이러한 정보 중 하나라도 누락되었거나 부정확하거나 고정 장치가 손상된 경우에는 최종 제품이 적합하지 않았습니다. 이제, 우리는 어떤 결점도 미리 감지함으로써 미연에 이를 방지할 수 있습니다.”

“가공 후에 부정확한 부품을 항상 재작업할 수는 있었지만 결국 비용이 들었습니다. Renishaw의 기계 검색 시스템에서 실시간 데이터를 수신하면 프로브의 피드백에 따라 가공 프로세스를 조정할 수 있으므로 여러 부품에서 동일한 문제가 발생할 가능성이 없습니다. “Renishaw의 장비는 가공 공정을 개선하고 기계 가동 중단 시간을 줄이며, 오늘날의 상업 항공 우주 분야에 적합한 최초의 임펠러를 생산하는 데 도움이 되었습니다.”라고 Gallegos는 결론을 내렸다.

출처: Renishaw Reduces Machining Time for Aerospace Impeller Manufacturer
번역: K-SmartFactory