在全球(qiú)經濟高速發展的今(jīn)天,對於航空製造業、汽車製造業以及其它眾多工業領域來說,擁有最先進的技術便擁(yōng)有了話語權。快速、便捷、安全、環保以及舒適的背後是對核心產品技術高效、精密(mì)、低成本更高(gāo)的要求(qiú)。正如,為滿足高速低油耗的市場需求,那(nà)些組成飛機和(hé)汽車(chē)發動機的各零部件,不僅要選擇具備高承受能力的特殊材料,其形狀構造(zào)也越(yuè)來越複雜,這就對生產這些零部(bù)件的加工工藝提出了要求。埃馬克領先於世界的電化學加工(ECM)技(jì)術不僅可完全替(tì)代切削技術,還可彌(mí)補傳(chuán)統工(gōng)藝中的一係列不足,高效、精密(mì)的(de)同(tóng)時,更為(wéi)用戶節約大量成(chéng)本,成為航空和汽車發動機(jī)生產(chǎn)創新過程中不(bú)可或缺的一部分。
埃(āi)馬克 ECM 技術讓生產更趨完美
所謂電化學加工是一(yī)種以電解原理為基礎的加工技術。 加工時(shí),刀具(jù)作為陰(yīn)極和(hé)直流電源的負(fù)極連接,工件則作為陽極和電源正極相連。 在電解液中陰極和工件之間發生電荷交換,陽極工件被溶解(jiě),這(zhè)樣不(bú)用(yòng)接觸工件便可對(duì)其進行定(dìng)點加(jiā)工,精密製造出工(gōng)件的不同(tóng)輪廓,如環形通道、直槽和環形槽等。 被電解的工件(jiàn)材料在電解液中(zhōng)沉澱形成金屬氫氧化物(wù)。 電化學加工不受工件金(jīn)屬(shǔ)組織結構的影響,不論是軟金屬材(cái)料還是熱後的(de)硬金屬材料都能很好地被去除 (電解)。 采用電化學方(fāng)法加工時,工件不需承受熱負荷,也(yě)不(bú)會產生機械應力。
同時, 埃馬克旗下的(de) ECM 電化學(xué)金屬加工有限公司進一(yī)步(bù)對該技術進行改進和優化,研發出更為精密可靠(kào)的精密電解加(jiā)工技術(PECM)(“P”代表“精密”)。埃馬克機床(太(tài)倉)有限公司總經理張(zhāng)明博士介紹說:“埃馬克(kè)在電解(jiě)加(jiā)工的基礎上獨立研發的精密電解加工技術(PECM),不僅可以(yǐ)滿足越來越小的零(líng)件加工需求,而(ér)且其加工精度也更高(gāo),同時也使產品表麵光潔度更趨(qū)完美。”PECM技術的關鍵在於如何減少電解液流過的工件和刀具 (陰極) 的加工間隙以及如何提高電(diàn)解液的充(chōng)分交換。為了(le)在非常小的加工間(jiān)隙下保證(zhèng)刀具(jù)運動時電流的暢(chàng)通,埃馬克采用了可自由設置的脈衝電流,通過疊加的電極的機械振蕩以(yǐ)盡量提高電解質的(de)交換率和(hé)再生(shēng)率,從而有效保證了電解(jiě)過程的高效和(hé)高精密度。
高精、高(gāo)效、高質和(hé)低成本
“埃馬克ECM和PECM技術可以使我們生產出最精致和複雜的零部件,而且無須再進行去毛刺或拋光處理。”張明博士介紹說(shuō)。ECM技術的優勢(shì)在於可以在非接觸式、不受熱效應(yīng)影響的情況下進行加工,且加工過程柔和,不會對工件(jiàn)產生具有負麵影響的機械作用力和熱應力,不會改變工件表麵的組織結構(gòu),也(yě)不會影響材料的原始特(tè)性。而且采用 ECM 和 PECM 技術對加工的工具(電(diàn)極)理論上(shàng)沒有磨損,重複定位精度非(fēi)常高,表麵光潔度達到最佳(可達 Ra 0.05μm),不會形成(chéng)毛刺。
和傳統的加工工藝相比,ECM加工技術(shù)更經濟高效。采用傳(chuán)統的(de)加工工藝,其加工部件都需要進行二次去毛刺(cì)的(de)過程(機械法或高(gāo)壓水清洗法),無形中增加了時間和運營成本,而ECM技術(shù)則無須後續加(jiā)工,從而極大地降(jiàng)低了生產成本。同時,ECM技術(shù)加工過程中,夾具可(kě)同(tóng)時夾緊幾個工件並列加工,節拍時(shí)間更可根據產能需求(qiú)隨時設計,且(qiě)工件材料的硬度對進刀(dāo)速率不產生任何影響,其最短節拍時間可以根據(jù)客戶需求量身訂製(zhì),讓生產更(gèng)便(biàn)捷高效。
飛機發動機“整體葉盤”加工示(shì)例
整體葉盤是先進航空發(fā)動機(jī)設計中一種典型的整體結構(gòu)部件,其材(cái)料(liào)多選用(yòng)先進的複(fù)合高溫鎳基合金材料,傳統的加工工藝很難應對(duì)這(zhè)種葉型複雜、精度高、受切(qiē)削力後變形大的零(líng)部件。因此,尋找更優質、高效、高精以(yǐ)及低成本的(de)加工方式成為各國航空製造企業的目標。ECM加工技術作為實現高溫合金整體葉盤加工的重(chóng)要途徑,現已成為(wéi)各主要航空(kōng)發動機公司極力研發(fā)的重點技術。埃馬克電(diàn)化學加工機床有限(xiàn)公司憑借其在該領域內的多項專利技術,成為世界上首家為(wéi)航空發動機提供ECM電解機床加工整體葉盤的歐洲設備廠商。
整體葉盤進行全套加工時,一(yī)般(bān)分兩步:第一步用電解法(ECM )進行多軸同動粗套料加(jiā)工,第二步用精密成型電解法(PECM)進行多軸(zhóu)同動精加工(gōng)。埃馬克獨有的模(mó)塊化機床設計可完全根據用戶的具體情況和需求提供獨(dú)立或全套的機床設備,為用戶進行最佳匹配的電解加工解決方案,幫助用戶實現利益最大化。正如,埃馬克最新開發的PO 900 BF多軸聯動(dòng)高頻窄(zhǎi)脈衝精密電解(jiě)加工中心及全套交鑰匙解決方案——從整體葉盤毛坯的初成型葉片(piàn)套料加(jiā)工(gōng)(大(dà)量去除材料,初步實現葉片扭曲角度以及葉片輪廓成(chéng)型套料毛坯)直到最終葉片型麵成型完整的(de)工藝鏈交鑰匙解決方案。其最終葉片型麵輪(lún)廓精(jīng)度≤0,06mm,高溫(wēn)合金材料表麵光潔(jié)度Ra ≤0, 2 μm。
汽車(chē)發動機“渦輪增壓器”加工示例
渦(wō)輪(lún)增壓器作為汽車提高發動機功率(lǜ)和減少(shǎo)廢氣排放(fàng)的重要部件(jiàn),不僅滿足了(le)環保的要(yào)求,而且還能更好地滿足用戶需求,保證足夠的駕駛樂趣。現在國內越來越多(duō)的汽車(chē)配(pèi)備(bèi)有渦輪增壓器(qì),而且(qiě)隨著市場(chǎng)的需求,渦輪增壓器體積變的越來越小、轉速卻(què)越來(lái)越高、空氣壓比(bǐ)也更優。為(wéi)此,其零部(bù)件多會采用高強度的鎳鉻合金材料製成,傳統的(de)切削工藝已無法完(wán)成渦輪(lún)增壓器核心部件,如渦輪和渦輪葉片的高效批量生產,而埃馬克的ECM和PECM加工技(jì)術卻可以輕鬆勝任。
即使尺寸再小的渦輪增壓器零部件,埃馬(mǎ)克專家都完全可以提供一整套ECM生產(chǎn)解決方(fāng)案,而不受尺寸(cùn)限製。相關的電脈衝與機械振動(dòng)複合(hé)加(jiā)工技(jì)術和專利電源技(jì)術正(zhèng)是為實現這一目標(biāo)而研發出(chū)來的,通過埃馬克的模塊化數控多軸聯動電解加工機床以及先進的ECM工藝技術,用戶可以在極短的加工周(zhōu)期內高效、精準的完成各種難加工的體積小且結(jié)構複雜的零部件。如,埃馬(mǎ)克PT 400多軸聯(lián)動電解機床設備(bèi)可完全取代銑削及電火花加工工藝,且無(wú)毛刺,國內高溫合金材料表麵光潔度(dù)可高達Ra 0.3µm(依材料而言),為汽車製造行業的快速發展奠定了技術(shù)基礎。
模塊化設(shè)計滿足未來發展
ECM加工技術配合埃馬克的模塊化概(gài)念來(lái)配置每台機床,不僅可以單獨進行特定的生產任務,而且還可在進行批量或複雜(zá)的加工生產時,根據客戶需求將每台(tái)機床進(jìn)行互聯,達到高度集成化的生產加工要求。可以說,先(xiān)進的ECM技術結合靈活的模塊化設計以及配合埃馬克獨有的各類技術創(chuàng)新,如高級礦物機床底(dǐ)座、智能軟硬件接(jiē)口以及簡單自動化解(jiě)決方案等,不僅解決(jué)了生產複雜零部件這(zhè)一大難題,更讓用戶真正體驗到什麽是完美高效的生產模式。
如(rú)今,中國航(háng)空製造業、汽車製造業以及其它工業領域的(de)發展可謂突飛猛進,產品質量也在逐漸和國際接軌,而且更多的企業開始進行(háng)獨(dú)立自主研發和生產。“埃馬克先(xiān)進的ECM/PECM技術和模塊化設備,可以(yǐ)為用戶提供量(liàng)身(shēn)定製全套的ECM/ PECM 交鑰匙(shí)解決方案,可實現複雜工件的量(liàng)產化,完美的表麵光潔度、極低的(de)工具磨損率以及高(gāo)效低成本的加工。”張明(míng)博士表示,“埃馬克先進的ECM/PECM加(jiā)工技術極大地迎合了中國製造業市場發展的需求,為其(qí)達到世界水平提供了重要的技術理論(lùn)和加工設(shè)備。”
圖1:埃馬克 PO 900 BF 型號機(jī)床正在進行整(zhěng)體葉盤加工。
圖2:埃馬克 PO 900 BF 加工區,采(cǎi)用精密電化學加工(PECM)技術進行整體葉盤的加工(gōng)。
圖3:適用於高難度二維和三維(wéi)結構工件(jiàn)的模塊化、可擴展加工概念的 PECM 數控精密電解加工機床。
圖4:噴射噴嘴加工(gōng)過程中(zhōng) PT 400 的加工區域,30個工件同時加工。
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