現代飛機是人(rén)類所發明的最富雄心的機器之一,它匯集了眾多最高端技術(shù)的挑戰。所有的(de)零部件都必須具有最好的質量(liàng)和最高的可靠性以滿足苛刻的安全標準。所用的材料強(qiáng)度高、重量輕,而(ér)部件的尺寸則是巨大的。由於國際上的競(jìng)爭,最終的成本壓力也非常大。這迫使飛機的生產供應(yīng)商和製造商必須共同地應對技術上和經濟性方麵的挑戰,從而向他們的客戶提供完美的解決(jué)方案。而茲默曼公司的銑削技術可以在飛機製造這一關鍵領域提供寶貴的支持。
航空業有句老話:“絕不(bú)要相信(xìn)任何未作親身檢驗的事物(wù)。”茲默曼公(gōng)司正(zhèng)是在長期經(jīng)驗積累和與飛機製造業廣泛合作的基礎上,經過多次親身檢(jiǎn)驗,通(tōng)過龍門式的結構設計,提出了一個理想的機床概念。
關於茲默曼及FZ 100
茲默曼FZ 100六軸龍門銑(xǐ)床
德國茲默曼公司推出了全球首台六軸龍門銑床FZ 100,交付客戶方使用後,實踐已經充分驗證(zhèng)其幫助客戶——Kegelmann Technik公司實現(xiàn)了飛機製造工藝的革新。
這款銑床可(kě)滿足加工由合成(chéng)材料構成的大體積模型以及飛機製造領域所需的大型鋁合金框架組件等的需求。而配備三軸銑頭的M3 ABCFZ 100龍門銑床,讓茲默曼公司實現了六軸加工理念。
新型銑頭在進行五軸聯動、大切削量加工鋁合金、合成材(cái)料、模型(xíng)材(cái)料(liào)以及HSC高速加工鋼件、鑄(zhù)鐵材(cái)料方麵顯示了(le)傳(chuán)統兩軸叉形銑頭無可(kě)比擬的優(yōu)勢。在(zài)加工典型的(de)錐形盒狀工件——例如飛(fēi)機的框架組件時,B軸的引入可大幅減少加工時(shí)間。同樣地,在加工任何其它外型的工件時,使用M3 ABC銑頭進行聯動加工都會使生產效率顯著提高。
輔以(yǐ)Sescoi公司(sī)的 CAD/CAM-係統WorkNC G3,機床操作者可輕易實(shí)現(xiàn)對FZ 100的六軸編程。和三軸與五(wǔ)軸加工一樣,Sescoi公司專門研發出一套新的算法,使用者隻需要通過少量的按鍵就可以生成無碰撞的六軸聯動程序。該公司在WorkNC G3中編入了(le)智(zhì)能程序,可以避免C軸產生的極點問題。
為了使六軸(zhóu)加工更為(wéi)有效,西門子公司為FZ 100研發了立體補償係統——VCS,可進(jìn)一步提高設備的精準性。經過驗證, FZ100在沒有進行補償的情況下(xià)立體(tǐ)精度可以達到150 µm,而在進行(háng)了VCS補償後則可到50µm。“在(zài)6.5×3×1.5m這樣巨大的工作空間能達到如此(cǐ)的精(jīng)度,這絕對是個創舉。”西門(mén)子Value Added Services部門(mén)的Jochen Bretschneider博士預言,VCS補償係統必將在飛(fēi)機製(zhì)造領域得到廣泛(fàn)應用。
銑削技術在飛機製造中的典型應用
如(rú)下圖示例中的飛機(jī)零部件通常采用(yòng)茲默曼公司的龍門銑床進行(háng)加工(gōng)。每個零件都(dōu)有其自身的特殊要求和特點。無論是複雜的加工外形、或者是難以加工(gōng)的材料(liào)、以及很高(gāo)的(de)精度、或隻是簡單的巨型(xíng)尺寸,所有這些要求都通過技術的采用而得到最大的滿足。這裏所有的零部件,基本上都通過茲(zī)默曼的龍門銑床,在多家國內和國際飛機(jī)製造商成功(gōng)的進行了生產。這些飛機零部件的(de)生產,往往(wǎng)對茲默曼公司的龍門銑(xǐ)床提出很(hěn)高的要求。為了滿足這些要求,經常要將不(bú)同的技術結合起來,這些(xiē)技術包括:很(hěn)大的靈活工(gōng)作(zuò)區;5軸加工;很高的定位精度;工件加工的快速轉換(huàn);很高的銑削率;大主軸功率;高扭矩;高效除塵;高效切屑處清理;大銑頭繞(rào)軸旋轉角度(dù);高主軸轉速;短非生產時間;快速轉軸;很(hěn)高的運算處理能力;智能化的、部分自動夾緊技術(shù);各種冷卻係統(tǒng);超聲波切割器等。
茲(zī)默曼龍門銑床實際的設計特點
應用(yòng)的要求總是決定(dìng)機器的技術要求。由此產生的機器是最(zuì)新(xīn)的計算和(hé)設計技巧與現代部件以及(jí)工程師的直覺相結合的產物,而(ér)工程師的直覺則基於它對(duì)客戶需(xū)求的了解。
製造原則:一般地(dì)說,采用高架移動龍門結構機(jī)床的優點是(shì)不言自明的。這種機床運動質量小,工件固定,關鍵部件如驅動裝置與切屑及粉塵良(liáng)好隔離,驅(qū)動和測量係統安(ān)裝(zhuāng)在兩側,邊牆(qiáng)的尺寸可根據需要(yào)加長(zhǎng),在各軸(zhóu)方向(xiàng)上最大的空間運動,所有這些構成了絕佳的性(xìng)能指(zhǐ)標。
結構穩定性:高(gāo)度(dù)的穩(wěn)定性來自門(mén)架的設計原則、部分為梯形(xíng)橫(héng)截麵的固定邊(biān)牆、邊牆充填特殊玻(bō)璃纖維增強的DemTec®混凝土、通過有(yǒu)限元計算對所有部件尺寸的優化等措(cuò)施。驅動(dòng)係統的靈巧定位保證了動力的最佳傳遞。
驅動係(xì)統:根據機器的類型和應用,茲(zī)默曼總是選(xuǎn)擇最佳的驅動技術,如直線驅動(用於最大的動態性能、最少的非生產(chǎn)用時和連(lián)續五軸同步(bù)加工)、齒輪齒(chǐ)條驅動(用於高(gāo)動態性能、良好阻尼和大工作區場合(hé))、滾動絲杠驅動(用於許多標準應用場合的可選方案(àn))。
粉塵(chén)和切屑:茲默曼機床當然配有高效的抽吸係統。特(tè)別當加工複(fù)合材料時,要重點考慮的是驅動裝置,應安裝在頂部,遠離粉塵源,並用壓縮空(kōng)氣加以保護。絕對稱得上亮點的就是(shì)VH5西床頭的抽吸裝(zhuāng)置(zhì)——它有自己的NC控製軸,能適應工(gōng)件的外形和工具(jù)的長度,大大的提高了抽吸(xī)效(xiào)率。
專用設計(jì):劃分(fèn)工作區可以允許在加工進行時裝卸和卸載,這樣增加了單位時(shí)間生產的(de)零(líng)件數量,將非生產時間最小化。此外,為了獲得最大的靈活性,裝有兩個門架的銑床或一個門(mén)架上裝有兩個銑頭的銑床也能夠提供。
輕型結構:隻有通過明智的(de)引入輕型(xíng)設計,利用焊接結構保(bǎo)持(chí)同樣的剛度和減少多種組件(jiàn)的重量,才(cái)有可能得到必(bì)要(yào)的動態性能,而這種性能是進行精密和高速切削加工控製加(jiā)工同時又不影響機床精度所必需的。
夾裝工作台:灰鑄鐵(tiě)的夾裝(zhuāng)工作台直接固(gù)定在底座上,裝載率高。有擺動式、穿梭(suō)式和升降式工作台供選用,從而增加了機器的靈活性和生產率。
智能性夾裝係統:大多數為航空和(hé)航天工業生產的部件都是空間結構複雜的零件,即有複雜的輪廓和大曲率,而(ér)且經常是有著很大表(biǎo)麵麵(miàn)積的薄壁結構。這些零件的材料往往很難加工,但需要進(jìn)行高質量的銑削並達(dá)到完美的表(biǎo)麵精度。對於(yú)茲默曼龍門銑床,要在高性能條件下達到最好(hǎo)的表(biǎo)麵精度,工件必須夾緊(jǐn)而不能產生振動。為了避免為每個單獨的部件生產和貯存各自的夾具,那些頻繁變換零件和批量小的場合隻(zhī)能且首先要加強靈活性。茲(zī)默曼使用了一種全位置控製和NC監視的夾裝係統——Zimaflex係統(tǒng)。這一係(xì)統使用安裝在伸(shēn)縮作動器上的真空吸墊,傳動器可在X、Y、Z軸方向(xiàng)定位。這樣,全部夾裝吸墊(diàn)在幾秒鍾內就自動地吸附在下一個工(gōng)件上了。
國際航空工(gōng)業客戶的良好反饋
茲默曼龍門銑床產品得到了(le)國際航空工業客戶的良好反饋。
德國空客股份有限(xiàn)公司投資采購部的項目(mù)管理副總裁Werner MÜnster說,EADS旨在同實力(lì)強大的供應商簽約並密切合作。唯有(yǒu)如(rú)此,諸如空中(zhōng)客車這樣複雜的技術項目才得以實現(xiàn)。使每個參與(yǔ)者都能接受新的挑戰並把它們(men)引向成功。可信賴的和智慧的工作是獲得成功(gōng)即競(jìng)爭優勢的基礎。
瑞典Saab飛(fēi)機結構(gòu)公司投資和采購部的采(cǎi)購經(jīng)理Roland Spiegel也表達了對茲默曼的讚譽,他(tā)說,我們選擇一個先進機床設備(bèi)供應商的主要標準,當然(rán)是它的硬件本身(shēn)以及相應的軟件。我所談到的軟件並不是指計算機軟件,而是指(zhǐ)供應商的聽取客戶需求的意願。客戶需要一些靈活的解(jiě)決方案以適應工廠生產。我們發現茲默曼的員(yuán)工非常有專業能力,對我們(men)生產柔性化解決方案的相關議題也(yě)積極支持。我(wǒ)們的(de)業務關係是建立在信任、坦誠和積極主動精神的基礎上,從而在每個特定情況下都能取得成功。
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