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蔡司龙门式三坐标测量机助力企业扩大生产能力

国际金属加工网 2017年01月10日

实践证明,西半球最大的立式Carl Zeiss(蔡司官方网站蔡司社区蔡司产品一览蔡司应用案例) CMM三坐标测量机和四台来自MAG Giddings & Lewis 公司的大型镗铣床对Three-M Tool and Machine(3-M工具和机械公司)加工大量的风力涡轮发电机元件是非常关键的。

2008年的时候,3-M工具和机械公司接到了第一单扩大风力发电设备元件的加工生产合同,这个位于商务之乡—密歇根州的制造商作好充分准备,增加必要的投资,以更大胆的举动,投入到这个新兴的行业。那一年,该公司在Wixom附近购置了一个43,000平方英尺的专业生产厂,装备了足够大的机械设备,以便加工最大的风力涡轮发电机元件。在这些加工设备中,其中有四台大型卧式镗铣床来自于MAG Giddings & Lewis 公司(在威斯康星州的Fond du Lac镇),以及一台计量设备,由Carl Zeiss公司(在明尼苏达州的Maple Grove镇)提供,该供应商声称,这是西半球唯一最大的CMM三坐标测量机,可测量3米高的垂直工件。实践证明,这些机械是非常关键的,不但可以满足第一个合同的需求,而且还能够吸引额外的加工业务。

这个最初的合同涉及到总部设立在加利福尼亚州的风力涡轮发电机制造商—Clipper Windpower公司的业务,为其加工大型齿轮箱壳体及前部外壳。这些壳体由三个独立的铸铁件组成,其高度达10英尺,重量达数万磅。加工生产的第一步是对每一个铸件作为一个独立的工件进行粗加工。然而,在这个阶段,只对配合面进行精加工。这样可确保三个铸件将能够紧密地配合在一起,以便于进入到最后的加工步骤,然后将最后的0.7毫米材料余量从组装好的壳体上加工切除。

图注:一个10英尺高的齿轮变速箱壳体,正在3-M公司的MMZ-G型三坐标测量机上进行最终检验。

MMZ-G型测量机的庞大黄金探头能够适应长达800毫米、重600克的探针,可使该公司能够深入到前端壳体进行测量。

为了防止零件翘曲变形,在关键的表面和孔径上保留少量的材料裕量是很重要的,该公司的总裁MichaelMedwid先生解释说。铸造工艺可能会给材料带来显微应力,虽然可以通过机加工将其消除,但会使零件造成翘曲现象—这种现象对于需要加工切除大量材料的大型零件来说,会产生特别的问题。在3-M公司,在精加工前组装大型风力涡轮发电机外壳,可以让这些应力事先清除,不需要在铸件之间摒弃精密的校准配合,因为这种情况可能会使其在客户工厂的最终组装期间造成问题。“铸件之间的大部分孔径都是分离的,也就是说有一半孔径在一个铸件上,还有另一半孔径在另一个铸件上。它们之间的公差实在是太精密了,因此不能在未组装的情况下对其进行精加工,”Medwid先生说。

然而,该公司在投资扩大大型零件的生产能力之前,其加工设备或测量设备的工作区内,简直无法容纳组装后的壳体加工生产。唯一可供选用的方法是将三个铸件中的两个组装在一起进行加工和检验。然后,将其中一个从组装件上拆下来,再与第三个铸件组装在一起,重复这一加工工艺。“我们每次不得不将这个组件在镗铣床和CMM三坐标测量机上来回地搬上搬下,” Medwid先生回忆说。 “最重要的是,我们必须将该组件放倒在CMM三坐标测量机上进行测量,然后再将其直立起来,放到镗铣床上加工。这真是一个令人头痛的事情。”

当合同要求每个月只加工几个壳体时,这一工艺已足够应付工作量的需要,但新扩大的合同却要求每个月加工16个壳体。从加工方面考虑,该公司认为从MAG Giddings & Lewis公司引进一台PT 1800型和三台RT 1600型卧式镗铣床,可满足其尺寸和加工能力的要求。PT 1800型镗铣床的特点是:其X轴、Y轴、W轴和Z轴的行程分别为3,600毫米、2,000毫米、3600毫米和1,250毫米,再加上一个1800毫米X3600毫米的工作台。RT1600型镗铣床的体积要略小一些,X和Y轴的行程相同,但W和Z轴的行程分别为1,500毫米和1,250毫米。所有机床的快速移动速度为25,000毫米/分,配有120个刀位的换刀装置,主轴转速范围为1至3,500转/分,以及具有7,500牛顿米的恒定扭矩。

事实证明,MMZ-G型龙门式三坐标测量机也非常适合用于测量完全组装好的齿轮变速箱外壳。该测量机可以测量3米高的工件,留有足够的空间用于测量直立的壳体,其X轴和和Y轴方向上的长度分别为4米和6米。其庞大的黄金探头可以用探针扫描,其长度达800毫米,重量为600克,它使该公司能够深入测量前端外壳。此外,探头的测量速度可达每秒300个点,它在各运动方向上具有防碰撞保护的功能特点。

3-M公司的质量管理经理Mike Gray先生说,他非常赞赏该测量机的Calypso软件,因为它简化了编程方式。“您可以在一个窗口中检查和改变探头、间隙组群、回缩距离和许多其它的设置,”他说。“其立即在整个群体功能上改变设置值的能力,可以比以往任何时候节省更多的时间,并可帮助检查程序中存在的任何错误,即使是在测量机上的一个零件。”

Medwid先生说,在投资购置新设备的时候,该公司的目光不只是盯在一个合同上,自此以后的几年时间内,其投资已得到回报。他回想起了2010年的那个时刻,当时有两名来自ZF Industries工业公司的员工参观了该车间,检视了其生产齿轮变速箱壳体原型的能力。“两个小时后,他们叫来了他们的老板,并且说退出参观,因为他们已经找到了他们新的供应商,”他说。“我确信,有了Zeiss公司的CMM三坐标测量机,将会使他们对我们在质量上的承诺充满信心,而且再加上我们新的G&L公司的机床、我们的加工工艺、我们自己建造工装夹具的能力,使我们赢得了更多的加工业务。”


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