用海德汉数控系统制作蒸汽机复制品

国际金属加工网 2017年07月03日

不难看出这位来自德国 基姆湖畔于贝尔塞Wimmer Maschinenbau公司员工充满满足 感的笑脸。他的满意来自他成功 完成了一件有意义的工作:1∶5 微缩版的J. A. Maffei生产的LAG 64蒸汽机(见图1),这台漂亮 的蒸汽机仅生产了一台。到目前为止,尚不知这台独具特色的蒸汽机是否还有任何其他复制品存
在。

不仅是该蒸汽机历史悠久, 还凝聚了海德汉TNC数控系统在 模型制造方面的卓越声望,特别是操作简单、精度高的亮点。这个模型制作打动了大型铁道模型 爱好者。1926年,Walhallabahn 将LAG 64蒸汽机投入运营。轨距 1 000mm的“Vierkuppler”(四 联轴)蒸汽机最初用于观光,后 期同样很好。Hans-PeterPorsche将在TraumWerk(梦幻工厂)使 用这台复制品——梦幻工厂是一个位于德国安格尔的博物馆和主题公园,距奥地利萨尔兹堡不远。蒸汽机模型必须尽可能逼真,而且功能与原机类似:这对 于Wimmer的制造专家来说极具挑战。

1. 忠实于原机及功能

为确保蒸汽机在远途时仍有 充足的蒸汽供应,Wimmer制作团 队希望尽可能忠实地再现LAG 64 的工作,并将其改进为可在微缩 轨道上乘坐的蒸汽机。Wolfgang Wimmer特别注重单件生产的质量主偏角,从而避免了由过小主偏角产生的长而弯曲的切屑。 PrimeTurning独特的台肩切入方 式,和25°~30°的主偏角可 以实现出色的切屑控制并保持公差,从而使这一矛盾得以很好地解决。这一创新为实现高效车削提供了无限的可能。它不仅仅是一款全新的刀具,它更一种全新的车削方法。”

PrimeTurning概念首先推出 的是两款专用的CoroTurn® Prime 车削刀具和可提供优化编程代码 和技巧的PrimeTurning™代码生成器。CoroTurn Prime刀片的每 个刀尖有三个有效切削刃/圆角, 一个用于外圆车削,一个用于端面车削,一个用于仿形切削,我们可以更加有效地领用各个切削刃并获得更长的刀具寿命。

目前我们推出了两款专用刀 片:CoroTurn Prime A型刀片带 有三个35°圆角,用于轻型粗加 工、精加工和仿形切削;具有坚 固刀尖圆角的CoroTurn Prime B型 刀片则专门用于粗加工。

9种CoroTurn Prime A型刀片 和6种CoroTurn Prime B型刀片分别适用于ISO P (钢件)、S (耐热 超级合金和钛) 和M (不锈钢) , 将来我们还将不断扩展材料应用
范围。我们还推出了与这两种 刀片相配套的52种刀柄,包括 Coromant Capto®、CoroTurn QS 和普通方刀杆。

PrimeTurning™代码生成器 不仅可以确保最佳加工效果,同时还能给出最佳的进给率和切入角等参数,这就保证了加工安全 性。它所创建的ISO代码与各种 数控系统兼容。

和长时间使用寿命(见图2)。考 虑到只有一张三视图的原组装图和少量照片,任务艰巨。他们用了数月时间以正确地理解机械功能,例如驱动控制、气门调节以及气门正时。像“蒸汽机服务手册”等其他历史资料提供了珍贵 的设计资料。Markus Maier说: “我们首先必须自己理解蒸汽机的工作原理。这样我们才能明白当时的伟大设计和金属加工,没 有CAD和没有数控机床。”

Markus Maier用SolidWorks CAD设计所有零件,并组装成蒸 汽机。如图3所示为Markus Maier 在CAD系统上展示气缸结构。 iTNC 530所用的复杂加工程序 由HyperMILL CAM软件生成。 外观上,该模型是原机的精确缩小版。然而,其内部必须有些 改变。Wolfgang Wimmer总经理 说:“排出的热气无法做到1∶5 的比例。因此,我们必须调整锅炉管的比例、减小尺寸,以便实际可行。尽管如此,整体工作尽可能接近原机。”

2. 海德汉数控系统在复制 品生产中大显身手

这款漂亮模型的零件数达 5 400多个,Wimmer制造了其中 的1 061个。其中许多简单几何形 状的零件都是直接在iTNC 530或 MANUALplus 4110车床数控系统上直接编写程序加工的。机床 操作员Markus Ager说:“用探测 循环可以很容易地设置和确定原点。”加工工件时,“我们经常 使用循环22(粗加工)和循环23 (底面精加工)。啄钻循环大大简化了气缸的制造。”

制作团队自制生产所需的设备包括铜质的蒸汽锅炉圆顶,圆顶用5轴联动方式加工。

除为了满足更长使用寿命的要求,选择高质量材料外, Wimmer还特别注重各功能部件的 安全性。在生产锅炉前,位于慕 尼黑TÜV(德国技术监督协会)的蒸汽部门对锅炉进行了测试和 审核。锅炉制作完成后,TÜV再 次对锅炉进行了测试和审核。

3. 试制成功

组装完成的蒸汽机证明了制作团队的卓越表现:第一次加水和点火后,蒸汽机立即开始运动,完全符合预期,工作完美。至今所有参与人仍对第一次航行激动不已。

4. 乘客安全

在微缩轨道上乘坐的蒸汽机 当然是历史复制品:车厢以Waldenburg铁路公司的WB 312货车 为原型(见图4),驱动系统与原 机相近(见图5)。先进的底盘补 偿铁道的起伏不平。可调的惯性制动系统确保所有轴快速和可靠地减速。重要的是,微缩版蒸汽机自第一次满载启航以来,已承 载了2t的载荷。






 

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