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德国巨浪MPS型材加工中心在航空领域的应用

  尽管钛金属加工领域取得长足的进步,但是钛合金高速切削技术(HSC)时代尚未到来。由于钛材料加工非常耗时和耗材,因此需要有一种富有前瞻性的新理论来引导和突破工艺极限。

  在当今的工业生产过程中,有诸多领域要使用到各种型材,尤其是铝合金型材,而我国目前也是最大的铝合金型材生产和消费国。根据相关统计数据:2005年全世界铝型材产量总计约为1100万t,总生产能力1820万t左右,中国铝挤压材产量152万t,占世界总产量的14%,位列全球第一。在过去两年里,以上数字又已经有了大幅度的提升。交通运输业、建筑业、工业机械及金属加工业为铝型材最大的应用领域。在工业应用领域内,航空零部件制造是很大的一个应用需求。对于飞行器制造来说,铝型材的应用是不可或缺的。

  以飞机为例,铝型材可用来制造机身结构的机框、长桁、横梁等;在机翼制造时同样会使用到长桁类型材零件;而飞机内部的诸多部件都是靠型材制造的地轨或连接件安装固定在飞机上的;此外,还有很多形状各异的铰链,虽然尺寸不大,但也是由型材类的毛坯加工制造出来的。总之,飞行器的制造离不开型材的应用。

  这些型材类零件目前在国内不少航空企业都在大批量生产和应用,某些企业一年总计的产量和需求在几万件以上。有些零件本身就是细长形的,而有些零件本身不大,但都是从长达几米的型材毛坯上截取下来加工成形的。

  据了解,目前各主要企业对型材类零件的加工还是采用相对传统的方式。对于长桁、横梁、地轨等较长的型材,一般是采用比零件更长更大的机床来进行加工,经常使用的是大型龙门式加工中心。这样一来,将工件进行完整的加工,至少需要两次以上的装夹,并且需要准备专门的卡具,而卡具的设计和制造往往比零件本身还要费时费力。这些因素导致了零件的加工效率低、易变形、累计误差大且夹具成本高。更为重要的是,购买大型机床需要投入大量的资金,企业的负担较重。

  而对于尺寸较小的连接件等型材,很多企业目前采用先将型材截短,然后用铣床钻床加工成形的办法,有的地方甚至还需要先进行钳工划线,再进行钻铣加工。无论是加工效率,还是精度一致性,都还停留在一个较低的水平,加工成本往往还很高。

  如果德国巨浪公司的MPS型材加工中心能够得以使用,则无论长型的还是短型的型材零件加工,其整体加工状况都能够得到非常大的改观。

机床特点及应用价值

  MPS系列既可以用于加工长达10m或更长的型材零件,也可以用于加工以型材为毛坯的小型零件。虽然如此,其机床本身却并不大。即便是MPS系列中规格最大的机床,其横向宽度也不超过2?m。整个加工单元由机床和一侧或双侧送料器(储料器)组成,送料器的长短取决于型材的长度。目前MPS可加工型材的最大截面尺寸为150mm×150mm(φ200mm)。

  和普通机床一样,机床的主轴和刀具可以在X、Y、Z方向移动,以实现刀具对零件不同部位的加工。独特之处在于MPS机床没有传统的工作台,取而代之的是两个对置的位于机床内部的数控旋转轴,由于是围绕X轴旋转,可称之为数控A轴。这两个旋转轴同步旋转,但分工不同:左侧的转轴一方面带动零件旋转,以便对零件的四周均可进行加工,另一方面还可带动零件在X方向左右移动。右侧转轴不做直线运动,但跟随左侧转轴做同步转动,其主要作用是支撑零件,保证加工过程中零件的刚性。在加工过程中,刀具尽可能靠近右侧转轴,在X方向一般情况下不移动,X方向的进给基本是靠左侧转轴带动型材来实现,这样可以保证刀具切削位置始终靠近右侧转轴鼻端,在这里,型材的装夹刚性是最强的。

  无论零件的最终长度有多长,通过左侧转轴的往复拖动,都能以分段加工的方式完成全部加工内容。而对于较短的零件,在完成加工任务后,可使用切断刀具将零件从毛坯上切断分离,并传送到机床外部。对于这类小型零件的批量加工,由于有储料器和自动送料功能,在全部毛坯用完之前,根本无需操作人员的介入,整个加工过程的自动化程度很高。

  使用MPS型材加工中心,根本无需设计制造长而笨重的大型夹具,只需按照型材的轮廓形状加工两副夹头即可。而机床采购成本较之大型龙门机床可以得到大幅降低。整个加工过程,包括送料过程,均由程序控制,传统的钳工划线可以完全省略。

  配合数控A轴,零件四周可以得到全方位的加工,简化了工序,提高了精度,更进一步提高了加工效率。

  不仅是适合大批量高效加工,由于机床的夹具和刀具更换非常简便,对于多品种小批量的加工应用,MPS系列同样非常适合。

使用状况

  目前,Airbus、Boeing、EADS以及Dasault等多达十数家世界知名航空企业正在成功地使用着近100台MPS系列机床,涉及的零件包括长桁、横梁、客机用坐舱地轨、货机货舱地轨、机上仪器和设备安装用地轨、铰链以及航空电子元器件等。同时,在建筑以及交通运输等其他领域,MPS系列同样拥有众多的用户,其稳定的发挥和高效率的生产已经为客户赢得了卓越的经济效益。


 

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