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NUM CNC 的新型机床在航空航空领域的应用

  【编者按】CNC升级版改写航空无心磨削应用的经济性能,该升级包由业界专家设计,针对目前仍在大量使用的老旧机床


  2013 年 6 月 13,英国伯明翰市——磨削专家 RefreshEng 在其 CNC 供应商 NUM 的软件开发协助下,基于全球应用最为广泛的无心磨床,推出了其改造版。利用 NUM 的 Flexium CNC 内核,升级方案将过时的 Cincinnati 2-OM 系列无心磨机转型成同类型的最新型自动化精密加工磨床 —— 而费用比购置新机低近 60%。

  该款基于 NUM CNC 的新型机床最初针对航空业内的无心磨床应用,提供应用定制软件,以实现机身和飞机引擎专用埋头、圆头和减压紧固件的自动化生产。

  RefreshEng 的 CNC 升级方案有四个版本,提供三种自动上料方式选择。依托 NUM 技术的升级改变了 Cincinnati 2-OM 原来的液压和机械修整架构 —— 利用固定凸轮和触针控制,使其成为一套基于 CNC 软件的先进系统。根据客户选择,该系统最多可提供七个伺服电机动作轴线。

  为完成最高标准的自动化升级,RefreshEng 融入了大量的新型功能,以优化生产能力、精度和操作安全性。这些功能包括自动监控和补偿砂轮磨损的声敏传感器。此外,机床还采用传感系统,动态调节磨轮的进给率,从而消除间隙,仅这一功能就能将一批尺寸各异的原料的磨削周期缩短近 20%。更高的运动控制分辨率以及动作轴线运动的可插入性不仅提高了磨削精度,还扩大了可磨削的形状范围。砂轮配备了 Schmitt 平衡系统,可动态消除振动。轮速也可调节,以适应不同的组件材料。另一个关键功能是可选择落料上料机、手动上料机和正面上料机,实现广泛的常见无心磨床应用自动化。手动上料机可处理尺寸迥异的部件,小至长 10 mm 直径 3 mm 的部件,大至长 200 mm 直径 25 mm 的部件。

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  这一项目的思路源自 RefreshEng 对无心磨床业务的了如指掌,因为其长期在英国和欧洲提供刀具维修服务。许多客户希望按先进标准重新管理旧机床,以便增加产能,避免人工操作,但是发现很难找到这项工作的技术支持。RefreshEng 发现了这一机遇,特别是在普遍使用的 Cincinnati 2-OM 系列上,据其估计仅英国仍存在 2000 台左右的 Cincinnati 2-OM 系列磨床。

  RefreshEng 拥有经验丰富的磨床设计人员,十分清楚地知道怎样更新机械架构。更新包括整体替换支持伺服电机控制动作的液压件,以及对下层架构的诸多改造如采用新铸件安装机电元件。RefreshEng 首席执行官 Damian Clements 需跨过的主要障碍是找到一个愿意使用高水准控制系统软件技能来弥补公司专有技术的 CNC 供应商。为了使项目在经济上具有可行性,RefreshEng 还希望该 CNC 供应商能推迟收取开发投资回报,直至机床销售。因为之前与 CNC 供应商 NUM 的良好合作经历,Clements 首先与其英国应用中心探讨该项目。NUM 提议担当虚拟伙伴,允许其编程人员作为开发组的成员,与 RefreshEng 人员一同工作。

  RefreshEng 向 NUM 的软件开发员提供其想要的新机床运行方式流程图,以便开发控制逻辑和操作界面软件。然后两个公司的工程师们一起实现和测试新控制系统 —— 通常使用内部通讯网络远程连接原型机。尽管 RefreshEng 想要的个性化人机界面类型对该款机型来说看似是全新的尝试,但是 NUM 的软件开发员很快地完成了界面的开发工作 —— 仅用了 3~4 个人月。Flexium 人机界面的开放式可编程性 —— 为定制化专门设计 —— 是实现该短设计周期的“催化剂”。除提供控制结构外,NUM 还利用 Flexium 平台 HMI 的可编程性,为所改造的机床控制软件创造了独一无二的外观和辨识度 —— 方便应用并为 RefreshEng 进入高端无心磨床市场竖立品牌认知度。

  RefreshEng 软件的首次推出目标是航空业用紧固件的生产。NUM 的操作软件采用了许多对话框,从而简化了编程 —— 新磨削曲线的生成不超过 1 分钟。操作员只需在一系列屏幕上填写数据(包括所选紧固件形式的图形表示),即可自动生成曲线。然后即可全自动生产部件,同时机床软件自动执行整理任务,如修整砂轮。

  硬件升级基于 NUM 的经济型 Flexium 68 CNC 内核,其包括一台 FS152i 触摸屏式 HMI、操作员编程控制用面板(带手轮)、MDLU3 驱动器和配备精密绝对编码器的 BPX 伺服电机。CNC 控制的七个轴分别控制砂轮进给、横向移动和转动、修整轮进给和横向移动、后止位和轴左右调节,具体视机床型号而定。

  “这个项目是 NUM 所青睐的工作方式的典型例证,”来自 NUM 英国的 Steve Moore 说,“因为我们的业务就是建立在帮助中小型机床制造商获得竞争力的基础上。我们已经投资建成了一个分散型研发结构,其可以定位全球的工程设计人员。我们也非常愿意个性化打造我们的 CNC 技术,为客户提供支持 —— 正如本次创新的改造项目。”

  “我们所设计的 Flexium 升级包提供了一个经济的 CNC 方案,使 2-OM 重型机床系列在精度、编程灵活性和自动化方面达到最先进的水平 —— 大大提升了机床的生产能力,”RefreshEng 首席执行官 Damian Clements 如是说,“与购置新机床相比,资本投入大幅减少,仅需短短数月就可回收投资 —— 对于在当下这一高度竞争行业内的众多制造商而言至关重要。改造后的新机床同样实现了整个无心磨削过程的全自动化,无需上料和手工磨光等人工干预,从而提供了更高的安全水平。”


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