Huber&Grimme銑削中心:合成材料的快速加工

發(fā)布日期:2011-11-25    蘭生客服中心    瀏覽:3170

               位于Schwäb地區(qū)Laupheim市的Airbus Aircabin有限責(zé)任公司是Crew的成員廠,主要生產(chǎn)飛機(jī)的側(cè)裝飾貼板、頂裝飾貼板、行李箱的面板以及門和門檻裝飾貼等等。這些產(chǎn)品都是利用合成材料設(shè)計(jì)的空中客車飛機(jī)的零部件。這家空中客車獨(dú)資子公司的產(chǎn)品全部用于最新設(shè)計(jì)的A 380型空中客車飛機(jī)的內(nèi)部裝飾。為了完成為新型飛機(jī)提供零部件的生產(chǎn)任務(wù),該公司對他們的生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行了現(xiàn)代化的更新改造,增添了必要的新設(shè)備。為此,他們新建了一個(gè)面積15000平方米的新車間,在整個(gè)新建車間里,現(xiàn)代化的高新技術(shù)裝備與手工操作兩種不同的生產(chǎn)加工方式緊密有機(jī)的結(jié)合在一起。與汽車制造業(yè)不同的是,在飛機(jī)制造業(yè)中,飛機(jī)零部件的生產(chǎn)屬于單件小批的生產(chǎn)方式。Aircabin公司每年大約生產(chǎn)350套空中客車飛機(jī)的零部件。
              設(shè)備改造的投資項(xiàng)目包括新購進(jìn)的三臺(tái)由Huber & Grimme公司生產(chǎn)的加工中心。這三臺(tái)加工中心是專門用于加工合成材料飛機(jī)零部件的加工設(shè)備。Aircabin公司希望經(jīng)過這三臺(tái)加工機(jī)床加工后的工件盡可能的沒有粉塵,從而保證較好的生產(chǎn)環(huán)境。將來,還計(jì)劃由一個(gè)自動(dòng)運(yùn)輸裝置將這些機(jī)床與高架立體倉庫連接在一起,并且保證目前使用的工藝裝備和CNC控制系統(tǒng)不發(fā)生改變。
              作為第一臺(tái)合成材料工件的生產(chǎn)加工機(jī)床,由于加工件的尺寸較大,因此采用了龍門式配置。為了能滿足要求的生產(chǎn)能力,該龍門式機(jī)床配備了雙工作臺(tái)。在切削加工時(shí),懸掛切削刀具的龍門立柱靜止不動(dòng),機(jī)床的工作臺(tái)沿X坐標(biāo)軸方向運(yùn)動(dòng)。機(jī)床的基本框架是焊接式結(jié)構(gòu),以便達(dá)到較高的整體剛性的目的。機(jī)床之所以采用這種加工形式是因?yàn)橛脩粼谟嗀洉r(shí)還希望在這些機(jī)床上加工鋁合金工件。而機(jī)床整體剛性的提高對于加工合成材料工件無疑是很有益的。 
              機(jī)床的導(dǎo)軌采用的是預(yù)緊力滾動(dòng)導(dǎo)軌。導(dǎo)軌驅(qū)動(dòng)裝置配備的是滾珠絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu),將動(dòng)力連續(xù)不斷的傳遞到運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)上。凡是暴露在外邊的機(jī)構(gòu)和裝置,例如工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)等,都被嚴(yán)密的遮蓋防護(hù)起來,這樣就有效的防止了粉塵的侵入。在這些加工機(jī)床中,也采用了線性驅(qū)動(dòng)技術(shù),例如在機(jī)床的Y坐標(biāo)軸方向的運(yùn)動(dòng)中使用的就是西門子公司生產(chǎn)的線性步進(jìn)電機(jī)(1FN3型)。 
六個(gè)數(shù)控坐標(biāo)軸完成兩個(gè)分體工作臺(tái)的切削加工  
              機(jī)床的主軸采用的是功率6KW、最高轉(zhuǎn)速為60000轉(zhuǎn)/分的高速主軸。在Aircabin公司的三臺(tái)加工中心中,每臺(tái)機(jī)床都配備有一個(gè)切削功率為2.5KW、轉(zhuǎn)速為40000轉(zhuǎn)/分的銑削主軸,安裝在主軸托架上。而這一輔助切削主軸也可以根據(jù)生產(chǎn)加工的實(shí)際需要靈活的配置在機(jī)床的其他部位,這使得原來難以完成的切削加工在輔助銑削主軸的幫助下變得非常方便。為了完成復(fù)雜的飛機(jī)零部件加工任務(wù),這些機(jī)床都可以按照5+1的坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行切削加工。機(jī)床沿坐標(biāo)軸方向的快速進(jìn)給速度為:X坐標(biāo)軸80米/分,Y坐標(biāo)軸110米/分,Z坐標(biāo)軸40米/分。在X、Y、Z坐標(biāo)方向的運(yùn)動(dòng)距離分別為:5670毫米,4650毫米和1150毫米。B回轉(zhuǎn)軸的回轉(zhuǎn)角度范圍為-125到+125°,C回轉(zhuǎn)軸的回轉(zhuǎn)角度范圍為-120到+470°。第六個(gè)NC數(shù)控坐標(biāo)軸可以方便的用于兩個(gè)獨(dú)立的工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)。
              作為標(biāo)準(zhǔn)刀具庫,這些加工中心配備的是可容納12把刀具的盤式回轉(zhuǎn)刀具庫,安裝在Z坐標(biāo)軸上。這種隨同切削主軸一同運(yùn)動(dòng)的刀具庫可以實(shí)現(xiàn)非常短的換刀時(shí)間。在Aircabin公司的龍門式銑削加工中心中采用的是雙面刀具庫,也就是說一次可以容納24把刀具,每次換刀的時(shí)間在9秒鐘以內(nèi)。由于銑削中心的兩個(gè)工作臺(tái)可以分別獨(dú)自運(yùn)動(dòng),因此裝夾工件的輔助時(shí)間就大大縮短。例如,在正常情況下一個(gè)工作臺(tái)在進(jìn)行切削加工,而另一個(gè)工作臺(tái)則可進(jìn)行工件的裝夾。當(dāng)被加工工件的尺寸和體積比較大時(shí),兩個(gè)工作臺(tái)也可以當(dāng)作串聯(lián)在一起同步運(yùn)動(dòng)的一個(gè)整體工作臺(tái)使用。在裝夾工件時(shí),工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)到銑削中心的工作間外,保證了不會(huì)將粉塵帶到生產(chǎn)車間里。
              整個(gè)銑削加工中心有著完全的防護(hù)密封。為了排除銑削時(shí)產(chǎn)生的銑削粉末,在C坐標(biāo)軸上安裝了抽氣排塵系統(tǒng),它可以很好的吸取5坐標(biāo)軸加工時(shí)銑刀切削所產(chǎn)生的粉塵。一方面從機(jī)床的加工間里吸取含有粉塵的空氣,另一方面從機(jī)床外部送入純度達(dá)99.9%的純凈空氣,從而使加工間內(nèi)的粉塵量大大減少。另外,在機(jī)床的工作臺(tái)中還配備有空氣吹屑裝置。采用上述措施之后,可以保證從機(jī)床中出來的是干凈無粉塵的潔凈工件。  
              受加工過程控制的銑削刀盤從自動(dòng)的高架立體庫中采取刀具。刀盤在交接工位處由定心機(jī)構(gòu)自動(dòng)調(diào)整定位。機(jī)床中有自動(dòng)控制裝置,可以自動(dòng)的控制銑削刀盤對刀具的鎖緊和松開。銑削刀盤中刀具的正確性識(shí)別采用的是條碼識(shí)別技術(shù)。在進(jìn)行銑削刀盤的改換時(shí),同時(shí)也在讀入新的銑削加工數(shù)控程序。機(jī)床與高架立體庫之間是通過企業(yè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換(例如銑削刀盤的件號(hào),規(guī)格大小,存放地點(diǎn)等等)的。整個(gè)系統(tǒng)與Aircabin公司的PPS系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。 
              安裝銑削刀盤的是一個(gè)托架,每個(gè)托架有六個(gè)按照“即插即用”原理設(shè)計(jì)制造的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),以便完成工件的切削和位置控制。它們可以在不關(guān)閉電源的情況下任意插接與拔除,這一特性對于自動(dòng)化生產(chǎn)加工中的刀盤改換來說非常優(yōu)越。每個(gè)銑削刀盤由12個(gè)夾緊和位置控制氣缸(油缸)進(jìn)行控制和監(jiān)控。在加工飛機(jī)零部件時(shí),每次只能從服務(wù)器中下載一個(gè)加工程序,而且每次只允許當(dāng)前運(yùn)行的加工程序進(jìn)行訪問,這就有效的避免了加工程序之間的混淆和錯(cuò)誤。機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)、夾具刀具的控制系統(tǒng)和切削加工參數(shù)的控制系統(tǒng)采用的是西門子Sinumerik 840D數(shù)控系統(tǒng)。 
極高的CNC適應(yīng)性能  
              數(shù)控系統(tǒng)帶有兩塊Intel公司的Pentium微處理器,使用的是微軟公司的視窗操作系統(tǒng),這給了用戶一個(gè)開放式的數(shù)控程序編制方案,給用戶提供了更加廣闊的數(shù)據(jù)通信與交換的天地。如果被加工工件的結(jié)構(gòu)形狀非常復(fù)雜,Aircabin公司的CNC加工中心會(huì)將這些加工數(shù)據(jù)分配給下一級的NC控制系統(tǒng):NCU 573.3。該NC控制系統(tǒng)具有10個(gè)工作通道,可控制31個(gè)坐標(biāo)軸。一般來講,這些NC控制系統(tǒng)不處理銑削加工程序。
               西門子Sinumerik 840D型CNC數(shù)控系統(tǒng)可以為高性能、高要求的數(shù)控加工機(jī)床提供所需的一切功能,例如預(yù)測未來的高速切削加工、無漂移的運(yùn)動(dòng)控制和預(yù)控制、曲線曲面的非均勻有理B樣條插補(bǔ)、功能強(qiáng)大的5坐標(biāo)控制功能、鉆、銑、車、連續(xù)沖裁、沖壓、磨削和激光加工工藝技術(shù)在一套控制系統(tǒng)中的集合、加工過程中的測量以及安全可靠性檢驗(yàn)技術(shù)等等。為了使銑削加工中心可以實(shí)現(xiàn)雙工作臺(tái)運(yùn)動(dòng),還專門開發(fā)了包括具有程序自動(dòng)預(yù)選功能的專用程序。
              在西門子Sinumerika 840D數(shù)控系統(tǒng)中,一個(gè)非常重要的特點(diǎn)是安全可靠性。它包含了智能化的安全檢測技術(shù),包括了從系統(tǒng)層次到各個(gè)驅(qū)動(dòng)部件層次、檢測系統(tǒng)層次的安全可靠性檢驗(yàn)與控制。該安全監(jiān)控模塊不僅對人員和設(shè)備的安全可靠性有著幫助,而且還可以簡化機(jī)床的設(shè)計(jì),因?yàn)樵S多功能都已經(jīng)集成到數(shù)控系統(tǒng)之中了,不必再依靠外部開關(guān)控制部件來實(shí)現(xiàn)這些功能。
              于飛機(jī)制造企業(yè)來講,普遍感興趣的是功能強(qiáng)大的、優(yōu)化了的運(yùn)動(dòng)控制語句,適用于5軸銑削的新的半徑補(bǔ)償功能。在這種新的刀具補(bǔ)償功能里,對銑刀的半徑尺寸進(jìn)行補(bǔ)償后可自動(dòng)的對銑刀的長度尺寸進(jìn)行適配,以及提前進(jìn)行的刀具運(yùn)動(dòng)位置檢驗(yàn),全新的運(yùn)動(dòng)加速信息反饋方式等等。在大型加工機(jī)床中,利用位置測量系統(tǒng)對機(jī)床的固有自振頻率進(jìn)行測定,并作為需要衰減的參數(shù)輸送給機(jī)床的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。由于這種主動(dòng)式的減震措施,Aircabin公司的數(shù)控銑削加工中心可以在大型工件的表面得到均勻一致的加工質(zhì)量。 
              將來進(jìn)一步的計(jì)劃是利用專門的控制程序?qū)⒏呒芰Ⅲw庫與數(shù)控銑削加工中心連接起來,以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的全部自動(dòng)化控制。另外,還可以在銑削夾具的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)12個(gè)數(shù)控軸的自動(dòng)化控制。到那時(shí),軸驅(qū)動(dòng)控制器(Simodrive 611U)將會(huì)從CNC控制系統(tǒng)中的PLC中獲得控制指令,而不是從NC數(shù)控程序中獲取控制指令。這將會(huì)進(jìn)一步提高機(jī)床自動(dòng)化加工的靈活性。西門子公司也計(jì)劃專門為這種大型銑削加工中心研制開發(fā)一種操作控制界面,使它可以與生產(chǎn)控制服務(wù)器或者高架立體庫進(jìn)行數(shù)據(jù)通信,并且每次只允許唯一的一個(gè)程序經(jīng)過登錄許可驗(yàn)證后在特定的目錄中存取。加工中使用的零點(diǎn)數(shù)據(jù)同時(shí)由服務(wù)器提供。


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