現(xiàn)代飛機(jī)是人類所發(fā)明的最富雄心的機(jī)器之一，它匯集了眾多最高端技術(shù)的挑戰(zhàn)。所有的零部件都必須具有最好的質(zhì)量和最高的可靠性以滿足苛刻的安全標(biāo)準(zhǔn)。所用的材料強(qiáng)度高、重量輕，而部件的尺寸則是巨大的。由于國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)，最終的成本壓力也非常大。這迫使飛機(jī)的生產(chǎn)供應(yīng)商和制造商必須共同地應(yīng)對(duì)技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)性方面的挑戰(zhàn)，從而向他們的客戶提供完美的解決方案。而茲默曼公司的銑削技術(shù)可以在飛機(jī)制造這一關(guān)鍵領(lǐng)域提供寶貴的支持。
航空業(yè)有句老話：“絕不要相信任何未作親身檢驗(yàn)的事物。”茲默曼公司正是在長(zhǎng)期經(jīng)驗(yàn)積累和與飛機(jī)制造業(yè)廣泛合作的基礎(chǔ)上，經(jīng)過多次親身檢驗(yàn)，通過龍門式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提出了一個(gè)理想的機(jī)床概念。
關(guān)于茲默曼及FZ 100
茲默曼FZ 100六軸龍門銑床
德國(guó)茲默曼公司推出了全球首臺(tái)六軸龍門銑床FZ 100，交付客戶方使用后，實(shí)踐已經(jīng)充分驗(yàn)證其幫助客戶——Kegelmann Technik公司實(shí)現(xiàn)了飛機(jī)制造工藝的革新。
這款銑床可滿足加工由合成材料構(gòu)成的大體積模型以及飛機(jī)制造領(lǐng)域所需的大型鋁合金框架組件等的需求。而配備三軸銑頭的M3 ABCFZ 100龍門銑床，讓茲默曼公司實(shí)現(xiàn)了六軸加工理念。
新型銑頭在進(jìn)行五軸聯(lián)動(dòng)、大切削量加工鋁合金、合成材料、模型材料以及HSC高速加工鋼件、鑄鐵材料方面顯示了傳統(tǒng)兩軸叉形銑頭無可比擬的優(yōu)勢(shì)。在加工典型的錐形盒狀工件——例如飛機(jī)的框架組件時(shí)，B軸的引入可大幅減少加工時(shí)間。同樣地，在加工任何其它外型的工件時(shí)，使用M3 ABC銑頭進(jìn)行聯(lián)動(dòng)加工都會(huì)使生產(chǎn)效率顯著提高。
輔以Sescoi公司的 CAD/CAM-系統(tǒng)WorkNC G3，機(jī)床操作者可輕易實(shí)現(xiàn)對(duì)FZ 100的六軸編程。和三軸與五軸加工一樣，Sescoi公司專門研發(fā)出一套新的算法，使用者只需要通過少量的按鍵就可以生成無碰撞的六軸聯(lián)動(dòng)程序。該公司在WorkNC G3中編入了智能程序，可以避免C軸產(chǎn)生的極點(diǎn)問題。
為了使六軸加工更為有效，西門子公司為FZ 100研發(fā)了立體補(bǔ)償系統(tǒng)——VCS，可進(jìn)一步提高設(shè)備的精準(zhǔn)性。經(jīng)過驗(yàn)證， FZ100在沒有進(jìn)行補(bǔ)償?shù)那闆r下立體精度可以達(dá)到150 µm，而在進(jìn)行了VCS補(bǔ)償后則可到50µm。“在6.5×3×1.5m這樣巨大的工作空間能達(dá)到如此的精度，這絕對(duì)是個(gè)創(chuàng)舉。”西門子Value Added Services部門的Jochen Bretschneider博士預(yù)言，VCS補(bǔ)償系統(tǒng)必將在飛機(jī)制造領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
銑削技術(shù)在飛機(jī)制造中的典型應(yīng)用
如下圖示例中的飛機(jī)零部件通常采用茲默曼公司的龍門銑床進(jìn)行加工。每個(gè)零件都有其自身的特殊要求和特點(diǎn)。無論是復(fù)雜的加工外形、或者是難以加工的材料、以及很高的精度、或只是簡(jiǎn)單的巨型尺寸，所有這些要求都通過技術(shù)的采用而得到最大的滿足。這里所有的零部件，基本上都通過茲默曼的龍門銑床，在多家國(guó)內(nèi)和國(guó)際飛機(jī)制造商成功的進(jìn)行了生產(chǎn)。這些飛機(jī)零部件的生產(chǎn)，往往對(duì)茲默曼公司的龍門銑床提出很高的要求。為了滿足這些要求，經(jīng)常要將不同的技術(shù)結(jié)合起來，這些技術(shù)包括：很大的靈活工作區(qū)；5軸加工；很高的定位精度；工件加工的快速轉(zhuǎn)換；很高的銑削率；大主軸功率；高扭矩；高效除塵；高效切屑處清理；大銑頭繞軸旋轉(zhuǎn)角度；高主軸轉(zhuǎn)速；短非生產(chǎn)時(shí)間；快速轉(zhuǎn)軸；很高的運(yùn)算處理能力；智能化的、部分自動(dòng)夾緊技術(shù)；各種冷卻系統(tǒng)；超聲波切割器等。
茲默曼龍門銑床實(shí)際的設(shè)計(jì)特點(diǎn)
應(yīng)用的要求總是決定機(jī)器的技術(shù)要求。由此產(chǎn)生的機(jī)器是最新的計(jì)算和設(shè)計(jì)技巧與現(xiàn)代部件以及工程師的直覺相結(jié)合的產(chǎn)物，而工程師的直覺則基于它對(duì)客戶需求的了解。
制造原則：一般地說，采用高架移動(dòng)龍門結(jié)構(gòu)機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)是不言自明的。這種機(jī)床運(yùn)動(dòng)質(zhì)量小，工件固定，關(guān)鍵部件如驅(qū)動(dòng)裝置與切屑及粉塵良好隔離，驅(qū)動(dòng)和測(cè)量系統(tǒng)安裝在兩側(cè)，邊墻的尺寸可根據(jù)需要加長(zhǎng)，在各軸方向上最大的空間運(yùn)動(dòng)，所有這些構(gòu)成了絕佳的性能指標(biāo)。
結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性：高度的穩(wěn)定性來自門架的設(shè)計(jì)原則、部分為梯形橫截面的固定邊墻、邊墻充填特殊玻璃纖維增強(qiáng)的DemTec®混凝土、通過有限元計(jì)算對(duì)所有部件尺寸的優(yōu)化等措施。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的靈巧定位保證了動(dòng)力的最佳傳遞。
驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：根據(jù)機(jī)器的類型和應(yīng)用，茲默曼總是選擇最佳的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，如直線驅(qū)動(dòng)（用于最大的動(dòng)態(tài)性能、最少的非生產(chǎn)用時(shí)和連續(xù)五軸同步加工）、齒輪齒條驅(qū)動(dòng)（用于高動(dòng)態(tài)性能、良好阻尼和大工作區(qū)場(chǎng)合）、滾動(dòng)絲杠驅(qū)動(dòng)（用于許多標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用場(chǎng)合的可選方案）。
粉塵和切屑：茲默曼機(jī)床當(dāng)然配有高效的抽吸系統(tǒng)。特別當(dāng)加工復(fù)合材料時(shí)，要重點(diǎn)考慮的是驅(qū)動(dòng)裝置，應(yīng)安裝在頂部，遠(yuǎn)離粉塵源，并用壓縮空氣加以保護(hù)。絕對(duì)稱得上亮點(diǎn)的就是VH5西床頭的抽吸裝置——它有自己的NC控制軸，能適應(yīng)工件的外形和工具的長(zhǎng)度，大大的提高了抽吸效率。
專用設(shè)計(jì)：劃分工作區(qū)可以允許在加工進(jìn)行時(shí)裝卸和卸載，這樣增加了單位時(shí)間生產(chǎn)的零件數(shù)量，將非生產(chǎn)時(shí)間最小化。此外，為了獲得最大的靈活性，裝有兩個(gè)門架的銑床或一個(gè)門架上裝有兩個(gè)銑頭的銑床也能夠提供。
輕型結(jié)構(gòu)：只有通過明智的引入輕型設(shè)計(jì)，利用焊接結(jié)構(gòu)保持同樣的剛度和減少多種組件的重量，才有可能得到必要的動(dòng)態(tài)性能，而這種性能是進(jìn)行精密和高速切削加工控制加工同時(shí)又不影響機(jī)床精度所必需的。
夾裝工作臺(tái)：灰鑄鐵的夾裝工作臺(tái)直接固定在底座上，裝載率高。有擺動(dòng)式、穿梭式和升降式工作臺(tái)供選用，從而增加了機(jī)器的靈活性和生產(chǎn)率。
智能性夾裝系統(tǒng)：大多數(shù)為航空和航天工業(yè)生產(chǎn)的部件都是空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件，即有復(fù)雜的輪廓和大曲率，而且經(jīng)常是有著很大表面面積的薄壁結(jié)構(gòu)。這些零件的材料往往很難加工，但需要進(jìn)行高質(zhì)量的銑削并達(dá)到完美的表面精度。對(duì)于茲默曼龍門銑床，要在高性能條件下達(dá)到最好的表面精度，工件必須夾緊而不能產(chǎn)生振動(dòng)。為了避免為每個(gè)單獨(dú)的部件生產(chǎn)和貯存各自的夾具，那些頻繁變換零件和批量小的場(chǎng)合只能且首先要加強(qiáng)靈活性。茲默曼使用了一種全位置控制和NC監(jiān)視的夾裝系統(tǒng)——Zimaflex系統(tǒng)。這一系統(tǒng)使用安裝在伸縮作動(dòng)器上的真空吸墊，傳動(dòng)器可在X、Y、Z軸方向定位。這樣，全部夾裝吸墊在幾秒鐘內(nèi)就自動(dòng)地吸附在下一個(gè)工件上了。
國(guó)際航空工業(yè)客戶的良好反饋
茲默曼龍門銑床產(chǎn)品得到了國(guó)際航空工業(yè)客戶的良好反饋。
德國(guó)空客股份有限公司投資采購部的項(xiàng)目管理副總裁Werner MÜnster說，EADS旨在同實(shí)力強(qiáng)大的供應(yīng)商簽約并密切合作。唯有如此，諸如空中客車這樣復(fù)雜的技術(shù)項(xiàng)目才得以實(shí)現(xiàn)。使每個(gè)參與者都能接受新的挑戰(zhàn)并把它們引向成功。可信賴的和智慧的工作是獲得成功即競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)。
瑞典Saab飛機(jī)結(jié)構(gòu)公司投資和采購部的采購經(jīng)理Roland Spiegel也表達(dá)了對(duì)茲默曼的贊譽(yù)，他說，我們選擇一個(gè)先進(jìn)機(jī)床設(shè)備供應(yīng)商的主要標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)然是它的硬件本身以及相應(yīng)的軟件。我所談到的軟件并不是指計(jì)算機(jī)軟件，而是指供應(yīng)商的聽取客戶需求的意愿。客戶需要一些靈活的解決方案以適應(yīng)工廠生產(chǎn)。我們發(fā)現(xiàn)茲默曼的員工非常有專業(yè)能力，對(duì)我們生產(chǎn)柔性化解決方案的相關(guān)議題也積極支持。我們的業(yè)務(wù)關(guān)系是建立在信任、坦誠(chéng)和積極主動(dòng)精神的基礎(chǔ)上，從而在每個(gè)特定情況下都能取得成功。
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