現(xiàn)代飛機是人類所發(fā)明的最富雄心的機器之一，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。所用的材料強度高、重量輕，而部件的尺寸則是巨大的。由于國際上的競爭，最終的成本壓力也非常大。這迫使飛機的生產(chǎn)供應(yīng)商和制造商必須共同地應(yīng)對技術(shù)上和經(jīng)濟性方面的挑戰(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的事物。”茲默曼公司正是在長期經(jīng)驗積累和與飛機制造業(yè)廣泛合作的基礎(chǔ)上，經(jīng)過多次親身檢驗，通過龍門式的結(jié)構(gòu)設(shè)計，提出了一個理想的機床概念。
關(guān)于茲默曼及FZ 100
茲默曼FZ 100六軸龍門銑床
德國茲默曼公司推出了全球首臺六軸龍門銑床FZ 100，交付客戶方使用后，實踐已經(jīng)充分驗證其幫助客戶——Kegelmann Technik公司實現(xiàn)了飛機制造工藝的革新。
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，讓茲默曼公司實現(xiàn)了六軸加工理念。
新型銑頭在進行五軸聯(lián)動、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。在加工典型的錐形盒狀工件——例如飛機的框架組件時，B軸的引入可大幅減少加工時間。同樣地，在加工任何其它外型的工件時，使用M3 ABC銑頭進行聯(lián)動加工都會使生產(chǎn)效率顯著提高。
輔以Sescoi公司的 CAD/CAM-系統(tǒng)WorkNC G3，機床操作者可輕易實現(xiàn)對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)了立體補償系統(tǒng)——VCS，可進一步提高設(shè)備的精準性。經(jīng)過驗證， FZ100在沒有進行補償?shù)那闆r下立體精度可以達到150 µm，而在進行了VCS補償后則可到50µm。“在6.5×3×1.5m這樣巨大的工作空間能達到如此的精度，這絕對是個創(chuàng)舉。”西門子Value Added Services部門的Jochen Bretschneider博士預(yù)言，VCS補償系統(tǒng)必將在飛機制造領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
銑削技術(shù)在飛機制造中的典型應(yīng)用
如下圖示例中的飛機零部件通常采用茲默曼公司的龍門銑床進行加工。每個零件都有其自身的特殊要求和特點。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，在多家國內(nèi)和國際飛機制造商成功的進行了生產(chǎn)。這些飛機零部件的生產(chǎn)，往往對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)時間；快速轉(zhuǎn)軸；很高的運算處理能力；智能化的、部分自動夾緊技術(shù)；各種冷卻系統(tǒng)；超聲波切割器等。
茲默曼龍門銑床實際的設(shè)計特點
應(yīng)用的要求總是決定機器的技術(shù)要求。由此產(chǎn)生的機器是最新的計算和設(shè)計技巧與現(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客戶需求的了解。
制造原則：一般地說，采用高架移動龍門結(jié)構(gòu)機床的優(yōu)點是不言自明的。這種機床運動質(zhì)量小，工件固定，關(guān)鍵部件如驅(qū)動裝置與切屑及粉塵良好隔離，驅(qū)動和測量系統(tǒng)安裝在兩側(cè)，邊墻的尺寸可根據(jù)需要加長，在各軸方向上最大的空間運動，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的DemTec®混凝土、通過有限元計算對所有部件尺寸的優(yōu)化等措施。驅(qū)動系統(tǒng)的靈巧定位保證了動力的最佳傳遞。
驅(qū)動系統(tǒng)：根據(jù)機器的類型和應(yīng)用，茲默曼總是選擇最佳的驅(qū)動技術(shù)，如直線驅(qū)動（用于最大的動態(tài)性能、最少的非生產(chǎn)用時和連續(xù)五軸同步加工）、齒輪齒條驅(qū)動（用于高動態(tài)性能、良好阻尼和大工作區(qū)場合）、滾動絲杠驅(qū)動（用于許多標(biāo)準應(yīng)用場合的可選方案）。
粉塵和切屑：茲默曼機床當(dāng)然配有高效的抽吸系統(tǒng)。特別當(dāng)加工復(fù)合材料時，要重點考慮的是驅(qū)動裝置，應(yīng)安裝在頂部，遠離粉塵源，并用壓縮空氣加以保護。絕對稱得上亮點的就是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度，大大的提高了抽吸效率。
專用設(shè)計：劃分工作區(qū)可以允許在加工進行時裝卸和卸載，這樣增加了單位時間生產(chǎn)的零件數(shù)量，將非生產(chǎn)時間最小化。此外，為了獲得最大的靈活性，裝有兩個門架的銑床或一個門架上裝有兩個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，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態(tài)性能，而這種性能是進行精密和高速切削加工控制加工同時又不影響機床精度所必需的。
夾裝工作臺：灰鑄鐵的夾裝工作臺直接固定在底座上，裝載率高。有擺動式、穿梭式和升降式工作臺供選用，從而增加了機器的靈活性和生產(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，但需要進行高質(zhì)量的銑削并達到完美的表面精度。對于茲默曼龍門銑床，要在高性能條件下達到最好的表面精度，工件必須夾緊而不能產(chǎn)生振動。為了避免為每個單獨的部件生產(chǎn)和貯存各自的夾具，那些頻繁變換零件和批量小的場合只能且首先要加強靈活性。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器上的真空吸墊，傳動器可在X、Y、Z軸方向定位。這樣，全部夾裝吸墊在幾秒鐘內(nèi)就自動地吸附在下一個工件上了。
國際航空工業(yè)客戶的良好反饋
茲默曼龍門銑床產(chǎn)品得到了國際航空工業(yè)客戶的良好反饋。
德國空客股份有限公司投資采購部的項目管理副總裁Werner MÜnster說，EADS旨在同實力強大的供應(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)項目才得以實現(xiàn)。使每個參與者都能接受新的挑戰(zhàn)并把它們引向成功?？尚刨嚨暮椭腔鄣墓ぷ魇谦@得成功即競爭優(yōu)勢的基礎(chǔ)。
瑞典Saab飛機結(jié)構(gòu)公司投資和采購部的采購經(jīng)理Roland Spiegel也表達了對茲默曼的贊譽，他說，我們選擇一個先進機床設(shè)備供應(yīng)商的主要標(biāo)準，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算機軟件，而是指供應(yīng)商的聽取客戶需求的意愿?？蛻粜枰恍╈`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、坦誠和積極主動精神的基礎(chǔ)上，從而在每個特定情況下都能取得成功。
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