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三脚架安装的主轴用于整体零件

发布时间:2019-06-16 17:48 来源:未知 编辑:admin

  德国奥格斯堡-机身工程师正在设计新型地板梁,翼肋和机身框架,这得益于新的主轴托架,有助于简化大型零件的生产。现在,机身工程师可以设计更大的单件式整体结构,而不是从板,角度,通道和紧固件组装中构建结构部件。使用更大的部件可以产生更强大,更可靠和更低成本的设计。并且主轴托架也可以在其他行业中找到应用。在欧洲航空防务与航天公司(EADS)奥格斯堡工厂登陆其首个生产应用,获得专利的三轴

  DS Technologie(DST)GmbH(德国门兴格拉德巴赫)的主轴托架一直忙于为新的欧洲战斗机机身制造中心部件。经过一年的运作,EADS数控编程负责人Alfred Lilla表示,与万向节式磁头相比,新型主轴托架的并联运动学使生产时间缩短了30-50%。其他优势包括改善表面光洁度,更高精度,更好的可靠性和更紧凑的设计。

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  去年,Cincinnati Machine成立了战略联盟,将DST头部纳入其用于航空航天业的HyperMach(TM)高性能机器系列。通过战略联盟,这家美国巨型机床制造商销售和支持DST技术,包括新的主轴托架,它称之为Z3Head。“最后,Z3Head为我们的客户提高了切割速度,零件精度和表面光洁度,”Cincinnati Machine产品经理Randy Kappesser说。

  但是Z3Head与通常用于5轴铣削的万向节或轮廓式头不同,因为它不依赖于其主机来提供Z轴行程。相反,它使用三个平行的滚珠丝杠驱动器提供自己的Z轴运动,这些驱动螺丝驱动器通过INA(Herzogenaurach,德国)的万向节连接到主轴壳体。同时移动所有三个滚珠丝杠创建传统的Z路径,而差分移动它们会产生A轴和B轴运动。

  “通过消除全头旋转,通常减慢了叉式[万向节]头部操作,Z3头可以更快地将工具移动到工作区内的任何位置。它消除了旋转接头和滑环,简化了设计,降低成本和维护,提高可靠性,“DST设计和开发主管Norbert Hennes博士说。

  需要速度。从一块材料加工大型零件而不是将它们从数百个零件组装起来,为机身制造商带来了巨大的好处:在装配过程中将零件固定在一起的工具更少,铆钉冲击力更小,并且在将铆钉装入之后零件的变形更小它。但是,从巨大的钢坯中剔除所有铝的经济性最终取决于切削速度。所以对速度的需求在EADS奥格斯堡有点传统。

  自从20世纪80年代工程师首次重建和改造大型平面铣床以创建其第一个铝制整体结构以来,高速切削(HSC)在奥格斯堡继续发展。根据Lilla的一个重要步骤,是在1998年他们安装了Droop + Rein HSC系统,该系统具有新的40 kW(67 hp)主轴,具有24,000 rpm的能力。

  虽然该机器实现了1.5米/秒2的加速度和20米/分钟的快速移动速度,但它无法满足计划中的欧洲战斗机的生产需求。它的中心部分机身组件有许多薄壁口袋和肋骨。在加工过程中必须除去大约90%的金属。切割大量轮廓需要同时进行5轴加工。

  传统的万向节式头部没有所需的速度来铣削这些大部件的非常小的口袋中的半径。据Lilla说,可用的并行系统太不准确了。因此,EADS开始寻找具有正或负40度运动的新主轴单元,其在尺寸精度和表面光洁度方面可以满足最高质量标准。

  毫无疑问,Z3Head的第一个生产应用程序是在奥格斯堡EADS。事实上,DST的Hennes说,EADS的生产要求是其发展的关键驱动因素。“市场上没有什么能满足奥格斯堡的要求。所以我们不得不想出一些完全不同的东西。”

  根据Hennes的说法,EADS想要更高的速度,更高的进给量和更多的加速度。“对于传统的双轴头,限制因素是旋转轴 - 特别是在深口袋上加工锥形角半径时。”因此,DST工程师知道要提高速度,以消除传统磁头的旋转/倾斜操作,从而减慢序列速度。

  三条腿。“我们的一位销售工程师首先提出了三条腿形成三脚架的想法,”Hennes解释道。“我们制作了一个木制模型,向我们的客户展示。他们喜欢它。我们都不知道它是否或如何在那时起作用。”

  尽管如此,DST在1998年为其三脚架安装的主轴设计申请了专利。“拥有三脚架并不是什么新鲜事,”Hennes解释说,“但是在每个线性轴的一端铰链接头与另一端的万向接头相结合会产生额外的效果。自由度。”

  虽然DST可能持有该专利,但Z3从概念到完全生产的14个月的显着开发时间是团队的努力。EADS,DST与西门子公司(德国埃尔兰根和开姆尼茨)和Schwieberdingen的子公司RTS(实时软件有限公司)共同开发了基于西门子840D数控系统的控制概念,该概念使用Heidenhain(Schaumburg,IL)编码器进行位置反馈。

  总体而言,EADS奥格斯堡拥有四台配备Z3Head的机器,这两台机器连接在两个灵活的制造系统中。每个单元由两个连接的HSC机器,两个刀具库,一个托盘运输系统,一个倾斜装载/卸载和一个缓冲站组成。Lilla表示,水平主轴(72千瓦/ 24,000转/分钟)和最小的喷雾冷却系统可提供最佳的排屑效果。

  两个单元都包含一个倾斜装载站,允许操作员在水平位置装载和夹紧托盘。从那里,轨道引导的运输系统将托盘自动地带到机器上。缓冲站的一个人使用中央控制站操作每个小区。操作员借助摄像机监控加工过程。毋庸置疑,Lilla解释说,一旦NC程序启动,由于高动态性,手动超控是不可能的。

  因此,NC程序仿线%模拟刀具路径和每个零件的碰撞考虑因素。NC数据逐点与3D-CAD模型(IBM Catia版本4.1.9)进行比较。

  去年在德国开姆尼茨举行的并行运动研讨会上,专家们一致认为,自动校准,电子控制和软件开发工具的进步是处理这种三脚架安装主轴快速准确运动所需的实时算法的关键。

  四种常见的5轴加工方法在航空航天应用中脱颖而出:卧式和立式加工中心,垂直轮廓仪和带有轮廓加工头的立式冲压式机床。

  卧式加工中心通常从工作台和立柱实现X和Z轴运动。Y轴运动来自主轴托架在立柱上垂直移动。水平安装的主轴上下倾斜以进行A轴运动,而工作台则为B轴旋转。

  立式加工中心使用双轴头,在A(前后)和B(从一侧到另一侧)倾斜40度。移入和移出左右的复合表给出X和Y运动。Z轴来自在柱上上下移动的头部。

  垂直轮廓仪可以容纳多个主轴,每个主轴安装在主轴托架中。X轴运动来自横穿机器长度的横梁,承载器沿横梁移动,提供Y轴。上下行进的载体提供Z轴。主轴托架可向A轴倾斜进出,而每个主轴上的耳轴允许其左右枢轴转动为B轴。

  垂直冲压式机器使用垂直安装在冲头上的万向节或轮廓式头部。全头旋转提供C轴,而主轴旋转为A轴。X轴运动通常来自桌子来回移动。鞍座沿着横梁行进Y,并且撞锤作为Z轴升高和降低。

  三轴磁头是一种新兴趋势,它们提供自己的Z轴运动。具有Z轴的头部,例如Z3头,减轻了该要求的机器结构。结果是更轻巧的机器,可以实现更高的加速和减速率。

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