HMC使涡轮机叶片加工时间减半

ATC公司在加工涡轮机叶片根部时,应用了Giddings & Lewis公司的HMC290设备。过去,这个工序需要2名操作工操纵3台设备,如今只需1名操作工操纵1台设备就可完成全部加工过程,且不用磨削加工就能达到过去只能应用磨削工艺才能达到的精度,生产效率大大提高。

对几十年前所制定的生产流程予以重新评估,往往能够制定出更佳的工艺过程,从而有效降低生产成本,大大缩短生产周期,提高产品加工质量。有了新的机床工具技术,以往需要多台机床完成的加工过程可以由一台机床独立完成。比如,高级涡轮机部件公司(简称ATC公司)在精密加工涡轮机曲线锥形扭转叶片根部时,用一台新的卧式加工中心取代了以前应用的一组设备(3台),从而使得生产周期缩短了50%,同时大大节约了人力资源。

ATC公司从Giddings & Lewis公司采购了一台HMC290设备,用于加工涡轮机叶片根部。以前需要2名操作工操纵3台设备,如今只需1名操作工操纵这1台设备就可完成全部加工过程在HMC290设备上完成一套作业,不用磨削加工就能达到过去只有通过磨削工艺才能达到的精度。

涡轮机叶片根部的几何形状比较复杂,一般用钛和不锈钢材料制成。当使用大型“圣诞树”成形铣刀对它进行轮廓加工时,在主轴转速仅为60~80r/min的低速情况下,为了保证刀具不会停转,要求机床必须能够提供额外的扭矩。

HMC机床的底座铸件壁较厚,且内部有大量的加强筋,因此具有出色的振动阻尼特性。机床立柱的加强板改善了机床的抗扭曲、抗振动性能,同时延长了机床的使用寿命。机床的预压精密淬磨滚针导轨可以承受更大的载荷。机床较好的刚性和导轨运行平稳的特性,保证了机床的双向精度可达到0.007mm,双向重复精度可达到0.004mm。工厂的大量试验证明,HMC290机床能够承受“圣诞树”成形铣刀在加工过程中所产生的力。

HMC290机床的控制部分采用了西门子的Sinumerik 840D数控系统,该系统的速度与性能都很出色,使得在生产高轮廓精度零件的过程中,编程能力得到提高。Sinumerik 840D数控系统比以前的控制器要快很多。由于是基于计算机控制,使用起来比较容易,同时缩短了数控编程器的接口时间。

如果使用多台机床的话,粗加工和精加工时需要把零件固定在不同的机床上,这就要求两个机床上的夹具要互相匹配,并能精确地对齐;如果在同一台设备上进行粗加工和精加工,因为所有的切削动作完全一致,能大大简化加工过程,同时缩减设置所需的时间与费用。

ATC公司使用成形铣刀来保证叶片根部周围的6个支承面之间的相互关系,这6个基准面彼此之间的总误差允许值为0.013mm。ATC公司以前的加工设备包括2台具有30年历史的HMC机床和1台慢速进给磨床。每台HMC机床对涡轮机叶片根部铸件的一侧进行粗加工,留有0.05~0.064mm的余量,然后再在慢速进给磨床上完成精加工。而利用HMC290机床,则可完成全部的涡轮机叶片的根部加工,无需进行磨削加工。

涡轮机叶片根部加工有两个主要问题:机床的刚性和坐标轴的可重复度。如今,ATC公司在精度和可重复度上的问题已经解决了。完成整个加工过程只需1个操作工在1台HMC290机床上进行,生产效率明显提高——与以往的需要2个操作工操作3台设备相比,速度快了20%,生产周期也缩短了50%,废料减少了95%,停机时间也缩短了90%。

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