先进加工技术提高生产力

龙门式机器上的垂直主轴转速达25000 rpm，功率为80 hp。A6配备了33000 rpm的卧式主轴，功率为161 hp。

当制造军用和商用飞机的整体结构件时，很少有机器是足够大的。这就是为什么Triumph Structures–Wichita要投资购买一台Makino A6，这也是该机器在美国安装的第一台。自2016年年中以来，这台5轴卧式加工中心(HMC)在生产中已经实现了以下目标：

● 和以前在龙门立式加工中心上进行铝制部件加工相比，降低周期时间超过50%；

● 通过使用双重自动交换工作台，减少了零部件转换和设置时间，对某些应用来说，可以从数小时减至以分钟来计算；

● 峰值金属去除率增加了6倍（525%），从80in3/min增加到超过500in3/min。

“我们在努力建成世界一流的工厂。我们希望不仅带给客户优良的品质和准时的交货，也希望借助我们的工艺和加工航空结构件的方法来实现世界一流水平。要做到这一点，我们显然需要世界一流水平的设备来支持这个梦想。”Triumph Structures–Wichita的应用经理Kelly Eilerts说。

大的零部件，大的挑战

作为Triumph集团旗下的一员，Triumph Structures–Wichita是全球领先的制造和检修航空航天结构件、系统和零部件的公司。在位于美国堪萨斯州Wichita市的工厂中，各种喷气式飞机和直升机的零部件被加工出来，然后运往Triumph的其他工厂以组装成子装配件，再交付给原始设备制造商（OEMs）。

为了制造钛和铝的复杂航空零部件，一些坯料甚至长达17英尺，重达3000磅。于是该公司继续投资Makino的机器。到2017年年中，将有18台Makino的机器，其中也包括A6；还有3台T2型号的5轴HMCs，用于制造起落架耳轴和其他硬质金属零件；14台MAG3型号的5轴HMCs，用于铝质航空零件的高速加工。

T2机器使得Triumph切割钛和不锈钢零部件的进给速度达到630 ipm。借助几种先进的技术，他们得以高效地对钛进行铣削，包括主动阻尼系统，增强性能的刚性结构，高扭矩、高功率的主轴，以及高压、高容积的冷却系统。第三台T2是从Triumph的另一个工厂移过来重新安装在Wichita的工厂，以提升该工厂的钛加工能力。

14台MAG3型号的5轴HMCs包括标准版本和MAG3.EX版本，转速为33000 rpm，用来制造机翼翼肋、翼梁、舱壁、地板组装板和纵梁。此外还有计划将其他5台MAG3s从另一个工厂移过来，并加上Makino MMC2托盘交换系统，以创建一个单元格专注于机翼翼肋的生产。

“结合MMC2和MAG3机器，我们加工大型铝合金零件时能实现85%的设备综合效率（OEE），每周7天每天24小时运行。”Eilerts说。

Triumph的Makino T2和MAG3机器大部分使用了相同类型的控制系统，使得操作员能很快学会如何运行A6。

然而，对于最大的飞机翼板、翼梁和机翼翼肋，该公司的龙门立式铣床不能胜任这项任务。虽然有能力生产满足OEM要求的零件，但是该公司在航空市场上的增长仍然受到了机器的限制。具体来说，Triumph需要更好的热稳定性以提高精度。龙门式机器不能控制环境温度的变化，主轴、工具和工件都暴露在温度变化中。对于一些需要考虑温度变化的程序，在加工之前、加工的过程中以及加工后要进行多次温度读数的测量，这是一个缓慢的过程。

此外，龙门式机器没有外部工作台来设置托盘或自动更换工具。每次更换工具或加载和卸载零件，都必须停止主轴，这增加了非生产性时间。

机械加工能力的提高

投资Makino A6这样的先进的卧式加工中心(HMC)是一个重要的商业决定。Triumph考虑这项投资和选择A6时，其中一个目的是为某个客户的一个特定商用机平台生产飞机翼板和翼梁。不过Triumph Structures–Wichita现在能使用A6在更多领域大展拳脚。在开始生产的前4个月，该公司已经能够将其他零部件从速度较慢的龙门式机器转移到A6上进行生产，并且还赢得了新的商用机和军用订单。A6的速度和功率让他们实现了更短的周期时间和更高的生产率。

为了控制能影响公差的温度变化，A6配备了自加热、通风和空调(HVAC)系统。

更快的生产可以部分归功于A6的机器控制。Triumph的Makino T2和MAG3机器大部分使用了相同类型的控制系统，使得操作员能很快学会如何运行A6，而无需广泛的培训。Triumph也已将A6的自动换刀装置(ATC)的121种工具进行了标准化，他们和Makino的航空工程团队一起进行了修订和标准化方面的合作。在Makino的工程师的帮助下，Triumph专注于开发新的加工方法和制造工艺，以充分利用 A6的特点。最终他们在速度、精度和质量方面收获了令人满意的结果，以及±0.0001"的可重复公差和32Ra的表面光洁度。因此，对于二次表面后处理的需求也降低了。

“A6制造的零件的表面光洁度都在30Ra范围内，甚至更好，这超出客户需求的4倍。在保持这样的表面光洁度的同时，进给速度和运行速度也非常令人印象深刻。”Triumph Structures–Wichita的应用经理Kelly Eilerts说。

功率的背后

虽然龙门式机器可以较为精确地生产零件，但是需要比高速HMC例如A6更多的时间。龙门式机器的垂直主轴转速为25000 rpm，功率为80 hp，而A6配备了33000 rpm的卧式主轴，功率为161 hp。

Triumph的运营总监Ricky Davis在航空制造领域拥有近30年经验，他说：“这种速度和功率的升级让Triumph在生产航空结构件时在某些情况下速度高达1600 ipm。我以前从未见过速度如此快的机器。”

为了控制能影响公差的温度变化，A6配备了自加热、通风和空调(HVAC)系统，可以将45吨的冷冻空气泵入机壳中，以确保作业空间、床身铸件和自动换刀装置保持在68°F的温度。冷却液会自动冷却或加热，以确保主轴、模具和工件维持一个恒定的温度。

14台MAG3型号的5轴HMCs包括标准版本和MAG3.EX版本，转速为33000 rpm，用来制造机翼翼肋、翼梁、舱壁、地板组装板和纵梁。

“龙门机要大得多，但在初加工位置的温度不会保持到加工结束时。这样会带来很多变量。机器本身的热量会随着移动而增加。冷却液温度会变化。这会影响零部件的温度，”Eilert解释说，“而在A6中，这些变量都不再存在。这使我们能更容易精确地加工大型零件。”

那么，让Triumph决定投资A6的关键仍然在于生产力的提高。

A6在机器外部配备有两个工作台，这种设计让操作人员能够根据任何作业的组合来设置托盘，目前它包括了4个版本的飞机翼板和翼梁、一个机翼翼肋和3个版本的直升机地板组装板。往下水平放置的人体工学工作台使操作员可以安全又舒适地将工件进行螺栓紧固和压装定位。一旦安装完毕，工作台将上升到垂直位置，一旦另一个零件的加工完成就能随时移入A6中。

Triumph充分利用了这种能力。公司在工作日以两个12小时的轮班运行，每个轮班只需要一个操作员来运行A6。在周末的轮班之前就预先设置好作业，周末由一个操作员来运行A6，他也会负责其他机器。

“这就是多个工作台派上用场的地方，因为我们能够在周末利用有限的资源来卸载和装载零部件，让这台机器保持运转。”A6的操作员Nick Raffety说。

A6配备了先进的Makino控制系统，可以进行编程以自动切换装载的工作台，让操作员能腾出手来处理其他任务。Triumph也给A6装备了Makino的MPmax软件来监测机器性能，包括它运行了什么程序、周期时间、换刀时间和利用率。MPmax可以提醒操作员和管理人员哪里有问题，或者何时需要更换零部件。这只是这个团队不断学习和实施新的功能的一种方式。

高的速度和质量

A6让Triumph实现了出色的速度、精度、可重复性和高质量，使其能扩大与客户的合作，并有能力追求新的客户。A6也让Triumph Structures–Wichita能保持世界一流的水平。通过借助最尖端的制造技术以及学习新的方法，Triumph现在能以更低的成本来制造更出色的航空结构件。

“我们仍在继续探索新的工艺和方法，当然我们现在也能用A6来制造很多零部件，同时缩短周期时间达40%至50%，”Davis说，“而这仅仅只是开始。”

Triumph现在正在规划与Makino合作的下一步计划。