涡轮机叶片的自动化加工

不论是在民用、还是在军用飞机发动机的生产制造方面慕尼黑MTU航空发动机公司都属于顶级的飞机发动机加工制造企业。涡轮发动机叶片的切削加工是一种对难切削的镍基合金铸件的切削加工，而且是一种几何形状非常复杂、加工精度极高的切削加工。通常，航空发动机工作时，涡轮机叶片必须能够在最极端的工况中正常工作——必须能够承受巨大的离心力、接近熔点的高温和强烈的振动。而叶片的断裂可以导致整个飞机发动机的损毁甚至飞机失事。因此，对涡轮机叶片的每一个切削加工步骤都有着极其严格的质量要求。

 

为了能够开发出新的、更高自动化程度的涡轮机叶片加工设备，从事新设备开发的合作伙伴只能是那些有着很高质量保证和供货可靠性的供应商企业。“在高精度的涡轮机叶片加工中，可重复的加工精度是至关重要的一点。”慕尼黑MTU航空发动机公司柔性制造系统的负责人MarcWeiß先生说道。

 

自动化加工领域中的飞跃

 

“MTU公司的产品有着很大的市场需求量，为满足市场需求就需要将企业的生产能力提高10倍以上。”位于德国肯普滕市Liebherr公司的负责自动化技术产品销售的区域销售经理MichaelAppel先生回忆道。以前，要求一名机床操作者工作时操控1台到2台机床。现在，新的自动化解决方案则能让任何一位操作者同时操作4台全自动的叶片磨削加工机床，完成更多的加工工步。

 

 

每一台磨削加工单元都是由1台Blohm公司研发生产的ProkosXT六轴磨削加工中心和1台AMT公司上料机器人组成的。上料机器人可以从Liebherr公司研发生产的PHS托盘运输系统中抓取工件、辅具、砂轮修磨工具和装夹工具。由于每一台磨削加工中心都有250个托盘架口，因此可以在无人值守的情况下实现至少66小时的自动化连续加工。

 

磨削加工单元的另一侧是Liebherr公司研发生产的LP龙门式上料机构。这一装置负责为磨削加工中心提供砂轮和其他辅助工具。整个磨削加工中心的“大脑”则是Soflex公司开发的控制软件：这一软件系统能够将所有磨削加工中心连接起来并能进一步地做好生产过程的自我组织、自我控制。这一新型的FFS柔性制造系统可以灵活完成大约15种按照不同的生产计划编排方式编排的磨削加工件。

 

自动化单元

 

自动化的磨削加工中心是由Liebherr自动化技术有限责任公司（Liebherr的子公司）负责设计、生产和制造的。凭借像龙门式上料装置、托盘运输系统和输送机系统等用途广泛的设备，Liebherr自动化技术公司的产品可以实现生产制造和装配领域中所有任务的自动化。磨削中心的自动化系统就是由生产线连接技术、加工中心自动化技术以及加工机床系统集成等多家供应商相互合作完成的。

 

磨削单元

 

BlohmJung公司是UnitedGrinding集团公司的下属子公司之一。母公司在印度、中国、俄罗斯和美国都设有自己的分支机构，并且是飞机涡轮发动机制造领域中的技术领导者。慕尼黑MTU公司所使用的Blohm磨削加工设备就是一台六坐标的加工中心，配用了一个有着机床零点夹紧系统的回转工作台和一个带有金刚砂砂轮修整刀的砂轮修整工位以及更换砂轮、钻头、铣刀和测量探头的换刀工位。磨削中心使用的控制软件是专门根据MTU公司的要求而开发的。

 

装配机器人

 

在这些磨削加工中心的一些加工单元中使用了AMT公司研发生产的装配机器人。AMT公司在汽车制造行业的零部件组装和螺栓拧紧技术领域中有着丰富的经验，它们研发生产的装配机器人可以完成非常复杂的困难任务。这些机器人必须能够从毛坯架上取下一个个待加工的叶片毛坯，准确地将其放置在夹具中定位，拧紧螺栓将叶片夹紧。然后将叶片毛坯连同夹具一起放置到磨削加工中心、固定在零点夹持系统中。这一过程的操作是非常困难的，并且需要丰富的零部件装夹定位技术知识以及深谙螺栓拧紧的技术知识。涡轮机叶片的装夹定位操作就像用机械手拿鸡蛋一样：小心翼翼，不允许叶片表面有任何微小的损伤。

 

生产过程控制

 

Soflex公司开发的控制系统用于磨削加工中心的生产控制。这一控制系统能够直接按照数字化技术的方式将人员、设备、系统、物流和产品组织成一个生产网络化，并能对整个价值增值链进行优化，直至实现从零部件毛坯和加工辅具等资源利用的全过程自动化。软件系统能够自动地完成订单处理、生产计划的制定和零件加工的控制以及刀具、辅具和NC数控数据、工艺装备准备等所有的生产准备工作。同时，该系统也是生产和企业管理之间的“自动化数据信息交换机”，承担着与企业其他IT系统之间的数据、信息交换任务。

 

 

 

工程设计过程中的密切合作

 

“Liebherr公司遇到的真正挑战是选择我们所需的自动化模块并将其有机地组合成一个能够协调一致顺利工作的整体系统。”Appel先生说道。除此以外，Liebherr公司还负责整个磨削加工设备系统的CE安全认证工作。MTU公司负责协调一个个高效工程设计小组的分工，各设计小组的团队成员都是各个供应商企业中的优秀人员，在技术方面旗鼓相当，通过对话协商能够共同落实自动化系统的各个细节。

 

 

选择合作伙伴的标准

 

“我们与合作伙伴共同开发的自动化控制系统非常复杂，远远超过了当前的技术水平。”Weiß先生兴奋地说道。Liebherr公司不仅提供了自动化领域中的高精尖产品，而且也因产品中采用的先进的、在实践中得到了可靠验证的工艺技术而令人折服。这里，特别要强调的是Liebherr公司的创新能力。事实证明：Appel先生是一位技术过硬的合作伙伴，他参与了许多项目开发工作，并提出了很多好主意。磨削加工设备整体方案的成功就是从完美的计划和选择合适的合作伙伴开始的。MTU公司认为：有了这些新设备，就可以满足公司未来发展的需求了。

 

 

本文译自德国 Werkstatt und Betrieb 杂志