| 在鋁合金、合成材料組件的加工過程中，飛機製造領域廠商不斷尋求着製造工藝及技術設備的“革新”。德國茲默曼公司最新的六軸加工技術順應了這一潮流，為飛機製造領域注入了新的活力。 |
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德國Kegelmann Technik公司以生產原型機起家，現今為原型機和小批量鋁合金、合成材料組件的一線供應商。
該公司在今年年初引進了茲默曼公司的最新技術成果—世界上首台FZ 100六軸龍門銑床。就在近日的一次技術展覽交流會上，Kegelmann Technik公司現場演示了運用FZ 100高效銑削飛機框架組件的過程。
飛機框架組件加工：革新勢在必行
“在生產原型機和小批量鋁合金、合成材料組件的同時，越來越多的客戶提出了更多要求，例如加工由合成材料構成的大體積模型，或是製造大型鋁合金框架組件以用於飛機製造等，”Kegelmann Technik公司創始人及總裁Stephan Kegelmann先生告訴我們，“這時，茲默曼新型銑床FZ 100走進了我們的視野，正是這台配備三軸銑頭的全新機型讓我們的革新邁向成功。”
Kegelmann公司為FZ100配置了專門的空調廠房。 Kegelmann先生說道：“這台機器非常切合我們對創新和高效的追求，我們要創造良好環境確保其功效能發揮到極致。不僅是空調廠房，我們還得到了合作伙伴Sescoi和西門子的技術支持，使編程最簡化且精度最高化。”
據介紹，通過設備製造商、數控製造商、CAD/CAM軟件公司以及使用者之間緊密的合作，他們得以將其他同業廠商可能還在夢想爭取的成就變成了現實。
飛機製造過程：追逐生產效率的持續優化
借助FZ 100龍門銑床配備的三軸銑頭M3 ABC，茲默曼公司得以實現了六軸加工理念。新型銑頭在很多方面顯示了傳統兩軸叉形銑頭無可比擬的優勢，比如進行五軸聯動 、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、鑄鐵材料時，讓極點問題對於加工的約束問題“迎刃而解”。
所謂極點，即是當銑頭的一條旋轉軸處於無效狀態時的位置。傳統AC軸銑頭的極點處於A=0°這一位置，當主軸垂直時(A=0°)，C軸無法擺動主軸，主軸僅僅圍繞自身旋轉，此時就無法進行小角度調整。因為在這一位置只有A軸可以調整角度，其導致的結果便是，即使是最微小的角度調整也會導致C軸的大幅度旋轉。
這對生產加工的影響包括：聯動加工的生產效率和加工精度受到限制；在極點附近進行幾何精度補償受到限制—因為就算是最微小的補償都會導致大幅度的平衡運動，因此數控系統一般在極點附近都會取消進行補償。
Rüdiger Schrott強調了在加工飛機的框架組件時，B軸的引入是如何帶來加工時間的節省。 |
據茲默曼公司負責研發銑頭的子公司Gimbal公司總裁Ruediger Schrott表示：“因為三軸銑頭M3 ABC完全避免了傳統AC銑頭在A = 0°時產生的極點問題，在加工任何其它外型的工件時，利用它進行聯動加工都會使生產效率大幅度提高。”
“在飛機製造領域，加工例如飛機的框架組件這種典型的錐形盒狀工件時，B軸的引入將顯著減少加工時間”，Schrott先生介紹道：“一般來說，A、C軸足以加工框架組件，但引進B軸能在很大程度上提高設備的靈活性，使用者就無需更換銑頭，或是將工件固定到其他設備上進行后續加工。”
立體補償系統將在飛機製造領域大展拳腳
使六軸加工更為有效是個精益求精的過程，西門子公司專門為FZ100研發了立體補償系統—VCS。西門子Value Added Services部門的Jochen Bretschneider博士在接受釆訪時表示：“通過引進新的旋轉軸，我們第一次可以實現一種新的補償，這不僅是對刀尖空間誤差的補償，還是對於刀具取向的補償。而這是叉形銑頭在碰到極點問題時不可能解決的。”
FZ 100六軸龍門銑床 |
Bretschneider博士預言，VCS補償系統必將在飛機製造領域得到廣泛應用，“這是因為，大行程的設備肯定會有很強的槓桿作用，必定導致旋轉方向上的誤差呈幾何倍數增加。於是，精度補償在這方面的重要意義不言而喻。”在沒有進行補償的情況下，FZ100立體精度達到150μm，進行了VCS補償后這一數值進化為50μm。“在6.5×3×1.5m這樣的巨大工作空間內能達到如此的精度，絕對是個創舉。”
VCS在提高設備精準性方面的表現也可圈可點。一般而言，每台機器在進給軸的導向系統上均會產生一定量的系統幾何誤差，其在每條直線軸上的表現為線性定位誤差、水平和垂直方向的直線度誤差，而在旋轉軸方向則表現為翻轉、側傾和擺頭。此外，各方向之間關聯的直角度也會產生誤差。
典型的飛機框架組件通常有3°到5°錐形內壁，Kegelmann Technik公司通過使用M3 ABC銑頭以理想的進給速度加工這些組件。
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幸運的是，利用整合於數控系統的VCS，可對設備整個工作空間的誤差進行補償，令上述誤差明顯降低，無論是在三軸、五軸，還是我們所描述的六軸設備中。 ■
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