一、市場需求
在當今的工業生產過程中,有諸多領域要使用到各種型材,尤其是鋁合金型材,而我國目前也是最大的鋁合金型材生產和消費國。根據相關統計數據:2005年全世界鋁型材產量總計約為1100萬噸,總生產能力1820萬噸左右,中國鋁擠壓材產量152萬噸,占世界總產量的14%,位列全球第一。在過去兩年里,以上數字又已經有了大幅度的提升。交通運輸業、建筑業、工業機械及金屬加工業為鋁型材最大的應用領域。在工業應用領域內,航空零部件制造是很大的一個應用需求。對于飛行器制造來說,鋁型材的應用是不可或缺的。
以飛機為例,鋁型材可用來制造機身結構的機框,長桁,橫梁等;在機翼制造時同樣會使用到長桁類型材零件;而飛機內部的諸多部件都是靠型材制造的地軌安裝固定在飛機上的;此外,還有很多形狀各異的鉸鏈,雖然尺寸不大,但也是由型材類的毛坯加工制造出來的。總之,飛行器的制造離不開型材的應用。
這些型材類零件目前在國內不少航空企業都在大批量生產和應用,某些企業一年總計的產量和需求在幾萬件以上。有些零件本身就是細長形的,而有些零件本身不大,但都是從長達幾米的型材毛坯上截取下來加工成形的。
據了解,目前各主要企業對型材類零件的加工還是采用相對傳統的方式。對于長桁、橫梁、地軌等較長的型材,一般是采用比零件更長更大的機床來進行加工,經常使用的是大型龍門式加工中心。這樣一來,將工件進行完整的加工,至少需要兩次以上的裝夾,并且需要準備專門的夾具,而夾具的設計和制造往往比零件本身還要費時費力。這些因素導致了零件的加工效率低,易變形,累計誤差大,夾具成本高。更為重要的是,購買大型機床需要投入大量的資金,國家和企業的負擔較重。
而對于尺寸較小的連接件等型材,很多企業目前采用先將型材截短,然后上銑床或鉆床加工成形的辦法,有的地方甚至還需要先進行鉗工劃線,再進行鉆銑加工。無論加工效率,精度一致性,都還停留在一個較低的水平,加工成本往往還很高。
如果德國巨浪公司的MPS型材加工中心能夠得以使用,則無論長型的還是短型的型材零件加工,其整體加工狀況都能夠得到非常大的改觀。
二、機床特點及應用價值
MPS系列既可以用于加工長達十米或更長的型材零件,也可以用于加工以型材為毛坯的小型零件。雖然如此,其機床本身卻并不大。即便是MPS系列中規格最大的機床,其橫向寬度也不超過2米。整個加工單元由機床和一側或雙側送料器(儲料器)組成,送料器的長短取決于型材的長度。目前MPS可加工型材的最大截面尺寸為150x150mm。
和普通機床一樣,機床的主軸和刀具可以在X、Y、Z三個方向移動,以實現刀具對零件不同部位的加工。獨特之處在于MPS機床沒有傳統的工作臺,取而代之的是兩個對置的位于機床內部的數控旋轉軸,由于是圍繞X軸旋轉,我們可稱之為數控A軸。這兩個旋轉軸同步旋轉,但分工不同:左側的轉軸一方面帶動零件旋轉,以便對零件的四周均可進行加工,另一方面還可帶動零件在X方向左右移動。右側轉軸不做直線運動,但跟隨左側轉軸做同步轉動,其主要作用是支撐零件,保證加工過程中零件的剛性。在加工過程中,刀具盡可能靠近右側轉軸,在X方向一般情況下不移動,X方向的進給基本是靠左側轉軸帶動型材來實現,這樣可以保證刀具切削位置始終靠近右側轉軸鼻端,在這里,型材的裝夾剛性是最強的。
無論零件的最終長度有多長,通過左側轉軸的往復拖動,都能以分段加工的方式完成全部加工內容。而對于較短的零件,在完成加工任務后,可使用切斷刀具將零件從毛坯上切斷分離,并傳送到機床外部。對于這類小型零件的批量加工,由于有儲料器和自動送料功能,在全部毛坯用完之前,根本無需操作人員的介入,整個加工過程的自動化程度很高。
使用MPS型材加工中心,根本無需設計制造長而笨重的大型夾具,只需按照型材的輪廓形狀加工兩副夾頭即可。而機床采購成本較之大型龍門機床可以得到大幅降低。整個加工過程,包括送料過程,均由程序控制,傳統的鉗工劃線可以完全省略。配合數控A軸,零件四周可以得到全方位的加工,簡化了工序,提高了精度,更進一步提高了加工效率。
不僅是適合大批量高效加工,由于機床的夾具和刀具更換非常簡便,對于多品種小批量的加工應用,MPS系列同樣非常適合。
三、使用狀況
目前,有波音公司等多達十數家世界知名航空企業正在成功地使用著近50臺MPS系列機床,涉及的零件包括長桁、橫梁、客機用坐艙地軌、貨機貨艙地軌、機上儀器和設備安裝用地軌、鉸鏈、航空電子元器件等。同時,在建筑以及交通運輸等其他領域,MPS系列同樣擁有眾多的用戶,其穩定的發揮和高效率的生產已經為客戶贏得了卓越的經濟效益。■
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