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球杆仪诊断助力飞机机身制造

文章出处:网络整理责任编辑:采集侠 人气: 发表时间:2018-01-14 19:09

  【中国机床商务网栏目 机床上下游】如果不进行定期检查和维护,数控机床会随着时间的推移逐渐失去定位精度并引入误差。为了加工复杂、高价值的飞机机身组件,BAE Systems借助无线球杆仪系统来提供所需的机床诊断数据,从而最大限度地确保产品质量和生产效率。
 

  背景
 

  现代飞机的机身组件制造对精度和品质一致性有着严格的要求。机身组件的预期寿命必须与飞机的预期寿命相匹配,因此在金属和复合材料的加工过程中,确保生产质量和可靠性至关重要。
 

  全球防务、航空和安全公司BAE Systems为欧洲台风战机(一款双发动机、三角翼布局多用途战斗机)生产多种关键的机身组件。这款高机动性战机自2003年服役以来,已经列入了世界多个国家的空军序列。
 

  在英国布莱克本附近的萨默斯伯里机场先进的制造工厂里,BAE Systems的80多台数控机床正在高速运转,生产着台风战机和其他飞机所需的多种高价值机身组件。
 

  为了确保零件质量稳定一致、最大限度减少材料浪费并提高生产效率,保持五轴机床的性能和产量已成为公司生产线工程师的主要职责之一。
 

  因此,定期进行数控机床检测和校准检查便显得至关重要。BAE Systems在很早之前便使用了雷尼绍的QC10球杆仪机床诊断系统。此后,为了提高灵活性和易用性,他们又开始启用第二代无线球杆仪系统。
 

  QC20-W球杆仪系统
 

  如果数控机床的定位性能达到理想状态,那么在任意两轴组合中,圆弧插补都会与设定的圆形轨迹完全吻合。QC20-W无线球杆仪可提供比较实际轨迹和设定轨迹的方法,以此确定是否存在误差。
 

球杆仪诊断助力飞机机身制造

用于机床性能诊断的雷尼绍QC20-W无线球杆仪
 

  球杆仪内含高精度线性传感器,每端各有一个精密球,分别固定在两个精密磁力碗座上:一个磁力碗座安装在机床工作台上,另一个安装在机床主轴上。在这种布局中,当数控机床按设定的圆形轨迹运行时,球杆仪能够测量半径的细微变化。
 

  信号处理在球杆仪内部进行,而数据通过无线连接传输至个人计算机中。采集的数据用于计算定位精度(圆度和圆度偏差)的整体性能,计算方法符合国际标准以及雷尼绍自己的分析报告标准。
 

  球杆仪数据以图形和数字两种形式显示,可进一步帮助诊断机床误差。球杆仪组件包含50 mm、150 mm和300 mm加长杆,可用于诊断各种尺寸的数控机床。
 

  挑战
 

  无论机床的类型、规格、工作负荷和使用率如何,如果不加以维护,即使是最好的数控机床,定位精度也可能会随着时间的推移逐渐下降,从而产生加工误差。组件磨损、碰撞造成的损坏、安装错误,甚至是基座振动和环境温度的变化都可能对精度造成不利影响。
 

  在零件加工完成后才发现机床问题的代价十分高昂。在BAE Systems制造的机身组件中,很大比例都是由钛合金材料加工制成的。这种高强度、轻质、耐高温和耐腐蚀的金属材料价格不菲且日益紧缺,需要提前一年向供货商预定才可保障供应。
 

  除了昂贵材料报废造成的损失外,机床误差造成的数控机床加工时间损失更是难以挽回。
 

  一件复杂的钛合金机身组件一般需要机床加工40个小时。重复生产出报废组件会对企业的生产效率造成严重影响。
 

  一个典型的例子是,BAE Systems的制造工程师曾发现在众多的机床中,有一台机床的加工精度正在缓慢下降,车间操作人员渐渐对其性能失去了信心。由于越来越难以生产出达标的零件,问题机床逐渐被闲置,而它原来承担的工作量则被分流到其他机床。
 

  要解决面临的这些难题,需要定期检查数控机床的性能。保持机床的定位精度对于确保质量和生产效率而言至关重要。
 

  解决方案
 

  为了协助定期进行数控机床的性能诊断,BAE Systems以前使用雷尼绍的QC10球杆仪系统来识别特定的机床性能误差。
 

球杆仪诊断助力飞机机身制造

雷尼绍QC20-W球杆仪
 

  现在BAE Systems开始使用第二代QC20-W无线球杆仪,还启动了一项涵盖整个工厂的预防性维护计划,规定每周、每月和每年对所拥有的60多台数控机床进行定期检查。
 

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