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Blum-Novotest的LaserControl NT 激光刀具测量系统能够提供出色的加工稳定性,有助於达到最佳的生产质量。难怪一流的航用发动机制造商MTU Aero Engines在其100多台设备上使用该系统。

安全航行来源于质量

“如果您的汽车发动机出现故障,只需要停靠在路边等待维修技工的到来。但是如果飞机的喷气发动机出现故障,那么机上数百人的生命安全便会面临严重的威胁。”慕尼黑MTU Aero Engines公司数控加工技术支持Walter Strohmeir这样解释MTU最注重“质量”的原因。

作为德国领先的航空发动机制造商,MTU公司在全世界范围内提供军用发动机和工业静态燃气涡轮机的研发、制造、分销及服务。Walter Strohemir表示,“MTU公司所有的组件都必须达到指定的公差要求—往往是百分之一毫米的量级。”

航空发动机的生产加工要求十分严苛。上世纪90年代中期,德国波龙科技有限公司(Blum-Novotest GmbH)供应的LaserControl NT激光非接触式刀具测量系统凭借出众的技术,经过激烈的竞争,在MTU的选拔过程中脱颖而出。随后,MTU购买了第一套激光系统,开始逐步对其现有设备进行升级,并在新设备上安装LaserControl NT。来自Blum技术销售部门并担任MTU支持工程师的Daniel Czujek表示,如今,MTU正在使用的Blum激光系统已超过100套。大约有300至350名MTU员工正在以三班制的方式使用LaserControl NT开展工作。此外还有许多机床配备有Blum的接触式工件测头。

MTU何以会如此依赖LaserControl NT系统呢?
 

优质系统带来出色质量

LaserControl NT是一款用于刀具设定和监控的光学测量系统,它不但提供基本的刀具破损控制,还能够检测包括刀具长度、半径、切削刃破裂情况,以及正常主轴转速下的主轴和刀柄精度等其他许多数据。该系统还能够在高速状态下补偿主轴温度偏移,探测并修正刀具的装夹误差。

在质量保证方面,Blum系统为所有MTU发动机的制造做出了重大的贡献。这些贡献包括,在慕尼黑公司与合作伙伴共同生产的新型GP7000系列航空发动机内,MTU所负责的低压涡轮机、中压涡轮套管以及高压涡轮机组件中均使用LaserControl NT进行测量。自2008年8月起,GP7000系列航空发动机便开始在长途航班中投入使用,包括空客A380的定期航班。在同类产品中,这一款喷气发动机堪称可靠性、耗油量以及噪声排放方面的基准。

“整体叶盘加工(blisk machining)”在航空发动机制造中发挥了重要作用。Blisks(整体叶盘)是由“blade(叶片)”和“disk(盘体)”这两个单词组合而成——将最高性能与最低重量进行有机结合。加工过程主要是整体转子的构造,将叶片和盘体构成一个整体,再将多余的叶片底部和盘体凹槽去除。“整体叶盘的主要优势在于其大大降低的重量,在高负荷运作中具有更长的使用寿命和更少的组件数量,同时还降低了必要的维护工作量。其中的大多数零件由钛制成。对于整体叶盘全程生产线上的刀具设定和监控,我们均采用LaserControl NT进行。”TP400发动机项目中压压缩机整体叶盘生产团队的领队Heinz Baumgartner解释道。实际上,他负责所有与整体叶盘相关的加工操作。19人的团队中几乎都在使用Blum系统。

整体叶盘的生产表现与数据令人印象深刻:根据组件的尺寸以及规定的加工类型,每一件工件的加工都需要15到60个小时不等。成品零件的价值介于30,000至60,000欧元之间。每一个组件的加工均需要使用从廉价的麻花钻到昂贵的特种刀具等大约10种不同的刀具。如果因刀具缺陷、磨损或者安装不当而造成生产过程出错,整个工件就此成为废品,代价相当沉重。这使得对加工刀具的持续监控变得至关重要。MTU公司曾经由于刀具安装不当而导致了严重的损失。但是在LaserControl NT的协助下,MTU有信心杜绝这类事故再度发生。

此外,LaserControl NT还有助于最大限度地提高机器的利用率。一位操作员往往需要负责多台加工中心,如果缺乏可靠的监控系统,当刀具出现诸如损坏、磨损、切削刃破裂等问题时,便可能需要很长时间才能发觉。这些问题都会破坏组件的加工表面质量。“我们的终极目标是实现对机器设施的最大限度利用,这意味着我们应朝着行业标准的每年5,000小时运行时间的方向发展。机器运行时间越长,我们的成本就越低。要实现这一目标,只能依靠在无人值守的周末连续工作。”Heinz Baumgartner 解释说。Blum-Novotest的销售工程师补充道:“还有依靠LaserControl NT系统支持。”这也是MTU Aero Engines生产专家之所以要在未来采取不同方法以应对刀具破损的原因,而激光测量系统将会在其中扮演最重要的角色。目前的解决方案是通过解读出错信息,当激光系统探测出刀具破损之后,就会自动更换备用刀具。通过将不必要的停工时间缩短到最低限度,这种程度的自动化将进一步提高机器的利用率。这一功能将会作为标准整合到Blum的测量周期中。

Blum激光系统所提供的出色的加工稳定性对其他方面同样大有裨益——大多数配备有LaserControl的机床不再需要刀具预调装置。某些加工中心可以并行运作,而MTU的目标是将来能够完全摒弃机外刀具预调装置,只要在机床上安装了新刀具,激光系统便可在机床上直接捕捉到微米级别精度的刀具数据。这将能消除人为误差,比如操作员手工输入刀具预置数据时出现的输入错误或者数位错序。如果在机床上直接测量,在任何情况下都能保持更高的精度和准确性,因为是在实际的夹紧状态和工作速度下进行数据记录。所有类型的刀具都将由激光测量系统进行测量。其中最小的刀具直径只有1.2mm,而最大刀头则长达250mm。


归功于2003年从Blum引入的NT技术,MTU完全杜绝了先前由于刀具冷却液偶尔出现的问题,获得了显著的效益。“在此基础上,当刀具使用冷却液进行加工时,理论上激光系统依然能够完美地进行测量。再加上几年前所安装的刀具喷气清洗装置,这一测量解决方案为加工稳定性带来了质的飞跃。我们与Blum公司多年来所建立的良好合作关系,是实现这一飞跃的关键因素。同样,对于特种刀具,Blum公司也提供了非标准的定制测量解决方案。”Walter Strohmeir介绍道。

该系统还能帮助MTU公司解决日常生产中所遇到的问题——避免由于长时间的运行所导致的机床热膨胀对加工品质造成的影响。通过对加工步骤的校准,LaserControl能够对这种膨胀效应进行补偿。这意味着机床转轴或主轴的热膨胀数据可通过校准进行检测并储存在控制器之中,用作附加的零点偏置。

“在我们看来,该系统所提供的加工稳定性是其最重要的特色。与Blum公司的紧密合作是我们的事业获得成功的又一个关键因素,因为Blum公司了解我们需要些什么,并且能够迅速为我们提供。此外,他们常常会为我们提供有用的提示,比如教会我们如何更快速地测量刀具。但最重要的是,他们供应的激光测量系统为我们带来了可靠并且值得信任的加工过程。”Walter Strohmeir 满意地总结道。

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