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MTU航空发动机公司致力于涡轮叶片生产自动化

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今日的飞机推进系统是技术的奇迹。飞机工业的供应商正在致力于生产技术现代化,以应对全球航空旅行需求迅速增长的挑战。最重要的是,处于发动机热气体区域中的叶片,必须承受直到最近似于极限的载荷。涡轮叶片生产的现代化一直是业界关注的重点。


位于慕尼黑的MTU航空发动机涡轮装配线

德国MTU航空发动机公司柔性生产系统高级经理Marc Weiss表示,为了应对上述挑战,公司组建了包括利勃海尔、Blohm、AMT和SOFLEX在内的供应商团队,以实现“在加工涡轮高精度叶片时所需的最高精度”。M TU 公司是所有性能级别的军民用航空推进系统以及固定式工业燃气轮机的制造商,致力于生产技术的自动化。

涡轮叶片是铸造零件,通常由难以切削的镍基合金制成,其复杂的几何形状需要精确加工。在操作过程中,叶片必须承受苛刻的条件,包括巨大的离心力、接近金属熔点的温度和剧烈的振动。飞机发动机或燃气轮机中的涡轮叶片如果断裂,可能会导致飞机失事或电厂毁坏。因此,严格的质量要求适用于制造过程的所有步骤。

为了开发新的高度自动化的生产系统,MTU只考虑了能够保证最高质量和可靠性的合作伙伴。利勃海尔-Verzahntechnik 公司自动化系统区域销售经理Michael Appel表示:“MTU的需求非常庞大,必须将员工的生产率提高十倍以上。”为了满足不断增长的需求,必须大幅提高生产率。例如,过去在单个工作站的生产链条中,需要一名员工手动操作一到两台机器。相比之下,新的解决方案仅依靠一名员工,即可让四个并行运转的全自动磨削单元都达到很高的加工深度。


MTU航空发动机利用创新供应商团队,开发一个全自动化的高精度叶片加工解决方案,以飞机涡轮满足增长的需求

每个加工单元都由德国Blohm Jung公司的PROKOS XT六轴磨削加工中心组成,Blohm Jung公司属于联合研磨集团,为飞机涡轮工业提供服务。MTU所使用的加工中心有六个轴和一个带零点夹紧系统的回转工作台、一个带金刚石尖端修整辊(用于磨削体)的仿形工作站和一个用于砂轮、钻头、滚齿刀和测量探针的换刀器。所使用的加工软件由MTU专门开发。加工中心由德国AMT Alfing Montagetechnik公司的机器人输送工件和工具。机器人从利勃海尔全自动托盘搬运系统(PHS)接收工件、夹具、修整工具和抓钳。PHS配有250个托盘槽,可在无人看管的情况下为加工中心提供至少66个小时的服务,以使系统在整个周末以及弹性运转时间内正常工作。同样来自利勃海尔的装货入口(LP)在制造单元的另一侧运行,为机床提供刀具和磨盘。

在各个单元中使用的AMT机器人执行一项艰巨的任务。AMT是一家从事安装和配合的专业公司,在汽车工业拥有丰富的经验。机器人必须从框架上卸下各个刀片,将它们精确地放置在特殊的夹具中,然后用配合件将它们夹紧在一起。然后,将包括已夹紧零件在内的夹具传递到磨削加工中心,并使用零点夹紧系统将其固定。该操作是困难的,并且在配合操作的传递和灵敏度方面都需要大量的专业知识。在这里,涡轮零件必须像生鸡蛋一样小心地对待,因为即使表面上最小的损坏或划痕也将是不可接受的

这些设备的“大脑”是来自德国SOFLEX Fertigungssteuerungs公司的控制系统,该系统将所有工厂单元连接在一起,以实现自组织的生产。这种新的柔性生产系统可以加工任意数量的、约15种不同类型的零件。而且,机床操作员的工作场所还以残障工人友好的方式布局。


正在为4个并行操作、全自动化的六轴磨削机床单元准备磨削轮

SOFLEX的控制系统用于整个制造过程控制。系统可以将人员、机床、系统、物流和产品数字化、彼此直接互联和组织起来,并优化整个价值链,直到它们能完全自动化地提供工件和操作设备。系统的软件可以计划并组织订单处理流程,控制工件的输送量以及工具、N C 数据、夹具和其他元件的供给,并将所需的制造信息传输到加工机床或手工工作场所。同时,该系统通过ERP、CAD/CAM和PDM系统自动与公司规划系统中的其他IT结构交换信息,从而在制造部门和更高的管理级别之间充当一个链接。

Appel 解释道:“对于利勃海尔来说,实际的挑战是选择我们的模块化自动化组件,并以一种促进平滑交互的方式将它们与其他系统链接在一起。”利勃海尔还负责整个系统的CE认证。工程团队的合作由MTU协调,合作伙伴在团队中享有平等的地位,他们交换了想法并开发了决定该系统的特性。这还包括一些细节,例如操作员的辅助功能,一个激光指示器会指出下一个零件分类放置的位置。

Marc Weiss表示:“我们共同创建的系统比迄今采用的技术更复杂、更先进。”整个系统的升级是成功的,目前的结果已达到计划的规格。借助新系统,MTU认为自己可以很好地适应未来的需求以及预期的熟练工人短缺情况。

作者:刘亚威/航空工业发展中心

转载自:民机战略观察

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