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航空級鋁制熔模鑄件的高效精加工
【機床商務(wù)網(wǎng)欄目 名企在線】位于猶他州奧格登市的LeanWerks公司如今逐漸向其他行業(yè)拓展業(yè)務(wù)，包括航空航天和高速自動化行業(yè)，以建立更均衡的客戶群和更穩(wěn)定的工作流程。
一家航空航天零部件鑄造廠找到LeanWerks，希望他們承接用于制造噴氣式發(fā)動機燃油濾清器外殼的鋁制熔模鑄件的加工作業(yè)。
LeanWerks開發(fā)了一個集成切削刀具、工件夾持和測頭測量技術(shù)的加工過程，實現(xiàn)了在車銑復(fù)合機床上通過一次設(shè)定對這種熔模鑄件的五個面進行加工。
挑戰(zhàn)
熔模鑄件具有形狀復(fù)雜但尺寸精度高的優(yōu)點，但是，這些鑄件仍需要經(jīng)過精加工才能實現(xiàn)精確的裝配，以達(dá)到產(chǎn)品功能的高性能要求。
LeanWerks轉(zhuǎn)而考慮如何充分利用現(xiàn)有的Mazak Integrex i200S車銑復(fù)合機床的銑削能力，以盡可能減少在加工過程中接觸工件的次數(shù)。
在車銑復(fù)合機床上加工燃油濾清器外殼時，雖然不需要車削操作，但也存在多項挑戰(zhàn)。例如，A356.0航空級鑄鋁的二氧化硅含量很高，切削難度大。
此外，這種鑄件的幾何形狀復(fù)雜，在各個表面上具有多個角度各異的特征，而且薄壁部位在加工過程中會產(chǎn)生振動問題。再加上，這種工件具有公差要求嚴(yán)苛的復(fù)雜基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。
解決方案
LeanWerks采取了三大步驟，實現(xiàn)了在車銑復(fù)合機床上通過一次設(shè)定對熔模鑄件的五個面進行高效加工。
第一步是設(shè)計一款夾具來固定鑄件，以便對工件的五個面進行加工。
第二步是，該工廠集成了一套觸發(fā)式測頭測量系統(tǒng)。由于每個毛胚鑄件的形狀略有不同，而且用于解決Y軸行程問題的滑動夾具會改變工件的位置，因此必須進行觸發(fā)式測頭測量。通過測頭測量可精確地確定工件移位后的新位置，從而使后續(xù)刀具路徑與實際工件位置實現(xiàn)最佳擬合。
事實上，該工廠意識到，除了標(biāo)準(zhǔn)長度的測頭之外，他們還需要一個測量范圍加大的測頭，用于測量工件內(nèi)部深處的特征。
由于車銑復(fù)合機床只有一個測頭測量通道，LeanWerks使用雷尼紹RMI-Q無線電接口對機床進行了改造，并在主機控制面板中安裝了可編程邏輯控制器 (PLC) 卡來處理第二個測頭的信號。
短測頭使用長度為25 mm的測針，長測頭使用安裝在200 mm加長桿上的長度為50 mm的測針。
兩款測頭均使用雷尼紹RMP60測頭本體。
使用雷尼紹的Inspection Plus(增強型工件測量軟件)對測頭測量程序進行編程，并將生成的代碼添加到機床程序的適當(dāng)位置。
初始測頭測量程序在外殼腔內(nèi)的底部端口及外殼正面的開口上采點，以確定工件的中心軸。
測量的其他特征包括靠近表面的其中一個小端口，以確定工件的旋轉(zhuǎn)方向；以及主側(cè)法蘭的一個內(nèi)壁，以確定工件的Z軸位置。
Mazak的工件位置誤差補償 (WPEC) 軟件模塊能夠利用初始測頭測量位置進行計算，以檢查工件隨主軸分度運動后的真實位置偏差。在初始測頭測量程序之后，再執(zhí)行后續(xù)測量，以確認(rèn)相關(guān)特征和加工后表面的位置。
最后一步是，該工廠采用先進的切削刀具技術(shù)對該工件和研磨鋁材料進行深加工操作。
結(jié)果
LeanWerks開發(fā)出在車銑復(fù)合機床上加工熔模鑄件的制程，將每個工件的加工效率從每件10小時提升到不到2小時。
在此基礎(chǔ)上，該工廠還在探索更多方法，以提高現(xiàn)有的生產(chǎn)加工能力，向更多行業(yè)拓展業(yè)務(wù)。
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