为了满足不断增长的需求，机床制造商正在整合新的资源、技术和战略
全球巨头波音和空中客车公司记录下的大量积压飞机，以及不断增加的支线飞机清单，正在扩展供应链的能力以加工最新的难加工材料。对于据称燃油效率提高 20% 的新型喷气发动机设计，部件必须旋转得更快、运行得更热并且燃烧更清洁。正在开发结构更轻的发动机和设计，使用挑战现有制造工艺的先进材料。对商用飞机的需求不会很快消失。预计到 2025 年，今天有 20 亿人乘坐飞机，将增至 60 亿，货运能力也将急剧扩大。
为满足预期需求，机床制造商正忙于整合其机器技术资源, 基于客户的体验,并处理数据，以证明他们声称制造了从喷气发动机部件、机身、结构部件到起落架的一切东西，都是用先进材料制造的。
Parpas XS 桥对于用于构建复合材料的加工工具，铣床的 X 轴行程可达 18 米。在本地收集的技术数据在全球共享
Okuma America Corp.（北卡罗来纳州夏洛特）已正式确定其全球航空航天加工的方法将自己定位为应对飞机积压订单带来的应用和业务的冲击。 “我们已经组建了一支由来自美国、欧洲和日本这三个主要市场的人员组成的团队，他们正在共享数据、案例历史经验，以找到 Okuma 航空航天技术的最佳点，”said Bob Baldizzi，首席工程师。 Baldizzi 说：“我们的目标是使用我们的单一来源技术定制我们的机器，用于加工喷气发动机旋转部件、磁盘、叶盘和轮毂。”
发动机的热侧必须在这些圆盘的外围铣削槽，因此机器以最高精度运行是绝对关键的，”Baldizzi 说。 “因为我们有自己的控制权，所以我们可以毫不费力地从实际切削动态中获取数据。我们有客户要求我们提供冷却液流量传感器、冷却液温度传感器和振动分析传感器可以提供的监控能力。我们可以将这些数据收集点打包在一起，并使用条形码和零件序列号创建零件跟踪，包括检查信息以实现完整的可追溯性。”
Okuma 的航空航天机器型号包括 Multus B750、multifuncti在中心距达 6 m 的机器上用于车削和机加工。对于叶片铣削，其中一个 Multus 平台已经过修改，可以进行五轴加工以对喷气发动机叶片进行轮廓加工。 Okuma 的卧式机器可以选配车削功能，以使用标准的现成工具加工锥孔。 Baldizzi 说：“飞机专家特别喜欢这种无需更换工具即可在液压驱动系统上打多个孔的功能。”
在涡轮叶片中激光钻微孔
竞争飞机发动机加工的工艺除了先进的五轴加工中心技术和多任务机床，还包括先进激光加工、放电加工 (EDM) 和高精度电化学加工 (ECM) 方面的最新发展，尤其是涡轮叶片的小孔钻削。
在其位于阿拉巴马州奥本的新工厂，GE 航空公司正在使用高功率激光钻孔微型冷却管喷气发动机叶片中的 les 由在高压涡轮机内部运行的耐热超级合金制成。 “这是我们喷气发动机中最关键和最复杂的部件之一，”GE 航空公司首席执行官大卫乔伊斯说。 “它们具有完美的空气动力学形状，带有激光钻孔冷却孔，因为它们在非凡的温度下运行。我们认为它们是一件艺术品。”
GE 已向新工厂投资 7500 万美元，该工厂正在开发不仅可以钻孔，还可以焊接和打印的激光工具。 GRC 实验室拥有北美最强大的激光器之一，功率为 20 kW。研究人员将激光器安装在机器人上，用它来熔化金属并开发出更高效的新焊接方法。科学家们利用激光的高能量密度快速深入地穿透金属部件。
精密 ECM 加工喷气发动机叶片、整体叶盘
电化学加工 (ECM) 是最常见的与去毛刺应用相关化，特别是在注塑技术。专门设计的 ECM 工具仅用于去除严格局部区域的材料，以去除毛刺以创建半径或创建环形凹槽、空腔和其他几何形状。埃马克有限责任公司（密歇根州法明顿希尔斯）推出了一种先进的精密电化学加工 (PECM) 工艺，能够以喷气发动机应用所需的精度对单叶片和整体叶盘进行粗精加工。
粗加工过程是预轮廓操作，具有开放公差和 2-4 毫米/分钟的进给速率，同时为后续精加工过程留下足够的材料（大约 0.2 毫米）。可以使用针对相关几何形状优化的各种刀具策略来执行粗加工操作。如果单叶片可以通过双面同步操作进行加工，整体叶盘几何形状的预加工最好沿叶片轴线进行，例如... EMAG 的 ECM/PECM 技术涵盖高达 20,000 A DC 的功率范围和 30,000 A 的脉冲率。PO 900 BF 机器可容纳最大直径为 900 毫米的工件和高达 250 毫米的单刀片。这些机器还可以配备液压零点夹紧系统、可变振荡器和自动换刀器。
Agile Process 结合了磨削、铣削
Makino 的 G 系列磨床非常适合磨削刀片、叶片和喷气发动机的大部分内部部件，特别是在热区。 Makino 航空发动机技术经理 Billy Grobe 说：“我们非常关注 G 系列机器中的 Viper 磨削工艺，用于加工钛铝化物等新材料。”公司（梅森，俄亥俄州）。 “这些特殊的机器可以进行磨削和铣削，以及您可以在加工中心上进行的任何操作。它们为我们提供了一个适应性强的机器平台，该平台能够在最少两次夹紧的情况下加工完整的叶片或轮叶部件，消除因将工件从机器移动到机器而导致的堆叠错误，”Grobe 说。
在 IMTS 上，Makino 推出了 EDBV3 快速孔钻 EDM，这是一种水基五轴机器，专为在叶片和轮叶部分中加工冷却空气孔和成型扩散器孔而设计。 EDBV3 上的所有 EDM 钻孔均完全浸没在水下进行，以获得更高的零件质量、更高的稳定性和比传统技术快 10 倍的加工速度。为了进一步提高生产率，EDBV3采用单电极加工方式，避免了定制多电极刀柄的高成本，并使刀柄标准化，具有更灵活和成本更低的特点。t-高效系统。对于不同直径的冷却孔的无人值守燃烧，EDBV3 具有自动工具更换 (ATC) 和自动导轨更换 (AGC) 系统。获得专利的电极组将电极支架和模具导向装置组合成一个通用组件，通过简单而精确的自动更换提供了更高的可靠性。这些功能共同实现了 30 秒的 ATC 和 AGC 交换。
在喷气发动机加工中取得飞跃
“GE LEAP 和 Pratt Whitney Gear Fan 喷气发动机都旨在美国三井精机（新泽西州富兰克林湖）总裁 Scott Walker 说：“燃油效率提高了大约 20%。” “普惠公司的策略是使用行星齿轮来驱动风扇。这允许发动机运行得更热、更快，从而产生更多动力。但所需的材料几乎不可能加工。一些热台叶片的镍含量高达 28–30%，这使得它们非常坚硬，因此您必须Walker 说。
Mitsui Seiki 制造了两种机器来生产整体叶片转子 (IBR) 和单叶片，并且正在开发用于生产钛铝化物的铣削和研磨策略。机器型号包括用于叶片和叶盘加工的 Vertex 型机器，以及用于加工发动机护罩和外壳的 800 毫米和 1 米耳轴式机器，这些机器由薄壁铬镍铁合金制成，具有许多孔和角度，需要五轴加工。
Mitsui Seiki 的航空模型包括用于叶片和叶盘加工的五轴加工中心。LEAP 使用一些具有挑战性的材料，例如 GE 的铝化钛。钛铝化物是一种金属间化合物（伽马钛合金），具有res 强大的原子间联系，使其类似于陶瓷。它的相对脆性可以通过添加铌和铬等元素来抵消，虽然它的密度是更典型的镍合金的一半，但它能够承受高达 800°C 的高温。“加工这些材料的策略仍然必须是Mitsui Seiki 的 Walker 说。
“一个策略是使用全自动生产线制造喷气发动机，就像汽车发动机一样。他们不想让它们变得更快或更快，他们想让它们始终如一地好和可靠，这样他们就可以在生产线上计划每月要生产多少台发动机。因此，您将看到从独立机器到典型汽车型流程的转变，这意味着机器必须可用于接受机器人和龙门起重机进行装卸、测量和做Walker 说。
控制工具尖端精度的卓越热稳定性
Parpas America Corp.（密歇根州布卢姆菲尔德希尔斯）设计了热稳定性控制其 XS 高架龙门五轴桥式铣床和 OMV/Formula 卧式镗铣床，以控制刀尖处的加工精度。实际上，所有可能影响精度的机器结构都被封闭起来，并配备了经过工程设计的加热和冷却空调和冷却剂。 XS 桥式铣床的 X 轴行程可达 22 m 或更长，用于加工用于制造空客 A350 和波音 787 等飞机外壳的超大型复合材料零件的叠层模具和工具。
另一种使用类似热稳定性方法的机器是 Parpas OMV/Formula。
两台 Formula 机器已在洛克希德马丁沃思堡服役，用于铣削 F-35 战斗机的交钥匙解决方案中间部分机身。日在项目中，除了具有温度控制和空气过滤功能的自动化单元外，XS 还采用了上述热管理系统。
“XS 机器是一种高架龙门机器，能够封装整个机器没有将其置于受控环境中，包括立柱侧面、作为横梁的桥、冲锤和冲锤鞍座，但冲锤的导轨 [垂直轴] 除外，”运营经理 Tom Hagey 说。 “顶杆的头部向下突出到机器的工作台上。 Hagey 说，“AIP 航空航天模具集团订购了四台我们的机器，其中一台用于他们位于密歇根州；另外三个用于他们位于加利福尼亚州欧文市的 Coast Composites 工厂。它们将用于生产用于构建复合零件的工具波音 787 和空客 A350。其中一台机器，双龙门模型的行程为 59 × 15' [18 × 4.5 m]，”Hagey 说。
工具选择导致可预测性
据 Ed Mulvey 说，技术支持应用工程师，Horn USA（田纳西州富兰克林），使用 Horn 的花键铣削和齿轮铣削工具等工具进行多任务加工，可以在最新的多任务机床上一次设置完成齿轮或带有花键的轮毂。 “对用户来说，真正的好处是零件的质量得到保证，因为操作被最小化了。我们的工具特别适合满足航空航天零件所需的高强度切槽要求。 Mulvey 说：“我们所有刀具的直径都特定于孔尺寸和凹槽深度。”
“有效加工的秘诀在于获得基体、切削刃和涂层的最佳组合，特别是对于应用涉及难以加工的材料，例如 Inconel、钛、高端不锈钢、沉淀不锈钢、钴合金和司太立合金。除了一些较新的可硬化钛，我们认为钛不像过去那样难加工，”Mulvey 说。
“因为所有这些材料的可加工性等级都很低，我们争取刀具寿命的可预测性。我们提供高质量的工具，以便客户知道他必须多久更换一次刀片。这有助于当今大多数机器都有一个工具管理系统，该系统会告诉操作员何时需要更换刀片，这样宝贵的时间就不会浪费在生产中，”Mulvey 说。 “最近的一个例子是一位客户正在用优质渗氮钢加工航空航天业的部件。我们推荐了一种运行非常成功的涂层。以前，使用的是 CBN，该工艺必须在周期中途停止以使材料冷却。我们的自由切削几何形状 in 与涂层结合允许不间断生产。这种定制解决方案降低了废品率并提高了整体零件质量。”
刀柄技术确保质量结果
Haimer USA（伊利诺伊州维拉帕克）提供三种刀柄技术，旨在产生高质量的加工结果，特别是在高速加工应用中。 “首先是我们的平衡设备，旨在在工具组件进入机器之前对其进行平衡，”总裁 Brendt Holden 说。 “刀具总成包括带有切削刀具的刀柄和所有附件，例如拉钉、螺母、夹头、面铣刀、刀片等。平衡整个总成可以使机器运行速度更快，尤其是在铝加工中，而无需在切削刃处产生振动。平衡的刀具可产生出色的表面光洁度，延长刀具寿命，并防止可能损坏主轴，”Holden 说。
第二种技术是 Cool Flash，它集成到 Haimer 的带 Cool Jet 的 Power Shrink 卡盘中。 “Cool Flash 克服了高速应用中冷却液从切削区散开的趋势。它在产生大量切屑的铝结构加工中或在喷气发动机加工中难以去除切屑的叶片深铣削应用中特别有效，”Holden 说。 “Cool Flash 允许冷却液绕过切削刀具，在那里它被重新定向回切削刀具的刀柄，然后它跟随刀具的刀柄以高压到达切削区域。”第三项技术是 Safe Lock，旨在防止刀具（主要是大螺旋立铣刀）在高速结构铝加工或钛粗加工应用中从刀柄中拉出。我
