Huber&Grimme銑削中心：合成材料的快速加工

               位于Schwäb地區Laupheim市的Airbus Aircabin有限責任公司是Crew的成員廠，主要生產飛機的側裝飾貼板、頂裝飾貼板、行李箱的面板以及門和門檻裝飾貼等等。這些產品都是利用合成材料設計的空中客車飛機的零部件。這家空中客車獨資子公司的產品全部用于最新設計的A 380型空中客車飛機的內部裝飾。為了完成為新型飛機提供零部件的生產任務，該公司對他們的生產設備進行了現代化的更新改造，增添了必要的新設備。為此，他們新建了一個面積15000平方米的新車間，在整個新建車間里，現代化的高新技術裝備與手工操作兩種不同的生產加工方式緊密有機的結合在一起。與汽車制造業不同的是，在飛機制造業中，飛機零部件的生產屬于單件小批的生產方式。Aircabin公司每年大約生產350套空中客車飛機的零部件。
              設備改造的投資項目包括新購進的三臺由Huber & Grimme公司生產的加工中心。這三臺加工中心是專門用于加工合成材料飛機零部件的加工設備。Aircabin公司希望經過這三臺加工機床加工后的工件盡可能的沒有粉塵，從而保證較好的生產環境。將來，還計劃由一個自動運輸裝置將這些機床與高架立體倉庫連接在一起，并且保證目前使用的工藝裝備和CNC控制系統不發生改變。
              作為第一臺合成材料工件的生產加工機床，由于加工件的尺寸較大，因此采用了龍門式配置。為了能滿足要求的生產能力，該龍門式機床配備了雙工作臺。在切削加工時，懸掛切削刀具的龍門立柱靜止不動，機床的工作臺沿X坐標軸方向運動。機床的基本框架是焊接式結構，以便達到較高的整體剛性的目的。機床之所以采用這種加工形式是因為用戶在訂貨時還希望在這些機床上加工鋁合金工件。而機床整體剛性的提高對于加工合成材料工件無疑是很有益的。 
              機床的導軌采用的是預緊力滾動導軌。導軌驅動裝置配備的是滾珠絲杠傳動機構，將動力連續不斷的傳遞到運動工作臺上。凡是暴露在外邊的機構和裝置，例如工作臺驅動電機等，都被嚴密的遮蓋防護起來，這樣就有效的防止了粉塵的侵入。在這些加工機床中，也采用了線性驅動技術，例如在機床的Y坐標軸方向的運動中使用的就是西門子公司生產的線性步進電機（1FN3型）。 
六個數控坐標軸完成兩個分體工作臺的切削加工  
              機床的主軸采用的是功率6KW、最高轉速為60000轉/分的高速主軸。在Aircabin公司的三臺加工中心中，每臺機床都配備有一個切削功率為2.5KW、轉速為40000轉/分的銑削主軸，安裝在主軸托架上。而這一輔助切削主軸也可以根據生產加工的實際需要靈活的配置在機床的其他部位，這使得原來難以完成的切削加工在輔助銑削主軸的幫助下變得非常方便。為了完成復雜的飛機零部件加工任務，這些機床都可以按照5+1的坐標運動方式進行切削加工。機床沿坐標軸方向的快速進給速度為：X坐標軸80米/分，Y坐標軸110米/分，Z坐標軸40米/分。在X、Y、Z坐標方向的運動距離分別為：5670毫米，4650毫米和1150毫米。B回轉軸的回轉角度范圍為-125到+125°，C回轉軸的回轉角度范圍為-120到+470°。第六個NC數控坐標軸可以方便的用于兩個獨立的工作臺的運動。
              作為標準刀具庫，這些加工中心配備的是可容納12把刀具的盤式回轉刀具庫，安裝在Z坐標軸上。這種隨同切削主軸一同運動的刀具庫可以實現非常短的換刀時間。在Aircabin公司的龍門式銑削加工中心中采用的是雙面刀具庫，也就是說一次可以容納24把刀具，每次換刀的時間在9秒鐘以內。由于銑削中心的兩個工作臺可以分別獨自運動，因此裝夾工件的輔助時間就大大縮短。例如，在正常情況下一個工作臺在進行切削加工，而另一個工作臺則可進行工件的裝夾。當被加工工件的尺寸和體積比較大時，兩個工作臺也可以當作串聯在一起同步運動的一個整體工作臺使用。在裝夾工件時，工作臺運動到銑削中心的工作間外，保證了不會將粉塵帶到生產車間里。
              整個銑削加工中心有著完全的防護密封。為了排除銑削時產生的銑削粉末，在C坐標軸上安裝了抽氣排塵系統，它可以很好的吸取5坐標軸加工時銑刀切削所產生的粉塵。一方面從機床的加工間里吸取含有粉塵的空氣，另一方面從機床外部送入純度達99.9%的純凈空氣，從而使加工間內的粉塵量大大減少。另外，在機床的工作臺中還配備有空氣吹屑裝置。采用上述措施之后，可以保證從機床中出來的是干凈無粉塵的潔凈工件。  
              受加工過程控制的銑削刀盤從自動的高架立體庫中采取刀具。刀盤在交接工位處由定心機構自動調整定位。機床中有自動控制裝置，可以自動的控制銑削刀盤對刀具的鎖緊和松開。銑削刀盤中刀具的正確性識別采用的是條碼識別技術。在進行銑削刀盤的改換時，同時也在讀入新的銑削加工數控程序。機床與高架立體庫之間是通過企業網絡進行數據交換（例如銑削刀盤的件號，規格大小，存放地點等等）的。整個系統與Aircabin公司的PPS系統聯網。 
              安裝銑削刀盤的是一個托架，每個托架有六個按照“即插即用”原理設計制造的驅動系統，以便完成工件的切削和位置控制。它們可以在不關閉電源的情況下任意插接與拔除，這一特性對于自動化生產加工中的刀盤改換來說非常優越。每個銑削刀盤由12個夾緊和位置控制氣缸（油缸）進行控制和監控。在加工飛機零部件時，每次只能從服務器中下載一個加工程序，而且每次只允許當前運行的加工程序進行訪問，這就有效的避免了加工程序之間的混淆和錯誤。機床的數控系統、夾具刀具的控制系統和切削加工參數的控制系統采用的是西門子Sinumerik 840D數控系統。 
極高的CNC適應性能  
              數控系統帶有兩塊Intel公司的Pentium微處理器，使用的是微軟公司的視窗操作系統，這給了用戶一個開放式的數控程序編制方案，給用戶提供了更加廣闊的數據通信與交換的天地。如果被加工工件的結構形狀非常復雜，Aircabin公司的CNC加工中心會將這些加工數據分配給下一級的NC控制系統：NCU 573.3。該NC控制系統具有10個工作通道，可控制31個坐標軸。一般來講，這些NC控制系統不處理銑削加工程序。
               西門子Sinumerik 840D型CNC數控系統可以為高性能、高要求的數控加工機床提供所需的一切功能，例如預測未來的高速切削加工、無漂移的運動控制和預控制、曲線曲面的非均勻有理B樣條插補、功能強大的5坐標控制功能、鉆、銑、車、連續沖裁、沖壓、磨削和激光加工工藝技術在一套控制系統中的集合、加工過程中的測量以及安全可靠性檢驗技術等等。為了使銑削加工中心可以實現雙工作臺運動，還專門開發了包括具有程序自動預選功能的專用程序。
              在西門子Sinumerika 840D數控系統中，一個非常重要的特點是安全可靠性。它包含了智能化的安全檢測技術，包括了從系統層次到各個驅動部件層次、檢測系統層次的安全可靠性檢驗與控制。該安全監控模塊不僅對人員和設備的安全可靠性有著幫助，而且還可以簡化機床的設計，因為許多功能都已經集成到數控系統之中了，不必再依靠外部開關控制部件來實現這些功能。
              于飛機制造企業來講，普遍感興趣的是功能強大的、優化了的運動控制語句，適用于5軸銑削的新的半徑補償功能。在這種新的刀具補償功能里，對銑刀的半徑尺寸進行補償后可自動的對銑刀的長度尺寸進行適配，以及提前進行的刀具運動位置檢驗，全新的運動加速信息反饋方式等等。在大型加工機床中，利用位置測量系統對機床的固有自振頻率進行測定，并作為需要衰減的參數輸送給機床的驅動系統。由于這種主動式的減震措施，Aircabin公司的數控銑削加工中心可以在大型工件的表面得到均勻一致的加工質量。 
              將來進一步的計劃是利用專門的控制程序將高架立體庫與數控銑削加工中心連接起來，以實現生產過程的全部自動化控制。另外，還可以在銑削夾具的驅動系統中實現12個數控軸的自動化控制。到那時，軸驅動控制器（Simodrive 611U）將會從CNC控制系統中的PLC中獲得控制指令，而不是從NC數控程序中獲取控制指令。這將會進一步提高機床自動化加工的靈活性。西門子公司也計劃專門為這種大型銑削加工中心研制開發一種操作控制界面，使它可以與生產控制服務器或者高架立體庫進行數據通信，并且每次只允許唯一的一個程序經過登錄許可驗證后在特定的目錄中存取。加工中使用的零點數據同時由服務器提供。