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斯达拉格Starrag LX系列5轴联动叶片加工中心

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斯达拉格Starrag LX系列5轴联动叶片加工中心
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斯达拉格在全世界领先的透平机械制造商中拥有良好的声誉,无论是航空发动机制造商、蒸汽轮机还是燃气轮机制造商。斯达拉格是全球知名的品牌。

斯达拉格提供的产品和服务包括高新能的加工中心、系统的集成和调试、专用的CAM软件,以及优化的工艺和刀具等。

斯达拉格拥有丰富的工艺专有知识。数十年来,已经成功向客户交付钥匙解决方案。我们的客户受益于我们创新的加工工艺、灵活的生产支持、单独的培训和全球的服务。

应用领域

航空发动机叶片
可靠的生产:全自动自适应加工

斯达拉格提供复杂航空发动机叶片的加工方案。航空叶片都采用难切削材料,如钛合金、γ钛合金或高温合金,而且叶片很薄,加工刚性较差。斯达拉格的创新方案可以完美的解决上述加工难题。

LX系列机床适合各种毛坯形式。例如精锻的叶片毛坯,只需要对进出气边、凸台、叶根或转接区域进行加工。

即使式超薄叶片,Ra<0.6μm

燃气轮机叶片

燃气轮机的特点是叶片宽和薄、轮廓精度和表面质量要求高。LX系列叶片加工中心具有良好的工艺稳定性,叶片加工完可直接装配。

机床的设计充分考虑叶片材料对加工性能的影响。创新的装夹方案确保机床的工艺稳定性和灵活性。

平均效率提升80%
蒸汽轮机叶片

高效加工叶片是斯达拉格的核心竞争力之一。无论叶片材料是不锈钢还是高温合金,无论毛坯是方钢还是锻件,甚至叶片的长度达2m以上,斯达拉格都有完整的解决方案。

专注于效率的同时,斯达拉格同样重视工艺的可靠性,零废品是斯达拉格的目标。

斯达拉格的技术优势

可靠性、产能和效率是叶片生产过程中最重要的质量因素。斯达拉格不断优化这些过程因素。

生产力

机床的设计和轴结构至关重要,粗加工时这是保持工艺稳定性的关键;精加工时这是实现高动态性能的前提。同样,机床的设计和轴结构对减少加工时间,降低刀具磨损也有很大影响。

除了经典的机床合计理念,斯达拉格还针对超长和薄壁叶片提供高效的解决方案。这些叶片本身刚性较差,难以达到稳定的切削条件。

斯达拉格提供专利技术的方案来解决生产中的难题。例如LX 021的驱动尾架或LX 451的全自动固定中心架。机床和控制系统完美协调。

从大量细节上对控制系统和刀具路径进行开发和优化,以达到精度、表面质量和效率的完美组合。

根据实际的应用情况,机床可使用5种优化的动态设置:粗加工、半精加工、快速精加工、精加工和超精加工。

斯达拉格机床主要用于铣削。非生产时间经过系统地分析,并尽量避免或缩短。在提供更高效率的同时无需附加的费用。

总而言之,粗加工和精加工均可实现最高的效率。

集成的车削功能

所有LX系列机型都可配备车削功能。自由面车削、特殊车削循环等使得机床可以进行完整加工。

表面质量

加工出毫无瑕疵的叶片是斯达拉格的明确目标——铣削后的叶片能够直接装配,或者仅需要极少的后续工艺如振动光饰。

斯达拉格对工件表面的加工缺陷进行系统地分析,并对整个系统进行优化。

在消除加工颤纹和生成高质量刀轨方面,LX系列建立了新的标准。

创新冷却方式

正确的冷却方式是降低刀具成本和提高加工效率的关键因素之一。

LX系列机床的过主轴中心冷却方式包括:

  • 高压冷却液(水基或油)
  • 过主轴中心气冷
  • 最小量油雾润滑
  • 液态二氧化钛
  • 最小零润滑+液态二氧化碳

当然,主轴外围喷嘴也可使用冷却液或液态二氧化碳。这技术可以大幅度提高刀具寿命,降低刀具费用(液态二氧化碳、最小量润滑与干式加工相比金属去除率提升70%)。

精度/工艺稳定性

现代化叶片生产的目标是绝对保证质量。对于斯达拉格而言,这意味着即使不在理想加工条件下,如温度波动和缺少预热条件,也必须实现可靠地加工。

对于客户而言,他们不需要频繁地对叶片进行三坐标测量工作,从而降低加工成本,提高工艺稳定性。另外,客户无需给车间配备恒温装置,降低能源消耗。

为保证同一批叶片达到仅几微米的一致性,斯达拉格采取了大量措施:

  • 前提条件是LX机床采用成熟先进的设计理念,包括对称性、合适的冷却装置、高效的排屑器等。
  • 机床主要部件的稳定特性一致,这是热稳定性的基础。冷却液的温度能够与环境温度一致。
  • 采用直接测量系统,可以对主轴热膨胀和离心引起的变形进行连续的测量。
  • 机床受热引起的变形可以在加工前直接在工件上补偿。

所有这些措施确保LX机床具有优秀的工艺能力,避免废品引起的高昂损失。根据实际情况,可以取消后续的测量操作和减少温度调节的需求。

斯达拉格的创新方案

新的产品设计带来新的加工挑战。斯达拉格定制的、创新的方案解决客户棘手的问题。

自适应加工

效率和精度不只是机床和刀具的问题。许多应用需要对单个工件进行自适应加工。

在机床上采用斯达拉格的5轴测量循环对工件进行在线测量,获得工件的实际形状。

自适应模块生成新的数控程序。这种技术具有诸多优势:

  • 避免大型锻件毛坯上的非加工时间(空切)
  • 对精锻叶片的进出气边和凸台进行自适应加工,与已有型面光滑连接
  • 检测和补偿叶片变形
  • 检测和补偿机床的热变形

自适应加工是完全自动的过程。斯达拉格旗下的TTL公司专门提供自适应加工方案,用于叶片的自动修复。

创新的装夹方案

叶片的特殊形状需要特殊的夹具来装夹。斯达拉格的专家为您开发独特的装夹方案,满足叶片加工的特殊需求。斯达拉格的优势包括:

  • 同一种转接盘通用于所有LX机床。叶根采用虎钳装夹,叶冠采用液压夹爪
  • 夹爪灵活性好,既可以用于毛坯表面,也可以用于已加工好的表面。
  • 能够灵活的在对中装夹和偏心装夹方式之间变换,实现无变形的加工
  • 斯达拉格的方案能够对自由表面实现无变形和无压痕的夹紧,适合刚性差的叶片的加工。
  • 需要采用多套夹具时,控制系统保存各夹具的几何偏差,可以避免对毛坯的测量。
  • 液压夹具

斯达拉格的“微锻”技术可以替代振动光饰和喷丸强化等后续工艺。

斯达拉格不遗余力的提供最佳解决方案。替代振动光饰和喷丸强化等后续工艺可以大幅降低加工时间。

叶片轮廓精度的要求不断提高,传统的手工或机器抛光等工艺 已经不能满足要求。

为了达到要求的表面质量,只能在铣削加工时将刀轨的残留高度尽可能降低。而刀轨的密度直接影响加工时间和成本。

振动光饰需要之前的铣加工达到比较光滑的表面,这同样增加加工时间。

斯达拉格的“微锻”(Dengeling)技术克服了上述缺点。

铣加工后,采用高频轴向振动的硬质合金球光顺表面。该过程由换刀机构完全自动完成。

微锻头的轨迹由数控系统控制。

叶片另一常见的要求是提高其疲劳强度,从而提高使用寿命。“微锻”技术可以在叶片表面实现可控的压应力。

无人值守连续加工

斯达拉格LX系列机床具有独特的设计,可以对叶片进行无人值守的连续加工。可以采用机器人对工件进行上下料操作,工件可以自动在机床上夹紧。也可以采用棒料进给装置自动将长棒料送至旋转轴。从而可以 实现无人值守的加工。

小叶片的棒料进给装置

自动棒料进给装置可以将最大直径65mm的棒料送至A轴,直接从棒料加工出叶片。配备叶片输出装置(可以是单独的工件托盘,也可以是传送带),真正实现无人值守加工。

在LX 021上加工叶片

LX 021的尾架沿数控U轴运动,尾架上装有数控4工位转塔,其中3个工位可以安装不同的夹具,如顶尖或气动夹具等。

尾架处于第4工位时,主轴可以超过90°旋转。从而可以实现无人值守的完整加工。

斯达拉格——CAM专家

优秀的CAM软件能够在叶片的三维模型和刀轨与完美加工的工件之间架起桥梁。斯达拉格的RCS软件时顶尖的叶片加工编程软件。

叶片编程软件RCS

斯达拉格的RCS是专用于叶片高效加工的CAM软件,基于30多年的叶片加工经验。RCS软件由斯达拉格在其瑞士工厂开发和测试。斯达拉格的目标是提供与最新加工挑战相适应的工具。

今天的加工需要灵活的编程系统,能够适应无论是汽轮机叶片、燃气轮机叶片还是飞机发动机叶片的加工,而且编程效率要高,能够便捷地在不同项目之间复制工艺。

基于这些考虑,RCS软件在设计时就有重要的目标:单个软件模块必须满足客户需要。模块化的结构使RCS软件操作简单。

RCS——参数编程

在RCS中导入和操作CAD模型极其简单。RCS具有针对多个系统和数据格式的统一接口,涵盖STEP模型、尺寸定义、刀具和刀轨等。

参数化编程——转化为特征,按装配体操作——是RCS的特点。这意味着同一特征只需定义一次,即可供多个操作使用。

RCS刀具——刀具管理系统接口

如同RCS其它界面,添加刀具极其简单,软件对每一项参数提供直观的图示。

RCS提供与外部刀具管理系统的接口,所有刀具信息,包括特定材料的切削参数可以自动的传输。一种刀具只需定义一次。

RCS仿真

通过集成的工件仿真,RCS进一步缩短编程时间。

碰撞检查包括:

  • 工件
  • 刀具和刀柄
  • 夹具
  • 主轴

材料去除率可以针对单个操作或整个项目计算。自适应进给控制允许在低材料去除率时提高进给速度。

RCS后置处理器

RCS后置包含LX系列机床的所有选项,只需几次鼠标点击。

LX系列机床具有优秀的动态性能和灵活性,可以在RCS后置中方便的为某个操作设置机床参数,从动态性能参数到冷却液类型。

RCS后置处理器时RCS软件到机床的完美兼容的接口。

RCS还包括刀具信息的接口,无论是到对刀仪还是到数控系统。

RCS自动编程

RCS自动编程可以在5分钟内对叶片进行编程。1小时内,整个透平机组的所有动叶或静叶即可编程完成。

  • RCS自动编程将数小时的编程时间缩短到5分钟;
  • RCS自动编程生成可直接加工的程序;

RCS自动编程包含3个步骤:

  1. 定义一个RCS程序为模板。该程序可以包含对具体叶片并不适用的操作。
  2. 新叶片编程时,叶片数据由RCS接口导入。自动编程模块自动选择刀具和操作。为了确保最高效率,系统会尽可能选择最大直径和切刃半径的刀具。
  3. 自动编程后的操作经过后置处理器生成NC代码。

RCS优点:

  • 专用于叶片加工编程
  • 参数化结构,高效编程
  • 多种铣削策略选择
  • 与机床完美兼容的后置
  • 可选3轴、4轴和5轴加工策略
  • 基于窗口系统,界面直观

斯达拉格——柔性生产线

低成本加工不仅与加工工艺有关,也与物料的运输和操作过程相关。斯达拉格柔性生产线时高效、低成本加工的典范。

自动化/生产线

30多年来,斯达拉格一直是叶片生产线的供应商。生产线将多台机床连接起来,实现叶片的全自动生产。生产线满足方钢或锻件毛坯的生产,客户可以选择手动或者自动上下料。从型面到整个叶片加工都可以在生产线上实现。

其它的后续操作如清洗、测量、打标签、去毛刺或抛光等都可以集成到生产线中。

生产线的完整加工过程由界面友好的中央电脑计划,引导,监控和记录。

每一条生产线都是针对客户的具体要求设计,并作为交钥匙解决方案提供。为确保生产线系统全自动和无人值守的运行,在机床设计阶段就考虑如何最佳的集成设备,包括多种必要的装夹方式。模块化的结构允许系统在后期添加设备。

斯达拉格——工艺伙伴

为实现高效的生产,每一个因素都必须考虑。斯达拉格是叶片加工的顶尖合作伙伴。与用户紧密合作,生产效率不断提高。

技术支持:

叶片加工的精度和效率也取决于工艺人员的经验。

斯达拉格致力于新工艺的开发。新开发的加工循环和 刀具可以显著缩短加工时间。为使新机床发挥出最大的潜力,斯达拉格对工艺的每一个细节进行分析,评估优化的潜力。斯达拉格持续不断地评估和改进加工策略、刀具和切削条件和夹具。

斯达拉格与客户紧密合作,使客户能够受益于工艺的创新。

基于此伙伴关系,斯达拉格能够为您提供:

  1. 工艺开发和优化:针对具体的客户需求,将最新的加工技术融于客户工艺中;
  2. 定义RCS自动编程模板:模板一旦定义完成,客户可以在数分钟之内完成叶片的编程;
  3. 工艺分析:深入分析客户的困难工艺,如有限元计算、刀具优化、刀轨优化等;
  4. 夹具设计:无论是方钢、模锻还是精锻件,开发可靠性高同时不使叶片变形的先进夹具;
  5. 机床升级:斯达拉格希望客户受益于对成熟机床的不断改进。控制系统和机械部件的升级可以大幅提高LX系列机床的效率。

在斯达拉格工厂,技术人员不断对已有产品进行改进,确保机床产品始终处于 领先位置。

针对特定客户的改进效果明显,费用透明。

虚拟加工模块:

虚拟加工模块是斯达拉格开发的用于叶片加工中心的高度智能的仿真程序,用户可以在屏幕上对叶片加工的整个过程进行仿真、检查和优化。

卓越生产中心CPE

斯达拉格总部设有现代化的卓越生产中心,在这里您可以试验和优化加工工艺,进行试切件或小批量产品的加工。卓越生产中心拥有最新的4轴和5轴加工中心,适合各种透平叶片、旋转件、复杂结构件的加工。无论是钛合金和高温合金的高精度重切削,还是轻合金的高精度高速切削,加工完的表面质量都可以达到IT5级。

在LX系列上加工斯达拉格某型号γ钛合金标准叶片,2014年需要100分钟,2016年需要70分钟,2018年只需要50分钟。

LX系列机床提供最优的叶片加工条件。所有的技术参数,如轴的行程、力、扭矩和加速度等都根据叶片加工的要求而设定。

LX机床的优化从未停止,斯达拉格的目标是持续不断地增加客户的受益,也就是提高效率和质量,扩展应用范围。

LX系列因其独特的设计而著称:

  • 所有旋转轴和线性轴都没有反向间隙,具有高刚性和高阻尼性,能够实现最佳的表面质量。
  • 所有竖直轴都采用平衡缸予以平衡,提供最佳动态性能。
  • 斯达拉格的智能电主轴专门为叶片的加工而设计,用于整个LX系列。
  • LX系列机床采用模块化设计,能够保持最佳的稳定性,同时可以持续不断地对其加以改进。
  • 斯达拉格对关键部件如电主轴和旋转轴提供替换服务,最大程度降低停机时间。

轴结构

LX021
LX051
LX151/251
LX 351/451
工件尺寸
斯达拉格LX系列工件尺寸

轴结构

LX系列机床的轴结构根据其所适合的叶片大小而优化。

对于加工小叶片的LX051,2个旋转轴放在工件侧共容易些。

对于适合较大叶片的LX151,2个旋转轴分别在工件侧和刀具侧。这样机床具有最小的运动质量,也就意味着更高的动态性能。另外,旋转轴运动时,直线轴的跟踪补偿运动保持在最低程度。

斯达拉格独特的倾斜B轴结构(LX151及以上机型)使得B轴摆动时,X轴方向几乎不产生补偿运动。

LX051上2个回转轴的中心位置同样可以达到相同的目的。

智能化机床

智能系统能够显著提高效率和增加机床的可用性。LX系列机床在应用智能化系统方面走在同行前列:

  • 集成的传感器使工艺分析和评估大大简化
  • 自动识别数控程序的异常段落,对工艺进行系统的优化
  • 快速碰撞检测并关机显著降低碰撞引起的损坏。这是斯达拉格仿真方案的极佳补充。
  • 自动检测所有刀具的不平衡和主轴轴承的状态。
  • 直接测量和补偿离心力或热膨胀造成的株洲变形。

集成的服务助手模块SAM提供故障分析和快速解决方案。SAM也能够直接检测和评估机床的状态。LX系列机床满足高能效加工中心(eeMC)标准。

技术数据
我还没有学会写个人说明!
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