铝合金和钛合金的高速切削电子五金

铝合金和钛合金的高速切削

铝合金和钛合金的高速切削 2011年12月03日 来源： 作为全球领先的高性能柴油发动机、成套传动系统和分散式能源生产设备供应商，MTU的产品不但品种繁多，而且技术先进，因此被广泛地应用于船舶、陆地车辆和轨道交通以及工业应用领域。 作为Tognum集团最大的子公司，相对市场常见的标准系统，MTU在涡轮增压器领域内的权威性越来越受到重视。新世纪初，企业不得不因此进行大规模的重组，并对经营战略做出重大调整。为了实现铝合金以及钛合金高精度涡轮增压器压缩机转轮的三班次量产，该企业决定投资引进德马吉的5轴高速铣削加工中心。目前，已经有两台DMC 75 V linear在德国弗里德里希港(Friedrichshafen)正式投入使用。第三台采用德马吉新设计(New DMG Design)理念并配备有德马吉 ERGOline和西门子Sinumerik 840D solutionline的升级版HSC 75 linear机器也将到位（图1）。

图1 目前，已经有2台5轴HSC铣削加工中心DMC 75 V linear在MTU Friedrichshafen有限公司投入使用。接下来，第三台采用德马吉新设计理念的升级版HSC 75 linear将续写德马吉的传奇。 在控制方面，为了和Sinumerik 840D powerline 能够配套，MTU Friedrichshafen公司在引进的第三台HSC 75 linear上配备了Sinumerik 840D solutionline

从新世纪开始时，高性能的涡轮增压机越来越成为MTU Friedrichshafen有限公司的核心技术。MTU公司在弗里德里希港的系列生产厂主管克劳斯.叶戈尔(Klaus J?ger)这样描述道：一方面，对尾气排放的规定要求越来越严格；另一方面，客户对性能的要求也在不断提高。因此，市场上的标准产品已不能满足我们的要求。我们必须为自己生产的发动机度身打造匹配的涡轮增压器。“ 除了对排量以及动态性能的要求不断增加外，可靠性和使用寿命也一直是我们关注的重要特性”。必须为MTU生产的发动机专门设计配套的涡轮增压器。这既是一次挑战，也是一次难得的机遇。如果成功，MTU就能在不断增长的高性能发动机领域取得决定性的优势，并从竞争对手中脱颖而出。 当然，要实现这一目标，前提条件是必须有针对性地巩固并强化MTU目前具备的、在涡轮增压器研发尤其是制造领域的权威性和能力。现在距离最终做出落实上述计划的战略决策已过去了好几年。具体的项目规划始于2003年。在研发部门的有力支持下，从2005年起，高性能涡轮增压器的生产和装配部门就经历了彻底的重组和改造，最终(项目的计划结束时间为2012年)，整个制造技术将完全变样。以发生了显著变化的压缩机转轮生产部门为例。在MTU Friedrichshafen公司负责涡轮增压器生产规划的项目经理威里.坎普特(Willi Kempter)介绍最初情况时说：“我们并非从零开始，而是已经拥有自己的涡轮增压器生产。不过，当时配备的还全都是特种机械。我们大家都很清楚，这样的生产结构将不能满足新的要求。我们首先必须实现设备的标准化。这样一来，一方面，我们能够灵活应对压缩机转轮多样化的尺寸；另一方面，在确保高性能的同时，又可有效地控制成本”。由于压缩机转轮的外形尺寸复杂多样，因此，在购置机床时，5轴同步加工技术也就成为选择的必然（图2）。设备规划主管于尔根.寇恩(Jürgen Kohn)还记得当时的情况,他随即补充道：“ 但另一个难题又摆在了面前，虽然大部分零部件都是采用锻造铝合金制成的，然而，为保证承受高负荷的高要求发动机的使用寿命，钛合金正被越来越多地应用到压缩机转轮上。为此，我们当时需要这样一台机床：它既能实现铝合金的高速加工，同时又必须足够稳定，以便能切削加工硬度明显高得多的钛合金”。

图2 钛合金压缩机转轮的5轴同步加工对德马吉的HSC机床稳定性提出了最高的要求

虽然两者之间存在矛盾，但位于弗里德里希港的MTU还是幸运地找到了合适的解决方案。 作为涡轮增压器生产技师，卡尔海因茨.里格(Karlheinz Riegg)对当时引进德马吉的5轴HSC铣削加工中心这一决定的正确性从未怀疑过。他评价道：“ 由于对精度以及表面加工质量有着极高的要求，因此，作为速度、动态性能以及稳定性的完美组合，我们决定选择DMC 75 V linear。 另外，与其他供应商的产品相比，德马吉的设备占地面积较小。更重要的是，和过去使用的特种设备相比，DMC 75 V linear的性价比更优越。”

图3 MUT约80%的高性能涡轮增压器使用的是锻造铝合金制成的压缩机转轮(上图)。剩下的20%则使用钛合金制成的压缩机转轮(下图)。 由于加工时间比较长，因此，钛合金加工占据了HSC全部加工产能的60%

然而，不可否认的是，在2005年秋设备安装初期，MTU的确面临这样和那样的困难。克劳斯.叶戈尔辩证地说道： “当我们决定引进DMC 75 V linear时，而该产品刚刚研发问世。 我们装置的尽管不是一台样机，但也是一台刚批量生产不久的新设备。所以，对这台设备是否能立即投入到3班倒的生产中去，我们的确是冒着一定风险的。在开始阶段发生在设备上的小毛病，当时也的确让我们手足无措。不过，所有这些并没有影响到MTU产品一贯的高品质，以及我们与德马吉之间的持续合作。”现在，所有的风浪都被一一平息了，克劳斯.叶戈尔由衷地说道：“实现客户与供应商之间良好合作的关键因素并不是设备本身，而是双方如何处理出现的问题。德马吉给我们的感觉是一个值得信赖的合作伙伴，他们乐于倾听，并时刻关注我们的需求，及时把我们的需求转化为对产品的不断改进。 所以，虽然初期出现了一些问题，但我们还是决定继续引进DMC 75 V linear的升级换代产品。该设备目前主要用于钛合金的加工。 至今为止，我们同德马吉在铝合金以及钛合金加工领域的良好合作也印证了此前我对供应商的评价标准。”卡尔海因茨.里格也证实道：“总的来说确实发生了巨大的变化。安装以来，第二台设备运转良好并非常可靠。 另外，第一台DMC 75 V linear虽然还有些小问题，但总体还是令我们满意的。而且，德马吉也承诺，将会尽快解决所有遗留问题。” 现在，卡尔海因茨.里格和他的同事又一次满怀憧憬地期待着采用德马吉新设计理念并配有西门子Sinumerik 840D solutionline的升级版HSC 75 linear能尽快到位。他们希望通过这台设备的引进，进一步提高整个生产过程的稳定性和可再现性。

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