DMG完美的能源解决方案
电力工程是机床的主要市场之一,包括传统的矿物燃科发电工程及可再生能源(如风力、太阳能)的开发工程等。由于在可再生能源行业中的新应用领域,机床将获得更多的良性发展动力。
DMG作为全球金属切削机床的领先者,致力于为铣削、车削提供解决方案,以及在激光加工(LASERTEC)和超声加工(ULTRASONIC)领域进行创新性开发。其多种解决方案组合兼具独特
性和广泛性。
能源行业具有代表性的要求包括:最高的精准度,小型到中型流水线生产中高度复杂的部件,以及使用完全不同的材科(从软性材科到高强度)。因此,电力工程使用的机床首先必须高度可靠,其次要能够精准地工作,再次要极为灵活。
涉及5轴技术的高精准完整加工各种不同工件就是个典型的例子。DMG拥有25年的经验,这一点让DMG毫无争议地成为全球市场的领先者。可为客户提供加工各种尺寸部件和各种相关材科的完整机床系列,还可提供从紧凑型monoBLOCK®系列机床、duoBLOCK®系列机床,一直到诸如DMU340P、DMU 600P等大型龙门机床的解决方案。
另外,DMG还拥有DMU FD和DMC FD系列的独特的铣车复合加工中心。用户只要一次装夹就可以在5轴联动铣削和精密的车削作业加工复杂的涡轮部件。
尽管机床是高效流程链中最基础的部分,但也必须按客户的个人用途和部件的特殊要求专门定制。作为用户的合格技术合作伙伴,DMG将自身定位为整体解决方案提供商。如最近开发的叶片工作台,可以在5轴monoBLOCK®系列机床上完整地加工汽轮机导向叶片,精准度高,只需一次夹紧步骤即可。
DMG肩负着全球创新领先者的责任。正如铣车复合机床内的整合技术,在5轴机床内的完整加工可以保护资源。DMG还进行了建设性的开发,如第三代duoBLOCK®机床,将要移动的质量块降低了50%,同时保持了最大可靠性、更高的动力和更低的能源消耗。其他重点开发工作还包括循环利用能源、采用伺服技术替代液压动力装置,或整合节能控制功能以及软件解决方案。
另外,DMG还推出了齿轮铣削软件包。采用该软件包加上创新的软件解决方案,可以生产形状各异的变速箱,如直径达3 000mm的锥齿轮或直齿轮,在duoBLOCK®或龙门系列的标准5轴机床上实现最高精度。这不仅降低了客户的投资成本(与目前的特殊解决方案相比,降低了50%),而且将流程链从12个步骤缩短到仅仅7个步骤。以DMG虚拟机床为例,1∶1显示机床,以便在实际加工前能在电脑上优化切削工艺流程。这就意味着将在机床上设置和工件装夹次数降低到最小的程度。此外,对作业次数的精准计算使计划可靠性增加,从而又增加了机床的整体负载系数,因此有了DMG虚拟机床就可以避免不必要的能源浪费。
DMG的5轴技术实现高效叶片制造
德国西门子能源集团在纽伦堡的工厂是一家高素质的工业汽轮机服务中心。早在2005年,公司就已采用monoBLOCK®系列的5轴机床,包括DMG公司的分度附件,并成功地将它们用于工业汽轮机叶片的生产。最近,该厂与DMG和DMGAutomation有限公司合作开发了高度自动化的制造单元,在流程链优化方面又跨出了一大步。
作为工业汽轮机的服务中心,西门子能源集团在纽伦堡的工厂的业务领域包括工业汽轮机的保养、升级和维修以及按照客户规格原版复制称为“脚印(foodprint)”的汽轮机,该汽轮机运行功率范围尚达120MW。纽伦堡FrankenstraBe的生产经理Kaus Blodel强调:“任何两个汽轮机都不一样,每个汽轮机都是独一无二的,因为一方面必须考虑构造特性,另一方面每个汽轮机都是根据特殊用途建造的。”
流程链的一个薄弱点是内部叶片生产。这一生产过程负责所有叶片的生产,通常一个工业汽轮机由成百上千的叶片组成。叶片通常由叶根、叶片和叶尖组成,由难于进行机加工的耐热材料制成。叶根和叶片零件的设计相对简单,但是它们必须符合极高精度规格,以保证在叶根和叶片零件组装时汽轮机的牢固装配和平稳运行。然而,叶片本身的轮廓尺寸设计是为了实现汽轮机的最佳效率,叶片具有复杂的自由曲面,这对准确性和表面质量都有严格的要求。
纽伦堡的专家数年来一直在开发5轴机床的可能性,他们尤其信任DMG公司monoBLOCK®系列机床的性能,并将其用于解决部件的复杂性及各种不同型号的小批次生产。配备这些机床(结合一个由DMG特别开发的带有液压尾顶轴承的特制分度附件)后,西门子公司现在能在机床上进行任何叶片的灵活机加工,不论叶片的几何形状有多复杂,并且刚性工件加工精度高,不需要再加工。
负责机械生产的小组负责人Holger Meyer说:“monoBLOCK®系列机床让我们即使在低至-30°的负角下部可以进行铣削。”除了monoBLOCK®系列机床提供的5轴加工,正是相对较大的加工区以及带有过程导向控制夹紧压力的特殊分度附件的开发让monoBLOCK®系列机床获得成功。
monoBLOCK®系列机床提供的可能性对于叶片制造至关重要。Holger Meyer说:“DMG开发的NC 5轴分度附件特别适合我们的工艺,它可以对夹紧压力进行程控调整,分度附件加上我们工件的长度,意味着我们接下来需要一个相对较大的X 轴加工区。毫不夸张地说,加工区的杰出可达性也非常明显,操作员可以快速、轻松地进行装夹。”
在要求材料机加工期间,机床的稳定性和性能数据也非常令人信服,由于第一台“试验机床”DMU 100 monoBLOCK®机床的出色表现,随后又生产了7台该系列机床,安装后,这些机床就在3班操作中极其可靠地运行。基于经证实的高可靠性并且纽伦堡的专家对工艺的熟练掌握,西门子在即将进行的扩容框架内作出了采用DMU 60monoBLOCK®实现自动化的决定。
考虑到汽轮机叶片的运行时间大多超过1小时,甚至在一些情况下长达4小时,引进自动化的设备乍看来确实有些出人意科,比例工资成本本不应是主要的考虑因素,叶片生产负责人JürgenMontag坚定地表示:“只要涉及雇员,我们的首要考虑就是将雇员从累人的装夹过程中解放出来,并且更有效地使用部门的现有技术诀窍。然而,对于我们来说,决定性因素是通过采用自动化实现高度连续性和流程可靠性,例如消除自动进科期间的误差率。此外,因为标准化工艺将故障大大减少,所以我们通过机械自动化实现了更高的铣床总体效率。凭借高度透明性和出色的可重复性,我们能够改善工艺本身,也为独立机床带来了巨大利益。”
DMG特大尺寸的激光钻孔
多年来,DMG一直使用L ASERTEC 130PowerDrill,并在大型燃烧器或燃烧室外壳的钻孔领域取得卓越成绩,并以此在国际上获得越来越多的关注。Lasertec 130 PowerDrill为大型燃气轮机部件钻孔建立了新标准。
SAUER 有限公司的L ASERTEC 销售经理FrieclemannLell认为U幅LASERTEC 130PowerDrill取得成功的原因主要是因为更快的部件处理速度和更高的精度。他还提到了高科技控制器和智能软件系统的使用。高科技控制器和智能软件系统交互作用,极大程度地简化工艺流程处理,并最终简化从CAD系统到成品部件的路径。Friedemann Lell说:“正是因为这些可计算所以令客户信服的优点,Lasertec 130 PowerDrill让我们很快成为大型燃烧器加工市场上举足轻重的玩家。我们将继续不断巩固现在的市场地位。”
此次改进最明显的部分包括Lasertec130PowerDrill的卓越机械工程特性以及1300mm×920mm×820mm的大工作区。这是因为机床是基于DMG linear 的行程立柱中心。行程立柱的长X 轴有一个高度动态的直线电动机。正是部件旋转轴上两个高度动态的转矩电动机和激光头,使得最高精确度和最短加工时间的高要求得以实现。
由于机床的动态特性,用户可在高切割速度下用环钻穿孔。在环钻穿孔中,脉冲激光光束旋转,从而有效切割出任何尺寸和形状的孔。第一个孔穿透材料后,用户可通过激光束的圆周运动实现要求的孔径。
Lasertec 130 PowerDrill的另一技术工艺亮点是SynchroDrill。该术语指激光钻孔的生产性变量,射束制导系统同步跟踪旋转部件,这样工件定位时间就涵盖在主激光钻孔时间内。在各种情况下,用户都可以在钻孔过程开始之前利用电容测量工件。
Friedemann Lell先生解释道:“燃烧室外壳是非常大的部件,在‘原状态’下通常不是完全圆的。然而,部件与切割头之间的距离对于激光钻孔过程具有决定性的作用,因此通常要求焦点精确定位。我们首先在工件旋转‘预演’期间用激光头内的电容传感器确定部件的确切轮廓,接着相应地改正加工程序。”
内部的碰撞防护为安装模式和生产期间提供了高级别的安全性。一个特别的工艺亮点在于贯穿监控特性。Friedemann Lell通过描述其重要性作出结论:“因为工件的厚度不一,当使用激光钻孔时,常常不可能精确预计激光钻透材科所需的脉冲数。因此,我们已将一个输出联合器放在Lasertec 130PowerDrill射束的路径上。用户可实时分析工艺,并通过分析反馈精确研究每个孔,真正实现了所有孔的完美成形。”


