与其他厂商不同,捷克的Aircraft Industries飞机制造公司把所有生产能力和生产流程都集中到了“一个屋檐下”。从技术设计、铝型材成型、型钢成型、切削加工和铆焊,一直到表面处理、硬化、涂漆、测量、装配和检验或返修。针对可应对最不利飞行条件的L 410 Twin Turboprop Commuter型飞机的制造,该公司的生产能力涵盖了从原材料到成品飞机的所有加工工序。对此,Aircraft Industries公司决定从德国机床制造厂商即Handtmann公司购置机床设备。Handtmann公司的HBZ Aerocell型卧式加工中心在L-140型飞机的生产过程中,及为其他客户的OEM计件加工以及国际飞机制造项目上均发挥出重要的作用。
图1 L 410型飞机作为一款小型客机,可应对恶劣的气候和不良的飞行条件。L 410 NG型客机的最主要的新亮点便是座位数量更多、承载能力更强、飞行速度更高、燃料消耗更低、续航时间更长、飞行距离更远、螺旋桨噪声更低和燃料箱容量更大
Aircraft Industries公司平均每年生产十架飞机
Aircraft Industries公司拥有近1000名员工,平均每年可生产10架飞机。迄今为止,该公司已经生产出1200多架L-140系列飞机。自从1969年第一架L-140型飞机试飞以来,生产从未中断过。今天,超过350架L-140型飞机在全球50多个国家投入运营。自从该公司于1936年成立以来,其Kunovice生产基地已经生产8000多架各种型号的飞机产品。
今天,Aircraft Industries公司不仅是捷克唯一一家小型客运飞机的制造厂商,同时也是其他类型飞机结构件的主导供应厂商。技术诀窍多、生产能力强、技术水平高且生产质量好:所有这些因素都使得Aircraft Industries公司在除了制造自身飞机部件之外,还能够为其他主要飞机制造厂商和零部件供应商,如GKN Aerospace Transparency Systems公司等加工相关部件(如波音787 Dreamliner型机翼上的前缘缝翼和Casa CN-235型飞机的发动机进气系统)。通过对生产设备的大规模技术改造,Aircraft Industries公司可以极大地提高其计件加工能力,从而以更高的加工技术水平服务于更多的航空业知名伙伴企业。
图2 从左至右为:Vladimir Partt(PAF Praha s.r.o.)、Alexander Fitz(Handtmann A-Punkt Automation GmbH)、Old?ich Zich和Libor Krchnacek(Aircraft Industries公司编程人员)。各方合作从一开始就非常好,互信程度高
可满足于最苛刻条件的飞机
L 410 UVP-E20标准机型首先是为搭载19名乘客而设计的,但它也可被用于货运、航空救援、高空跳伞、海洋监测、航拍和其他一些用途上。飞机的特色决定了该公司的目标市场:所有起飞和着陆条件不佳的临时小型机场和气候条件差的地区,L 410型飞机均匀适用。双引擎Turboprop L 410型飞机是一款针对从偏远和经济欠发达地区到较大城市之间的短途飞行而开发的机型,其最大飞行高度为4000 m。该型飞机的另一个特征便是可以适应较短的起飞和着陆跑道;同时它也可以在-50 ℃~50 ℃的恶劣气候条件下稳定飞行。在苛刻的起飞与着陆的条件方面,一个典型的例子便是位于尼泊尔的Lukla机场。该机场配备有两架Aircraft Industries公司的L 410 UVP-E20型飞机。而其停机坪则位于海拔2847 m的高原上,飞机跑道倾斜度达到12%,跑道长度只有527 m。飞机必须在滑行跑道尽头的600 m深的山谷里沿山坡向上飞行。因此,起飞与降落的距离只能维持在非常短的程度上。
飞行速度高且燃料消耗低
L 410型飞机不仅机身宽大,而且由于其应用范围广,可以实现其他至关重要的竞争优势。自1969年开始生产以来,该款机型已经生产了1200多架,这足以说明其性能的优越性。在ILA Berlin 2016和MAKS 2015展会上所展出的L 410 NG型飞机的基础上,Aircraft Industries公司又继续开发出现有的机型(L-410 UVP-E20)。
“NG”(新一代)机型计划在2018年开始量产,该公司已经获得第一批订单。最重要的一点在于飞机的行李储放空间变得更大,最大承载能力更强,飞行速度更高(现在达到417 km/h TAS),燃料消耗量更低,飞行距离更远(从1520 km延长到未来的2630 km),续航时间更长(从5.1 h延长到将来的10 h),螺旋桨噪声更低,尤其是燃油容量得到极大提高(图1)。“新的机翼结构由经过铣削加工的实心‘机翼面板’构成,而非由以往铆接的独立部件构成。这种机翼结构可容纳一个固定安装的燃料箱,其燃料容量也可比以往更大。由此,与旧机型设计相比,我们可以为客户提供更多的效用。”来自生产车间的Antonín Michalec解释说。当前的飞机可以携带1300 kg的燃料,而新设计的机翼则可以实现共约2260 kg的燃料容量负载。主要的变动涉及机翼的中心结构部件:这一点在Aircraft Industries公司的新款机器设备的需求上至关重要,也正因为如此,Handtmann公司进入了人们的视线。
图3 HBZ Aerocell 700/200型五轴卧式加工中心配备有大功率主轴,由此可以实现最大切削效率并缩短加工时间
寻找一款可以加工所有大型结构件的设备
随着新一代L 410型飞机的诞生,铝质铣加工件的比例在显著增加,诸如约6300 mm×1000 mm规格翼板的较大型部件被应用到机翼结构上。Aircraft Industries公司自行生产L-410 NG机型所需的所有铣加工部件,从中就可以看到该制造企业的加工能力。为了面对这种数量级的部件铣加工作业,对于Aircraft Industries公司来说,需要购置一款生产效率高、占地面积小的可加工各类结构件的设备。“我们在寻找一款适合加工所有大型结构部件的机器设备。该设备应该可以对20种不同类型和不同规格的部件进行加工:从小的‘筋条’到由一个实心铝锭所制成的、长度超过6 m的翼板。灵活性和生产效率成为了设备购置过程中的关键。”在Aircraft Industries公司已经工作35年、自始自终参与了公司决策过程的NC编程人员Old?ich Zich表示(图2)。同时,卧式加工方案也是对该设备所提出的一个基本条件。在对航空结构部件的加工上,也需要实现循环时间短和表面质量高等特色。因此,该设备需要达到最大的切削速率。与卧式加工方法相比,没有其他的加工方式可以达到更好的切屑与冷却剂管理效果和更长的刀具使用寿命。
图4 通过采用Handtmann HBZ Aerocell型加工中心对转向架梁体的加工,加工时间可以缩短为20 h,缩减幅度可达到50%
所选出的Handtmann HBZ Aerocell 700/200型五轴卧式加工中心成为了一个完美的技术方案(图3)。规格为长7000 mm和宽2000 mm的托盘以及7800/2050/700 mm(X/Y/Z)的行程非常适合于所设计的部件。设备的高速主轴最大达到156 kW功率和30000 min-1转速(最适合于粗加工场合),托盘更换系统被集成到机床设备上,这些都进一步满足了Aircraft Industries公司的基本要求。线性轴上的行走速度为80m/min,加速度为7 m/s2,可以达到所需的动力性能。根据Zich介绍,HBZ Aerocell型机床所针对的长期稳定和可靠的设备结构是相对于其他类似机床产品的最主要的优势。而对于Aircraft Industries公司来说,除了设备特性因素之外,个人关系和相互信任也是处于一个非常高的优先地位。“从一开始,我们就觉得Handtmann公司是我们的战略合作伙伴。”Zich表示第。“自两年前设备开始安装以来,我们到今天仍然在保持着良好的合作和相互信赖的关系。”当出现技术问题时,所提供的协助非常快,反应时间也非常短。Aircraft Industries公司对设备的良好可靠性和备品备件的及时供应给予了很高的评价。
自2015年初,Aircraft Industries公司采用Handtmann 的HBZ Aerocell型加工中心来加工所有的结构部件。随着L 410 NG机型开始量产,机床设备的利用率也在不断提升,但它仍然可以保持着充足的剩余能力来应对其他的委托加工。即使Aircraft Industries公司目前处于量产的准备阶段,其设备也可以达到相关各类立式五轴加工中心令人印象深刻的加工工时。“转向架”(大约3300 mm×200 mm)的加工时间从40 h缩短到20 h,加工时间降低了约50%;其后续的加工工序也可得到明显缩减(图4)。在“底部翼板”(规格接近6300 mm×1000 mm)的加工上,Aircraft Industries公司则可以借助于HBZ Aerocell型加工中心把加工时间从100h缩短到30 h(图5);而在“上部翼板”(规格接近3000 mm×1200 mm)的加工方面,加工时间则从80 h缩短至25 h。对长度约为2000 mm的机身扇形段的加工时间缩短至9 h,缩短了大约45%。在这里,其后续的加工工序也可得到缩减。
图5 在机翼面板加工方面,Aircraft Industries公司通过采用Handtmann HBZ Aerocell型加工中心,可把加工时间从100 h缩短至30 h
Handtmann公司的加工中心不仅在加工时间短和主轴功率强等方面令客户信服,在铣削测试作业和量产准备阶段对HBZ Aerocell型加工设备进行操作的Ji?í Urminský特别强调了该加工设备的速度,因为该加工设备的加工速度明显高于市面上的其他类型的机床设备。甚至把工作区域内大量切屑排放出去的切屑输送装置的速度也非常高。在对大量切屑的处理上,使用了一套特大型废屑制块设备,该机床设备虽然采用了先进且复杂的工艺技术,但仍然是“极易操作”的,Urminský表示。前期的培训工作丰富而深入,今天如果出现问题,可以方便地通过Handtmann公司的远程维护和更快捷的服务支持,使设备快速地复又投入运行。为了能够继续贯彻公司自主生产的发展策略,Aircraft Industries公司计划在机器设备上继续投入。
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