应用案例｜航空级铝制熔模铸件的高效精加工

雷尼绍Renishaw 2022-06-17

由于车铣复合机床只有一个测头测量通道，LeanWerks使用雷尼绍RMI-Q无线电接口对机床进行了改造，并在主机控制面板中安装了可编程逻辑控制器 (PLC) 卡来处理第二个测头的信号。

位于犹他州奥格登市的LeanWerks公司如今逐渐向其他行业拓展业务，包括航空航天和高速自动化行业，以建立更均衡的客户群和更稳定的工作流程。

一家航空航天零部件铸造厂找到LeanWerks，希望他们承接用于制造喷气式发动机燃油滤清器外壳的铝制熔模铸件的加工作业。

LeanWerks开发了一个集成切削刀具、工件夹持和测头测量技术的加工过程，实现了在车铣复合机床上通过一次设定对这种熔模铸件的五个面进行加工。

挑战

熔模铸件具有形状复杂但尺寸精度高的优点，但是，这些铸件仍需要经过精加工才能实现精确的装配，以达到产品功能的高性能要求。

LeanWerks转而考虑如何充分利用现有的Mazak Integrex i200S车铣复合机床的铣削能力，以尽可能减少在加工过程中接触工件的次数。

在车铣复合机床上加工燃油滤清器外壳时，虽然不需要车削操作，但也存在多项挑战。例如，A356.0航空级铸铝的二氧化硅含量很高，切削难度大。

此外，这种铸件的几何形状复杂，在各个表面上具有多个角度各异的特征，而且薄壁部位在加工过程中会产生振动问题。再加上，这种工件具有公差要求严苛的复杂基准结构。

解决方案

LeanWerks采取了三大步骤，实现了在车铣复合机床上通过一次设定对熔模铸件的五个面进行高效加工。

第一步是设计一款夹具来固定铸件，以便对工件的五个面进行加工。

第二步是，该工厂集成了一套触发式测头测量系统。由于每个毛胚铸件的形状略有不同，而且用于解决Y轴行程问题的滑动夹具会改变工件的位置，因此必须进行触发式测头测量。通过测头测量可精确地确定工件移位后的新位置，从而使后续刀具路径与实际工件位置实现最佳拟合。

事实上，该工厂意识到，除了标准长度的测头之外，他们还需要一个测量范围加大的测头，用于测量工件内部深处的特征。

短测头使用长度为25 mm的测针，长测头使用安装在200 mm加长杆上的长度为50 mm的测针。

两款测头均使用雷尼绍RMP60测头本体。

使用雷尼绍的Inspection Plus（增强型工件测量软件）对测头测量程序进行编程，并将生成的代码添加到机床程序的适当位置。

初始测头测量程序在外壳腔内的底部端口及外壳正面的开口上采点，以确定工件的中心轴。

测量的其他特征包括靠近表面的其中一个小端口，以确定工件的旋转方向；以及主侧法兰的一个内壁，以确定工件的Z轴位置。

Mazak的工件位置误差补偿 (WPEC) 软件模块能够利用初始测头测量位置进行计算，以检查工件随主轴分度运动后的真实位置偏差。在初始测头测量程序之后，再执行后续测量，以确认相关特征和加工后表面的位置。

最后一步是，该工厂采用先进的切削刀具技术对该工件和研磨铝材料进行深加工操作。

结果

LeanWerks开发出在车铣复合机床上加工熔模铸件的制程，将每个工件的加工效率从每件10小时提升到不到2小时。

在此基础上，该工厂还在探索更多方法，以提高现有的生产加工能力，向更多行业拓展业务。