高精尖制造业,CNC在航空航天工厂自动化方面的变化

Home / 高精尖制造业,CNC在航空航天工厂自动化方面的变化 - 2017年10月17日 , by cncgz

高精尖制造业,CNC在航空航天工厂自动化方面的变化

CNC加工

在自动化航空航天组装中,计算机数字控制(CNC)能够比可编程逻辑控制器(PLC)更好地解决复杂的内插运动。数控技术正在复杂的机身对准模具,机器人控制,添加剂加工,纤维铺放和胶带铺设以及5轴加工中得到越来越多的应用。

随着CNC使用率的增长,制造商必须将其集成到产品生命周期管理(PLM),制造执行系统(MES)和制造运营管理(MOM)环境中。为了优化生产过程,MOM软件侧重于效率,灵活性和上市时长,包括:

  • 整合订单管理

  • 高级规划,调度

  • 质量管理

  • 跟踪和跟踪

  • 监控和数据采集(SCADA)

  • 研发(R&D)管理


随着数控技术和软件管理工具逐渐形成 – 往往是反效率的挑战:

  • 生产规划,运行管理各种机器

  • 优化PLC的性能,灵活性,基于CNC的生产机器

  • 提取数据进行监控,将正确的信息放回机器中的人机接口(HMI)

  • 管理各种控制器的操作员技能水平

  • 维护各种机器,备用零件


一个平台,所有的技术

飞机零件加工和组装技术可以使用当今的CNC平台进行标准化。凭借系统开放性,技术可以适应机床和其他生产加工技术 ,不仅适用于传统金属切割,还可以对复合材料进行生产。腔内纤维成型,复合铺带,陶瓷和粉末金属添加剂工艺使用具有自适应模式的CNC技术和高度定制的运动控制和数据传输。

使用CNC作为各种生产技术的单一标准可实现:

  • 统一操作,各种机器的编程

  • 标准通信平台上的机器数据集成; 综合信息来自各种品牌的传感器,运动部件

  • 一致的全球规划,运营,维护培训

先进CNC的开放架构来自标准系统,用于虚拟仿真的虚拟数字控制内核(VNCK)和HMI上的简单语言命令 – 全部设计 上控制在NC语言水平。PLC可以通过标准工程工具进行调整,CNC应用程序可以通过第三方供应商的软件工具进行补充 :工具和过程监控系统,测量系统,远程服务,和视频监控系统。

高性能 5轴加工

为了加工复杂零件,CNC软件可以提高性能和精度,因为机床运动学不再是加工时的唯一决定因素。CNC可以调整机床轴线的插补,与工件的定向矢量整合,提高表面光洁度,优化切割速度,提高效率。

工件可以用笛卡尔坐标和系统特定的循环进行编程,功能宏可以自动计算机床的运动。

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沃尔沃航空航天公司在罗尔斯·罗伊斯(Rolls Royce)和其他主要供应商中使用Zimmerma

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堪萨斯州威奇托精神航空系统公司生产波音飞机的各种机身部件,机器采用先进的CNC和PLC平台进行工厂自

体积补偿

体积补偿软件(VCS)在五台机器上实施补偿轴,如果具有两个旋转轴的刀具可以定向到工件。根据刀具位置计算刀具中心点的线性轴的测量误差补偿。

对于在3轴和5轴门铣床上使用,VCS通过在笛卡尔机床上实现21个几何机器误差的体积补偿来扩展CNC技术。

几何机器错误导致刀具中心点偏移和刀具导向错误。由于旋转轴的位置,它们的相互偏移和工具的定向,诸如转动和旋转头的部件可能表现出系统的几何误差。每台机器都会出现进给轴导向系统的小错误:位置,水平和垂直平直度,俯仰,偏航和滚动。

在三轴机床中,21个几何误差可归因于刀架:每个线性轴六个误差类型加上三个角度误差。偏差形成体积误差,实际机床中心点(TCP)位置偏离理想的无故障机器。合格的CNC技术人员可以使用激光测量设备来确定现场的体积误差。记录整个测量曲线,因为单独的误差大小取决于相关进给轴的位置和测量位置。例如,如果Y轴和Z轴处于不同位置 – 即使误差位于X轴上相同的位置,归因于X轴的误差也会变得不同。

在今天的CNC上,旋转轴误差可以在短短几分钟内确定,从而可以不间断地检查和纠正机器的精度。

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装配车架采用西门子的高级PLC和Safety Integrated组件,在波音787 Dreamli

系统集成

工业过程的数字化将最终包含产品的每一步生命周期:设计,生产计划,工程,执行和全球服务网络。

多轴加工工作流通常以计算机辅助设计(CAD),计算机辅助制造(CAM)CNC加工链为特征。具有特定后处理功能的增强型CAM结合了由VNCK驱动的逼真的机器模拟来创建数字双胞胎。

CNC单元可以联网,将数据传输到云端进行监控和纠正措施,从机器上的生产输出和维护警报中跟踪,与CAD文件和零件原型集成。成品飞机的组装和组装生产受益于机器上的控制。全数字化企业系统的核心元素从机器控制产生的数据开始出现。

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机器专用控制器集成虚拟加工环境,用于最终的NC代码验证,同步和优化

模拟

先进的仿真软件和虚拟生产将工艺链从CAD / CAM系统到工件表面进行模拟分析。而不是在实际的机器上重复测试,可以优化程序电脑 模拟,除了在真实机器上模拟的数控程序。

虚拟生产可以分三步执行:

  • 根据零件程序提供的数据质量分析

  • 通过数控(NC)对NC输出上的设定点位置进行评估,并可以优化和控制速度来执行零件程序

  • 基于包括位置控制驱动器的特征,机械动力学的模拟

虚拟生产减少加工时长,提高表面光洁度,缩短新工件的启动时长。

机电一体机可以通过机电一体化概念设计MCD),西门子机床设计工具。生产次数,主轴与工件之间的碰撞避免,刀具路径优化和机床运动学可以在试运行之前进行虚拟化和评估。该仿真可以驱动最终机器上的G代码程序的创建。

电机,驱动器,轴,滑轨,凸轮盘,主轴等与所有技术数据一起存储,并在其中动画 MCD。 位置, 来自中央处理单元(CPU)的进给和速度可以传输到设计工程计算机中 MCD。

3D模型可以通过CNC控制器像机床一样操作。在手动模式下,可以触发单个轴。在生产模式下,轴可以通过电动凸轮盘彼此同步移动。机器功能可以实现,检查和优化。

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Handtmann数控龙门铣床在F-35和其他罢工飞机上使用的复合材料模具部分

各级沟通

使用Profinet,Sinumerik 840D SLCNC集成了西门子全集成自动化(TIA)环境,从现场层面到生产层面到制造执行层面。

TIA门户的工程框架支持机器和流程任务的规划,编程和优化。一致的标准化操作使用户能够编程和集成所有西门子控制器,分布式输入/输出(I / O),HMI,电源和配电,驱动器,网络组件,运动控制和电机管理。CNC数据通过这个工程工具无缝地通向集中的工作站或控制室。

通过智能库共享数据存储,用户可以利用成熟的CNC代码的现有库来编程通用的硬件和软件功能,并且可以开发和存储自己的专有代码库。

数字工厂和数字企业仍然是航空航天的关键目标,CNC在所有运行机器运动控制,数据采集和通信层面上的力量继续为这一进程提供光速般的助力。


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