小系统助力大飞机--液压零件的磨削

newmaker    来源：《美国机械工人》

欢迎访问e展厅 展厅 8 航空与航天设备展厅 直升机, 无人机, 航空发动机, 航空材料, 飞机座椅, ... 当提到波音公司的新型787 Dreamliner机型，你会想到什么？是其非凡的尺寸大小 (197 英尺的翼大跨度、186英尺的长度、56 英尺的高度）？还是其惊人的巡航速度 0.85 马赫？ 可能您只会想到这些令人敬畏的统计数据，但却很难想到液压系统、线性液压马达、回转泵和马达——这些看不到但却不可或缺的系统和组装件，才是使飞行顺畅波澜无惊的重要原因。 Triumph Actuations Systems公司，1989年在美国南卡罗来纳州设立了占地13万平方英尺的工厂，拥有员工230名，主要产品线是线性液压作动器、电磁阀、手动液压阀、 液压系统、 回转泵、电机、可变和固定排量轴向活塞泵以及马达。Triump的客户遍及商业和军事飞机领域，包括波音、空客、格鲁曼、贝尔、美国西科斯基(Sikorsky)飞机公司、派珀（Piper）私人飞机公司等。 “当我加入Triump公司时，”数控程序员/制造工程师William Burke说：“我们主要做液压系统、线性液压马达、回转泵和马达。后来我们购买了霍尼韦尔生产线，可以生产更多、完全不同的液压泵和马达。这对我们来说是全新的工作，需要学习新的技术、提高技能，增加人员投资，还要在传统的驱动系统和新收购的液压泵和马达之间取得平衡。” “上世纪 90 年代，我们的客户80%左右是商业飞机制造商，20%来自军事领域，”他说：“而我们这家公司的前身在1942年成立时，本来的客户构成80%来自军事，20%才来自商业飞机领域。现在，我们的业务构成是50%来自商业，50%来自军事领域。” Triump公司的线性系统，在波音737以及波音舰队的其它很多机型上都能看得到，比如在用于整流罩或飞机引擎机舱的致动器上，用来开关发动机舱门。在这些致动器上还配有一个汽缸、一个液压存储器和一个活塞，以伸展和锁定。在致动器的一个末端上还配有一个轴承，这样伸展出去时，该系统就能在枢轴上转动。 Triump公司也有一些类似的系统可以开关货舱门，比如那些巨大的C17和C130货运飞机，后载货门又大又重。而Triump的致动系统，就可以轻松地打开、关闭并锁定这些沉重的门。 还有用于前起落架和后起落架的致动系统——在降低、提高前后起落架的同时，开关前后起落架门。Triump公司建好这些系统后，向波音公司供货，波音会将这些系统安装在起落架装配线上。 “有些部件是为B-1轰炸机而设计的，”Burke说：“我们和飞机制造商Piper公司一起合作，批量生产较小型的零部件。我们还为Bell直升机公司的直升机设计了一些系统，比如V 22鱼鹰。与其它机型相比，新型787 Dreamliner机型安装的Triumph组件和系统更多，比如罩门致动器、锁门致动器、起落架系统等。” 美国采购 “我们在自己的工厂生产制造的成品占整体的10%，其余的均外包给美国的其他制造公司，”Burke说：“我们公司自己有无损检测（非破坏性测试）、高度精密的质量部门，当然也有多面测试。我们会测试每一个致动器、泵以及液压马达。我们还做了泄漏测试，振动测试，会检查磨损情况，看是否有可能打破材料。测试类别非常广泛。” “我们与客户合作非常紧密，以实现设计的可制造性 （DFM），”他继续说 ：“根据客户需要，我们的设计团队会做出设计，然后与客户一起用批判的眼光审查这种可制造性 ：对泵或直线驱动器的设计是有效的吗？我们使用的是最有效、最富成本效益的设计和流程吗？——只有当我们靠得更近，才有可能找到更好的方法、更多的材料，为客户找到最好的解决方案，这些都是必要的标准。” “我们定期审核我们的供应商，看我们能否将某个特定供应商的产品直接送到我们的存货系统——不必进货检验，”Burke说 ：“这就要求它们是完全可追踪的：所有执行的操作、使用的设备、偏差和表面光洁度、使用的检验和验证系统、任何工艺变化等。” Burke解释说输出的许多产品都是为了进行阳极氧化或镀（铬或镍）。但是，在送出这些零部件之前，他们也做了大量的车、铣（立式和卧式）准备工作，所以当零部件从生产线上下来时，都是几乎完工的。其Clemmons工厂能够成功地完成内径外径(ID /OD) 磨削工序，以及一些内部珩磨、研磨及其他二级操作。 磨削——“我们在这里生产的通用零件，包括用于液压泵、轴承座、轴承轴颈、匹配磨削的活塞套筒以及一些阀座研磨，”Burke详细解说道 ：“偏差±百万分之50、表面光洁度2~16微米，是司空见惯的。像这样的偏差度，需要在外径研磨机上装上数码麦克风。而为了实现精准的内径研磨效果，也需要电子计量器和空气量规。” Triumph公司研磨的零部件，直径范围0.125~4英寸，长度范围13~0.250英寸。能够研磨加工的最大转子，长7英寸。只能研磨转子上的部分区域，无法研磨整个零件。Burke说 ：很多时候可以在一次操作上实现多直径、多面的效果。 Burke说 ：“我们可以研磨的最大轴承轴颈直径是3英寸，可以研磨转子的主体、转子轴承轴颈或夹持部分。我们在磨轮上实现想要的形状和半径。把轴承沿着某个特定角度扎入磨轮，同时研磨它的肩和直径，还会以任意角度将零件扎入磨轮，将它整个磨光。 每个零件的生产周期约为2~5分钟。Triump公司不会做任何高量磨削。绝大多数情况下，每批次只有24或30个零件。一个换到另一个零件的时间为30~90分钟，每个零件的配置都不同。一个系列里的零部件，换装时间差不多只有几分钟。 “绝大多数的研磨零件，比如转子轴，会绕着中心部位（固定中心或支持轴的活动中心）来运行。”Burke说：“我们会驱动轴做外径研磨，设定特别的装夹部件定位，还会在磨床里的夹头里夹紧零部件进行研磨。 Burke还补充说 ：在Triumph公司的回转泵和液压马达中，安装了一个特别长的轴（7 英寸转子轴）。这些组成了为辅助动力单元服务的液压系统。当你在停机坪上等待时，有时可能听到“嗡嗡嗡”的声音在脚边响起，那就是Triumph的液压系统在工作。 材料——“我们可以研磨多种、大范围的材料”，Burke举了4340钢、不锈钢、515ph值和7075铝等材料为例。“我们对铝制零部件相当重视，因此做了大量的铝材研磨。还有青铜、被称为Toughmet 3的一种铜材，以及具有更大的耐磨性和韧性的4340钢。” “绝大多数时间，我们是以4340钢制的转子开始研磨的。我们有自己的内部结合流程。方法是把高铅青铜插头放入转子，在高温炉内将接口处融在一起，然后把转子从炉中取出，对融在一起的部分进行机加工，将青铜插头露出。这些是常会磨损的区域。活塞在汽缸里运行，看起来就像是左轮手枪，除了内径上还有些青铜栓外——对此的解决方法是：在活塞缸孔里保留一定的青铜壁厚度，有助于润滑活塞运动，与液压液体一起，将活塞推进推出。 旧式和新式研磨 Burke说：“许多零部件已经过车床或铣床的加工。为了装夹，我们会研磨轴承轴颈的外径以及最终尺寸，必要时还会研磨一些内径。我们最新从United Grinding Technologies公司购买的Studer S33，就是台外径磨床。不过我们还有一款Studer S20，内径外径均可研磨。这样我们就能将机加工完成的铝零件，立即转外加工进行阳极氧化等工序。等零部件回到研磨部时，我们就能好好研磨外径已被阳极氧化的区域。对轴承加工来说，必须经常这么做。然后我们会把零部件送出进行硬涂层。铝阳极氧化后再加以铝层，就可以将这个硬涂层牢牢附着在研磨过的零部件上。通常我们所做涂层的硬度会大于需要的程度，然后我们再把硬涂层研磨至需要的大小，不用考虑之前涂层保留了多少。 “选择Studer S33前，我们做了大量的调研。我承认该品牌的知名度确实对我最终选择它起到了一定作用，因为我们之前已配备了S35和S120。但是当时我们还是做了广泛的研究，调查了大量不同制造商生产的不同机型。最后我们选择了Studer S33，因为它能够满足我们特定、独特的磨削加工需求。鉴于我们在Studer S35上积累的广泛经验，当时我们就可以确定Studer S33能够很好地完成零件的磨削，以及未来Triumph公司可能进一步做的应用。后者尤为重要——采购Studer S33，不仅可以部分取代之前的旧技术，还能使Triumph公司未来应用更多不同的程序，带来新机会。另外，Studer S33可以立即升级为Studer S35。 “使用较旧的机器，我们一次只能编程一个零部件。Studer S33允许我们编写程序，将它们存储在控件上，还能上传和下载到我们的系统。现在操作员只要调出程序，设定研磨限制，按下按钮，即可运行。它的设置是用户友好型的，基于 Windows 的 StuderWin 软件非常强大，易于使用。我为Studer S33编写了所有程序，我们的操作员进行装配并研磨零部件。我们一起使它顺利运行，并建立一个大的程序库。当零部件被送回研磨部门时，除非它是新零件，否则我们只会研磨很短的时间就可以关机了。” Studer S33使Triumph公司的车间可以进行更多新加工，因为切换速度更快了，Burke补充说：“一次安装就能实现更多研磨功能。我们已收到很多新的加工任务。因为有了S33，可以非常顺利地换用其他零部件，有时是执行器零部件、泵或电机，有时是活塞杆。我们现在可以研磨零部件整体、顶部或其他各部分。” Burke说：“一切都进展顺利，我又采购了其他两台机器，把最新的两台设备带到这里。我们还准备再搬四台过来，其中一台将是内径磨床，我正考虑用Studer系列换掉车间里所有旧的手动机器。 “我们和United Grinding Technologies公司的关系非常好，尤其是与Bob Beals，”他还提到了他们的服务工程师Ray Wyland以及应用工程师Jim Lennon：“他们总是反应迅速、及时帮助我们。他们的优异表现真是说也说不完。另外，他们还对磨削飞轮提出了很好的建议，使我们见到了许多不同的飞轮制造商，帮助我们更好地应用。 “在合作过程中，我学到了不仅要选择最新的也要选择最好的技术——只有这样才能保持竞争优势，”Burke说：“优秀的合作伙伴有助于获取这样的技术。”(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (9/26/2012)