哈默资讯 | 大飞机事业与铣车复合机床
【机床商务网栏目 名企在线】“旋转！”——当飞机的速度给到它足够的升力，开始进入空中时，就会发出这个命令。这需要一定的机翼设计，以及合适正确的周边气流，而这些，都是由飞机发动机的推力产生的。 
（来源：HERMLE德国哈默机床）
自上世纪中期以来，大多数飞机都装备了涡轮风扇式发动机(也称旁路型动力装置)。与所有的喷气式发动机一样，推进力是在空气被逆方向逼出时产生的。
在涡轮风扇式发动机里面，有一个风扇位于直径较小的压缩机和燃烧室的前面，从外部可以看到发动机的风扇，这个风扇将大部分的进气吹过核心推进装置，从而为发动机的总推力做出贡献。风扇由核心推进装置驱动，因此后者只是直接提供部分的推力，其余推力则通过风扇间接提供。
哈默采用气溶胶干式润滑，用于加工钛合金零件，例如该结构件。
现代飞机发动机有多根轴和一个齿轮系统，使风扇和涡轮有不同的转速。涡轮风扇设计的发展和逐步优化使燃油效率和性能都得到了极大的提高，其中最重要的因素之一是旁通比，它量化了流过涡轮的空气量与流经涡轮的空气量的比较。
虽然现在现代发动机的旁通比在10:1的范围内，但老式发动机仍以5:1左右的比例运行，未来，发动机的设计将允许15:1的旁通比，并大大降低油耗和噪音排放。
在随后的生产阶段中，风扇叶片将被插入到这个风扇盘中，它是在一台哈默C 62 U MT加工中心上加工而成的。
在发动机内可以看到由涡轮机驱动的风扇，以提供推力。
技术进步
即使目前新冠疫情导致航空运输量大幅度减少，但毫无疑问，航空运输仍将是人员和货物运输的重要手段。根据德国航空协会的数据，2019年有超过2.48亿位航空旅客进出德国机场，另有超过490 万吨的航空货物。
在2020年，由于新冠疫情，航空运输量减少了90%，危机过后，世界会以多快的速度回到2019 年的这些数字，现在还很难预测，但我们毫不怀疑在某个阶段一定会再次回升。
航空业的未来既取决于经济方面，也取决于生态方面，主要目的是减少燃料消耗、污染物排放和噪音水平。
欧洲航空研究咨询委员会(ACARE)的成员来自欧盟委员会和航空工业，它已经制定了具体的发展目标，作为其研究和创新战略的一部分。
根据“2050年飞行路线”，到2050年，每客公里的二氧化碳排放量要减少75%，氮氧化物排放量则要减少90%，实现这一目标的方法之一是增加合成燃料的使用(可能以可再生氢气为基础)，但提高发动机的效率是最重要的第一步，此外，ACARE还在推动将噪音污染降低65%。
为了实现这些目标，飞机和动力装置的设计者们正在努力改进空气动力学和飞机重量、发动机以及燃料本身，而在这些要素中，发动机可能将为应对挑战做出最大的贡献。
说得更详细些：有两个物理参数是特别相关的，即推力效率和热效率。新开发的低压系统有助于提高旁通比，从而可以在更低的油耗下获得更大的推力。
除了其他方法外，研发人员还在探索热效率的理论极限，在创新的核心动力装置中利用更高的压力、温度或组件效率等级，在这里，温度可能超过2000℃。而噪音水平则通过修改风扇叶片的形状和数量等方式降低。
持续增加的压力
更复杂的几何形状、更高的压力和更高的温度——动力装置设计的每一个进步都伴随着对零部件的更高要求，换言之，对材料和制造工艺的更高要求。
德国贝托特·哈默机械制造股份公司以其高精度铣床和加工中心闻名于世。2010年，这家切削专家公司向世界展示了其第一台MT（铣车复合机床）：C 42 UMT。哈默的大客户经理马丁·维纳(Martin Wener)回忆道，“那是我们大举进入航空航天领域的时刻。在此之前，我们并没有特别重视这个市场，当然我们的铣床已经在发动机制造商中使用了。”
MT技术让哈默可以服务于新的客户，包括发动机研发公司，现在航空航天领域占公司总营业额的10%以上。
复杂的几何形状、大型的工件体积，比如这个风扇模块——对C 62 U MT来说不在话下！
维纳在机床概念中看到了成功的秘诀：“当材料被铣削时，它同时也可以被摆动，与传统车削机床相比，这给我们带来了很大的优势。”同时的摆动意味着用户可以使用更短，从而更硬的刀具。
除此之外，还可以只用一个刀具来加工复杂的轮廓。“因此，我们的用户需要的刀具较少，而且可以是标准刀具，这大大节省了他们的投资成本。”维纳解释说。
精度、稳定性和长期精度等方面同样至关重要。“一个发动机系列的生产周期可以长达20年。制造商希望我们的机床能与之相匹配，直到最后一个零件都保持同样的精度和可靠性。”维纳说。
“考虑到诸如镍铬合金或定制的耐高温材料等的铣削难度之高，以及我们机床上五轴加工的复杂程度之深，我们认为这无疑是一项要求很高的挑战。”虽然替换零件的可用性在所有领域都很重要，但在航空航天工业中，对于机床均衡统一性的要求尤其严苛。
维纳解释说，“即使一个项目延续好几年，我们也能给客户保证，在特定的时间空间内，我们建造和供应的所有机床都是相同的——无论是否有任何软件更新或硬件系统的改进。”这就是哈默的标准化理念与特殊机器设计相比的得分点。
一台机床，两种技术
哈默目前有三款“卓越性能生产线”的机型可以选配为铣车复合：C 42 U、C 52 U 和 C 62 U，客户可以对直径1200毫米、高度900毫米的工件进行同步的旋转加工。工件重量不得超过：700 公斤(C 42 U MT)、1000公斤(C 52 U MT)和1500公斤(C 62 U MT)，这一限制是由于涉及到巨大的旋转动量，无论如何，车削旋转加工所必需的高刚性结构本来就是哈默机床的标准特性。
C 42 U MT 加工中心代表了哈默公司在2010年进入充满挑战性的铣、车复合加工领域。
然而，有一项发展无疑受到了航空航天应用的重大影响，那就是主轴的液压轴承预载。“主轴是整个系统中最薄弱的环节，这就是为什么我们开发了一个刚性系统，来应对旋转加工的速度，”维纳解释说。
轴承负荷由控制系统自动调整，在较低的转速下，主轴系统的刚性会显著提高——比如，当机床需要处理难加工材料的时候。此外，在低速时，轴承组件会得到额外的液压支持，随着转速的提高，液压降低，直到轴承预紧力仅由弹簧组件决定。
C 52 U MT加工大、占地面积小，是哈默的灵活多面手。
C 62 U MT是哈默“卓越性能产品线”的高端机型，能够高效、高动态地加工重达2.5吨的零件。
操作安全感应器
当涉及到加工发动机零部件时，过程监控就成为了另一个必不可少的因素，如果加工过程没有严格按照规范进行，那么后果可能是灾难性的，这种监控包括了对制造过程中每一个阶段的详细记录。
“举个例子，比如冷却剂监测，它可以确认在探钻加工期间，冷却剂是否始终存在。如果情况并非如此，即冷却液的流动在某个阶段被中断，那么就会出现局部热应力，从而导致材料特性的变化。这反过来又会导致在后续的操作阶段中出现故障，”维纳解释说。
这就是为什么我们在机床中集成了传感器，以监测集中冷却回路中的压力和流速。在过程监控中产生的数据将被链接到零部件本身。
一个单独零件的精确铣削：使用C 42 U MT加工钛合金叶轮。
这种零部件的一个例子是所谓的"叶盘"。叶盘(blisk)这个词其实是个合成词，来自"叶片集成盘"(blade integrated disk)。涡轮零件并不是通过将叶片安装在圆盘上来制造的，而是将整个零件作为一个单件来制造，这大大减少了装配工作以及成本和重量。
加工一个盘片可能需要20个小时，加工策略本身就代表了一个挑战，因为在加工过程中，不能让长的叶片开始摆动。而另一个需要注意的因素则是刀具磨损，正如哈默公司大客户经理所说，“这正是我们的客户从我们的刀具自动化系统中得以获利的地方。”对难加工材料的处理往往涉及非常高的损耗率，“自动换刀能够显著提高生产效率，”维纳说。由于加工时间较长，因此采用托盘交换系统为加工中心自动上料。
C 42 U MT 的里面：使用插补车削技术对一个发动机罩的内部轮廓进行加工。
当加工完成后，发动机制造商将得到一个价值10万欧元的叶盘，而且做好了装配的准备——只剩下密封表面这一个生产步骤。
然而，客户的正面反馈不仅仅是加工质量：“客户经常告诉我们，他们感受到了我们的悉心照顾，” 马丁·维纳补充道。从仔细考虑客户的需求开始，哈默的应用技术顾问与用户一起，迅速地找到解决方案，并在短时间内进行铣削测试，并通过为客户提供通常被视为的服务水准，从而使得整个合作更加圆满。
难加工的材料、大直径、小公差——哈默使用C 62 U MT加工一个钛合金涡轮机罩壳。
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