在生产用于夹持铝板所需真空时,实现大幅节能 | Busch 中国

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来源:A&T Manufacturing

在生产用于夹持铝板所需真空时,实现大幅节能

A&T 集团的业务领域之一是生产由轻金属制成的高精度飞机零部件。该公司加工的铝板厚度为 0.3 至 8 毫米,最长可达 7 米。

在两台五轴铣床上铣削金属板材时,真空吸盘被用于将预弯板材固定在加工台上。Busch 普旭的真空系统配备三台 R5 旋片真空泵,可以同时为两台铣床产生所需的真空。

该真空系统所采用的设计及其压力相关控制使得它具有很高的能效,可以确保在轮廓仿形铣削加工过程中可靠地夹持铝板。

关于 A&T 集团

A&T 集团成立于 2007 年,通过其自己的公司网络提供各种产品和服务。除了用轻金属制成的飞机零部件外,A&T 集团还生产各种几何形状的装饰型材,用于飞机内饰的批量生产。A&T 集团还生产定制的玻璃纤维和碳纤维坯料,用于制造风力涡轮机的转子叶片。该公司在德国多地的物流业也很活跃。

位于公司总部诺登哈姆的 A&T Manufacturing 专门从事飞机制造用铝材的加工,并以高精度和质量标准为民航产业制造复杂的结构件。

夹持铝板

采用铝、铝合金或钛合金板材。使用三轴铣床在加工台上对扁平金属板材进行表面铣削加工。每台铣床都可以铣削宽 2.8 米,长 10 米的板材。利用真空夹紧板材。通过对加工台中的开口进行抽吸,可以将它们牢牢固定住。由 Busch 普旭制造的两台 MINK 爪式真空泵产生真空。这些干式(无工作液)真空泵是通过压力和频率控制的。

例如,对已经轧制或拉伸成型的金属板材的轮廓铣成与飞机机身半径相匹配的形状,在技术上更加复杂。由于无法将它们完全平放在加工台上,所以采用了高度可调的真空吸盘。它们被精准地固定在加工台上的指定位置,并根据成形金属板件的高度对它们进行调整。

我们的解决方案

Busch 普旭真空系统(图 2)的作用是精准维持预设的真空度。设置真空度时,一方面是要使其足够高,以便在铣削加工过程中能够安全地夹持住金属板材,另一方面又不能使其过高,以免金属板材发生翘曲或弯曲。
由于有时要加工薄至 0.3 毫米、长至 7 米的金属板材,因此,设定的真空度是影响部件质量和精度的重要参数。


两台铣床之前分别配备了一台陈旧的旋片真空泵,它们在整个运行时间内会连续运转。在三班制运行和每周工作五天的条件下,两台 7.5 千瓦的电机每年约耗电 85,000 千瓦时。

这足以成为生产经理 Leenert Folkens 努力寻求更节能的真空供给方案的理由。得益于 Busch 普旭在其他铣床上使用真空泵的丰富经验,他咨询了 Busch 普旭的真空专家。他决定采用由三台 R5 旋片真空泵组成的真空系统。
该系统的上游是一个容量为 1000 升的缓冲罐。这意味着,两台铣床都可以根据压力提供真空。控制面板的设计使其在缓冲罐中可以长久维持预设的真空度

系统启动时,仅第一台真空泵被启动。如果该真空泵在 60 秒内没有达到设定的真空度,第二台真空泵就会被启动。如果又过了 60 秒,还没有达到设定的真空度,第三台真空泵就会自动启动。

控制面板以每两天改变一次真空泵的运行顺序的方式工作。这样可以确保这三台真空泵具有相同的运行时间。Leenert Folkens 说:“这很重要,因为通常只有一台真空泵运行且其性能足以满足两台铣床的需要。” 仅在偶然情况下两台铣床都已轮换并同时启动时才会使用到两台甚至三台真空泵。

因此,利用控制面板可以根据实际需求调整真空系统的性能。这三台真空泵的抽气速率都是 300 立方米/小时。因此,最大抽气速率900 立方米/小时

在日常实践中,这三台 R5 旋片真空泵每隔 5.5 分钟就有一台运行 30 秒左右。这通常足以维持真空容器所需的真空度,或者确保两台铣床的真空吸盘具有足够的真空度。这样,每台真空泵每小时的运行时间约为 5 分钟。如果考虑启动运行和相关的较长运行时间(不是 5 分钟,假设平均每小时运行 10 分钟),则年耗电量约为 7,100 千瓦时。与之前的 85,000 千瓦时的耗电量相比,每年可以省电 77,900 千瓦时,节能率超过 90%

为 A&T 集团带来的益处

决定使用中央真空系统,Leenert Folkens 完全实现了他的节能目标。现在,他还拥有一个冗余的真空供给,确保即使有一台真空泵发生故障,铣床上的夹紧装置也不会受到不利影响。现在,真空泵的维护工作也可以直接在铣床上进行,而无需停止生产。除了可以大量节省能耗外,他还找到了一种很安全的运行解决方案。