海岸复合材料实现更高的精度Invar工具的航空结构

海岸复合材料公司是总部位于英国汉普森工业公司的一部分，是Invar工具的主要供应商，以及树脂转移模具和芯轴，用于当今先进的飞行关键航空结构的复合材料层合和制造。在其位于加州欧文的主要工厂使用的大型、长床数控龙门铣床上，该公司将两项互补技术结合在一起，即使是最长的机翼外壳，也能实现前所未有的精度。

在Coast最大的数控铣床上，德国制造的Handtmann五轴机床使用双西门子Sinumerik 840D数控，西门子体积补偿系统(VCS)与Coast工程师设计和实现的专有温度补偿系统协同工作。通过将这些技术与正在进行的激光校准相结合，Coast在最长的运行中实现并保持了+/- 0.003”的精度。Handtmann龙门轧机可以容纳结构到22 '宽x 75 '长x 84 "高。

在运行中，西门子VCS因子是其各种运动轴的所有机器运动学，以及俯仰，偏航和滚动，精确地调整工具尖端到工件的方向。同时，在公司多年来，在Invar模板生产中为复合部件生产的海岸温度补偿系统，进一步调整机器的准确性，以补偿机器的扩展和适用于24小时内的环境温度变化。虽然业内的其他公司通常在完全空调的环境中运行这种机床，但海岸复合材料已经设计了其温度补偿系统，以克服环境工厂条件中的这些变量，并且仍然保持往往超过客户规范的准确性，无论如何正在加工的材料。

Invar Tooling是综合铺设的行业标准，由于其低热量膨胀系数，但作为Paul Paul Walsh总裁解释说，“虽然该材料是一种高镍铁合金，其稳定性稳定，底部线是在我们进行的长距离跑步中，你仍然会获得热量增长。我们开发的系统是对我们所有长床机床进行长期分析的结果。”Coast Composites在其Irvine工厂运营Handtmann轧机，以及Henri Liné五轴和六轴轧机，以及SNK和Amura龙门和桥式轧机。沃尔什表示，一个15岁的Nicolas Correa五轴龙门铣床最近采用了新的西门子数控、电机和驱动套件，提高了精度和速度。

海岸复合材料的创始人兼董事当前最佳实践,杰瑞·安东尼,补充道,“我们知道西门子容积补偿制度具有实质性的价值对我们的操作当它第一次被介绍给我们,因为我们运行的工件尺寸和相应的热增长在加工过程中,即使在不胀钢工具。我们已经开发了我们的温度补偿系统来调整从控制到实时温度在机器和工件上的点。这些数据涵盖了我们加工的所有方面，从材料组成到加速/减速映射，以及在我们执行的最大工件和最长机器周期中的温度变化。”他指出，除了英瓦尔36和42之外，Coast Composites还使用了许多等级的铝、A36、P20、不锈钢、单片石墨、碳纤维复合材料和其他材料。Anthony指出，Coast加工的工具材料的演变与航空航天工业的变化相对应，因为大多数以前的金属部件和结构现在是由手工铺层碳纤维、机器应用碳纤维增强胶带、树脂灌注加工生产的，纤维缠绕等制造技术。

在海岸复合材料温度补偿系统的扩展，安东尼详细介绍了工件的机上检查和西门子数控是如何实际使用来完成这一过程。“我们使用激光跟踪和Valisys检测软件已经有一段时间了，在伊利诺伊州的Elk Grove村有一名西门子数控工程师为我们编写机床检测界面软件。通过这种方式，我们过去和现在都能够使用CNC进行实时检测和数据分析，这对于Coast生产的任何工具都是非常有用的过程检测系统。”他沉思地说，Coast系统“基本上把这里的每一台机床都变成了自己的三坐标测量机。”杰里·安东尼总结道，通过在海岸复合材料公司开发这一系统，激光跟踪仪现在主要用于最终检查，因为过程监控产生了他所建议的“……可能是航空航天工业中最高精度的加工标准。”

沃尔什进一步评论了航空航天工业和海岸商业部门复合材料的演变。“复合材料仅用于非关键应用，但现在已经在机身，翅膀，垂直尾部和控制表面上出现了更大的程度。作为商业复合材料竞技场中最早的球员之一，我们一直在回应市场条件，并在今天继续这一趋势。“海岸复合材料为B777，B787，F-22，F-35，A380，A350 XWB，A320和其他飞机提供工具。在最近的A350 XWB工作，最终的海岸中心翼盒部分这些工具被装载在Antonov an -225上，这是迄今为止世界上最大的飞机，用于从加州长滩运输到法国。该工具是A350 XWB项目的第一个工具交付。

在大型Handtmann五轴龙门铣床上，机床制造商的当地代表BD Technology的Bryan Wilson以及西门子航空航天能力中心的人员为Coast Composites提供了应用工程和培训援助。

Coast Composites是ISO 9001-2000的注册和AS-9100认证，拥有众多客户质量认证，包括波音，空中客车，诺罗普格鲁曼，洛克希德，川崎，GKN和三菱等。

海岸复合材料还建立了在电信和军事市场中使用的卫星反射器的卫星反射器的建造工具。

这段婚姻是如何运作的

作为公司的创始人和现任海岸复合材料最佳实践总监，杰里·安东尼表现出色对公司的温度补偿系统的发展兴趣，特别是当它最近“已婚”到西门子体积补偿系统（VCS）。这种系统的界面的关键点在CNC的算法内，作用以补偿信号在向电机的命令发送到电机和驱动器上的用于机床上的自适应动作。

在典型的长加工周期上，在海岸生产的非常大的部件上，工件材料的温度变化与机床中的天然存在的热膨胀相结合，以产生严重的尺寸问题。对于在机器上运行的任何材料，这是真的，即使是在沿海的INVAR高镍铁合金，用于生产复合铺设工具，纤维带心轴和其他结构。虽然Invar具有极低的热膨胀系数，但是机器周期的长度总是（来自INVAR的单词所获得的名称）导致机器的足够的热移动，这产生了不利地影响工具尖端位置。

在西门子VCS中，CNC补偿了21个机轴，俯仰，偏航和滚动的误差因子。真正的工件坐标，而不是编程的工具尖端位置，确定实际的切割路径。与高度先进的西门子刀具一起使用这种补偿过程使零件表面光洁度更高，加工精度更高。

在Coast的应用中，他们进一步加强了这一过程，将其专有的温度补偿系统与CNC内部的VCS相结合，以产生高度精确的切割路径，考虑到特定材料的热膨胀率以及机器本身。

标准NC程序要求正常工作温度为20ºC(68ºF)。这将是CMM的标准。CNC集成了Coast温度补偿系统软件，而DNC则运行Valisys软件，从工件表面读取Renishaw触控探头数据。安东尼说，因此，温度补偿是在机器的控制范围内，从而实时调整机器的运动，并以卓越的精度全面改善表面光洁度。“我们已经运行了足够多的材料类型和足够多的周期，以建立一个令人印象深刻的平均数据库。我们的算法是关键，当与CNC上的西门子电源相结合时，就会产生那句古老的格言:整体确实大于部分之和。”

西门子航空航天能力中心的工程师与海岸复合材料公司的员工工程师密切合作，圆满完成了这一婚姻，根据安东尼的说法，结果对双方都有利。

“西门子航空航天竞争力与海岸复合材料之间的关系开始七年前，并已向一个真正的伙伴关系，因为两家公司一贯合作，将先进的理论技术与体验知识合并。这是我们公司之间的一个非常动态的协同作用。Siemens致力于使用航空航天段的这种领导者，“Siemens客户经理为海岸复合材料。

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西门子工业公司
驱动技术-运动控制(机床)
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