چرا قطعات پیچیده هوافضا به فرز CNC 5 محوره نیاز دارند؟

یک مهندس هوافضا طرحی از یک محفظه تیتانیومی با دیواره نازک-با حفره‌های عمیق، برش‌های زیرین و درگاه‌های زاویه-ترکیب باز می‌کند. مظنه 3-محور با شش راه‌اندازی، چندین وسیله سفارشی و این نکته که کنترل تغییر ضخامت دیوار-سخت خواهد بود، بازمی‌گردد. قطعات پیچیده هوافضا به فرز CNC 5 محوری نیاز دارند زیرا سطوح آزاد و ویژگی‌های چند وجهی باید در یک راه‌اندازی تکمیل شوند. تنها در این صورت است که روابط هندسی دقیق باقی می‌مانند و تغییرات فرآیند به اندازه کافی برای سخت‌افزار پرواز پایین می‌ماند.

این دلیل عملی است که اکثر برنامه های دقیق اکنون با فرز CNC 5 محوره به جای فشار دادن قطعه در یک فرآیند معمولی 3 محوره شروع می شوند.

هندسه‌های هوافضا معمولاً دیواره‌های نازک، جیب‌های عمیق، برش‌های زیرین و سطوح آزاد-را ترکیب می‌کنند که از یک جهت نمی‌توان به آنها دسترسی پیدا کرد. مواد آن را بدتر می کنند: آلیاژهای تیتانیوم (Ti-6Al-4V)، سوپرآلیاژهای مبتنی بر نیکل- مانند Inconel، و آلومینیوم با استحکام بالا (7075) ساینده یا سخت کننده هستند. آنها نیروی برشی و حرارت بالایی تولید می کنند، بنابراین هر نصب اضافی خطر اعوجاج و سایش ابزار را چند برابر می کند.

حجم حذف مواد بسیار زیاد است. نسبت خرید به-پرواز-وزن موجودی خام خریداری شده تقسیم بر وزن قطعه پرنده تمام شده-معمولاً به 10:1 می‌رسد و در اجزای ساختاری یا موتور پیچیده می‌تواند از 20:1 بیشتر شود. بیشتر آن مواد به صورت تراشه باقی می‌مانند. هنگامی که مجبور می‌شوید دوباره{11}}قطعه را پنج یا شش بار ببندید، هزینه تجهیزات، زمان جابجایی و خطر ضایعات به سرعت بالا می‌رود.

در فرز CNC 5 محوره، ابزار برش (یا قطعه کار) می تواند به طور همزمان در امتداد سه محور خطی و دو محور چرخشی حرکت کند. بنابراین این ابزار می تواند تقریباً از هر جهتی به قطعه نزدیک شود بدون اینکه اپراتور مجبور باشد قطعه کار را باز کرده و مجدداً ثابت کند.

ماشینکاری 5 محوره در مقابل 3 محوره

3+2 در مقابل 5 محوره همزمان

3+2 (موقعیتی) 5{{7}محور محورهای چرخشی را قفل می‌کند، یک جهت را ماشین‌کاری می‌کند، سپس به جهت بعدی نمایه می‌کند. 5 محور همزمان، هر پنج محور را با هم در حرکت نگه می دارد تا ابزار بتواند خطوط پیچیده را در یک مسیر پیوسته دنبال کند. هر دو تعداد تنظیمات را کاهش دادند. زمانی که پرداخت سطح و دقت فرم در اشکال آزاد مهم است، 5 محور پیوسته انتخاب بهتری است.

یک راه اندازی خطای انباشته را حذف می کند
هر بار که یک قطعه بدون گیره و مجدداً-در یک ماشین 3 محوره نشان داده می‌شود، یک خطای مکان کوچک در آسیاب CNC محور. 5-خیز می‌کند و قطعه را از ابتدا تا انتها روی یک مبنا نگه می‌دارد.

تلورانس های فشرده تر و قابل تکرار تر
با مداخلات انسانی کمتر، پراکندگی ابعادی کاهش می یابد. ویژگی-به-ویژگی روابط در همه موارد ثابت می ماند.

ابزارهای کوتاه تر و سفت تر
از آنجایی که ابزار می تواند به داخل برش کج شود، برش های کوتاه تر قابل استفاده می شوند. انحراف کمتر سطح را بهبود می بخشد و عمر ابزار را افزایش می دهد، به خصوص در تیتانیوم و اینکونل.

اشکالی که 3 محور به سادگی نمی توانند از نظر اقتصادی به آن برسند
پروانه‌ها، پره‌های توربین، روتورهای یکپارچه پره‌ها، محفظه‌های زیرین عمیق و قاب‌های ساختاری پیچیده از «ممکن اما دردناک» به ساده‌تر حرکت می‌کنند.

هزینه کل کمتر و زمان تحویل کوتاه تر در قطعات مناسب
وسایل کمتر، عملیات کمتر، جابجایی کمتر، و ضایعات کاهش یافته اغلب بیشتر از نرخ ساعتی بیشتر یک ماشین 5 محوری است، به خصوص زمانی که خود ماده گران است.

پروانه ها و پره های توربین

براکت ها، قاب ها و دنده های ساختاری

محفظه موتور و هیدرولیک

اتصالات و محرک های دنده{0} فرود

پهپادهای سبک وزن و اجزای ساختاری ماهواره ای

اینها کاندیدای کلاسیک برای ماشینکاری قطعات پیچیده هوافضا هستند. آنها دقیقاً شرایطی را که خدمات ماشینکاری 5 محوره دقیق ترین مزیت را ارائه می دهند، ترکیب می کنند-ویژگی های چندگانه، تلورانس های موقعیتی محکم، و مواد دشوار-.

چالش
یک محفظه ساختاری تیتانیومی به چندین جیب عمیق، پورت‌های زاویه‌دار و دیواره‌های نازک نیاز داشت که باید در محدوده‌های ضخامت محدود باقی می‌ماند. فرآیند 3 محوره قبلی از سه فیکسچر مختلف و شش راه‌اندازی استفاده می‌کرد. ضخامت دیوار متفاوت بود و برنامه همچنان در حال لغزش بود.

راه حل
این قطعه به فرز CNC 5 محوره همزمان روی یک فیکسچر منفرد منتقل شد. مسیرهای ابزار برای برش های کوتاه و سفت و سخت بازنویسی شدند. کاوش در حین فرآیند، داده های اولیه را قبل از اتمام برش ها بررسی کرد. تأیید نهایی بر روی یک CMM در برابر مدل اصلی CAD انجام شد.

نتیجه
تعداد راه اندازی از شش به یک کاهش یافت. روابط هندسی ثابت ماند، زیرا همه چیز دارای یک داده مشترک بود. زمان تحویل کوتاه شد و قسمت اول-بررسی مقاله بدون مشکلات ضخامت دیوار{3}}که قبلاً ظاهر شده بود پاک شد. این الگو آشناست: تنظیمات کمتر به اضافه یک سیستم مختصات پایدار معمولاً هم دقت بهتر و هم برنامه تمیزتری ایجاد می کند.

هر قسمتی به پنج محور نیاز ندارد. براکت‌ها یا صفحات منشوری ساده که می‌توانند در یک یا دو راه‌اندازی به پایان برسند همچنان در یک ماشین 3 محوره مقرون به صرفه‌تر هستند.

قبل از تصمیم گیری از این چک لیست سریع استفاده کنید:

آیا قطعه دارای ویژگی هایی در بیش از سه وجه یا زوایای مرکب است؟

آیا تلورانس های موقعیتی یا فرمی نسبت به اندازه کلی تنگ هستند؟

آیا مواد آنقدر گران است که خطر قراضه مهم باشد؟

آیا حجم کم-تا-متوسط ​​است، بنابراین استهلاک هزینه تجهیزات سخت است؟

اگر بیشتر پاسخ‌ها مثبت است، فرز CNC 5 محور معمولاً کمترین هزینه کل- است. داده‌های صنعت نشان می‌دهد که بخش جهانی ماشین‌ابزار ۵ محوره همچنان در محدوده ۶ تا ۸ درصد CAGR به رشد خود ادامه می‌دهد، که نشان‌دهنده افزایش پذیرش دقیقاً برای این قطعات پیچیده است.

هنگامی که یک سازنده ماشینکاری CNC هوافضا یا یک کارخانه ماشینکاری CNC 5 محوره را ارزیابی می کنید، به دنبال موارد زیر باشید:

گواهینامه Active AS9100 (یا AS9100D) و ISO 9001

قابلیت CMM داخلی و طرح‌های بازرسی مستند-

قابلیت ردیابی کامل مواد و گواهی انطباق

تمایل به ارائه بازخورد واقعی DFM قبل از برش فلز

امکان اجرای نمونه های اولیه یا دسته های کوچک قبل از حجم تولید

تجربه ثابت شده با تیتانیوم، اینکونل، و آلومینیوم با استحکام بالا-

پشتیبانی از هر دو کار نمونه اولیه و سفارشات عمده فروشی قطعات هوافضا سفارشی

یک تامین کننده ماشینکاری CNC دارای گواهینامه AS9100 که می تواند این نکات را نشان دهد، خطر برنامه را کاهش می دهد. اگر به گزینه چینی تامین‌کننده ماشین‌کاری CNC هوافضا نیز نگاه می‌کنید، همچنان همان چک‌لیست{2}}وضعیت گواهی، قابلیت ردیابی و کنترل فرآیند بیش از جغرافیا اعمال می‌شود.

نقشه STEP یا PDF خود را برای بررسی قابلیت ساخت و نقل قول رایگان ارسال کنید. یک کارخانه ماشین‌کاری 5 محوره CNC مطمئن معمولاً می‌تواند بازخورد DFM و قیمت ثابت را ظرف یک تا دو روز کاری بازگرداند، و اکثر آنها نمونه اولیه یا دسته‌ای کوچک را اجرا می‌کنند تا بتوانید تناسب و عملکرد را قبل از تعهد به حجم تأیید کنید.