Jak 5-osiowe maszyny CNC skracają czas konfiguracji w produkcji komponentów lotniczych

Czas przezbrajania w produkcji lotniczej odnosi się do całkowitego czasu wymaganego do zamocowania przedmiotu obrabianego, wyrównania powierzchni odniesienia, ustalenia układów odniesienia za pomocą współrzędnych i sprawdzenia dostępu narzędzia przed rozpoczęciem cięcia. W przypadku typowego wspornika aluminiowego dla przemysłu lotniczego o wymiarach 200 mm × 150 mm × 80 mm maszyna 3-osiowa wymaga wielu operacji mocowania, ponieważ obróbka odbywa się tylko wzdłuż pionowej orientacji wrzeciona.

Każda konfiguracja zazwyczaj obejmuje:

Podczas obróbki części wymagającej dostępu z czterech-stron operacje konfiguracji mogą zająć 35–60% całkowitego czasu produkcji. Wrzeciono obróbcze (zwykle systemy chłodzone-wodą lub-powietrzem o prędkości obrotowej 12 000–24 000 obr./min.) pozostaje bezczynne podczas rekonfiguracji uchwytu, co zmniejsza efektywny stopień wykorzystania wrzeciona. 5-osiowa maszyna CNC zmniejsza ten cykl jałowy, utrzymując pojedynczy system odniesienia we wszystkich orientacjach obróbki.

Mechanizm konstrukcyjny eliminujący operacje-ponownego mocowania

5-osiowa maszyna CNCintegruje osie obrotowe A i C ze stołem roboczym lub głowicą wrzeciona. W

XinshanW przypadku -kompaktowych architektur obróbki oś A-obraca się w zakresie od -30 stopni do +120 stopnia, podczas gdy oś C obraca się w sposób ciągły o 360 stopni za pomocą reduktora napędu harmonicznego.

System obrotowy składa się z:

Podczas obróbki sterownik CNC synchronizuje osie liniowe (przesuw X160 × Y200 × Z130 mm w układach kompaktowych) z osiami obrotowymi. Zamiast zwalniać zaciski mechaniczne, system obraca przedmiot obrabiany wokół jego osi odniesienia, utrzymując jednocześnie połączenie narzędzia tnącego.

Ten ciągły mechanizm całkowicie eliminuje:

Proces obróbki staje się systemem ruchu ciągłego, w którym transformacja geometrii odbywa się za pomocą interpolacji obrotowej, a nie fizycznej zmiany położenia.

Optymalizacja i stabilność produkcji

Uproszczenie systemu mocowania

W przemyśle lotniczym tradycyjnie stosuje się modułowe mocowania stalowe z precyzyjnie-szlifowanymi kołkami ustalającymi (tolerancja h6) i siłami mocowania przekraczającymi 10 kN w przypadku części tytanowych. Te uchwyty muszą obsługiwać wiele orientacji, jeśli są używane na maszynach 3-osiowych. W systemach 5-osiowych architektura uchwytów zmienia się na jednostronne-płytki mocujące, systemy mocowania z punktem zerowym (powtarzalność ±0,005 mm) i bloki mocujące z minimalną zmianą położenia.

Ponieważ obrabiany przedmiot można obracać wokół osi klimatyzacji, konstrukcja osprzętu nie wymaga już dostępności z wieloma-twarzami. Pojedyncza płyta mocująca wykonana ze stali hartowanej (stal 45# lub równoważna twardość ~220–280 HB) może obsługiwać wszystkie operacje obróbki. Skraca to czas realizacji produkcji osprzętu (etapy frezowania CNC + szlifowania), złożoność przechowywania osprzętu na hali produkcyjnej oraz częstotliwość kalibracji mierników ustawienia osprzętu. Skrócenie czasu konfiguracji nie jest osiągane poprzez szybsze mocowanie, ale poprzez eliminację konieczności przeprojektowywania uchwytu w przypadku obróbki wielostronnej-.

Stabilność termiczna i mechaniczna podczas wydłużonych cykli obróbki

Komponenty lotnicze są często obrabiane w warunkach ciągłego skrawania, trwających od 2 do 6 godzin na część. Rozszerzalność cieplna w konstrukcjach maszyn wpływa na stabilność konfiguracji. 5 Maszyny osiowe używane w środowisku lotniczym zazwyczaj integrują systemy chłodzenia z zamkniętą-pętlą do kontroli temperatury wrzeciona (zakres 15–25 stopni), systemy smarowania prowadnic liniowych wykorzystujące olej ISO VG32 oraz algorytmy kompensacji termicznej w sterowniku CNC.

Podczas obróbki aluminium 7075 ciepło skrawania może osiągnąć miejscową temperaturę powierzchni styku narzędzia powyżej 200 stopni. Pozycjonowanie osi obrotowej zapobiega nadmiernemu wysuwaniu narzędzia, zmniejszając ugięcie termiczne. Utrzymując stabilne warunki termiczne podczas pojedynczego cyklu konfiguracji, maszyna pozwala uniknąć zdarzeń związanych z ponowną kalibracją, które w przeciwnym razie miałyby miejsce w przypadku wielu-konfiguracji.

Łagodzenie trybów awarii i integracja komórek

W produkcji lotniczej awarie związane z konfiguracją- obejmują niewspółosiowość układu odniesienia wynikającą z powtarzającego się mocowania, deformację mocowania w wyniku nierównomiernego rozkładu obciążenia, dryft termiczny pomiędzy cyklami konfiguracji oraz błąd ludzki podczas resetowania współrzędnych (nieprawidłowe przypisanie G54). Na przykład niewspółosiowość otworu obudowy turbiny wynosząca 0,02 mm może prowadzić do braku równowagi przepływu powietrza podczas testowania działania silnika.

Jak systemy 5-osiowe ograniczają ryzyko:

System 5-osiowy ogranicza te tryby awarii, utrzymując połączenie pojedynczego mocowania, eliminując ręczne ponowne przypisywanie punktów odniesienia, utrzymując ciągłość ścieżki narzędzia w jednym układzie współrzędnych i ograniczając interwencję operatora w sekwencję obróbki. Ryzyko awarii przenosi się z błędów mechanicznej zmiany położenia na problemy z kalibracją-na poziomie systemu, które zazwyczaj są kontrolowane poprzez sprzężenie zwrotne z enkoderem i dokładność reduktora harmonicznych.

W gniazdach obróbczych w przemyśle lotniczym 5-osiowa maszyna CNC jest zwykle integrowana z automatycznymi zmieniaczami narzędzi (systemy ATC o pojemności 12–24 narzędzi), systemami sond do-pomiarów w trakcie procesu oraz systemami wymiany palet (w większych konfiguracjach). Nawet w przypadku kompaktowych systemów, takich jak 5-osiowe platformy obróbcze Xinshan, integracja obejmuje interfejs narzędziowy ER11 do małych części lotniczych, posuw 4000 mm/min w przypadku operacji cięcia aluminium oraz obciążenie stołu roboczego o masie 5 kg w przypadku prototypowych komponentów lotniczych. Redukcję konfiguracji osiąga się poprzez połączenie standaryzacji osprzętu z automatycznym odwoływaniem się do współrzędnych.

Wniosek: Skrócenie czasu konfiguracji jako wynik strukturalny

Skrócenia czasu konfiguracji w produkcji lotniczej nie można osiągnąć poprzez szybsze mocowanie lub poprawę umiejętności operatora. Jest to bezpośredni wynik architektury mechanicznej, która zastępuje fizyczne repozycjonowanie kontrolowaną interpolacją osi obrotowych. 5-osiowa maszyna CNC integruje systemy ruchu obrotowego klimatyzacji z reduktorami harmonicznych, liniowy ruch X/Y/Z z przekładnią śrubową toczną, kompensację ścieżki narzędzia w oparciu o protokół TCP- oraz sterowanie współrzędnymi z pojedynczą- podstawą odniesienia.

Struktury te eliminują powtarzające się operacje mocowania, eliminują cykle resetowania punktu odniesienia i zmniejszają segmentację ścieżki narzędzia pomiędzy powierzchniami obróbczymi.

Z punktu widzenia inżynierii zaopatrzenia kluczową różnicą między systemami 3- i 5-osiowymi nie jest prędkość obróbki, ale eliminacja rekonstrukcji geometrii-zależnej od konfiguracji. W produkcji komponentów lotniczych, gdzie części z tytanu i-aluminium o wysokiej wytrzymałości wymagają obróbki-wielostronnej, ta zmiana strukturalna bezpośrednio skraca całkowity czas produkcji i stabilizuje kontrolę wymiarową w całej produkcji seryjnej.

Zoptymalizuj przebieg obróbki w przemyśle lotniczym

Dowiedz się, jak kompaktowe 5-osiowe platformy CNC firmy Xinshan eliminują zbędne konfiguracje i zapewniają wąskie tolerancje w zastosowaniach produkcyjnych o wysokiej precyzji.