CNC obrábanie leteckých dielov: Rozhodnutia o materiáli, parametre procesu a pasce DFM, ktoré zvyšujú náklady pred pádom prvej triesky

CNC obrábanie súčiastok pre letectvo a kozmonautiku: Rozhodnutia o materiáli, parametre procesu a pasce DFM, ktoré zvyšujú náklady pred pádom prvej triesky

Vaša konštrukčná konzola je Ti-6Al-4V, hrúbka steny 1,2 mm v najtenšej časti, dva zložené uhlové otvory, ktoré musia byť sústredné s presnosťou ±0,01 mm. Časová os programu je 6 týždňov od vydania výkresu po prvý článok. Vaša recenzia DFM sa práve vrátila s tromi príznakmi – a žiadna z nich nie je o nudách.

Týkajú sa prístupu upínacieho prostriedku, postupného odľahčovania napätia a polomeru vnútorného rohu 0,3 mm na 14 mm-hlbokej kapse, ktorá si vynúti zmenu nástroja na program 0,6 mm stopkovej frézy-. Každá vlajka pridáva čas. Dve z nich zvyšujú náklady, ktoré nemôžete získať späť bez zmeny výkresu. Toto je čoCNC obrábanie letectvapráca v skutočnosti vyzerá tak, že vo fáze DFM - nie sú otázky spôsobilosti, ale rozhodnutia o geometrii a postupnosti, ktoré boli urobené počas návrhu a ktoré teraz prináleží vyriešiť strojníkovi.

Prečo letecké CNC obrábanie začína výberom materiálu, nie výberom stroja

Výber stroja vyplýva z materiálu a sady vlastností. Čo riadi procesný pláncnc obrábanie letectvapráca je správanie materiálu v podmienkach rezania a to, či geometria návrhu vytvára konflikty medzi tým, čo materiál potrebuje, a tým, čo vyžaduje sada prvkov.

Konštrukčným a mechanickým komponentom v letectve dominujú tri materiály: hliník 7075-T651 pre hmotnostné-kritické konštrukcie, Ti-6Al-4V pre nosné-aplikácie a aplikácie pri vysokých teplotách a Inconel 718 pre horúce rezy a vysokocyklové únavové prostredia. Každý z nich má odlišnú logiku procesu.

7075-T651obrába rýchlo, má prísne tolerancie a rezanie stojí relatívne málo. Na -označení T651 záleží: pred-natiahnutý stav znamená nižšie zvyškové napätie v materiáli, čo sa premieta do menšieho rozmerového pohybu po ťažkom hrubovaní. Špecifikujte namiesto toho T6 a môžete získať rovnakú pevnosť na papieri, ale výrazne pružnejšie-na tenkostenných-prvkoch - relevantných precnc obrábanie letecký hliník tenká stenaštruktúry, ako sú rebrové vrecká a nosníky, kde hrúbka steny môže klesnúť pod 0,8 mm.

Ti-6Al-4Vje kdeletecké cnc obrábanie titánových dielovprogramy bežne strácajú čas. Tepelná vodivosť materiálu je približne-desatinová v porovnaní s hliníkom. Teplo sa neodvádza s trieskou -, sústreďuje sa na reznej hrane, urýchľuje opotrebovanie nástroja, a ak proces nie je kontrolovaný, vytvára pracovný-spevnený povrch, vďaka ktorému je každý nasledujúci prechod ťažší ako ten predchádzajúci. Parametre procesu nie sú návrhy; sú oknom medzi prijateľnou životnosťou nástroja a poruchou nástroja každé 3-4 minúty.

Inconel 718je samostatný rozhovor. Ak váš výkres vyžaduje Inconel, odhadovaný čas stroja pre ekvivalentnú hliníkovú súčiastku je potrebné vynásobiť aspoň 8×, skôr než zostavíte rozpočet programu.

Titán: Kde je CNC obrábanie v letectve a kozmonautike rýchlo drahé

Preletecké cnc obrábanie titánových dielov, parametre procesu sú prísnejšie ako väčšina obchodov publikuje. Nižšie uvedené čísla odrážajú to, čo používame vo výrobe na Ti-6Al-4V – nie konzervatívne hodnoty z katalógu nástrojov a nie agresívne hodnoty, ktoré vyzerajú dobre pri odhade doby cyklu, ale ničia všetky ostatné diely nástrojov.

Stratégia chladiacej kvapaliny je najčastejšie pod-špecifikovanou položkou v pláne spracovania titánu. Chladiaca kvapalina nasmerovaná na telo dielu neochladzuje reznú zónu na titáne - ochladzuje povrch dielu, ktorý nie je tam, kde je teplo. Prostredníctvom-vysokotlakového{5}}vretena chladiacej kvapaliny nasmerovanej na-rozhranie obrobku je správne nastavenie. Na hlbokých vreckách a vývrtoch pridajte prúd vzduchu, aby ste pomohli odvádzaniu triesok; opätovné{8}}rezanie triesok na titáne spôsobuje lokálne spevnenie, ktoré môže spôsobiť-nesú{10}}netolerantné prvky, aj keď je dráha nástroja správna.

Jeden sekvenčný detail, na ktorom záleží na titánových konštrukčných dieloch s viacerými funkciami: zdrsnite celý diel pred akýmkoľvek dokončovacím prechodom. Titánové napätie-uvoľňuje sa pomalšie ako hliník, ale pohybuje sa. Súčiastka hrubovaná na +0.3 mm polotovar a potom ponechaná cez noc pred dokončením vám poskytne stabilnejší referenčný povrch ako časť hrubovaná a ihneď dokončená v rovnakom nastavení. Toto je obzvlášť dôležité naCNC obrábanie letectvakonzoly a kryty, v ktorých sa postupne obrába viacero základov -, rozmerový vzťah medzi nimi závisí od toho, koľko napätia sa uvoľnilo medzi operáciami.

Hliníkové tenké{0}}stenové konštrukcie: Upevnenie je proces

CNC obrábanie tenkej steny leteckého hliníkadiely - rebrové-štruktúry vreciek, kryty elektroniky, výstuhy konzol - zlyhávajú pri upevňovaní skôr, ako zlyhajú pri rezaní. 0,8 mm stena na 120 mm hliníkovej časti, ktorá je upnutá krútiacim momentom 15 N·m v dvoch bodoch, sa pred spustením vretena vychýli o 0,04 – 0,09 mm pod samotným upínacím zaťažením. Toto vychýlenie nie je viditeľné; časť vyzerá vo zveráku plochá. Je to merateľné iba vtedy, keď uvoľníte svorku a dielec sa vráti späť.

Opravou nie je upnutie zapaľovača -, ktoré by mohlo viesť k klepaniu. Oprava spočíva v podoprení dielu vo viacerých bodoch s nižšou individuálnou upínacou silou alebo použitím vákuového upínania na prvej základnej ploche pred opracovaním prvkov, ktoré vytvárajú tenkú stenu. Na postupnosti záleží: najskôr opracujte pomocné plochy a referenčné otvory, pričom súčiastka je namontovaná, potom progresívne kapsové operácie prebiehajúce od najhrubšej zostávajúcej časti k najtenšej.

Precnc obrábanie letectvahliníkové diely, kde je rovinnosť po opracovaní kritickým výstupom - optické montážne štruktúry, tesniace plochy, presné základne - vyrábame v dvoch-krokoch: hrubovanie do +0.4mm, uvoľnenie napätia pri 150 – 180 stupňoch po dobu 2 – 4 hodín (pre 7075; 130 stupňov pre 6061), potom povrchová úprava Tepelný cyklus je dostatočne krátky na to, aby sa zmestil do štandardného výrobného dňa a konzistentne prináša konečnú rovinnosť do 0,01 mm na plochách s rozpätím až 200 mm. Bez neho sa na diele s komplexnou geometriou kapsy môže rovinnosť meniť o 0,03 – 0,08 mm v závislosti od pôvodného stavu napätia polotovaru.

Inconel a vysokoteplotné{0}}zliatiny: procesná logika

Ak vášletecké cnc obrábanieProgram zahŕňa Inconel 718 alebo podobné niklové superzliatiny, recenzia DFM plní inú funkciu ako pre hliník alebo titán. S hliníkom je DFM o optimalizácii geometrie. S Inconel je DFM o rozhodovaní, ktoré prvky sa dajú reálne vôbec opracovať a ktoré by sa mali presunúť na EDM alebo brúsenie.

Inconel 718 pri plnej tvrdosti (39–46 HRC po starnutí) nie je frézovacím materiálom v konvenčnom zmysle pre jemné vlastnosti. Vnútorné polomery pod 1,5 mm na hlbokých vreckách, závity v priechodných-otvoroch hlbších ako 1,5× priemer a otvory s požiadavkami Ra pod 0,8 μm bez brúsenia - všetky tieto eskalácie spúšťacieho procesu, ktoré je potrebné identifikovať pred uvedením programu, nie po zlomení prvého nástroja.

V prípade súčastí horúcich{0}}častí, kde sa vyžaduje Inconel, plán procesu takmer vždy zahŕňa keramické nástroje na hrubovanie, CBN na dokončovacie otvory a drôtové EDM pre akúkoľvek funkciu, kde sa funkčne vyžaduje ostrý vnútorný roh. Zabudovanie týchto operácií do programu od začiatku vytvára predvídateľné náklady. Ich objavenie po vystavení štandardnej ponuky-nástroja spôsobí oneskorenie programu.

Dokumentácia a sledovateľnosť leteckých dodávateľských reťazcov

Letecké cnc obrábanie ako dokumentácia 9100požiadavky sú tam, kde nároky dodávateľa na spôsobilosť zodpovedajú skutočnej dodávke. AS9100D vyžaduje sledovateľnosť produktu a procesu, kontrolu konfigurácie a kontrolu prvého výrobku podľa AS9102 pre nové alebo zmenené konfigurácie dielov. Čo to znamená z prevádzkového hľadiska: každá výrobná séria potrebuje vysledovateľné prepojenie od certifikátu mlyna na suroviny po sériové číslo hotového dielu a záznam o kontrole musí zobrazovať namerané hodnoty, nie pečiatky.

Medzera medzi obchodom, ktorý má ISO 9001, a obchodom, ktorý je skutočne zosúladený s AS9100D-, sa prejavuje v záznamoch o kontrole procesu{{3} a v systéme NCR. ISO 9001 vyžaduje systém manažérstva kvality; AS9100D vyžaduje, aby bol systém aplikovaný na konfiguráciu produktu a aby záznamy podporovali audit a vyšetrovanie koreňovej-príčiny. Ak záznamy o kvalite dodávateľa nedokážu odpovedať na otázku „aký stroj vyrezal túto funkciu, v aký dátum a aká bola nameraná hodnota pri kontrole“ pre konkrétne sériové číslo, nie je AS9100D{10}}schopný bez ohľadu na jeho certifikát.

Kam sa hodí procesná schopnosť MID

Naše oddelenie DFM denne kontroluje súbory STEPCNC obrábanie letectvaprogramuje - titánové konštrukčné diely, hliníkové kryty, armatúry Inconel a kompozitné-komponenty rozhrania, ktoré vyžadujú opracované prvky s presnými základmi. Recenzia označuje konflikty geometrie, riziká nahromadenia tolerancií-a rozhodnutia o postupnosti pred uvedením programu, nie po vyradení prvého dielu.

CNC obrábanieat MID pokrýva simultánne 5{1}}osové sústruženie, švajčiarske sústruženie pre štíhle hriadele a presné čapy, zmes pre rotačné frézovanie dielov, ktoré vyžadujú rotačné aj prizmatické funkcie v jednom nastavení, a drôtovú EDM pre tvrdené prvky a vnútorné profily, ktoré sa nedajú frézovať. nášletecké CNC obrábaniepráca prebieha v súlade s normou ISO 13485-v súlade s riadením kvality s digitálnou sledovateľnosťou - certifikátom materiálu až po záznam o odoslaní – na každom čísle dielu.

Pre prvé články o nových programoch poskytujeme plný formát FAIR až AS9102, správy CMM s nameranými hodnotami všetkých kritických rozmerov a balík sledovateľnosti materiálu. Ak váš zákazník alebo program vyžaduje dokumentáciu PPAP alebo ISIR, začleníme ju do programového plánu pri cenovej ponuke.

Pošlite svoj súbor STEP na náštím procesného inžinierstvapre písomnú recenziu DFM - vrátenú do 24 hodín sa nevyžaduje žiadny záväzok. Ak ste v programe skôr a potrebujete prediskutovať tolerančný rozpočet alebo náhradu materiálu na váhe-kritickej štruktúre, rieši to ten istý tím. Začnite na bishenprecision.com.

FAQ

Aký polomer vnútorného rohu by som mal špecifikovať na hlbokých vreckách v Ti-6Al-4V, aby sa predišlo zlomeniu nástroja a oneskoreniu programu?

Pre hĺbku vrecka D je minimálny praktický vnútorný polomer rohu D/4 -, ale konkrétne pri titáne prejdite na D/3 všade, kde to dizajn umožňuje. Rezné sily titánu sú podstatne vyššie ako u hliníka, čo znamená, že čelná fréza s malým-priemerom pracujúca s malým polomerom je vystavená väčšiemu zaťaženiu na jednotku prierezu-. 12 mm-hlboká kapsa v Ti-6Al-4V s rohom R2 vyžaduje 4 mm stopkovú frézu bežiacu pri znížených rýchlostiach a posuvoch; špecifikácia R4 na tej istej kapse vám umožní spustiť väčší a pevnejší nástroj s produktívnymi parametrami. Ak geometria rohu nemá žiadne funkčné obmedzenie, zmena polomeru nestojí na výkrese nič a ušetrí 20–35 % času cyklu na tomto prvku.

Dokážete udržať sústrednosť ±0,005 mm na titánovom vývrte vzhľadom na OD údaj bez brúsenia?

Pri priemere otvoru nad 8 mm áno - s vyhradeným dokončovacím vyvrtávaním na pevnom vretene, cez-chladiacu kvapalinu vretena a výmenou nástroja za novú doštičku pred dokončovacím cyklom. Obmedzením nie je stroj; ide o tepelnú stabilitu. Nízka vodivosť titánu znamená, že teplota dielu na konci hrubovania je merateľne vyššia ako na začiatku. Pred konečným vŕtaním necháme súčiastku stabilizovať do 2 stupňov okolia. Bez tejto stabilizácie môže byť priemer otvoru bezprostredne po rezaní o 0,003–0,008 mm väčší ako pri meraní izbovej teploty. Pre otvory s priemerom menším ako 6 mm alebo požiadavky na sústrednosť tesnejšie ako ± 0,003 mm je spoľahlivým spôsobom brúsenie.

Ako sa zmení požiadavka dokumentácie AS9100D medzi prototypom a výrobnou zákazkou?

Na prototype je minimálnou užitočnou dokumentáciou protokol o rozmeroch so skutočnými nameranými hodnotami a certifikát materiálu. To stačí na overenie dizajnu. Na výrobnú zákazku - alebo na akúkoľvek časť, ktorá prechádza do typovo-certifikovanej zostavy -, potrebujete úplnú správu o kontrole prvého výrobku do AS9102 o prvej výrobnej konfigurácii, v-záznamoch procesu, ktoré možno sledovať podľa sériového čísla, a CoC na každej zásielke. Spúšťačom nového FAIR je revízia výkresu, zmena procesu alebo zmena dodávateľa -, nielen nová objednávka. Ak váš program zmení niektorú z týchto troch vecí medzi prototypom a výrobou, rozpočítajte si rozpočet na nový cyklus prvého článku.

Kedy potrebuje tenkostenný-hliníkový diel pre letectvo a kozmonautiku vákuové upevnenie v porovnaní so štandardným upínaním zveráka?

Keď hrúbka steny klesne pod 1,5 mm na nepodporovanom rozpätí dlhšom ako 60 mm, štandardné upínanie zveráka spôsobí dostatočné vychýlenie, aby ovplyvnilo rozmerový výstup -, najmä rovinnosť a rovnobežnosť. Praktická skúška: vypočítajte upínací priehyb v najtenšej časti pomocou modelu jednoduchého nosníka (δ=FL³/3EI pre konzolovú stenu). Ak výsledok prekročí 30 % vašej tolerancie rovinnosti, hlavným procesným rizikom je stratégia upínania, nie dráha nástroja. Vákuové upínanie rozdeľuje prídržnú silu cez celú základnú plochu a eliminuje lokalizované vychýlenie. Zvyšuje čas nastavenia, ale eliminuje prepracovanie rovinnosti, ktoré vytvára štandardné upínanie dielov v tejto triede geometrie.