Bewerkingsefficiëntie Maximeren in Luchtvaartproductie: Bewezen Strategieën

Gepost op 11 mei 2020 | Door WayKen Rapid Manufacturing

De piekmenselijke gedachte en ingenieurskunst is met recht voorbehouden aan de gigantische vliegmachines. Raketten, vliegtuigen en straaljagers zijn onmogelijk moeilijk te ontwerpen en nog moeilijker te produceren. Dat is de reden waarom er maar 8 grote bedrijven in de wereld zijn die commerciële vliegtuigen in aanzienlijke volumes produceren. Een vliegtuig, ruimte of gewoon vliegend, heeft meer dan 500.000 onderdelen, een groot deel waarvan extreem precies en duurzaam moet zijn. Zorgen dat deze onderdelen de beste kwaliteit en kosten hebben, is een vitaal doel van industriële luchtvaartbewerking.

Problemen met de Productie van Luchtvaartonderdelen

Luchtvaartprecisiebewerking heeft veel issues. Allereerst is de menigte van luchtvaartonderdelen gemaakt van een enorme verscheidenheid aan materialen. De motorcomponenten, de meest cruciale in de werking van het vliegtuig, zijn gemaakt van hittebestendige geharde legeringen die extreem moeilijk te bewerken zijn. Die legeringen geleiden warmte slecht, dus de warmte tijdens de verwerking bouwt op in het gereedschap. Nikkellegeringen zijn vaak verouderd of anders warmtebehandeld, zodat ze erg hard te bewerken zijn. De precisie van luchtvaartonderdelen is veel strenger dan in andere industrieën, terwijl de geometrieën van de onderdelen veel complexer zijn.

Naast directe bewerkingsissues, zijn er veel indirecte problemen. Een van hen omvat productiestandaarden. Naast de medische industrie is luchtvaartproductie een van de meest gereguleerde ter wereld en aan alle kwaliteitseisen voldoen is moeilijk.

Dunwandige Luchtvaartonderdelen Efficiënt Bewerken

Gewicht is extreem cruciaal voor luchtvaartuigen. Hoe lichter het ontwerp, hoe minder brandstof het zal verbruiken, dus luchtvaartingenieurs ontwerpen vaak onderdelen met dunne wanden, roosters, webben, enz. Conventioneel worden ze bewerkt vanuit een massief gegoten of gestampt blok metaal en het afvalmateriaal van zulke onderdelen is 95%. Echter, lage materiaalefficiëntie is niet het enige probleem. Het echte issue bij het bewerken van zulke onderdelen is de vervorming door hoge snijkrachten. Als je de voeding en snijdiepte te veel verhoogt, met name bij nikkellegeringen, riskeer je het scheuren van de wanden door trilling of vervorming door overmatige warmte. Het resultaat is meestal dat je een minuscuul spantje afsnijdt bij een kruipende voeding en de totale bewerkingstijd onmogelijk groot is.

Wat kun je doen om de bewerkingstijd te verminderen en dunwandige luchtvaartonderdelen competitief te bewerken? Het eerste wat je moet doen is trilling verminderen. Het trillende gereedschap slaat een dunne wand en die buigt of barst. Om trilling te verminderen, is het beter om de voeding te verlagen maar het aantal snijden in een frees te verhogen (of zelfs meerdere snijgereedschappen op een draaibank te gebruiken). De optimale freesstrategie voor dunwandige luchtvaartonderdelen is opwaarts frezen (climb milling). Deze strategie gebruikt een voeding die in de tegenovergestelde richting gaat ten opzichte van de conventionele freesstrategie. Dit leidt tot een kleinere snijkracht, betere oppervlakteafwerking en het meest belangrijkt: de frees treedt het materiaal binnen waar de wand dikst is, dus de trilling is veel kleiner. Om oververhitting tegen te gaan, is het noodzakelijk om progressieve hoogdruk koelvloeistoffen te gebruiken.

Trochoidale Bewerkingspaden om Oververhitting in Luchtvaartlegeringen te Verminderen

Onderdeelhoververhitting door slechte warmteleiding is een typisch probleem voor luchtvaartonderdelen. Een bewerkingsstrategie om warmteopbouw te verminderen heet trochoïdaal frezen. Het benut uitstekend de capaciteiten van CNC-machines om complexe snijpaden te volgen. De trochoïdaal strategie gebruikt een kleine frees (kleiner dan de snede) die een pad volgt vergelijkbaar met een veer zijprojectie op een vlak oppervlak. Eén boog – de frees snijdt, dan gaat hij terug tijdens de tweede boog en snijdt dan weer het metaal. Deze strategie verdeelt de contacttijd tussen gereedschap en onderdeel zodat er een moment is voor beide om efficiënt af te koelen door de snijvloeistoffen. Trochoïdaal draaien is vergelijkbaar met frezen, met korte snij- en pauzesequenties om de koelvloeistoffen hun werk te laten doen en oververhitting te voorkomen. Zo'n strategie heeft veel meer lege gereedschapsritten dan andere strategieën, maar negeert dit effect door de snijsnelheden en voedingen te verhogen. Bij Wayken kunnen we ook EDM-bewerking aanbieden misschien kan het bewerken van onderdelen vermijden.

De Juiste Gereedschappen Kiezen voor Snelle Bewerking

Als het aankomt op machinetools, spelen CNC-machines een grote rol en zijn breed toepasbaar voor aluminiumbewerking. Een van de belangrijkste manieren om de efficiëntie van bewerking te verhogen is het kiezen van het juiste snijgereedschap. Als zachtere legeringen goed geanalyseerd zijn en veel fabrikanten oplossingen bieden voor aluminium en andere legeringen. Echter, veel luchtvaartmaterialen zijn geclassificeerd en de keuze moet op de plaats gemaakt worden.

De trucs voor efficiënte gereedschapskeuze voor hittebestendige materialen moeten de negatieve eigenschappen van de materialen tegengaan. Een perfect gereedschap moet weinig trilling hebben, moet erg hard zijn, en hoge temperaturen moeten weerstaan om een consistente levensduur te hebben en op efficiënte voedingen te werken. Een perfect voorbeeld van een gereedschap voor dergelijke doeleinden is het diamantsnijgereedschap. Kunstmatige diamanten zijn harder en duurzamer dan carbide plaatjes en kunnen bij hogere temperaturen werken. Diamantbewerking heeft zijn specificaties, maar kan zeker aangepast worden aan de behoeften van luchtvaartfabrikanten. Naast diamantgereedschappen, bewijzen keramische gereedschappen ook geweldige prestaties omdat ze bij de hoogste temperaturen kunnen werken.

Om de trillingen van de bewerkte onderdelen te verminderen, is het belangrijk om frezen te gebruiken met meer snijden en een scherpere fluithoek. Zulke frezen minimaliseren de tijd en afstand die het gereedschap aflegt voordat de volgende snijde het materiaal raakt, dus trilling verminderen en daarmee kun je snijparameters verhogen voor meer efficiëntie.

Systemen die de Kwaliteit van Bewerking Waarborgen

Voordat je een strategie gebruikt en de verwerking start, is het belangrijk om te schatten of de kwaliteit van het onderdeel bereikt kan worden op de gewenste tijd. Hoe kunnen we de eindtolerantie, oppervlakteafwerking en de bewerkingstijd voorspellen voordat we het doen? Het was niet mogelijk net even geleden, maar het is nu mogelijk door de staggerende snelheid waarmee wiskundige modelleringstechnieken ontwikkelen. Elementenmethode (FEA) heeft een niveau bereikt waar je snijprocessen kunt simuleren met goede precisie. Je kunt je model uploaden en kijken naar de daadwerkelijke snijkrachten en warmtedissipatie en hoe het het eindonderdeel beïnvloedt. Je kunt residuele spanningen, vervormingen en dergelijke zien nog voordat je een blok op de CNC-machinetool plaatst. Deze technologie biedt geweldige voordelen om het resultaat van bewerking te voorspellen en de tijd voor herhalingen te verminderen.

Hoe WayKen Je Kan Helpen?

Hier hebben we zwaar geïnvesteerd in geavanceerde CNC-bewerkingstechnologie en multi-assen-machines die ons in staat stellen om eenvoudig en snel proefruns, aangepaste korte runs, of laag-volume productieruns te verwerken. We kunnen aan je behoeften voor bewerkte onderdelen voldoen wanneer je vandaag nog CAD-bestanden uploadt voor een gratis offerte.