Met zoveel lucht- en ruimtevaartonderdelen, hoe zorg je voor een efficiënte machinale bewerking?

Geplaatst op mei. 11th, 2020, | By WayKen Snelle productie

Het toppunt van menselijk denken en techniek is met recht voorbehouden aan de gigantische vliegmachines. Raketten, vliegtuigen en straaljagers zijn onmogelijk te ontwerpen en nog moeilijker te produceren. Dat is de reden waarom er slechts 8 grote bedrijven in de wereld zijn die commerciële vliegtuigen in aanzienlijke volumes maken. Een vliegtuig, ruimtevaart of gewoon een vliegend, heeft meer dan 500.000 onderdelen, waarvan een groot deel uiterst nauwkeurig en duurzaam moet zijn. Ervoor zorgen dat deze onderdelen de beste kwaliteit en kosten hebben, is een essentieel doel van machinale bewerking in de industriële ruimtevaart.

Problemen met de productie van ruimtevaartonderdelen

Precisiebewerking in de ruimtevaart heeft veel problemen. Allereerst is de veelheid aan ruimtevaartonderdelen gemaakt van een grote verscheidenheid aan materialen. De motorelementen die het meest cruciaal zijn in het werk van het vliegtuig, zijn gemaakt van hittebestendige geharde legeringen die extreem moeilijk te bewerken zijn. Die legeringen geleiden de warmte slecht en dus bouwt de warmte tijdens de bewerking zich op in het gereedschap. De nikkellegeringen zijn vaak verouderd of anderszins met warmte behandeld, zodat ze erg moeilijk te bewerken zijn. De precisie van lucht- en ruimtevaartonderdelen is veel strenger in vergelijking met andere industrieën, terwijl de geometrieën van de onderdelen veel complexer zijn.

Naast directe bewerkingsproblemen zijn er veel indirecte problemen. Een daarvan omvat productienormen. Samen met de medische industrie is de lucht- en ruimtevaartproductie een van de meest gereguleerde ter wereld en het is moeilijk om aan alle kwaliteitseisen te voldoen.

Efficiënte bewerking van dunwandige ruimtevaartonderdelen

Gewicht is uiterst cruciaal voor luchtruimvoertuigen. Hoe lichter het ontwerp, hoe minder brandstof het verbruikt, dus ruimtevaartingenieurs ontwerpen vaak onderdelen met dunne wanden, roosters, banen, enzovoort. Conventioneel worden ze vervaardigd uit een massief gegoten of gestampt blok metaal en het afvalmateriaal van dergelijke onderdelen is 95%. Een lage materiaalefficiëntie is echter niet het enige probleem. Het werkelijke probleem bij het bewerken van dergelijke onderdelen is de vervorming vanwege de hoge snijkrachten. Als u de voeding en de snijdiepte te veel verhoogt, vooral bij nikkellegeringen, bestaat het risico dat de wanden breken door trillingen of ze vervormen door de overtollige hitte. Het resultaat is meestal dat je een minuscuul chipje afsnijdt bij een kruipvoeding en de totale bewerkingstijd is onmogelijk groot.

Wat kunt u doen om de bewerkingstijd te verkorten en dunwandige lucht- en ruimtevaartonderdelen daadwerkelijk concurrerend te bewerken? Het eerste dat u hoeft te doen, is de trillingen verminderen. Het trillende gereedschap raakt een dunne wand en buigt of scheurt. Dus om trillingen te verminderen, is het beter om de voeding te verminderen, maar het aantal snijkanten in een frees te vergroten (of zelfs meerdere snijgereedschappen op een draaibank te gebruiken). De optimale snijstrategie voor het frezen van dunwandige lucht- en ruimtevaartonderdelen is klimmend frezen. Deze strategie maakt gebruik van een voeding die in de tegenovergestelde richting gaat van de conventionele freesstrategie. Dit leidt tot een kleinere snijkracht, een betere oppervlakteafwerking en het belangrijkste is dat de frees het materiaal binnengaat waar de wand het dikst is, waardoor de trilling veel kleiner is. Om de oververhitting tegen te gaan, is het noodzakelijk om progressieve hogedrukkoelmiddelen te gebruiken.

Trochoïdale bewerkingspaden om oververhitting in ruimtevaartlegeringen te verminderen

Oververhitting van onderdelen als gevolg van slechte warmtegeleiding is een typisch probleem voor lucht- en ruimtevaartonderdelen. Een bewerkingsstrategie om warmteontwikkeling te verminderen, wordt trochoïdaal frezen genoemd. Het maakt veel gebruik van de mogelijkheden van CNC-machines om complexe snijpaden te volgen. De trochoïdale strategie maakt gebruik van een kleine frees (in ieder geval kleiner dan de snede) die een pad volgt dat lijkt op een projectie aan de zijkant van de veer op een plat oppervlak. Eén bocht - de molen snijdt, dan gaat hij terug tijdens de tweede bocht en snijdt dan het metaal opnieuw. Deze strategie verdeelt de tijd van contact tussen het gereedschap en het onderdeel, zodat er een moment is voor beide om efficiënt af te koelen door de snijvloeistoffen. Trochoïdaal draaien is vergelijkbaar met frezen, waarbij korte snij- en pauzesequenties worden gebruikt om de koelmiddelen hun werk te laten doen en oververhitting te voorkomen. Een dergelijke strategie heeft veel meer lege gereedschapsruns in vergelijking met andere strategieën, maar dit effect werd teniet gedaan door de snijsnelheden en voedingen te verhogen. Bij Wayken kunnen we ook EDM-bewerking aanbieden, misschien kunnen we het bewerken van onderdelen vermijden.

De juiste gereedschappen kiezen voor snelle bewerking

Als het gaat om werktuigmachines, spelen CNC-machines een grote rol en is het breed toepasbaar op aluminiumbewerking. Een van de belangrijkste manieren om de efficiëntie van de bewerking te verhogen, is het kiezen van het juiste snijgereedschap. Als zachtere legeringen goed worden geanalyseerd en veel fabrikanten oplossingen bieden voor aluminium en andere legeringen. Veel ruimtevaartmaterialen zijn echter geclassificeerd en dus moet de keuze ter plaatse worden gemaakt.

De trucs voor een efficiënte gereedschapskeuze voor hittebestendige materialen moeten de negatieve eigenschappen van de materialen tegengaan. Een perfect gereedschap moet dus weinig trillingen hebben, moet erg hard zijn en moet bestand zijn tegen hoge temperaturen om een ​​consistente levensduur te hebben en efficiënt te werken. Een perfect voorbeeld van een gereedschap dat voor dergelijke doeleinden wordt gebruikt, is het diamantslijpgereedschap. Kunstdiamanten zijn harder en duurzamer dan hardmetalen inzetstukken en kunnen bij hogere temperaturen werken. Diamantbewerking heeft zijn specifieke kenmerken, maar kan zeker worden aangepast aan de behoeften van lucht- en ruimtevaartfabrikanten. Naast diamantgereedschappen blijken keramische gereedschappen ook geweldige prestaties te leveren 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 snijkanten en een scherpere groefhoek. Dergelijke frezen minimaliseren de tijd en afstand die het gereedschap aflegt voordat de volgende snijkant het materiaal raakt, waardoor trillingen worden verminderd en daarmee kunt u de snijparameters verhogen voor meer efficiëntie.

Systemen die de kwaliteit van de bewerking garanderen

Alvorens een strategie te gebruiken en de verwerking te starten, is het belangrijk om in te schatten of de kwaliteit van het onderdeel op het gewenste moment kan worden bereikt. Hoe kunnen we de uiteindelijke tolerantie, oppervlakteafwerking en de bewerkingstijd voorspellen voordat we het doen? Het was een tijdje geleden niet mogelijk, maar het is nu te wijten aan een duizelingwekkende snelheid waarmee de wiskundige modelleringstechnieken zich ontwikkelen. Eindige-elementenanalyse heeft een niveau bereikt waarop u de snijprocessen met goede precisie kunt simuleren. U kunt dus uw model uploaden en kijken naar de werkelijke snijkrachten en warmteafvoer en hoe dit het uiteindelijke onderdeel zal beïnvloeden. U kunt restspanningen, vervormingen enzovoort zien, zelfs voordat u een onbewerkte plaat op de CNC-bewerkingsmachine installeert. Deze technologie biedt grote voordelen om het resultaat van de bewerking te voorspellen en vermindert de tijd die overblijft voor re-runs.

Hoe kan WayKen u helpen?

Hier hebben we zwaar geïnvesteerd in geavanceerde CNC-bewerkingstechnologie en meerassige machines die ons in staat stellen om eenvoudig en snel proefruns, op maat gemaakte korte runs of productieruns met een laag volume te verwerken. We kunnen aan uw behoeften aan bewerkte onderdelen voldoen wanneer u vandaag nog CAD-bestanden kunt uploaden voor een gratis offerte.