CNC obrada zrakoplovnih i svemirskih dijelova: materijalne odluke, parametri procesa i DFM zamke koje povećavaju troškove prije nego što padne prvi čip

CNC obrada zrakoplovnih i svemirskih dijelova: Odluke o materijalima, parametri procesa i DFM zamke koje povećavaju troškove prije nego što padne prvi čip

Vaš strukturni nosač je Ti-6Al-4V, debljina stjenke 1,2 mm na najtanjem dijelu, dva složena kutna provrta koja moraju biti koncentrična na ±0,01 mm. Vremenski okvir programa je 6 tjedana od objave crteža do prvog članka. Vaša DFM recenzija upravo se vratila s tri zastavice - a nijedna nije dosadna.

Oni se odnose na pristup učvršćenju, slijed smanjenja naprezanja i radijus unutarnjeg kuta od 0,3 mm na džepu od 14 mm-duboke koji prisiljava promjenu alata na 0,6 mm središnji program glodala-. Svaka zastavica dodaje vrijeme. Dvije od njih dodaju troškove koje ne možete nadoknaditi bez promjene crteža. Ovo je štoCNC obrada u zrakoplovstvurad zapravo izgleda kao u fazi DFM - ne pitanja sposobnosti, već odluke o geometriji i slijedu koje su donesene tijekom dizajna i sada pripadaju strojaru da ih riješi.

Zašto zrakoplovna CNC obrada počinje odabirom materijala, a ne odabirom stroja

Izbor stroja ovisi o materijalu i skupu značajki. Što pokreće plan procesacnc obrada u zrakoplovstvurad je ponašanje materijala u uvjetima rezanja i stvara li geometrija dizajna sukobe između onoga što materijal treba i onoga što skup značajki zahtijeva.

Tri materijala dominiraju strukturnim i mehaničkim komponentama zrakoplovstva: 7075-T651 aluminij za teži-kritične strukture, Ti-6Al-4V za-nosivost opterećenja i primjene na povišenim temperaturama, i Inconel 718 za vruće presjeke i okoline visokog ciklusa zamora. Svaki ima različitu logiku procesa.

7075-T651radi brzo, ima uske tolerancije i relativno malo košta rezanje. Oznaka -T651 je važna: prethodno-istegnuto stanje znači manji preostali napon u materijalu, što znači manje dimenzionalno pomicanje nakon teške grube obrade. Navedite T6 umjesto toga i možda ćete dobiti istu čvrstoću na papiru, ali znatno više opruge-natrag na tanke-stjenke značajke - relevantne zacnc obrada zrakoplova i svemirskih tankih stijenki aluminijastrukture kao što su rebrasti džepovi i lamele gdje debljina stijenke može pasti ispod 0,8 mm.

Ti-6Al-4Vje gdjezrakoplovna cnc obrada dijelova od titanaprogrami rutinski gube vrijeme. Toplinska vodljivost materijala je otprilike jedna-desetina aluminija. Toplina se ne evakuira s strugotinom - ona se koncentrira na oštricu, ubrzava trošenje alata i, ako proces nije kontroliran, proizvodi -očvrsnu površinu koja svaki sljedeći prolaz čini tvrđim od prethodnog. Parametri procesa nisu prijedlozi; oni su prozor između prihvatljivog vijeka trajanja alata i kvara alata svake 3-4 minute.

Inconel 718je zaseban razgovor. Ako vaš crtež zahtijeva Inconel, procjenu strojnog vremena za ekvivalentni aluminijski dio potrebno je pomnožiti s najmanje 8× prije nego što proračunate program.

Titan: gdje Aerospace CNC strojna obrada brzo postaje skuplja

Zazrakoplovna cnc obrada dijelova od titana, parametri procesa su stroži nego što većina trgovina objavljuje. Brojevi u nastavku odražavaju ono što radimo na Ti-6Al-4V u proizvodnji - ne konzervativne vrijednosti iz kataloga alata, a ne agresivne vrijednosti koje izgledaju dobro na procjeni vremena ciklusa, ali uništavaju svaki drugi dio alata.

Strategija rashladne tekućine najčešće je pod-određena stavka u planu procesa proizvodnje titana. Rashladna tekućina usmjerena na tijelo dijela ne hladi zonu rezanja na titanu - nego hladi površinu dijela, koja nije mjesto gdje je toplina. Kroz-visokotlačno{5}}rashladno sredstvo vretena usmjereno na sučelje obradaka-alata ispravna je postavka. Na dubokim džepovima i provrtima, dodajte mlaz zraka kako biste pomogli evakuaciju strugotine; Ponovno -rezanje strugotine na titanu uzrokuje lokalizirano otvrdnjavanje koje može proizvesti-značajke izvan-tolerancije čak i kada je putanja alata ispravna.

Jedan detalj sekvenciranja koji je bitan na strukturnim dijelovima od titana s višestrukim značajkama: grubo obradite cijeli dio prije nego što prođe završna obrada. Naprezanje od titana-opušta se sporije od aluminija, ali se pomiče. Dio obrađen na +0.3 mm štoka i ostavljen preko noći prije završne obrade dat će vam stabilniju referentnu površinu od onog obrađenog na grubo i odmah dovršeno u istoj postavci. Ovo je posebno relevantno naCNC obrada u zrakoplovstvunosači i kućišta gdje se više referentnih točaka obrađuje u nizu - dimenzionalni odnos između njih ovisi o tome koliko je naprezanja oslobođeno između operacija.

Aluminijske tanko{0}}zidne konstrukcije: učvršćivanje je proces

CNC obrada tankog zida od aluminija u svemirudijelovi - rebra-džepne strukture, kućišta elektronike, mreže nosača - pokvare se pri učvršćivanju prije nego pokažu pri rezanju. Zid od 0,8 mm na aluminijskom dijelu od 120 mm koji je stegnut s 15 N·m okretnog momenta u dvije točke deflektirati će se 0,04–0,09 mm samo pod opterećenjem stezanja, prije nego što vreteno krene. Taj otklon nije vidljiv; dio izgleda ravno u škripcu. Mjerljivo je samo kada otpustite stezaljku i dio se vrati natrag.

Rješenje nije u stezanju upaljača - koji stvara brbljanje. Rješenje je poduprijeti dio na više točaka s nižom pojedinačnom silom stezanja ili koristiti vakuumsko učvršćivanje na prvoj referentnoj plohi prije strojne obrade elemenata koji stvaraju tanki zid. Redoslijed je bitan: prvo obradite referentne površine i referentne provrte, s dijelom u punom stanju, zatim progresivne operacije džepova radeći od najdebljeg preostalog dijela prema najtanjem.

Zacnc obrada u zrakoplovstvualuminijski dijelovi kod kojih je ravnost nakon strojne obrade kritičan rezultat - optičke montažne strukture, brtvene površine, precizne baze - gradimo u dvo-faznoj operaciji: gruba do +0.4mm, smanjenje naprezanja na 150–180 stupnjeva 2–4 ​​sata (za 7075; 130 stupnjeva za 6061), zatim završna obrada. Termalni ciklus je dovoljno kratak da stane u standardni proizvodni dan i dosljedno donosi konačnu ravnost unutar 0,01 mm na površinama raspona do 200 mm. Bez toga, na dijelu sa složenom geometrijom džepova, ravnost može varirati 0,03–0,08 mm, ovisno o izvornom stanju naprezanja batka.

Inconel i visoko{0}}temperaturne legure: logika procesa

Ako vašzrakoplovna cnc obradaprogram uključuje Inconel 718 ili slične superlegure nikla, pregled DFM-a ima drugačiju funkciju od one za aluminij ili titan. S aluminijem, DFM se bavi optimizacijom geometrije. S Inconelom, DFM odlučuje koje se značajke realno uopće mogu strojno obraditi, a koje treba premjestiti na EDM ili brušenje.

Inconel 718 pri punoj tvrdoći (39–46 HRC nakon starenja) nije materijal za mljevenje u konvencionalnom smislu za fine karakteristike. Unutarnji radijusi ispod 1,5 mm na dubokim džepovima, navoji u prolaznim-rupama dubljim od 1,5× promjera i provrti sa zahtjevima Ra ispod 0,8 μm bez brušenja - sve ovo pokreće eskalacije procesa koje je potrebno identificirati prije nego što se program kotira, a ne nakon prvog kvara alata.

Za-komponente vrućih presjeka gdje je potreban Inconel, plan procesa gotovo uvijek uključuje keramičke alate za grubu obradu, CBN za završnu obradu provrta i žičanu eroziju za bilo koju značajku gdje je funkcionalno potreban oštar unutarnji kut. Ugradnja ovih operacija u program od samog početka proizvodi predvidljive troškove. Njihovo otkrivanje nakon izdavanja standardne-ponude alata dovodi do kašnjenja programa.

Dokumentacija i sljedivost za lance opskrbe u zrakoplovstvu

Aerospace cnc strojna obrada kao 9100 dokumentacijazahtjevi su tamo gdje tvrdnje o sposobnosti dobavljača odgovaraju stvarnoj isporuci. AS9100D zahtijeva sljedivost proizvoda i procesa, kontrolu konfiguracije i prvu inspekciju proizvoda do AS9102 za nove ili promijenjene konfiguracije dijelova. Što to operativno znači: svaka proizvodna serija treba sljedivu vezu od potvrde mlina za sirovinu do serijskog broja gotovog dijela, a evidencija inspekcije mora prikazivati ​​izmjerene vrijednosti, a ne žigove.

Jaz između trgovine koja ima ISO 9001 i one koja je istinski usklađena s AS9100D-pokazuje se u-zapisima inspekcije u procesu i NCR sustavu. ISO 9001 zahtijeva sustav upravljanja kvalitetom; AS9100D zahtijeva da se sustav primijeni na konfiguraciju proizvoda i da zapisi podržavaju reviziju i-ispitivanje uzroka. Ako zapisi o kvaliteti dobavljača ne mogu odgovoriti "koji je stroj smanjio ovu značajku, kojeg je datuma i koja je bila izmjerena vrijednost pri inspekciji" za određeni serijski broj, oni nisu sposobni za AS9100D-bez obzira na svoj certifikat.

Gdje MID-ova procesna sposobnost odgovara

Naš DFM desk svakodnevno pregledava STEP datotekeCNC obrada u zrakoplovstvuprogramira - strukturne dijelove od titana, aluminijska kućišta, Inconel spojeve i kompozitne-komponente sučelja koje trebaju strojno obrađene značajke na preciznim referentnim točkama. Pregled označava sukobe geometrije, rizike skupljanja-tolerancije i odluke o redoslijedu prije citiranja programa, a ne nakon što je prvi dio odbačen.

CNC obradaat MID pokriva 5-osi simultano, švicarsko tokarenje za vitke osovine i precizne klinove, smjesu za tokarsko glodanje za dijelove koji trebaju i rotacijske i prizmatične značajke u jednom postavu i žičanu EDM za ojačane značajke i unutarnje profile koji se ne mogu glodati. Našezrakoplovna CNC obradarad se odvija prema ISO 13485-sukladnom upravljanju kvalitetom s digitalnom sljedivošću - certifikat materijala do evidencije otpreme - na svakom broju dijela.

Za prve članke o novim programima, nudimo potpuni format FAIR prema AS9102, CMM izvješća s izmjerenim vrijednostima na svim kritičnim dimenzijama i paket za sljedivost materijala. Ako vaš klijent ili program zahtijeva PPAP ili ISIR dokumentaciju, mi to ugrađujemo u plan programa prilikom ponude.

Pošaljite svoju STEP datoteku na naštim procesnog inženjeringaza pisani DFM pregled - vraćen u roku od 24 sata, nije potrebna nikakva obveza. Ako ste ranije u programu i trebate razgovarati o proračunu tolerancije ili zamjeni materijala na teži-kritičnoj strukturi, isti tim to rješava. Započnite na bishenprecision.com.

FAQ

Koji radijus unutarnjeg kuta trebam navesti na dubokim džepovima u Ti-6Al-4V kako bih izbjegao lomljenje alata i kašnjenja programa?

Za dubinu džepa D, minimalni praktični radijus unutarnjeg kuta je D/4 -, ali posebno za titan idite na D/3 gdje god to dizajn dopušta. Sile rezanja titana znatno su veće od aluminija, što znači da je čelično glodalo malog-promjera koje radi u uskom radijusu pod većim opterećenjem po jedinici poprečnog-presjeka. 12 mm-dubok džep u Ti-6Al-4V s R2 kutom zahtijeva čeono glodalo od 4 mm koje radi pri smanjenim brzinama i posmacima; navođenje R4 na istom džepu omogućuje vam pokretanje većeg, čvršćeg alata s produktivnim parametrima. Ako geometrija kuta nema funkcionalno ograničenje, promjena radijusa ne košta ništa na crtežu i štedi 20–35% vremena ciklusa na toj značajki.

Možete li održati koncentričnost od ±0,005 mm na provrtu od titana u odnosu na referentni OD bez brušenja?

Na promjeru provrta iznad 8 mm, da - s namjenskim završnim bušenjem na krutom vretenu, rashladnim sredstvom kroz-vreteno i promjenom alata na novi umetak prije ciklusa završne obrade. Ograničenje nije stroj; to je toplinska stabilnost. Niska vodljivost titana znači da je temperatura dijela na kraju grube obrade mjerljivo viša nego na početku. Pustili smo da se dio stabilizira na unutar 2 stupnja od okoline prije nego što prođemo završnim provrtom. Bez te stabilizacije, promjer provrta može biti 0,003–0,008 mm veći neposredno nakon rezanja nego što bi to bio slučaj pri mjerenju sobne temperature. Za provrte ispod 6 mm promjera ili zahtjeve koncentričnosti veće od ±0,003 mm, brušenje je pouzdan način.

Kako se zahtjev za dokumentaciju AS9100D mijenja između prototipa i proizvodnog naloga?

Na prototipu, minimalna korisna dokumentacija je izvješće o dimenzijama sa stvarnim izmjerenim vrijednostima i potvrda o materijalu. To je dovoljno za potvrdu dizajna. Na proizvodnoj narudžbi - ili na bilo kojem dijelu koji ide u tip-certificirani sklop - potrebno vam je potpuno izvješće o inspekciji prvog artikla za AS9102 o prvoj proizvodnoj konfiguraciji, u-procesnim zapisima koji se mogu pratiti do serijskog broja i CoC za svaku isporuku. Okidač za novi FAIR je revizija crteža, promjena procesa ili promjena dobavljača - ne samo nova narudžba. Ako vaš program promijeni bilo koju od te tri stvari između prototipa i proizvodnje, proračunajte za novi ciklus prvog članka.

Kada je za aluminijski zrakoplovni dio tankog-zida potrebno vakuumsko pričvršćivanje u odnosu na standardno stezanje škripcem?

Kada debljina stijenke padne ispod 1,5 mm na nepodržanom rasponu duljem od 60 mm, standardno stezanje škripcem uvodi dovoljno otklona da utječe na dimenzionalni izlaz -, posebno ravnost i paralelnost. Praktični test: izračunajte deformaciju stezanja na najtanjem dijelu pomoću jednostavnog modela grede (δ=FL³/3EI za konzolni zid). Ako rezultat prelazi 30% vaše tolerancije ravnosti, strategija stezanja je vaš glavni procesni rizik, a ne putanja alata. Vakuumsko učvršćivanje raspoređuje silu držanja preko cijele referentne površine i eliminira lokalizirano otklon. Dodaje vrijeme postavljanja, ali eliminira preradu ravnosti koju standardno stezanje proizvodi na dijelovima u ovoj klasi geometrije.