5 o'qli ishlov berish bilan maxsus metall qismlarni ishlab chiqarish
5 o'qli ishlov berish bilan maxsus metall qismlarni ishlab chiqarish
Muallif:PFT, Shenzhen
Annotatsiya:Ilg'or ishlab chiqarish aerokosmik, tibbiyot va energetika sohalarida tobora murakkab, yuqori aniqlikdagi metall komponentlarni talab qiladi. Ushbu tahlil ushbu talablarga javob beradigan zamonaviy 5 o'qli kompyuterning raqamli boshqaruvi (CNC) ishlov berish imkoniyatlarini baholaydi. Murakkab pervanellar va turbin pichoqlarini ifodalovchi etalon geometriyalaridan foydalangan holda, aerokosmik titan (Ti-6Al-4V) va zanglamaydigan po'latdan (316L) an'anaviy 3 o'qli va 5 o'qli usullarni solishtirganda ishlov berish sinovlari o'tkazildi. Natijalar 5 o'qli ishlov berish bilan ishlov berish vaqtini 40-60% qisqartirish va sirt pürüzlülüğünü (Ra) 35% gacha yaxshilashni ko'rsatadi, bu qisqartirilgan sozlash va optimallashtirilgan asbob yo'nalishi bilan bog'liq. ±0,025 mm bardoshlik doirasidagi xususiyatlar uchun geometrik aniqlik o'rtacha 28% ga oshdi. Muhim dastlabki dasturlash tajribasi va sarmoyani talab qilsa-da, 5 o'qli ishlov berish yuqori samaradorlik va tugatish bilan ilgari amalga oshirib bo'lmaydigan geometriyalarni ishonchli ishlab chiqarish imkonini beradi. Ushbu imkoniyatlar 5 o'qli texnologiyani yuqori qiymatli, murakkab buyurtma qilingan metall qismlarni ishlab chiqarish uchun zarur deb hisoblaydi.
1. Kirish
Aerokosmik (engilroq, kuchliroq qismlarni talab qiladigan), tibbiy (biologik mos keluvchi, bemorga xos implantlarni talab qiladigan) va energiya (suyuqlik bilan ishlaydigan murakkab komponentlarga muhtoj) kabi sohalarda ishlashni optimallashtirish uchun tinimsiz harakat metall qismlarning murakkabligi chegaralarini oshirdi. Cheklangan asboblardan foydalanish va bir nechta talab qilinadigan sozlashlar bilan cheklangan an'anaviy 3 o'qli CNC ishlov berish murakkab konturlar, chuqur bo'shliqlar va murakkab burchaklarni talab qiluvchi xususiyatlar bilan kurashadi. Ushbu cheklovlar aniqlikning buzilishiga, ishlab chiqarish vaqtlarining uzaytirilishiga, yuqori xarajatlarga va dizayn cheklovlariga olib keladi. 2025 yilga kelib, juda murakkab, aniq metall qismlarni samarali ishlab chiqarish qobiliyati endi hashamat emas, balki raqobatbardosh zaruratdir. Uchta chiziqli o'qni (X, Y, Z) va ikkita aylanish o'qini (A, B yoki C) bir vaqtning o'zida boshqarishni taklif qiluvchi zamonaviy 5 eksa CNC ishlov berish transformativ echimni taqdim etadi. Ushbu texnologiya kesish asbobiga ishlov beriladigan qismga deyarli har qanday yo'nalishda yagona o'rnatishda yaqinlashishga imkon beradi, bu esa 3 o'qli ishlov berish uchun xos bo'lgan kirish cheklovlarini tubdan yengib chiqadi. Ushbu maqola metall qismlarni maxsus ishlab chiqarish uchun 5 o'qli ishlov berishning o'ziga xos imkoniyatlari, miqdoriy afzalliklari va amaliy amalga oshirish masalalarini ko'rib chiqadi.
2. Usullar
2.1 Dizayn va taqqoslash
Siemens NX CAD dasturidan foydalangan holda ikkita standart qism ishlab chiqilgan bo'lib, ular maxsus ishlab chiqarishdagi umumiy muammolarni o'zida mujassam etgan:
Pervanel:Murakkab, o'ralgan pichoqlar yuqori tomonlar nisbati va qattiq bo'shliqlarga ega.
Turbina pichog'i:Murakkab egriliklarni, yupqa devorlarni va aniq o'rnatish yuzalarini o'z ichiga oladi.
Ushbu dizaynlar qasddan pastki kesmalar, chuqur cho'ntaklar va ortogonal bo'lmagan asboblardan foydalanishni talab qiluvchi xususiyatlarni, xususan, 3 o'qli ishlov berish cheklovlariga qaratilgan.
2.2 Materiallar va uskunalar
Materiallar:Aerokosmik toifadagi titanium (Ti-6Al-4V, tavlangan holat) va 316L zanglamaydigan po'latdan talab qilinadigan ilovalar va aniq ishlov berish xususiyatlariga muvofiqligi uchun tanlangan.
Mashinalar:
5-oʻq:DMG MORI DMU 65 monoBLOCK (Heidenhain TNC 640 boshqaruvi).
3-eksa:HAAS VF-4SS (HAAS NGC nazorati).
Asboblar:Kennametal va Sandvik Coromant firmalarining qoplamali qattiq karbidli frezalari (turli diametrli, shar burunli va tekis uchli) qo'pol ishlov berish va pardozlash uchun ishlatilgan. Kesish parametrlari (tezlik, besleme, kesish chuqurligi) asbob ishlab chiqaruvchisi tavsiyalari va nazorat ostida sinov kesimlari yordamida material va mashinaning imkoniyatlariga qarab optimallashtirildi.
Ish haqi:Maxsus, aniq ishlov berilgan modulli moslamalar ikkala mashina turi uchun qattiq siqish va takrorlanadigan joylashuvni ta'minladi. 3 o'qli sinovlar uchun aylanishni talab qiladigan qismlar odatdagi do'kon amaliyotini taqlid qilib, nozik dublonlar yordamida qo'lda o'zgartirildi. 5 o'qli sinovlar bitta armatura o'rnatishda mashinaning to'liq aylanish qobiliyatidan foydalangan.
2.3 Ma'lumotlarni yig'ish va tahlil qilish
Tsikl vaqti:To'g'ridan-to'g'ri mashina taymerlaridan o'lchanadi.
Sirt pürüzlülüğü (Ra):Mitutoyo Surftest SJ-410 profilometr yordamida har bir qism uchun beshta muhim joyda o'lchandi. Har bir material / mashina kombinatsiyasi uchun uchta qism qayta ishlandi.
Geometrik aniqlik:Zeiss CONTURA G2 koordinata o'lchash mashinasi (CMM) yordamida skanerlangan. Kritik o'lchamlar va geometrik toleranslar (tekislik, perpendikulyarlik, profil) SAPR modellari bilan taqqoslandi.
Statistik tahlil:O'rtacha qiymatlar va standart og'ishlar tsikl vaqti va Ra o'lchovlari uchun hisoblab chiqilgan. CMM ma'lumotlari nominal o'lchamlardan va bardoshlik moslik stavkalaridan og'ish uchun tahlil qilindi.
1-jadval: Eksperimental sozlash xulosasi
| Element | 5 o'qni sozlash | 3-eksani sozlash |
|---|---|---|
| Mashina | DMG MORI DMU 65 monoBLOCK (5-eksa) | HAAS VF-4SS (3-eksa) |
| O'rnatish | Yagona moslashtirilgan armatura | Yagona moslashtirilgan armatura + qo'lda aylanishlar |
| Sozlamalar soni | 1 | 3 (Impeller), 4 (turbinali pichoq) |
| CAM dasturiy ta'minot | Siemens NX CAM (Ko'p o'qli asboblar yo'llari) | Siemens NX CAM (3 o'qli asboblar yo'llari) |
| O'lchov | Mitutoyo SJ-410 (Ra), Zeiss CMM (Geo.) | Mitutoyo SJ-410 (Ra), Zeiss CMM (Geo.) |
3. Natijalar va tahlillar
3.1 Samaradorlik ortishi
5 o'qli ishlov berish vaqtni sezilarli darajada tejashni ko'rsatdi. Titan pervanel uchun 5 o'qli ishlov berish 3 o'qli ishlov berish bilan solishtirganda aylanish vaqtini 58% ga qisqartirdi (2,1 soatga nisbatan 5,0 soat). Zanglamaydigan po'latdan yasalgan turbina pichog'i 42% qisqarishni ko'rsatdi (1,8 soatga nisbatan 3,1 soat). Ushbu yutuqlar, birinchi navbatda, bir nechta sozlashlarni va qo'lda ishlov berish/qayta tuzatish vaqtini yo'q qilish va optimallashtirilgan asbob yo'nalishi tufayli uzoqroq, uzluksiz kesish bilan yanada samarali asboblar yo'llarini yoqish natijasida yuzaga keldi.
3.2 Sirt sifatini yaxshilash
Sirt pürüzlülüğü (Ra) 5 o'qli ishlov berish bilan doimiy ravishda yaxshilandi. Titan pervanelning murakkab pichoq yuzalarida o'rtacha Ra qiymatlari 32% ga kamaydi (0,8 mkm va 1,18 mkm). Xuddi shunday yaxshilanishlar zanglamaydigan po'latdan yasalgan turbinali pichoqda ham kuzatildi (Ra 35% ga kamaydi, o'rtacha 0,65 mkm va 1,0 mkm). Ushbu yaxshilanish doimiy, optimal kesish aloqa burchagini saqlab turish va asbobning qisqaroq kengaytmalarida asbobning qattiqligining yaxshilanishi orqali asbob tebranishini kamaytirish qobiliyati bilan bog'liq.
3.3 Geometrik aniqlikni oshirish
CMM tahlili 5 o'qli ishlov berish bilan yuqori geometrik aniqlikni tasdiqladi. Qattiq ±0,025 mm bardoshlik chegarasida saqlanadigan muhim xususiyatlar ulushi sezilarli darajada oshdi: titan pervanel uchun 30% ga (muvofiqlik 62% ga nisbatan 92% ga) va zanglamaydigan po'latdan yasalgan pichoq uchun 26% ga (muvofiqlik 89% ga nisbatan 63% ga erishiladi). Ushbu yaxshilanish to'g'ridan-to'g'ri 3 o'qli jarayonda zarur bo'lgan bir nechta sozlash va qo'lda qayta joylashtirish orqali kiritilgan kümülatif xatolarni bartaraf etishdan kelib chiqadi. Murakkab burchaklarni talab qiluvchi xususiyatlar eng keskin aniqlik yutuqlarini ko'rsatdi.
*1-rasm: Qiyosiy unumdorlik ko‘rsatkichlari (5-o‘q va 3-o‘q)*
4. Munozara
Natijalar murakkab maxsus metall qismlar uchun 5 eksa ishlov berishning texnik afzalliklarini aniq belgilaydi. Tsikl vaqtining sezilarli darajada qisqarishi to'g'ridan-to'g'ri qismlarga xarajatlarni kamaytirishga va ishlab chiqarish quvvatini oshirishga olib keladi. Yaxshilangan sirt pardozlash qo'lda silliqlash kabi ikkilamchi pardozlash operatsiyalarini qisqartiradi yoki yo'q qiladi, xarajatlarni va etkazib berish vaqtlarini yanada pasaytiradi, shu bilan birga qismlarning mustahkamligini oshiradi. Geometrik aniqlikdagi sakrash aerokosmik dvigatellar yoki tibbiy implantlar kabi yuqori unumli ilovalar uchun juda muhim, bu erda qismlarning ishlashi va xavfsizligi muhim ahamiyatga ega.
Bu afzalliklar, birinchi navbatda, 5 o'qli ishlov berishning asosiy qobiliyatidan kelib chiqadi: bir vaqtning o'zida ko'p o'qli harakat, bir martalik ishlov berish imkonini beradi. Bu o'rnatishdan kelib chiqadigan xatolar va ishlov berish vaqtini yo'q qiladi. Bundan tashqari, asbobning uzluksiz optimal yo'nalishi (ideal chip yuki va kesish kuchlarini saqlab turish) sirtni tekislashni yaxshilaydi va asboblarning qattiqligi ruxsat etilgan joylarda yanada agressiv ishlov berish strategiyalariga imkon beradi, bu esa tezlikni oshirishga yordam beradi.
Biroq, amalda qabul qilish cheklovlarni tan olishni talab qiladi. Qobiliyatli 5 o'qli mashina va mos asboblar uchun kapital qo'yilmalar 3 o'qli uskunaga qaraganda ancha yuqori. Dasturlashning murakkabligi eksponent ravishda oshadi; Samarali, to'qnashuvsiz 5 o'qli asboblar yo'llarini yaratish yuqori malakali CAM dasturchilari va murakkab dasturiy ta'minotni talab qiladi. Simulyatsiya va tekshirish ishlov berishdan oldin majburiy bosqichlarga aylanadi. Fiksturing to'liq aylanish harakati uchun qattiqlikni va etarli bo'shliqni ta'minlashi kerak. Bu omillar operatorlar va dasturchilar uchun zarur bo'lgan malaka darajasini oshiradi.
Amaliy ma'no aniq: 5 o'qli ishlov berish yuqori qiymatli, murakkab komponentlar uchun ustundir, bunda uning tezligi, sifati va qobiliyatidagi afzalliklari yuqori operatsion xarajatlar va investitsiyalarni oqlaydi. Oddiy qismlar uchun 3 o'qli ishlov berish yanada tejamkor bo'lib qoladi. Muvaffaqiyat texnologiyaga va malakali kadrlarga, shuningdek mustahkam CAM va simulyatsiya vositalariga sarmoya kiritishga bog'liq. Dizayn, ishlab chiqarish muhandisligi va mashinasozlik ustaxonasi o'rtasidagi dastlabki hamkorlik ishlab chiqarish uchun qismlarni loyihalashda (DFM) 5 o'qli imkoniyatlardan to'liq foydalanish uchun juda muhimdir.
5. Xulosa
Zamonaviy 5 eksa CNC ishlov berish an'anaviy 3 o'qli usullarga nisbatan murakkab, yuqori aniqlikdagi maxsus metall qismlarni ishlab chiqarish uchun ajoyib echimni taqdim etadi. Asosiy topilmalar tasdiqlaydi:
Muhim samaradorlik:Bir martalik ishlov berish va optimallashtirilgan asboblar yo'llari orqali aylanish vaqtini 40-60% ga qisqartirish.
Kengaytirilgan sifat:Asbobning optimal yo'nalishi va aloqasi tufayli sirt pürüzlülüğü (Ra) 35% gacha yaxshilanadi.
Yuqori aniqlik:± 0,025 mm oralig'ida muhim geometrik toleranslarni ushlab turishda o'rtacha 28% o'sish, bir nechta o'rnatishdagi xatolarni bartaraf etish.
Texnologiya aerokosmik, tibbiyot va energetika sohalarining oʻzgaruvchan talablarini toʻgʻridan-toʻgʻri qondirib, 3 oʻqli ishlov berish bilan amaliy boʻlmagan yoki imkonsiz boʻlgan murakkab geometriyalarni (chuqur boʻshliqlar, pastki kesmalar, aralash egri chiziqlar) ishlab chiqarish imkonini beradi.
5 o'qli qobiliyatga investitsiya daromadini maksimal darajada oshirish uchun ishlab chiqaruvchilar yuqori murakkablikdagi, yuqori qiymatli qismlarga e'tibor qaratishlari kerak, bu erda aniqlik va yetkazib berish muddati muhim raqobat omillari hisoblanadi. Kelajakdagi ishlar aniqlikni yanada oshirish va hurdalarni kamaytirish uchun real vaqt rejimida sifat nazorati va yopiq tsiklli ishlov berish uchun 5 o'qli ishlov berishni jarayonda metrologiya bilan integratsiyalashni o'rganishi kerak. Inconel yoki qotib qolgan po'latlar kabi ishlov berish qiyin bo'lgan materiallar uchun 5 o'qli moslashuvchanlikni qo'llagan holda moslashuvchan ishlov berish strategiyalari bo'yicha davomli izlanishlar ham qimmatli yo'nalishni taqdim etadi.
