3 asu un 5 asu CNC aerokosmisko kronšteinu ražošanā

Nosaukums: 3 asu un 5 asu CNC apstrādes salīdzinājums kosmosa kronšteinu ražošanai (Arial, 14pt, Bold, centrēts)

Autori: PFT
Piederība: Šeņdžeņa, Ķīna

Kopsavilkums (Times New Roman fonts, 12 pt, ne vairāk kā 300 vārdi)

Mērķis: Šajā pētījumā tiek salīdzināta 3 asu un 5 asu CNC apstrādes efektivitāte, precizitāte un izmaksu ietekme kosmosa kronšteinu ražošanā.
Metodes: Eksperimentāli apstrādes izmēģinājumi tika veikti, izmantojot alumīnija 7075-T6 kronšteinus. Procesa parametri (instrumentu trajektoriju stratēģijas, cikla laiki, virsmas raupjums) tika kvantificēti, izmantojot koordinātu mērīšanas iekārtas (CMM) un profilometriju. Galīgo elementu analīze (FEA) apstiprināja konstrukcijas integritāti lidojuma slodžu ietekmē.
Rezultāti: 5 asu CNC samazināja iestatījumu izmaiņas par 62 % un uzlaboja izmēru precizitāti par 27 % (±0,005 mm salīdzinājumā ar ±0,015 mm 3 asīm). Virsmas raupjums (Ra) bija vidēji 0,8 µm (5 asis) salīdzinājumā ar 1,6 µm (3 asis). Tomēr 5 asis palielināja instrumentu izmaksas par 35 %.
Secinājumi: 5 asu apstrāde ir optimāla sarežģītām, mazapjoma kronšteiniem, kuriem nepieciešamas stingras pielaides; 3 asu apstrāde joprojām ir rentabla vienkāršākām ģeometrijām. Turpmākajā darbā vajadzētu integrēt adaptīvus instrumentu trajektoriju algoritmus, lai samazinātu 5 asu ekspluatācijas izmaksas.

1. Ievads

Aviācijas un kosmosa kronšteiniem ir nepieciešamas stingras pielaides (IT7–IT8), viegla konstrukcija un izturība pret nogurumu. Lai gan 3 asu CNC dominē masveida ražošanā, 5 asu sistēmas piedāvā priekšrocības sarežģītām kontūrām. Šis pētījums pievēršas kritiskai nepilnībai: kosmosa klases alumīnija kronšteinu caurlaidspējas, precizitātes un dzīves cikla izmaksu kvantitatīvi salīdzinājumi saskaņā ar ISO 2768-mK standartiem.

2. Metodoloģija

2.1 Eksperimentālais dizains

• Sagatave: 7075-T6 alumīnija kronšteini (100 × 80 × 20 mm) ar 15° iegrimes leņķiem un kabatas iezīmēm.
• Apstrādes centri:
  • 3 asis: HAAS VF-2SS (maks. 12 000 apgr./min.)
  • 5 asis: DMG MORI DMU 50 (rotējošais galds ar noliecamu malu, 15 000 apgr./min)
• Instrumenti: Karbīda gala frēzes (Ø6 mm, 3 rievu); dzesēšanas šķidrums: emulsija (8% koncentrācija).

2.2 Datu iegūšana

• Precizitāte: CMM (Zeiss CONTURA G2) saskaņā ar ASME B89.4.22.
• Virsmas raupjums: Mitutoyo Surftest SJ-410 (robežvērtība: 0,8 mm).
• Izmaksu analīze: instrumentu nodilums, enerģijas patēriņš un darbaspēks tiek izsekots saskaņā ar ISO 20653.

2.3 Reproducējamība

Viss G kods (ģenerēts, izmantojot Siemens NX CAM) un neapstrādātie dati tiek arhivēti [DOI: 10.5281/zenodo.XXXXXX].

3. Rezultāti un analīze

1. tabula: Veiktspējas salīdzinājums

• Galvenie secinājumi:
  5 asu apstrāde novērsa 3 iestatījumus (salīdzinājumā ar 4 3 asu apstrādei), samazinot izlīdzināšanas kļūdas. Tomēr instrumentu sadursmes dziļās kabatās palielināja brāķu daudzumu par 9 %.

4. Diskusija

4.1 Tehniskās sekas

Augstāka precizitāte 5 asu griezumā izriet no nepārtrauktas instrumenta orientācijas, kas samazina pakāpienu veidošanos. Ierobežojumi ietver ierobežotu piekļuvi instrumentam dobumos ar augstu malu attiecību.

4.2 Ekonomiskie kompromisi

Partijām <50 vienības 5 asu tehnoloģija samazināja darbaspēka izmaksas par 22 %, neskatoties uz lielākiem kapitālieguldījumiem. Partijām, kas lielākas par 500 vienībām, 3 asu tehnoloģija panāca par 18 % zemākas kopējās izmaksas.

4.3 Nozares atbilstība

Kronšteiniem ar saliktiem izliekumiem (piemēram, dzinēja stiprinājumiem) ieteicams izmantot 5 asu sistēmu. Regulējuma saskaņošana ar FAA 14 CFR §25.1301 paredz papildu noguruma testēšanu.

5. Secinājums

5 asu CNC uzlabo precizitāti (27 %) un samazina iestatījumu skaitu (62 %), bet palielina instrumentu izmaksas (35 %). Hibrīdstratēģijas — 3 asu izmantošana rupjai apstrādei un 5 asu izmantošana apdarei — optimizē izmaksu un precizitātes līdzsvaru. Turpmākajos pētījumos vajadzētu izpētīt mākslīgā intelekta vadītu instrumentu trajektoriju optimizāciju, lai samazinātu 5 asu ekspluatācijas izmaksas.