Obróbka CNC Części lotnicze: decyzje dotyczące materiałów, parametry procesu i pułapki DFM, które zwiększają koszty, zanim spadnie pierwszy wiór

Obróbka CNC Części lotnicze: decyzje dotyczące materiałów, parametry procesu i pułapki DFM, które zwiększają koszty, zanim spadnie pierwszy wiór

Twój wspornik konstrukcyjny to Ti-6Al-4 V, grubość ścianki 1,2 mm w najcieńszym miejscu, dwa otwory o złożonym kącie, które muszą być koncentryczne z dokładnością ± 0,01 mm. Harmonogram programu wynosi 6 tygodni od wydania rysunku do pierwszego artykułu. Twoja recenzja DFM właśnie wróciła z trzema flagami – i żadna z nich nie dotyczy nudy.

Dotyczą one dostępu do mocowania, sekwencjonowania odprężania i promienia naroża wewnętrznego 0,3 mm w kieszeni-o głębokości 14 mm, co wymusza zmianę narzędzia na frez palcowy o średnicy 0,6 mm w środku-programu. Każda flaga dodaje czas. Dwa z nich powodują zwiększenie kosztów, których nie można odzyskać bez zmiany rysunku. To jest toObróbka CNC w przemyśle lotniczympraca właściwie wygląda na etapie DFM - nie kwestie dotyczące możliwości, ale decyzje dotyczące geometrii i kolejności, które zostały podjęte podczas projektowania i teraz należą do mechanika do rozwiązania.

Dlaczego obróbka CNC w przemyśle lotniczym rozpoczyna się od wyboru materiału, a nie wyboru maszyny

Wybór maszyny wynika z materiału i zestawu funkcji. Co wpływa na plan procesuobróbka CNC w przemyśle lotniczympraca to zachowanie materiału w warunkach skrawania oraz to, czy geometria projektu stwarza konflikty pomiędzy wymaganiami materiału i wymaganiami zestawu cech.

W konstrukcyjnych i mechanicznych elementach konstrukcyjnych i mechanicznych branży lotniczej dominują trzy materiały: aluminium 7075-T651 do konstrukcji-o krytycznym ciężarze, Ti-6Al-4V do zastosowań związanych z przenoszeniem obciążeń-i podwyższonymi temperaturami oraz Inconel 718 do zastosowań związanych z przekrojem gorącym i zmęczeniem o dużej częstotliwości. Każdy z nich ma odrębną logikę procesu.

7075-T651obrabiarki szybko, zachowują wąskie tolerancje i kosztują stosunkowo niewiele w cięciu. Oznaczenie -T651 ma znaczenie: stan-wstępnie rozciągnięty oznacza niższe naprężenia szczątkowe w półfabrykacie, co przekłada się na mniejsze ruchy wymiarowe po ciężkiej obróbce zgrubnej. Zamiast tego wybierz T6, a możesz uzyskać tę samą wytrzymałość na papierze, ale znacznie więcej-odprężenia w przypadku elementów cienkościennych- odpowiednich dlaobróbka cnc cienka ściana z aluminium lotniczegokonstrukcje takie jak kieszenie żebrowe i środniki dźwigarów, w których grubość ścianki może spaść poniżej 0,8 mm.

Ti-6Al-4Vjest gdzieobróbka CNC części tytanowych w przemyśle lotniczymprogramy często tracą czas. Przewodność cieplna materiału jest w przybliżeniu-jedną dziesiątą przewodności cieplnej aluminium. Ciepło nie jest odprowadzane wraz z wiórem, - gromadzi się na krawędzi skrawającej, przyspiesza zużycie narzędzia, a jeśli proces nie jest kontrolowany, tworzy-utwardzoną powierzchnię, która sprawia, że ​​każde kolejne przejście jest trudniejsze niż poprzednie. Parametry procesu nie są sugestiami; stanowią okno pomiędzy akceptowalną trwałością narzędzia a awarią narzędzia co 3–4 minuty.

Inconel 718to osobna rozmowa. Jeśli Twój rysunek wymaga zastosowania Inconelu, szacunkowy czas pracy maszyny dla równoważnej części aluminiowej należy pomnożyć przez co najmniej 8 razy, zanim określisz budżet programu.

Tytan: tam, gdzie obróbka CNC w przemyśle lotniczym szybko staje się kosztowna

Dlaobróbka CNC części tytanowych w przemyśle lotniczymparametry procesu są bardziej rygorystyczne niż publikuje większość sklepów. Liczby poniżej odzwierciedlają to, co wykorzystujemy w produkcji na Ti-6Al-4V – a nie konserwatywne wartości z katalogu narzędzi, ani agresywne wartości, które dobrze wyglądają na szacunkowym czasie cyklu, ale niszczą każdą inną część oprzyrządowania.

Strategia dotycząca chłodziwa to najczęściej-nieokreślony element planu procesu obróbki tytanu. Zalew chłodziwa skierowany na korpus części nie chłodzi strefy skrawania tytanu -, chłodzi natomiast powierzchnię części, która nie jest źródłem ciepła. Przez-wrzeciono{5}}chłodzenie pod wysokim ciśnieniem kierowane na złącze narzędzia-obrabianego przedmiotu, jest to prawidłowa konfiguracja. W przypadku głębokich kieszeni i otworów dodać podmuch powietrza, aby wspomóc ewakuację wiórów; ponowne-ponowne wycinanie wiórów na tytanie powoduje miejscowe utwardzanie przez zgniot, które może powodować powstawanie elementów-poza-tolerancją, nawet jeśli ścieżka narzędzia jest prawidłowa.

Jeden szczegół sekwencjonowania, który ma znaczenie w przypadku tytanowych części konstrukcyjnych z wieloma funkcjami: zgrubna cała część przed przystąpieniem do obróbki wykańczającej. Naprężenie tytanu-relaksuje się wolniej niż aluminium, ale się porusza. Część obrobiona zgrubnie do +0.3mm półfabrykatu, a następnie pozostawiona na noc przed wykończeniem, da bardziej stabilną powierzchnię odniesienia niż część obrobiona zgrubnie i natychmiast wykończona w tym samym ustawieniu. Jest to szczególnie istotne w przypadkuObróbka CNC w przemyśle lotniczymwsporniki i obudowy, gdzie wiele punktów odniesienia jest obrabianych sekwencyjnie, - zależność wymiarowa między nimi zależy od tego, jak duże naprężenie zostało uwolnione pomiędzy operacjami.

Aluminiowe cienkie-konstrukcje ścienne: mocowanie to proces

Obróbka CNC cienkich ścianek aluminium lotniczegoczęści - żebra-konstrukcje kieszeni, obudowy elektroniki, wsporniki - nie dają się zamocować, zanim zawiodą podczas cięcia. Ściana o grubości 0,8 mm na części aluminiowej o średnicy 120 mm, zaciśniętej w dwóch punktach momentem obrotowym 15 N·m, ugnie się o 0,04–0,09 mm pod samym obciążeniem zaciskającym, zanim wrzeciono uruchomi się. To odchylenie nie jest widoczne; część wygląda płasko w imadle. Można to zmierzyć dopiero po zwolnieniu zacisku i część odskakuje.

Rozwiązaniem nie jest zaciskanie zapalniczki -, co powoduje drgania. Rozwiązanie polega na podparciu części w większej liczbie punktów przy mniejszej indywidualnej sile mocowania lub zastosowaniu mocowania próżniowego na pierwszej powierzchni odniesienia przed obróbką elementów tworzących cienką ściankę. Kolejność ma znaczenie: najpierw wykonaj obróbkę powierzchni odniesienia i otworów referencyjnych, mając część w pełnym magazynie, a następnie stopniowo wykonaj operacje kieszeni, zaczynając od najgrubszej pozostałej części w kierunku najcieńszej.

Dlaobróbka CNC w przemyśle lotniczymczęści aluminiowe, dla których płaskość po obróbce ma kluczowe znaczenie - optyczne konstrukcje montażowe, powierzchnie uszczelniające, precyzyjne podstawy - budujemy w dwu-operacji: zgrubne do +0.4 mm, odprężanie w temperaturze 150–180 stopni przez 2–4 godziny (dla 7075; 130 stopni dla 6061), a następnie wykończenie. Cykl termiczny jest wystarczająco krótki, aby zmieścić się w standardowym dniu produkcyjnym i konsekwentnie zapewnia końcową płaskość w granicach 0,01 mm na powierzchniach o rozpiętości do 200 mm. Bez tego, w części o złożonej geometrii kieszeni, płaskość może wahać się od 0,03 do 0,08 mm, w zależności od pierwotnego stanu naprężenia przygotówki.

Inconel i stopy-wysokotemperaturowe: logika procesu

Jeśli Twojeobróbka CNC w przemyśle lotniczymprogram obejmuje Inconel 718 lub podobne superstopy niklu, przegląd DFM pełni inną funkcję niż w przypadku aluminium czy tytanu. W przypadku aluminium DFM skupia się na optymalizacji geometrii. W przypadku Inconelu firma DFM decyduje, które elementy można w ogóle realistycznie obrobić, a które należy przenieść do obróbki elektroerozyjnej lub szlifowania.

Inconel 718 w pełnej twardości (39–46 HRC po starzeniu) nie jest materiałem do frezowania w konwencjonalnym sensie w celu uzyskania drobnych cech. Promienie wewnętrzne poniżej 1,5 mm w przypadku głębokich kieszeni, gwinty w-otworach przelotowych głębszych niż 1,5× średnicy i otwory o wymaganiach Ra poniżej 0,8 μm bez szlifowania - – wszystkie te czynniki powodują eskalację procesu, którą należy zidentyfikować przed wyceną programu, a nie po pierwszym złamaniu narzędzia.

W przypadku elementów-z kształtowników gorących, gdzie wymagany jest Inconel, plan procesu prawie zawsze uwzględnia narzędzia ceramiczne do obróbki zgrubnej, CBN do otworów wykańczających i elektroerozję drutową do wszelkich elementów, w których funkcjonalnie wymagane jest ostre narożniki wewnętrzne. Wbudowanie tych operacji w program od samego początku generuje przewidywalny koszt. Wykrycie ich po wystawieniu-standardowej wyceny narzędzi powoduje opóźnienie programu.

Dokumentacja i identyfikowalność łańcuchów dostaw w przemyśle lotniczym

Dokumentacja obróbki CNC w przemyśle lotniczym as9100wymagania mają miejsce tam, gdzie deklaracje dostawcy dotyczące możliwości odpowiadają rzeczywistej dostawie. AS9100D wymaga identyfikowalności produktu i procesu, kontroli konfiguracji i kontroli pierwszego artykułu zgodnie z AS9102 pod kątem nowych lub zmienionych konfiguracji części. Co to oznacza pod względem operacyjnym: każda seria produkcyjna wymaga identyfikowalnego powiązania od certyfikatu walcowni surowca do numeru seryjnego gotowej części, a zapis kontroli musi wykazywać zmierzone wartości, a nie pieczątki.

Rozbieżność między warsztatem posiadającym normę ISO 9001 a warsztatem, który faktycznie spełnia wymogi normy AS9100D-jest widoczna w zapisach-kontroli w trakcie procesu oraz w systemie NCR. ISO 9001 wymaga systemu zarządzania jakością; AS9100D wymaga, aby system był zastosowany do konfiguracji produktu i aby rejestry wspierały audyt i badanie-głównych przyczyn. Jeśli dokumentacja jakości dostawcy nie pozwala odpowiedzieć na pytanie: „Jaka maszyna wykonała tę funkcję, kiedy i jaka była wartość zmierzona podczas kontroli” dla konkretnego numeru seryjnego, dostawca nie jest w stanie-sprawnie korzystać z AS9100D niezależnie od posiadanego certyfikatu.

Tam, gdzie pasują możliwości procesowe MID

Nasze biuro DFM codziennie przegląda pliki STEPObróbka CNC w przemyśle lotniczymprogramuje - tytanowe części konstrukcyjne, aluminiowe obudowy, złączki Inconel i kompozytowe-komponenty interfejsów, które wymagają obróbki skrawaniem w precyzyjnych punktach odniesienia. Przegląd wskazuje konflikty geometrii, ryzyko gromadzenia się-tolerancji oraz decyzje dotyczące kolejności przed wyceną programu, a nie po złomowaniu pierwszego elementu.

Obróbka CNCw firmie MID obejmuje obróbkę jednoczesną w 5-osiach, toczenie szwajcarskie w przypadku smukłych wałów i precyzyjnych sworzni, obróbkę tokarsko-frezyjną dla części, które wymagają zarówno elementów obrotowych, jak i pryzmatycznych w jednym ustawieniu, oraz obróbkę elektroerozyjną drutową dla elementów hartowanych i profili wewnętrznych, których nie można frezować. Naszobróbka CNC w przemyśle lotniczymprace przebiegają w ramach zarządzania jakością zgodnego z normą ISO 13485-z możliwością cyfrowego śledzenia - certyfikatu materiału zgodnie z dokumentacją wysyłkową – na każdym numerze części.

W przypadku pierwszych artykułów na temat nowych programów zapewniamy pełny format FAIR do AS9102, raporty CMM ze zmierzonymi wartościami we wszystkich krytycznych wymiarach oraz pakiet identyfikowalności materiałów. Jeśli Twój klient lub program wymaga dokumentacji PPAP lub ISIR, uwzględniamy ją w planie programu podczas wyceny.

Wyślij swój plik STEP do naszegozespół inżynierii procesowejw przypadku pisemnej recenzji DFM - zwróconej w ciągu 24 godzin, nie jest wymagane żadne zobowiązanie. Jeśli jesteś na wcześniejszym etapie programu i musisz omówić budżet tolerancji lub substytucję materiału w-konstrukcji o krytycznym znaczeniu wagowym, zajmie się tym ten sam zespół. Zacznij od bishenprecision.com.

Często zadawane pytania

Jaki promień naroża wewnętrznego powinienem określić w przypadku głębokich kieszeni w Ti-6Al-4V, aby uniknąć złamania narzędzia i opóźnień programu?

W przypadku kieszeni o głębokości D minimalny praktyczny promień naroża wewnętrznego wynosi D/4 -, ale w przypadku tytanu należy przejść do D/3, jeśli pozwala na to konstrukcja. Siły skrawania tytanu są znacznie wyższe niż aluminium, co oznacza, że ​​frez palcowy o małej-średnicy pracujący przy małym promieniu jest poddawany większemu obciążeniu na jednostkę- przekroju poprzecznego. Wnęka o głębokości-12 mm w Ti-6Al-4V z narożem R2 wymaga frezu walcowo-czołowego o średnicy 4 mm pracującego przy zmniejszonych prędkościach i posuwach; określenie R4 w tej samej kieszeni pozwala na użycie większego, sztywniejszego narzędzia przy parametrach produkcyjnych. Jeśli geometria narożnika nie ma ograniczeń funkcjonalnych, zmiana promienia nie kosztuje nic na rysunku i pozwala zaoszczędzić 20–35% czasu cyklu w przypadku tej funkcji.

Czy można utrzymać koncentryczność ±0,005 mm w otworze tytanowym w stosunku do średnicy zewnętrznej bez szlifowania?

W przypadku otworów o średnicy powyżej 8 mm tak - z dedykowanym przejściem wytaczania wykańczającego na sztywnym wrzecionie,-przez chłodziwo wrzeciona i wymianę narzędzia na nową płytkę przed cyklem wykańczającym. Ograniczeniem nie jest maszyna; to stabilność termiczna. Niska przewodność tytanu oznacza, że ​​temperatura części na końcu obróbki zgrubnej jest mierzalnie wyższa niż na początku. Przed wykonaniem wykańczającego przejścia odwiertu pozwalamy części ustabilizować się w granicach 2 stopni w stosunku do temperatury otoczenia. Bez tej stabilizacji średnica otworu może być odczytana bezpośrednio po cięciu o 0,003–0,008 mm większa niż przy pomiarze w temperaturze pokojowej. W przypadku otworów o średnicy poniżej 6 mm lub wymagań dotyczących koncentryczności mniejszych niż ±0,003 mm, niezawodną metodą jest szlifowanie.

Jak zmieniają się wymagania dotyczące dokumentacji AS9100D pomiędzy prototypem a zleceniem produkcyjnym?

W przypadku prototypu minimalną przydatną dokumentacją jest raport wymiarowy z faktycznie zmierzonymi wartościami i certyfikat materiałowy. To wystarczy, aby zatwierdzić projekt. W przypadku zlecenia produkcyjnego - lub dowolnej części wchodzącej w skład-certyfikowanego zespołu - potrzebny jest pełny raport z kontroli pierwszego artykułu dla AS9102 dotyczący pierwszej konfiguracji produkcyjnej,-rejestry procesu identyfikowalne z numerem seryjnym oraz CoC dla każdej przesyłki. Czynnikiem wyzwalającym nowe FAIR jest zmiana rysunku, zmiana procesu lub zmiana dostawcy -, a nie tylko nowe zamówienie. Jeśli Twój program zmieni którykolwiek z tych trzech elementów pomiędzy prototypem a produkcją, zaplanuj budżet na nowy cykl pierwszego artykułu.

Kiedy cienkościenna aluminiowa część lotnicza wymaga mocowania próżniowego zamiast standardowego mocowania imadłem?

Gdy grubość ścianki spadnie poniżej 1,5 mm na niepodpartej rozpiętości dłuższej niż 60 mm, standardowe mocowanie imadła wprowadza wystarczające ugięcie, aby wpłynąć na wynik wymiarowy -, szczególnie na płaskość i równoległość. Test praktyczny: obliczyć ugięcie docisku w najcieńszym przekroju, korzystając z prostego modelu belki (δ=FL³/3EI dla ściany wspornikowej). Jeśli wynik przekracza 30% tolerancji płaskości, głównym ryzykiem procesu jest strategia mocowania, a nie ścieżka narzędzia. Mocowanie próżniowe rozkłada siłę trzymania na całą powierzchnię odniesienia i eliminuje miejscowe ugięcie. Wydłuża to czas konfiguracji, ale eliminuje konieczność poprawiania płaskości, jaką powoduje standardowe mocowanie w przypadku części w tej klasie geometrii.