Es gibt mehr als 500000 Teile in einem Flugzeug, einem Raumflugzeug oder einfach nur einem fliegenden Flugzeug, und ein großer Teil davon muss sehr präzise und langlebig sein.Sicherzustellen, dass diese Teile die beste Qualität und die besten Kosten haben, ist ein wichtiges Ziel der industriellen Luft- und Raumfahrtverarbeitung.
Probleme bei der Produktion von Luftfahrtteilen
Es gibt viele Probleme bei der Fünf-Achsen-Präzisionsbearbeitung in der Luft- und Raumfahrt.Erstens besteht eine große Anzahl von Luft- und Raumfahrtkomponenten aus einer Vielzahl von Materialien.Die kritischsten Triebwerkskomponenten im Flugzeugbau bestehen aus hitzebeständigen Härtelegierungen, die extrem schwer zu bearbeiten sind.Die Wärmeleitfähigkeit dieser Legierungen ist schlecht, sodass sich die Wärme während der Bearbeitung in den Werkzeugen staut.Nickellegierungen werden normalerweise gealtert oder anderweitig wärmebehandelt und sind daher schwer zu bearbeiten.Im Vergleich zu anderen Branchen ist die Präzision von Luft- und Raumfahrtteilen viel strenger und die geometrische Form von Teilen viel komplexer.
Zusätzlich zu den direkten Verarbeitungsproblemen gibt es viele indirekte Probleme.Eine davon umfasst Produktionsstandards.Wie die medizinische Industrie ist auch die Luft- und Raumfahrtindustrie eine der am stärksten regulierten Industrien der Welt, und es ist schwierig, alle Qualitätsanforderungen zu erfüllen.
Das Gewicht ist für Luftraumflugzeuge extrem wichtig.Je leichter das Design, desto weniger Kraftstoff wird verbraucht, daher entwerfen Luft- und Raumfahrtingenieure häufig Teile mit dünnen Wänden, Gittern, Stegen usw. Traditionell werden sie aus massiven gegossenen oder gestanzten Metallblöcken gefertigt, und der Ausschuss solcher Teile beträgt 95 %.Die geringe Materialeffizienz ist jedoch nicht das einzige Problem.Das eigentliche Problem bei der Bearbeitung solcher Teile ist die Verformung durch hohe Schnittkräfte
Wenn Sie den Vorschub und die Schnitttiefe zu stark erhöhen, insbesondere bei Nickellegierungen, kann die Wand durch Vibrationen brechen oder sich durch Überhitzung verformen.Das Ergebnis ist normalerweise, dass Sie beim Krabbeln einen winzigen Chip abschneiden und die gesamte Verarbeitungszeit unmöglich ist.
Was können Sie tun, um die Bearbeitungszeit zu verkürzen und tatsächlich wettbewerbsfähige dünnwandige Luft- und Raumfahrtteile zu verarbeiten?Das erste, was Sie tun müssen, ist die Vibration zu reduzieren.Das vibrierende Werkzeug trifft auf die dünne Wand und verbiegt oder bricht.Um Vibrationen zu reduzieren, ist es daher besser, den Vorschub zu reduzieren, aber die Anzahl der Schneiden des Fräsers zu erhöhen (auch bei Verwendung mehrerer Schneiden auf der Drehmaschine).Die beste Schneidstrategie für dünnwandige Luft- und Raumfahrtteile ist das Vorwärtsfräsen.
Diese Strategie verwendet den Vorschub in der entgegengesetzten Richtung zur herkömmlichen Frässtrategie.Dies führt zu geringerer Schnittkraft, besserer Oberflächengüte und vor allem: Der Fräser dringt mit der dicksten Wandstärke in das Material ein, sodass die Vibration viel geringer ist.Um mit Überhitzung fertig zu werden,
Zykloidaler Bearbeitungspfad zur Reduzierung der Überhitzung von Luftfahrtlegierungen
Überhitzung von Teilen aufgrund schlechter Wärmeleitung ist ein typisches Problem von Luftfahrtteilen.Eine Bearbeitungsstrategie zur Reduzierung des Wärmestaus wird als Zykloidfräsen bezeichnet.Es nutzt die Funktionen von CNC-Werkzeugmaschinen, um komplexen Schnittpfaden zu folgen.Die Zykloidenstrategie verwendet einen kleinen Fräser (auf jeden Fall kleiner als der Schnitt), der einem Pfad folgt, der der seitlichen Projektion einer Feder auf einer Ebene ähnelt.Eine Kurve – der Cutter schneidet, kehrt dann während der zweiten Kurve zurück und schneidet dann das Metall erneut.Diese Strategie weist die Kontaktzeit zwischen dem Werkzeug und dem Teil so zu, dass die Schneidflüssigkeit Zeit hat, beide effektiv zu kühlen.
Das Zykloiddrehen ähnelt dem Fräsen, wobei kurze Schnitt- und Pausensequenzen verwendet werden, damit das Kühlmittel arbeiten kann und eine Überhitzung vermieden wird.Diese Strategie hat mehr Leerläufe als andere Strategien, aber sie wirkt diesem Effekt entgegen, indem sie die Schnittgeschwindigkeit und den Vorschub erhöht.
Wählen Sie das richtige Werkzeug für die schnelle Bearbeitung
Apropos Werkzeugmaschinen: NC-gesteuerte Werkzeugmaschinen haben eine große Rolle gespielt und sind in der Aluminiumverarbeitung weit verbreitet.Eine der wichtigsten Möglichkeiten zur Verbesserung der Bearbeitungseffizienz ist die Auswahl des richtigen Werkzeugs.Wenn die weichere Legierung gut analysiert ist, bieten viele Hersteller Lösungen für Aluminium und andere Legierungen an.Viele Luft- und Raumfahrtmaterialien sind jedoch klassifiziert, sodass sie vor Ort ausgewählt werden müssen.
Die Technik zur Auswahl effektiver Werkzeuge für hitzebeständige Materialien muss den negativen Eigenschaften des Materials entgegenwirken.
Daher muss ein perfektes Werkzeug sehr geringe Vibrationen aufweisen, sehr hart sein und hohen Temperaturen standhalten können, um eine konstante Lebensdauer und eine effiziente Zuführung zu haben.Ein perfektes Beispiel für ein Werkzeug für diesen Zweck ist ein Diamant-Schneidwerkzeug.
Künstliche Diamantklingen sind härter und langlebiger als Hartmetallklingen und können bei höheren Temperaturen arbeiten.Die Diamantbearbeitung hat ihre Besonderheiten, kann aber sicherlich modifiziert werden, um den Bedürfnissen der Luft- und Raumfahrthersteller gerecht zu werden.Neben Diamantwerkzeugen haben sich auch Keramikwerkzeuge als sehr leistungsfähig erwiesen, da sie bei höchsten Temperaturen arbeiten können.
Um die Vibration von bearbeiteten Teilen zu reduzieren, ist es wichtig, Fräser mit mehr Schneidkanten und schärferen Kantenwinkeln zu verwenden.Dieser Fräsertyp minimiert die Zeit und den Abstand, die vergehen, bevor die nächste Schneidkante auf das Material trifft, wodurch Vibrationen reduziert werden, und Sie können die Schnittparameter erhöhen, um die Effizienz zu verbessern.