Назва: 3-восевая і 5-восевая апрацоўка на станках з ЧПУ для вытворчасці кранштэйнаў для аэракасмічнай прамысловасці (Arial, 14pt, паўтлусты, выраўноўванне па цэнтры)
Аўтары: ПФТ
Прыналежнасць: Шэньчжэнь, Кітай
Рэзюмэ (Times New Roman, 12 пунктаў, максімум 300 слоў)
Мэта: У гэтым даследаванні параўноўваюцца эфектыўнасць, дакладнасць і эканамічныя наступствы 3-восевай і 5-восевай апрацоўкі на станках з ЧПУ ў вытворчасці кранштэйнаў для аэракасмічнай прамысловасці.
Метады: Эксперыментальныя выпрабаванні на апрацоўку былі праведзены з выкарыстаннем алюмініевых кранштэйнаў 7075-T6. Параметры працэсу (стратэгіі траекторыі інструмента, час цыкла, шурпатасць паверхні) былі колькасна вызначаны з дапамогай каардынатна-вымяральных машын (КВМ) і профіляметрыі. Аналіз канчатковых элементаў (МКЭ) пацвердзіў структурную цэласнасць пры нагрузках палёту.
Вынікі: 5-восевы станок з ЧПУ скараціў колькасць змен у наладцы на 62% і палепшыў дакладнасць памераў на 27% (±0,005 мм супраць ±0,015 мм для 3-восевага станка). Шурпатасць паверхні (Ra) у сярэднім склала 0,8 мкм (5-восевы станок) супраць 1,6 мкм (3-восевы станок). Аднак 5-восевы станок павялічыў выдаткі на інструменты на 35%.
Высновы: 5-восевая апрацоўка аптымальная для складаных кранштэйнаў з невялікім аб'ёмам, якія патрабуюць жорсткіх дапушчальных адхіленняў; 3-восевая апрацоўка застаецца эканамічна эфектыўнай для больш простых геаметрый. У будучых працах варта ўкараніць адаптыўныя алгарытмы траекторыі інструмента для зніжэння эксплуатацыйных выдаткаў на 5-восевую апрацоўку.
1. Уводзіны
Аэракасмічныя кранштэйны патрабуюць строгіх дапушчальных адхіленняў (IT7-IT8), лёгкіх канструкцый і ўстойлівасці да стомленасці. У той час як 3-восевыя станкі з ЧПУ дамінуюць у масавай вытворчасці, 5-восевыя сістэмы прапануюць перавагі для складаных контураў. Гэта даследаванне вырашае крытычны прабел: колькасныя параўнанні прапускной здольнасці, дакладнасці і выдаткаў на жыццёвы цыкл для алюмініевых кранштэйнаў авіяцыйнага класа ў адпаведнасці са стандартамі ISO 2768-mK.
2. Метадалогія
2.1 Эксперыментальны дызайн
- Нарыхтоўка: алюмініевыя кранштэйны 7075-T6 (100 × 80 × 20 мм) з вугламі нахілу 15° і кішэнямі.
- Апрацоўчыя цэнтры:
- 3-восевы: HAAS VF-2SS (макс. 12 000 аб/мін)
- 5-восевы: DMG MORI DMU 50 (паваротна-нахільны стол, 15 000 аб/мін)
- Інструмент: цвёрдасплаўныя фрэзы (Ø6 мм, 3-зубчастыя); астуджальная вадкасць: эмульсія (канцэнтрацыя 8%).
2.2 Збор дадзеных
- Дакладнасць: КІМ (Zeiss CONTURA G2) у адпаведнасці з ASME B89.4.22.
- Шурпатасць паверхні: Mitutoyo Surftest SJ-410 (парогавая адзнака: 0,8 мм).
- Аналіз выдаткаў: знос інструментаў, спажыванне энергіі і праца адсочваюцца ў адпаведнасці з ISO 20653.
2.3 Узнаўляльнасць
Увесь G-код (згенераваны з дапамогай Siemens NX CAM) і неапрацаваныя дадзеныя архівуюцца ў [DOI: 10.5281/zenodo.XXXXX].
3. Вынікі і аналіз
Табліца 1: Параўнанне прадукцыйнасці
| Метрыка | 3-восевы ЧПУ | 5-восевы ЧПУ |
|---|---|---|
| Час цыклу (хв) | 43.2 | 28,5 |
| Памылка памераў (мм) | ±0,015 | ±0,005 |
| Павярхоўны Ra (мкм) | 1.6 | 0,8 |
| Кошт інструмента/кранштэйна ($) | 12.7 | 17.2 |
- Асноўныя высновы:
5-восевая апрацоўка дазволіла скараціць колькасць усталёвак на 3 (у параўнанні з 4 для 3-восевай), што знізіла памылкі выраўноўвання. Аднак сутыкненні інструментаў у глыбокіх кішэнях павялічылі ўзровень браку на 9%.
4. Абмеркаванне
4.1 Тэхнічныя наступствы
Больш высокая дакладнасць пры 5-восевай апрацоўцы абумоўлена бесперапыннай арыентацыяй інструмента, што мінімізуе ступеньчатыя сляды. Да абмежаванняў адносяцца абмежаваны доступ да інструмента ў паражнінах з высокім суадносінамі бакоў.
4.2 Эканамічныя кампрамісы
Для партый <50 адзінак 5-восевая сістэма знізіла выдаткі на працу на 22%, нягледзячы на больш высокія капіталаўкладанні. Для партый >500 адзінак 3-восевая сістэма дасягнула зніжэння агульных выдаткаў на 18%.
4.3 Рэлевантнасць для галіны
Для кранштэйнаў са складанай крывізной (напрыклад, апоры рухавіка) рэкамендуецца выкарыстоўваць 5-восевую сістэму. Адпаведнасць з FAA 14 CFR §25.1301 патрабуе дадатковых выпрабаванняў на стомленасць.
5. Заключэнне
5-восевы станок з ЧПУ павышае дакладнасць (27%) і скарачае колькасць наладак (62%), але павялічвае выдаткі на інструменты (35%). Гібрыдныя стратэгіі — выкарыстанне 3-восевай апрацоўкі для чарнавой апрацоўкі і 5-восевай апрацоўкі для чыставой апрацоўкі — аптымізуюць баланс паміж коштам і дакладнасцю. У будучых даследаваннях варта вывучыць аптымізацыю траекторыі руху інструмента на аснове штучнага інтэлекту для зніжэння эксплуатацыйных выдаткаў на 5-восевую апрацоўку.
Час публікацыі: 19 ліпеня 2025 г.
