Wprowadzenie
W dziedzinie zaawansowanej produkcji 5-osiowe centra obróbcze CNC są szczytem precyzji i wszechstronności. To studium przypadku, widziane z perspektywy inżyniera projektu, przedstawia rzeczywiste zastosowanie 5-osiowej maszyny CNC do wytwarzania złożonego komponentu lotniczego, demonstrując jej możliwości, przezwyciężone wyzwania i spostrzeżenia inżynieryjne zebrane w trakcie procesu.
Opis projektu
Przedmiotowy projekt obejmował obróbkę wspornika silnika lotniczego ze stopu tytanu (Ti-6Al-4V). Część wymagała skomplikowanych konturów, głębokich kieszeni i precyzyjnych otworów wywierconych pod różnymi kątami, co czyniło ją idealnym kandydatem do obróbki 5-osiowej. Celem było osiągnięcie tolerancji w granicach 5 mikronów przy jednoczesnym zachowaniu wymagań dotyczących wykończenia powierzchni, kluczowych dla zastosowań lotniczych.
 Wybór maszyny
Wybrano do tego projektu 5-osiowe centrum obróbcze CNC DMG MORI NLX 2500 SY|700, cenione za wysoką sztywność, dokładność i zdolność do obróbki wymagających materiałów, takich jak tytan. Zintegrowana konstrukcja wrzeciona i obrotowy stół uchylny (oś B i oś C) umożliwiają pełną 5-osiową obróbkę symultaniczną, kluczową dla wydajnej i dokładnej produkcji naszego komponentu.
Planowanie procesu
Krok 1: Projektowanie CAD/CAM
Wykorzystując oprogramowanie Siemens NX, model 3D został szczegółowo zaprojektowany, zapewniając dokładne odwzorowanie wszystkich złożoności geometrycznych. Programowanie CAM przeprowadzono za pomocą hyperMILL, optymalizując ścieżki narzędzia pod kątem minimalnego czasu cyklu i maksymalnej szybkości usuwania materiału przy jednoczesnym zachowaniu trwałości narzędzia.
Krok 2: Strategia oprzyrządowania
Wybrano kombinację pełnowęglikowych frezów palcowych, frezów z czołem kulistym i wierteł lufowych do różnych operacji obróbki. Preferowano narzędzia z węglika wolframu ze względu na ich odporność na ciepło i trwałość podczas pracy z tytanem.
Wdrożono adaptacyjne strategie czyszczenia i techniki obróbki z dużą prędkością, aby zminimalizować wibracje i zapewnić skuteczne odprowadzanie wiórów.
Krok 3: Projekt uchwytu
Specjalnie zaprojektowany hydrauliczny uchwyt mocujący został zaprojektowany tak, aby bezpiecznie trzymać przedmiot obrabiany podczas agresywnych operacji skrawania, minimalizując jednocześnie odkształcenia.
Wykonanie obróbki
Konfiguracja wstępna
Obrabiany przedmiot został precyzyjnie zamontowany na stole obrotowym przy użyciu niestandardowego uchwytu, co zapewniło powtarzalność i dokładność.
Przeprowadzono procedury kalibracyjne w celu sprawdzenia geometrii maszyny i długości narzędzi.
Fazy obróbki
Obróbka zgrubna: Wykonano ciężkie cięcia zgrubne przy użyciu strategii frezowania trochoidalnego w celu usunięcia materiału sypkiego, a następnie wykonano przejścia półwykańczające w celu uzyskania ostatecznego kształtu.
Półwykańczanie i wykańczanie: Do operacji konturowania zastosowano frezy z czołem kulistym, przy ciągłym ruchu w 5 osiach, utrzymując stałą wysokość wycięcia w celu uzyskania gładkiego wykończenia powierzchni.
Wiercenie i gwintowanie otworów: Głębokie otwory wiercono wiertłami lufowymi pod wysokim ciśnieniem chłodziwa, aby zachować prostoliniowość i zapobiec zużyciu narzędzia. Następnie do tworzenia gwintu wykorzystano gwintowniki przy kontrolowanych prędkościach posuwu.
Kontrola końcowa: Ukończona część została poddana rygorystycznej kontroli przy użyciu współrzędnościowej maszyny pomiarowej (CMM) w celu sprawdzenia dokładności wymiarowej i parametrów wykończenia powierzchni.
Wyzwania i rozwiązania
Rozszerzalność cieplna: Aby złagodzić wzrost temperatury tytanowego przedmiotu obrabianego, obróbkę prowadzono w środowisku o kontrolowanej temperaturze, a ścieżki narzędzia obejmowały strategiczne okresy chłodzenia.
Zużycie narzędzia: Częste monitorowanie narzędzi i adaptacyjne prędkości posuwu oparte na monitorowaniu obciążenia w czasie rzeczywistym pomogły wydłużyć żywotność narzędzia i utrzymać jakość części.
Dokładność w długich cyklach: Regularna kalibracja maszyny i stosowanie wysokiej jakości skal liniowych zapewnia dokładność pozycjonowania w długich cyklach obróbki. 
Wnioski Pomyślna realizacja tego projektu podkreśla kluczową rolę 5-osiowych centrów obróbczych CNC w spełnianiu rygorystycznych wymagań nowoczesnej produkcji, szczególnie w sektorze lotniczym. Wykorzystując zaawansowane oprogramowanie, narzędzia strategiczne i skrupulatne planowanie, osiągnęliśmy niezrównaną precyzję i wydajność, przekształcając złożony projekt w namacalny komponent o wysokiej wydajności. To studium przypadku stanowi świadectwo transformacyjnej mocy technologii 5-osiowej w przesuwaniu granic możliwości produkcyjnych.
|
Wybór maszyny 
