Úvod
V oblasti pokročilej výroby predstavujú 5-osové CNC obrábacie centrá vrchol presnosti a všestrannosti. Táto prípadová štúdia, ku ktorej sa pristupuje z pohľadu projektového inžiniera, predstavuje reálnu aplikáciu 5-osového CNC stroja na výrobu komplexného leteckého komponentu, demonštruje jeho schopnosti, prekonané výzvy a inžinierske poznatky získané počas celého procesu.
Prehľad projektu
Predmetný projekt zahŕňal opracovanie držiaka leteckého motora z titánovej zliatiny (Ti-6Al-4V). Diel si vyžadoval zložité obrysy, hlboké vrecká a presné otvory vyvŕtané pod rôznymi uhlami, čo z neho robí ideálneho kandidáta na 5-osové obrábanie. Cieľom bolo dosiahnuť tolerancie do 5 mikrónov pri zachovaní požiadaviek na povrchovú úpravu kritických pre letecké aplikácie.
 Výber stroja
Zvoleným 5-osovým CNC obrábacím centrom pre tento projekt bolo DMG MORI NLX 2500 SY|700, uznávané pre svoju vysokú tuhosť, presnosť a schopnosť pracovať s náročnými materiálmi, ako je titán. Jeho integrovaná konštrukcia vretena a otočný sklopný stôl (os B a os C) umožňujú úplné 5-osové simultánne obrábanie, čo je kľúčové pre efektívnu a presnú výrobu nášho komponentu.
Plánovanie procesu
Krok 1: Návrh CAD/CAM
Využitím softvéru Siemens NX bol 3D model starostlivo navrhnutý, čím sa zabezpečilo presné znázornenie všetkých geometrických zložitostí. CAM programovanie bolo vykonané pomocou hyperMILL, optimalizovalo sa dráhy nástroja pre minimálny čas cyklu a maximálnu rýchlosť úberu materiálu pri zachovaní životnosti nástroja.
Krok 2: Nástrojová stratégia
Na zvládnutie rôznych operácií obrábania bola vybraná kombinácia monolitných karbidových stopkových fréz, fréz s guľovou hlavou a vrtákov pre pištole. Nástroje z karbidu volfrámu boli preferované pre ich tepelnú odolnosť a trvanlivosť pri práci s titánom.
Boli implementované adaptívne stratégie čistenia a vysokorýchlostné obrábacie techniky, aby sa minimalizovali vibrácie a zabezpečilo sa efektívne odvádzanie triesok.
Krok 3: Dizajn upínadla
Vlastné hydraulické upínacie zariadenie bolo navrhnuté tak, aby bezpečne držalo obrobok počas agresívnych operácií rezania a zároveň minimalizovalo skreslenie.
Vykonanie obrábania
Počiatočné nastavenie
Obrobok bol presne namontovaný na otočnom stole pomocou vlastného upínadla, čím sa zabezpečila opakovateľnosť a presnosť.
Na overenie geometrie stroja a dĺžky nástroja boli spustené kalibračné postupy.
Fázy obrábania
Hrubovanie: Ťažké hrubovacie rezy sa uskutočňovali pomocou stratégie trochoidného frézovania na odstránenie sypkého materiálu, po ktorých nasledovali polodokončovacie prechody na priblíženie sa konečnému tvaru.
Polodokončovanie a konečná úprava: Na kontúrovacie operácie sa použili frézy s guľovou hlavou, pričom nepretržitý 5-osový pohyb udržiava konzistentnú výšku vrúbkovania pre hladkú povrchovú úpravu.
Vŕtanie otvorov a rezanie závitov: Hlboké otvory boli vyvŕtané pomocou pištoľových vrtákov pod vysokotlakovou chladiacou kvapalinou, aby sa zachovala rovnosť a zabránilo sa opotrebovaniu nástroja. Závitníky sa potom použili na vytváranie závitov pri kontrolovaných rýchlostiach posuvu.
Finálna kontrola: Dokončený diel prešiel prísnou kontrolou pomocou súradnicového meracieho stroja (CMM) na overenie rozmerovej presnosti a parametrov povrchovej úpravy.
Výzvy a riešenia
Tepelná expanzia: Na zmiernenie tepelného rastu titánového obrobku sa obrábanie uskutočňovalo v prostredí s kontrolovanou teplotou a dráhy nástroja zahŕňali strategické chladiace obdobia.
Opotrebenie nástroja: Časté monitorovanie nástroja a adaptívne rýchlosti posuvu založené na monitorovaní zaťaženia v reálnom čase pomohli predĺžiť životnosť nástroja a zachovať kvalitu dielu.
Presnosť počas dlhých cyklov: Pravidelná kalibrácia stroja a používanie vysokokvalitných lineárnych váh zaisťuje presnosť polohy počas predĺžených cyklov obrábania. 
Záver Úspešná realizácia tohto projektu podčiarkuje kľúčovú úlohu 5-osových CNC obrábacích centier pri riešení prísnych požiadaviek modernej výroby, najmä v leteckom a kozmickom sektore. Využitím pokročilého softvéru, strategických nástrojov a starostlivého plánovania sme dosiahli bezkonkurenčnú presnosť a efektívnosť a premenili komplexný plán na hmatateľný, vysokovýkonný komponent. Táto prípadová štúdia slúži ako dôkaz transformačnej sily 5-osovej technológie pri posúvaní hraníc výrobných možností.
|
Výber stroja 
