Afkastamikil vinnslutækni er lykiltækni fyrir vinnslu mikilvægra fluggeimhlutahluta, sem knýr flugframleiðsluiðnaðinn í átt að meiri framleiðslu skilvirkni og vinnslugæði. Þessi tækni veitir tæknilega aðstoð við hágæða þróun mikilvægra loftrýmishluta með því að bæta framleiðslu skilvirkni og vinnslu nákvæmni vinnsluferlisins. Kostir og notkunarsvið afkastamikilla vinnslutækni eru kynntar og rannsóknarframfarir fræðimanna í afkastamikilli vinnslutækni á geimferðasviði eru teknar saman, þar á meðal háhraða vinnslutækni (HSM), fjölása tengingarvinnslutækni, örvinnslutækni og dæmigerð efnavinnsla í geimferðum. Á sama tíma er einnig horft til þeirra áskorana og þróunarstrauma sem tæknin gæti staðið frammi fyrir í framtíðinni.
Formáli
01
Geimferðaiðnaðurinn er í fararbroddi í afkastamikilli vinnslutækni og hefur strangar kröfur um frammistöðu og nákvæmni vélrænna hluta, sérstaklega þeirra sem notaðir eru við erfiðar aðstæður eins og háan hita og háan þrýsting [1]. Framleiðsla þessara hluta byggir á nákvæmri og áreiðanlegri afkastamikilli vinnslutækni, svo sem háhraðavinnslu, fjölása vinnslu, örvinnslu og vinnslu á dæmigerðum geimferðaefnum. Þessi tækni bætir ekki aðeins framleiðslu skilvirkni og dregur úr kostnaði, heldur tryggir hún einnig gæði og frammistöðu hluta [2].
Á sviði geimferða eru lykilhlutir eins og hjól, blöð, hlífar og þunnveggir hlutar venjulega gerðir úr afkastamiklum málmblöndur, með flókinni hönnun og mjög mikilli nákvæmni kröfur [3]. Að auki eru þessir hlutar viðkvæmir fyrir aflögun meðan á vinnslu stendur, sérstaklega þunnveggir hlutar, svo afkastamikil vinnslutækni er mjög mikilvæg við framleiðslu þessara mikilvægu hluta. Þessi tækni getur ekki aðeins meðhöndlað efni sem erfitt er að véla, heldur einnig tryggt vörugæði og afköst við erfiðar vinnuumhverfi og flóknar hönnunarkröfur, á sama tíma og hún nær vinnslunákvæmni í míkrónu til nanóskala [4], sérstaklega við framleiðslu á hjólum, blöðum og hlífum. Hvað varðar mikilvæga og þunga hluti hefur það sýnt verulega kosti.
Í stuttu máli, beiting afkastamikilla vinnslutækni á sviði geimferða bætir ekki aðeins framleiðslu skilvirkni og vörugæði, heldur knýr hún einnig þróun nýrra efna og nýstárlegrar hönnunar. Þetta er mikilvægt til að uppfylla strönga staðla og flóknar framleiðslukröfur fluggeimsframleiðsluiðnaðarins.
Afkastamikil tæknileg vinnsla tenging
02
Afkastamikil vinnslutækni er verkfræðitækni sem samþættir lykilþætti eins og háhraða vinnslutækni (HSM), fjölása tengingarvinnslutækni, örvinnslutækni og efnistækni sem erfitt er að vinna með, sem miðar að því að bæta skilvirkni efnisvinnslu. , nákvæmni og frammistöðu. Umgjörðin er sýnd á mynd 1. Á sviði geimferða er þessi tækni notuð til að framleiða háþróaða hluta til að takast á við kröfur um flókið og áreiðanleika, sem knýr áfram stöðuga framfarir í framleiðslutækni á þessu sviði.
Mynd 1 Rammi fyrir hágæða vinnslutækni
2.1 Háhraða vinnslutækni
Háhraða vinnslutækni í geimgeiranum gegnir lykilhlutverki í framleiðslu á nákvæmni og flóknum hlutum. Það styttir framleiðsluferlið og bætir yfirborðsgæði hlutanna með því að auka hraða efnisflutnings og hámarka vinnsluferilinn. Í háhraða mölun eru solidar og vísitöluhæfar kúlunefsfræsur notaðar til að vinna flókin mannvirki á kúptum og íhvolfum yfirborðum og fimm ása CNC fræslum. Mölunaraðgerðirnar eru sýndar á mynd 2, sem endurspeglar fjölbreytileika og margbreytileika tækninnar [4].
mynd
a) Milling kúpt yfirborðs b) Milling íhvolfs yfirborðs
mynd
c) Milling flókinna mannvirkja
Mynd 2 Mölunarvinnsla við mismunandi vinnuaðstæður [4]
Fyrir tiltekna efni TC4 títan álfelgur, Wang Sheng o.fl. [5] náði umtalsverðum framförum í vinnsluskilvirkni og yfirborðsgæði með því að fínstilla mölunarfæribreytur PCD verkfæra. Rannsóknir LUIS o.fl. [6] komst að því að í flókinni yfirborðsfræsingu eru hámarks geislamyndardýpt, fóðurmagn og niðurskurðaraðferð lykilatriði til að bæta yfirborðsgæði og framleiðni. VOGEL o.fl. [7] þróaði háþróaðan verkfærahaldara með innri agnafyllingarbyggingu. Verkfærahaldarinn var prófaður fyrir beygju hjá Monfort Company, eins og sýnt er á mynd 3. Með því að draga úr titringi við títan álfelgursvinnslu var vinnsluskilvirkni og verkfærahaldari bætt. lífið.
mynd
a) Prófuppsetning
mynd
b) Uppbygging verkfærahandfangs
Mynd 3 Prófunaruppsetning verkfærahaldara og uppbygging verkfærahaldara [7]
Að auki veitir notkun háþróaðra CAM kerfa, eins og Mastercam, UnigraphicsNX og CATIA, fjölbreyttar verkfæraleiðir fyrir vinnslu [8]. HASCOET og RAUCH [9] notuðu OpenNC stjórnandi og NURBS tólaleiðir til að bæta enn frekar gæði og skilvirkni háhraða vinnslu, sem skilaði verulegum framförum í fluggeimsframleiðsluiðnaðinn.
2.2 Fjölása tengingarvinnslutækni
Í geimferðaiðnaðinum hefur fjölása tengingarvinnslutækni, sérstaklega notkun fjögurra ása og fimm ása CNC véla, bætt framleiðslu skilvirkni og gæði lykilhluta verulega og leitt til umtalsverðrar nýsköpunar.
Hvað varðar sérstakar umsóknarrannsóknir, FAN o.fl. [10] þróaði fimm ása vinnsluaðferð sérstaklega fyrir miðflóttahjól. Þessi aðferð skiptir hjólinu í mismunandi svæði og fínstillir verkfæraleiðina til að ná nákvæmri og skilvirkri fræsun. MHAMDI o.fl. [11] þróaði kraftmikið líkan fyrir fjölása fræsingu á flugvélablaðum Ti-6Al-4V, til að ná betri nákvæmni og yfirborðsgæði í blaðaframleiðslu og leysa flóknar form- og efnisáskoranir. Chen Kaihang [12] þróaði hálf-rauntíma hraðaáætlunaraðferð fyrir fimm ása tengingar CNC vinnslu á hjólum, sem í raun bætti vinnslugæði og skilvirkni og uppfyllti raunverulegar þarfir verkefnisins. Með því að taka hálfopna samþætta hjólið sem dæmi, eru fjölása tengingarvinnslustaðurinn og sýni sýnd á mynd 4.
mynd
a) Frágangsferli hjólhjóla
mynd
b) Hálfopið samþætt hjól
Mynd 4: Fjölása tengingarvinnslustaður og sýnishornshlutir
Að auki, Wenhao o.fl. [13] þróaði nýja aðferð til að búa til verkfæraásvigra fyrir yfirborðsvinnslu á rist til að bæta skilvirkni og nákvæmni fjölása CNC skurðar. Wang Bo o.fl. [14] þróaði aðferð til að móta feril örþátta skurðbrúnar í fjölása kúluendafræsingu. Þeir bjuggu til kraftmikið líkan sem samþætti rúmfræðilega eiginleika verkfæra til að spá nákvæmlega fyrir um mölunarkrafta.
Fjölása tengingarvinnslutækni er í auknum mæli notuð á sviði geimferða og ekki er hægt að hunsa umbætur hennar í framleiðslu skilvirkni og framleiðslugæði. Þróun og beiting þessarar tækni hefur opnað nýja leið fyrir frekari nýsköpun í fluggeimframleiðsluiðnaðinum í framtíðinni.
2.3 Örvinnslutækni
Á geimferðasviðinu gegna örvinnslutækni, sérstaklega örmölun, örrafhleðsluvinnsla, leysir örvinnsla og úthljóðsvinnsla, mikilvægu hlutverki. Þessi tækni gegnir lykilhlutverki í framleiðslu á smásæjum íhlutum með flóknum formum og kröfum um mikla nákvæmni.
Örmölunartækni sýnir kosti í framleiðslu öríhluta með mikilli nákvæmni og flóknum rúmfræði. Tian Lu o.fl. [15] náðu framfarir í hagræðingu á lágmarks skurðþykkt og skurðkrafti, en LI o.fl. [16] þróaði nýtt ör-nano samsett keramik verkfæri Ti(C, N)/WC fyrir örfræsingar. /ZrO2, bætir í raun beygjustyrk, hörku og hörku skurðarverkfæra. Að auki, Zhang Xinxin o.fl. [17] fínstillti háhraða ör-maling skurðarfæribreytur sterkra efna eins og títan álfelgur og ryðfríu stáli, bætti yfirborðsgæði og vinnslu skilvirkni þessara efna sem erfitt er að véla.
Á sviði ör-rafmagns losunarvinnslu, staðfesti Tagawa [18] áhrif örrafmagns losunarvinnslu til að bæta vinnslu skilvirkni og yfirborðsgæði Ti-6Al-4V títan álfelgur. LIN o.fl. [19] fínstillti örmalandi EDM Inconel 718 með Taguchi aðferðinni, náði jafnvægi á milli slits rafskauta, hraða efnisfjarlægingar og vinnubils, og bætti þannig skurðarskilvirkni. HUU o.fl. [20] notaði kolefnishúðuð rafskaut til að bæta vinnslu skilvirkni títan málmblöndur, sem sýnir möguleikann á snertilausri vinnslu í hörðum efnum. Rannsóknir GARZON o.fl. [21] leggur áherslu á kraftmælingartækni í ör-EDM, sem veitir nákvæmara eftirlit með vinnsluferlinu. Sameinaði vinnsluvettvangurinn sem er smíðaður og fínstilltur fyrir þetta tæki á Sarix sx200 vélinni er sýndur á mynd 5.
mynd
Mynd 5 Samsett vinnsluvél: örfræsing + ör EDM [21]
Þróun leysir örvinnslutækni hefur verulega bætt staðbundna vinnsluárangur ýmissa efna. Eins og sýnt er í rannsóknum CHAVOSHI [22], bætti staðbundin vinnsla ýmissa efna með háorku leysigeislum vinnsluafköst. Xiao Qiang o.fl. [23] framleiddi ör-nano mannvirki með góðum árangri með því að nota femtosecond leysirvinnslu. SUN o.fl. [24] notaði µCT til að greina ógilda galla í Ti-6Al-4V framleitt með leysiaukefnaframleiðslu, sem gaf mikilvægar upplýsingar fyrir gæðatryggingu í geimferðum.
Á sama tíma hefur ultrasonic vinnslutækni einnig tekið mikilvægum framförum. Háhraða ultrasonic bylgjuskurðartæknin þróuð af Peng Zhenlong o.fl. [25] bætti skurðhraða og skilvirkni efna sem erfitt var að vinna úr, en ZHAO o.fl. [26] notaði sjálfþróað RUVAG tæki byggt á titringi vinnustykkis til að framkvæma eina CBN kornslípupróf. , sem miðar að því að afhjúpa búnað til að fjarlægja efni og klæðast frammistöðu CBN korna með geislamynduðum ultrasonic titringi. The ultrasonic-assisted pecking drilling (UPD) aðferðin sem LIU o.fl. [27] bætti skilvirkni borunar og gæði CFRP/Ti lagskipt efni í raun.
Alhliða beiting örvinnsluskurðartækni sýnir ekki aðeins einstaka kosti þeirra heldur sýnir einnig mikla möguleika í framleiðslu á öríhlutum með mikilli nákvæmni og flókinni hönnun. Þar sem örskurðartækni heldur áfram að þróast mun hún halda áfram að stuðla að framförum í geimferðum og öðrum nákvæmni framleiðsluiðnaði.
2.4 Dæmigert flugefni sem erfitt er að vinna úr
Í geimferðaiðnaðinum eru rannsóknir á nákvæmni vinnslutækni fyrir efni sem venjulega er erfitt að véla, eins og títan málmblöndur, álblöndur og koltrefjasamsetningar mikilvægar. Þessi efni gegna mikilvægu hlutverki við framleiðslu mikilvægra flughluta vegna framúrskarandi vélræns styrks og tæringarþols, en þau hafa einnig vinnsluáskoranir.
Á sviði títan álvinnslu, Tian Rongxin o.fl. [28] lagði til aðferð til að fínstilla færibreytur fyrir háhraða mölun á TC11 títan álfelgur. Liu Peng o.fl. [29] þróaði stærðfræðilegt líkan til að hámarka skurðarkraft háhraða mölunar á TA15 títan álfelgur með PCD verkfærum og sannreyndi virkni þess. HOURMAND o.fl. [30] komst að því að húðuð wolframkarbíð (WC eða WC/Co) verkfæri stóðu sig betur hvað varðar slit, sléttleika, endingu og núning en óhúðuð verkfæri. EZUGWU o.fl. [31] kom í ljós með rannsóknum að þegar PCD verkfæri eru notuð fyrir háhraða nákvæmnisbeygjur TC4, getur háþrýstiskurðarvökvi bætt verulega sléttleika yfirborðs og endingu verkfæra og dregið úr líkamlegum skemmdum. Að auki, Yao Jun o.fl. [32] bætti í raun vinnsluskilvirkni og lækkaði kostnað við TB6 títan álfelgur með því að beita titrings rafgreiningartækni.
Hvað varðar vinnslu úr áli, DONG o.fl. [33] einbeitti sér að því að rannsaka slit á demantverkfærum í nákvæmni vinnslu og varpa ljósi á áhrif verkfæraúthreinsunar og fóðurhraða. WANG o.fl. [34] rannsakaði skurðvinnslu á 7050-T7451 álblöndu og sýndi fram á að stærri hrífuhorn og þykkari spónar geta dregið verulega úr orkunotkun og þannig náð fram skilvirkari og umhverfisvænni framleiðslu. Að auki, JAROSZ o.fl. [35] minnkaði verulega AL-6061-T6 vinnslutíma álblöndunnar (um 37%) og bætti vinnsluskilvirkni með því að fínstilla CNC yfirborðsfræsingarfæribreytur.
Að auki, fyrir vinnslu koltrefja í geimferðum, WU et al. [36] þróaði fjölkristallað demantaskurðarverkfæri fyrir koltrefjastyrkt plast (CFRP), sem bætti skilvirkni og gæði skurðar. Stochastic líkanið sem ZHANG o.fl. [37] getur spáð nákvæmlega fyrir um skurðarkraft mölunar trefjastyrktra samsettra efna, sem hefur mikla þýðingu til að bæta vinnslunákvæmni og skilvirkni samsettra efna. WU o.fl. [38] notaði endanlegt frumefnislíkön og Deform 3D hugbúnað til að framkvæma hermigreiningu til að leysa borvandamálið og bæta vinnslugæði.
Til að draga saman, á sviði geimferða, er vinnslutækni á dæmigerðum efnum sem erfitt er að vinna úr, lykillinn að því að ná fram afkastamikilli framleiðslu á mikilvægum geimhlutahlutum. Þróun þessarar skurðartækni bætir ekki aðeins skilvirkni og nákvæmni vinnslu heldur opnar einnig nýja möguleika til að klippa, vinna og mynda önnur ný efni sem erfitt er að vinna úr.
Afkastamikil tæknivinnsla umsóknartilvika
03
3.1 Fjölása vinnsla hjólablaða
Með því að taka fimm ása vinnslu á samþættri hjólhjóli í flugi sem dæmi, er mölunaraðferðin á flóknu yfirborðsrúmfræði samþættu hjólablaðanna tekin til greina fyrirfram, og punktfræsingaraðferðin og hliðarfræsingaraðferðin eru notuð. Íhugaðu síðan val á skurðarverkfærum við frágang á aðliggjandi hnífum til að forðast ofskurð og undirskurð og veldu mjókkandi skaftfresara og sameinaðu það við fjarlægðargreiningaraðgerð CAD til greiningar. Síðan er tólstöðuferillinn hannaður með „blisk“ hami PowerMill hugbúnaðarins. Að lokum, til að tryggja öryggi og áreiðanleika fimm-ása vinnslu, er hermihugbúnaðurinn VERICUT notaður til að líkja eftir heildarhjólavinnslu til að tryggja að vinnslan sé örugg og áreiðanleg og uppfylli kröfur um stærð og nákvæmni [39]. Helstu atriði og aðferðir eru teknar saman sem hér segir.
1) Að tryggja skilvirkni og nákvæmni vinnsluhjólsins í heild er lykillinn að vinnslutækni. Punktfræsingaraðferðin og hliðarfræsingaraðferðin eru notuð í mölunarferlinu og bogadregið yfirborð blaðsins er unnið skref fyrir skref meðfram straumlínustefnu blaðsins í gegnum punktsnertingu og línusnertingu. Notkun þessarar vinnsluaðferðar tryggir vinnsluskilvirkni og yfirborðsgæði.
2) Til að koma í veg fyrir að tólið skerist yfir eða skerðist við frágang á aðliggjandi hnífa, sameinaðu greiningu á mjóskafta endafresunni og CAD hugbúnaðinum til að ákvarða lágmarksbil blaðanna, geymdu vinnsluheimildir og sveifluhorn skurðarássins, sem bætir ekki aðeins skilvirkni vinnslunnar, heldur er stífni tólsins einnig aukin.
3) Sanngjarn hönnun verkfæraslóðar er mikilvægasta skrefið í fjölása vinnslu. Notaðu "blisk" eininguna í PowerMill hugbúnaðinum til að smíða aukafleti með breytustillingum og stefnuhönnun, og framkvæma árekstur og yfirskurðarskoðanir til að móta skilvirka og sanngjarna verkfærastöðuferla og ná góðum árangri í síðari raunverulegri vinnslu.
4) Til að tryggja öryggi og áreiðanleika fimm-ása vinnslu, er VERICUT uppgerð hugbúnaður notaður til að líkja eftir raunverulegu vinnsluumhverfi og vinnsluverkfærum, og ásamt verkfærabrautinni í CNC forritinu er hagkvæmni þess að vinna úr heildarhjólinu. staðfest.
3.2 Vinnsla á hörku þunnvegguðum hringhlutum vélarhúss
Með hliðsjón af aflögun, titringi og yfirborðsgæðavandamálum sem eiga sér stað við vinnslu á þunnvegguðum sérlaga uppsetningarhring flugvélahreyfla, hefur fjöldi ráðstafana verið gerðar til að koma í veg fyrir aflögun. Í fyrsta lagi er gróft mölunarferli bætt við til að losa vinnsluálagið fyrirfram. Í öðru lagi eru teygjanleg þindbygging stækkunarverkfæri og hringlaga beygjuvinnsluaðferð notuð til að forðast aflögun hluta á áhrifaríkan hátt. Að lokum er beyging í stað slípun notuð til að tryggja yfirborðsgæði og stærð húðunar og leysa þar með lykilatriði í vinnslu [40]. Helstu atriði og aðferðir eru teknar saman sem hér segir.
1) Það er lykilatriði að draga úr streitu og aflögun við síðari vinnslu og bæta skilvirkni og gæði alls framleiðsluferlisins. Umfram efni á endahliðinni er fjarlægt í gegnum gróft mölunarferlið til að losa vinnsluálag og draga úr aflögun, en skilja eftir nauðsynlega svigrúm til frágangs. Þetta ferli bætir ekki aðeins skilvirkni vinnslunnar heldur dregur einnig úr innri streitu með álagsglæðingu, sem tryggir nákvæmni og gæði hlutanna.
2) Til að leysa vandamálið við alvarlega aflögun hluta meðan á vinnslu stendur. Með því að hanna sérstök verkfæri og nota skilvirka beygjutækni (sjá mynd 6) er aflögun meðan á vinnslu stendur á áhrifaríkan hátt stjórnað, sem tryggir vinnslunákvæmni og gæði hluta. Þessi aðferð er hentug til að vinna svipaða háhörku þunnveggða sérlaga hluta, sem geta bætt vinnsluskilvirkni og dregið úr slit á verkfærum á sama tíma og yfirborðsgæði og stærð húðunar eru tryggð.
mynd
a) Teygjanlegt klemmabyggingarklemma
mynd
b) Þrógoidal beygjumynd
Mynd 6: Beygja og hringlaga beygja [40]
3) Til að takast á við vandamálið að malaferlið framleiðir mikinn titring, sem veldur titringsmerkjum á yfirborði húðunar og gerir það erfitt að uppfylla kröfur um yfirborðsgrófleika, er snúningsferlið tekið upp í staðinn, með sérstökum beygjuverkfærum og sanngjarnri vinnslu .
breytur fyrir vinnslu. Í samanburði við slípun á hjólum er snertiflötur snúningshúðarinnar minna, sem dregur í raun úr titringi, bætir yfirborðsgæði og víddarnákvæmni lagsins og uppfyllir framleiðslukröfur.
Niðurstaða
04
Þessi grein veitir yfirgripsmikla úttekt á afkastamikilli vinnslutækni á sviði geimferða, sem leggur áherslu á mikilvægu hlutverki þessarar tækni í geimframleiðslu. Lagði áherslu á mikilvægi afkastamikilla vinnslutækni til að bæta framleiðslu skilvirkni og gæði mikilvægra hluta og tryggja frammistöðu við erfiðar aðstæður, og kynnti síðan sérstök notkunardæmi til að sýna fram á hlutverk þessarar tækni við að bæta vinnslu nákvæmni og draga úr aflögun og titringi. verulegum kostum. Hins vegar, á sviði flugrýmis sem er í örri þróun, stendur afkastamikil vinnslutækni enn frammi fyrir mörgum áskorunum. Framtíðarflugiðnaðurinn mun einbeita sér að því að samþætta nýstárlega tækni eins og stafræna tvíbura og snjallframleiðslu, en einblína á sjálfbærni í umhverfinu og stuðla að þróun grænni efna og ferla. Skilvirkari, snjöllari og umhverfisvænni tækni mun knýja á um komu nýs tímabils. .
