5 oxlu emal ilə xüsusi metal hissələrin istehsalı
5 oxlu emal ilə xüsusi metal hissələrin istehsalı
Müəllif:PFT, Shenzhen
Xülasə:Qabaqcıl istehsal aerokosmik, tibb və enerji sektorlarında getdikcə daha mürəkkəb, yüksək dəqiqlikli metal komponentlər tələb edir. Bu təhlil bu tələblərə cavab verən müasir 5 oxlu kompüter ədədi idarəetmə (CNC) emalının imkanlarını qiymətləndirir. Mürəkkəb çarxlar və turbin qanadlarını təmsil edən standart həndəsələrdən istifadə edərək, aerokosmik dərəcəli titan (Ti-6Al-4V) və paslanmayan polad (316L) üzərində 5 oxlu ənənəvi 3 oxlu üsullarla müqayisə edilərək emal sınaqları aparıldı. Nəticələr emal müddətində 40-60% azalma və 5 oxlu emal ilə səth pürüzlülüyünün (Ra) 35%-ə qədər yaxşılaşmasını nümayiş etdirir ki, bu da azaldılmış quraşdırma və optimallaşdırılmış alət oriyentasiyası ilə bağlıdır. ±0,025 mm dözümlülük daxilində olan xüsusiyyətlər üçün həndəsi dəqiqlik orta hesabla 28% artdı. Əhəmiyyətli ilkin proqramlaşdırma təcrübəsi və sərmayə tələb etsə də, 5 oxlu emal əvvəllər mümkün olmayan həndəsələrin yüksək səmərəlilik və bitirmə ilə etibarlı istehsalına imkan verir. Bu imkanlar 5 oxlu texnologiyanı yüksək dəyərli, mürəkkəb sifarişli metal hissələrin istehsalı üçün əsas kimi yerləşdirir.
1. Giriş
Aerokosmik (daha yüngül, daha güclü hissələr tələb olunur), tibbi (bioloji uyğunluq, xəstə üçün xüsusi implantlar tələb olunur) və enerji (mürəkkəb maye ilə işləyən komponentlərə ehtiyac) kimi sənayelər üzrə performansın optimallaşdırılması üçün amansız həvəs metal hissələrin mürəkkəbliyinin sərhədlərini itələdi. Məhdud alət girişi və çoxlu tələb olunan quraşdırma ilə məhdudlaşdırılan ənənəvi 3 oxlu CNC emal, mürəkkəb konturlar, dərin boşluqlar və mürəkkəb açılar tələb edən xüsusiyyətlərlə mübarizə aparır. Bu məhdudiyyətlər pozulmuş dəqiqlik, uzadılmış istehsal müddətləri, daha yüksək xərclər və dizayn məhdudiyyətləri ilə nəticələnir. 2025-ci ilə qədər yüksək mürəkkəb, dəqiq metal hissələri səmərəli şəkildə istehsal etmək bacarığı artıq lüks deyil, rəqabətli bir zərurətdir. Üç xətti oxun (X, Y, Z) və iki fırlanma oxunun (A, B və ya C) eyni vaxtda idarə edilməsini təklif edən müasir 5 oxlu CNC emal, transformativ bir həll təqdim edir. Bu texnologiya kəsici alətə iş parçasına faktiki olaraq istənilən istiqamətdən bir quraşdırmada yaxınlaşmağa imkan verir, 3 oxlu emal üçün xas olan giriş məhdudiyyətlərini əsaslı şəkildə aradan qaldırır. Bu məqalə xüsusi imkanlar, kəmiyyət üstünlükləri və xüsusi metal hissələrin istehsalı üçün 5 oxlu emalın praktik tətbiqi mülahizələrini araşdırır.
2. Metodlar
2.1 Dizayn və müqayisə
Siemens NX CAD proqram təminatından istifadə edərək, xüsusi istehsalda ümumi problemləri özündə cəmləşdirən iki etalon hissə hazırlanmışdır:
Pervane:Yüksək aspekt nisbətləri və sıx boşluqları olan mürəkkəb, burulmuş bıçaqlara malikdir.
Turbin Bıçağı:Qarışıq əyrilikləri, nazik divarları və dəqiq montaj səthlərini birləşdirir.
Bu dizaynlar qəsdən alt kəsikləri, dərin cibləri və qeyri-ortoqonal alətə giriş tələb edən funksiyaları, xüsusilə 3 oxlu emal məhdudiyyətlərini hədəfə almışdır.
2.2 Materiallar və Avadanlıqlar
Materiallar:Aerokosmik dərəcəli Titan (Ti-6Al-4V, tavlanmış vəziyyətdə) və 316L Paslanmayan Polad tələbkar tətbiqlərə uyğunluğu və fərqli emal xüsusiyyətlərinə görə seçilmişdir.
Maşınlar:
5-ox:DMG MORI DMU 65 monoBLOCK (Heidenhain TNC 640 nəzarət).
3-ox:HAAS VF-4SS (HAAS NGC nəzarəti).
Alətlər:Kennametal və Sandvik Coromant firmalarının örtülmüş bərk karbid uc dəyirmanlarından (müxtəlif diametrli, topburunlu və yastı uçlu) kobud işləmə və bitirmə üçün istifadə edilmişdir. Kəsmə parametrləri (sürət, yem, kəsmə dərinliyi) alət istehsalçısının tövsiyələri və nəzarət edilən sınaq kəsiklərindən istifadə edərək material və maşın imkanlarına görə optimallaşdırıldı.
İş yeri:Xüsusi, dəqiq işlənmiş modul qurğular hər iki maşın növü üçün sərt sıxma və təkrarlanan yeri təmin etdi. 3 oxlu sınaqlar üçün, fırlanma tələb edən hissələr, tipik emalatxana təcrübəsini simulyasiya edərək, dəqiq dübellərdən istifadə edərək əl ilə dəyişdirildi. 5 oxlu sınaqlar maşının tam fırlanma qabiliyyətindən tək qurğunun quraşdırılması daxilində istifadə etdi.
2.3 Məlumatların əldə edilməsi və təhlili
Dövr vaxtı:Birbaşa maşın taymerlərindən ölçülür.
Səthi pürüzlülük (Ra):Hər hissə üçün beş kritik yerdə Mitutoyo Surftest SJ-410 profilometrindən istifadə edərək ölçüldü. Hər bir material/maşın birləşməsinə görə üç hissə işlənmişdir.
Həndəsi Dəqiqlik:Zeiss CONTURA G2 koordinat ölçmə maşını (CMM) ilə skan edilib. Kritik ölçülər və həndəsi dözümlülüklər (düzlük, perpendikulyarlıq, profil) CAD modelləri ilə müqayisə edilmişdir.
Statistik təhlil:Döngü vaxtı və Ra ölçmələri üçün orta dəyərlər və standart kənarlaşmalar hesablanmışdır. CMM məlumatları nominal ölçülərdən və tolerantlıq uyğunluq dərəcələrindən sapma üçün təhlil edilmişdir.
Cədvəl 1: Eksperimental Quraşdırma Xülasəsi
| Element | 5-Oxlu Quraşdırma | 3-Oxlu Quraşdırma |
|---|---|---|
| Maşın | DMG MORI DMU 65 monoBLOK (5-oxlu) | HAAS VF-4SS (3-Oxlu) |
| Quraşdırma | Tək fərdi armatur | Tək fərdi armatur + əl fırlanmaları |
| Quraşdırmaların sayı | 1 | 3 (Çarx), 4 (Turbin Bıçağı) |
| CAM Proqramı | Siemens NX CAM (Çoxoxlu alət yolları) | Siemens NX CAM (3 oxlu alət yolları) |
| Ölçmə | Mitutoyo SJ-410 (Ra), Zeiss CMM (Geo.) | Mitutoyo SJ-410 (Ra), Zeiss CMM (Geo.) |
3. Nəticələr və Təhlil
3.1 Səmərəlilik Qazancları
5 oxlu emal əhəmiyyətli vaxta qənaət nümayiş etdirdi. Titan çarx üçün 5 oxlu emal 3 oxlu emal ilə müqayisədə dövriyyə müddətini 58% azaldıb (2,1 saata qarşı 5,0 saat). Paslanmayan poladdan hazırlanmış turbin bıçağı 42% azalma göstərdi (3,1 saata qarşı 1,8 saat). Bu qazanclar, ilk növbədə, çoxsaylı quraşdırmaların və əlaqəli əl ilə işləmə/yenidən fiksasiya vaxtının aradan qaldırılması və optimallaşdırılmış alət oriyentasiyası sayəsində daha uzun, davamlı kəsiklərlə daha səmərəli alət yollarına imkan verilməsi nəticəsində əldə edilmişdir.
3.2 Səthin Keyfiyyətinin Təkmilləşdirilməsi
Səth pürüzlülüyü (Ra) 5 oxlu emal ilə ardıcıl olaraq yaxşılaşdırıldı. Titan çarxının mürəkkəb bıçaq səthlərində orta Ra dəyərləri 32% azalıb (0,8 µm-ə qarşı 1,18 µm). Oxşar təkmilləşdirmələr paslanmayan poladdan olan turbin qanadında da müşahidə edildi (Ra 35% azalıb, orta hesabla 0,65 µm-ə qarşı 1,0 µm). Bu təkmilləşdirmə, daha qısa alət uzantılarında daha yaxşı alət sərtliyi sayəsində sabit, optimal kəsici təmas bucağını və azaldılmış alət vibrasiyasını saxlamaq qabiliyyəti ilə əlaqələndirilir.
3.3 Həndəsi Dəqiqliyin Artırılması
CMM analizi 5 oxlu emal ilə üstün həndəsi dəqiqliyi təsdiqlədi. Ciddi ±0,025 mm dözümlülük daxilində saxlanılan kritik xüsusiyyətlərin faizi əhəmiyyətli dərəcədə artdı: titan çarx üçün 30% (62%-ə qarşı 92% uyğunluğa nail olmaq) və paslanmayan poladdan hazırlanmış bıçaq üçün 26% (63%-ə qarşı 89% uyğunluğa nail olmaq). Bu təkmilləşdirmə birbaşa 3 oxlu prosesdə tələb olunan çoxsaylı quraşdırmalar və əl ilə yerləşdirmənin yaratdığı məcmu səhvlərin aradan qaldırılmasından irəli gəlir. Mürəkkəb açıları tələb edən xüsusiyyətlər ən dramatik dəqiqlik qazancını göstərdi.
*Şəkil 1: Müqayisəli Performans Metrikləri (5-Oxa qarşı 3-Oxa)*
4. Müzakirə
Nəticələr mürəkkəb xüsusi metal hissələri üçün 5 oxlu emalın texniki üstünlüklərini aydın şəkildə müəyyən edir. Dövr müddətində əhəmiyyətli azalmalar birbaşa hissəyə düşən xərclərin azalmasına və istehsal gücünün artmasına səbəb olur. Təkmilləşdirilmiş səth işi əl ilə cilalama kimi ikincil bitirmə əməliyyatlarını azaldır və ya aradan qaldırır, xərcləri və istehsal müddətlərini daha da azaldır, eyni zamanda hissələrin tutarlılığını artırır. Həndəsi dəqiqlikdə sıçrayış aerokosmik mühərriklər və ya tibbi implantlar kimi yüksək performanslı tətbiqlər üçün mühüm əhəmiyyət kəsb edir, burada hissə funksiyası və təhlükəsizliyi hər şeydən üstündür.
Bu üstünlüklər ilk növbədə 5 oxlu emalın əsas qabiliyyətindən irəli gəlir: tək quraşdırma emalını təmin edən eyni vaxtda çox oxlu hərəkət. Bu, quraşdırmadan qaynaqlanan səhvləri və işləmə vaxtını aradan qaldırır. Bundan əlavə, davamlı optimal alət oriyentasiyası (ideal çip yükünün və kəsici qüvvələrin saxlanılması) səthin işlənməsini artırır və alətin sərtliyinin imkan verdiyi yerlərdə daha aqressiv emal strategiyalarına imkan verir və sürətin artmasına kömək edir.
Bununla belə, praktiki övladlığa götürmə məhdudiyyətləri qəbul etməyi tələb edir. Bacarıqlı 5 oxlu maşın və uyğun alətlər üçün kapital qoyuluşu 3 oxlu avadanlıqdan əhəmiyyətli dərəcədə yüksəkdir. Proqramlaşdırma mürəkkəbliyi eksponent olaraq artır; səmərəli, toqquşmadan 5 oxlu alət yollarının yaradılması yüksək ixtisaslı CAM proqramçıları və mürəkkəb proqram təminatı tələb edir. Simulyasiya və yoxlama emaldan əvvəl məcburi addımlara çevrilir. Armatur həm sərtlik, həm də tam fırlanma hərəkəti üçün kifayət qədər boşluq təmin etməlidir. Bu amillər operatorlar və proqramçılar üçün tələb olunan bacarıq səviyyəsini yüksəldir.
Praktiki nəticə aydındır: 5 oxlu emal yüksək dəyərli, mürəkkəb komponentlər üçün üstündür, burada onun sürət, keyfiyyət və qabiliyyət üstünlükləri daha yüksək əməliyyat xərclərini və investisiyaları əsaslandırır. Daha sadə hissələr üçün 3 oxlu emal daha qənaətcil olaraq qalır. Müvəffəqiyyət həm texnologiyaya, həm də bacarıqlı kadrlara, güclü CAM və simulyasiya alətlərinə investisiya etməkdən asılıdır. Dizayn, istehsal mühəndisliyi və maşın sexi arasında erkən əməkdaşlıq, istehsal qabiliyyəti (DFM) üçün hissələrin layihələndirilməsi zamanı 5 oxlu imkanlardan tam istifadə etmək üçün çox vacibdir.
5. Nəticə
Müasir 5 oxlu CNC emalı ənənəvi 3 oxlu üsullarla müqayisədə mürəkkəb, yüksək dəqiqlikli xüsusi metal hissələrin istehsalı üçün nümayiş etdiriləcək dərəcədə üstün həll yolu təqdim edir. Əsas tapıntılar təsdiqləyir:
Əhəmiyyətli Effektivlik:Tək quraşdırmalı emal və optimallaşdırılmış alət yolları vasitəsilə dövriyyə müddətinin 40-60% azaldılması.
Təkmil keyfiyyət:Alətin optimal istiqaməti və təması sayəsində səth pürüzlülüyünün (Ra) 35%-ə qədər yaxşılaşdırılması.
Üstün dəqiqlik:±0,025 mm daxilində kritik həndəsi tolerantlıqların saxlanmasında orta hesabla 28% artım, çoxsaylı quraşdırmalar zamanı səhvləri aradan qaldırır.
Texnologiya aerokosmik, tibb və enerji sektorlarının inkişaf edən tələblərinə birbaşa cavab verən 3 oxlu emal ilə qeyri-mümkün və ya qeyri-mümkün olan mürəkkəb həndəsələrin (dərin boşluqlar, alt kəsiklər, mürəkkəb əyrilər) istehsalına imkan verir.
5 oxlu qabiliyyətə sərmayənin qaytarılmasını maksimum dərəcədə artırmaq üçün istehsalçılar yüksək mürəkkəblik və yüksək qiymətli hissələrə diqqət yetirməlidirlər, burada dəqiqlik və çatdırılma müddəti kritik rəqabət faktorlarıdır. Gələcək işlər, dəqiqliyi daha da artırmaq və qırıntıları azaltmaq üçün real vaxt rejimində keyfiyyətə nəzarət və qapalı dövrəli emal üçün 5 oxlu emalın prosesdaxili metrologiya ilə inteqrasiyasını araşdırmalıdır. Inconel və ya bərkimiş poladlar kimi emal edilməsi çətin olan materiallar üçün 5 oxlu çeviklikdən istifadə edən adaptiv emal strategiyaları üzrə davamlı tədqiqatlar da dəyərli istiqamət təqdim edir.
