5-октук иштетүү менен бажы металл тетиктерин өндүрүү
5-октук иштетүү менен бажы металл тетиктерин өндүрүү
Author:ПФТ, Шэньчжэнь
Аннотация:Өркүндөтүлгөн өндүрүш аэрокосмостук, медицина жана энергетика тармактарында барган сайын татаал, жогорку тактыктагы металл компоненттерин талап кылат. Бул талдоо заманбап 5 огу компьютердик сандык башкаруунун (CNC) ушул талаптарга жооп берүү мүмкүнчүлүктөрүн баалайт. Татаал дөңгөлөктөрдүн жана турбиналык канаттардын өкүлү эталондук геометрияларды колдонуу менен, аэрокосмостук класстагы титан (Ti-6Al-4V) жана дат баспас болоттон жасалган (316L) боюнча 5-ок менен салттуу 3-ок ыкмаларын салыштыруу менен механикалык сыноолор өткөрүлдү. Натыйжалар иштетүү убактысынын 40-60% кыскарганын жана 5-октук иштетүү менен беттин тегиздигинин (Ra) 35% га чейин жакшырганын көрсөттү, бул кыскартылган орнотуулар жана оптималдаштырылган шайман багыты менен байланыштуу. ± 0,025 мм толеранттуулуктун ичиндеги функциялар үчүн геометриялык тактык орточо эсеп менен 28% га өстү. Алдын ала программалоо боюнча олуттуу тажрыйбаны жана инвестицияны талап кылуу менен, 5-окту иштетүү жогорку эффективдүүлүк жана бүтүрүү менен мурда ишке ашпай келген геометрияларды ишенимдүү өндүрүүгө мүмкүндүк берет. Бул мүмкүнчүлүктөр 5-ок технологиясын жогорку баалуу, татаал ыңгайлаштырылган металл бөлүктөрүн жасоо үчүн зарыл.
1. Киришүү
Аэрокосмостук (жеңилирээк, күчтүүрөөк бөлүктөрдү талап кылуучу), медициналык (биологиялык шайкеш келген, пациентке атайын имплантацияларды талап кылуучу) жана энергия (суюктук менен иштөөчү татаал компоненттерди талап кылуу) сыяктуу тармактарда өндүрүмдүүлүктү оптималдаштыруу үчүн тынымсыз умтулуу металл бөлүкчөлөрүнүн татаалдыгынын чектерин жылдырды. Чектелген инструментке жетүү жана бир нече талап кылынган орнотуулар менен чектелген салттуу 3-ок CNC иштетүү, татаал контурлар, терең көңдөйлөр жана татаал бурчтарды талап кылган өзгөчөлүктөр менен күрөшөт. Бул чектөөлөр тактыктын бузулушуна, өндүрүш убактысынын узартылышына, жогорку чыгымдарга жана дизайн чектөөлөрүнө алып келет. 2025-жылга карата өтө татаал, так металл тетиктерин натыйжалуу өндүрүү мүмкүнчүлүгү мындан ары люкс эмес, атаандаштык зарылчылык болуп калды. Заманбап 5 огу CNC иштетүү, үч сызыктуу окторду (X, Y, Z) жана эки айлануу окторун (A, B же C) бир эле учурда башкарууну сунуштайт, трансформациялык чечимди сунуштайт. Бул технология кесүүчү аспапка 3-октук иштетүүгө мүнөздүү кирүү чектөөлөрүн түп-тамырынан бери жоюп, бир орнотууда иш жүзүндө каалаган багыттан даярдалган тетикке жакындоого мүмкүндүк берет. Бул макалада атайын мүмкүнчүлүктөрдү, сандык артыкчылыктарды жана 5-октук иштетүүнүн практикалык ишке ашыруу маселелерин жеке металл бөлүктөрүн өндүрүү үчүн карап чыгат.
2. Методдор
2.1 Дизайн жана салыштыруу
Эки эталондук бөлүктөрү Siemens NX CAD программалык камсыздоону колдонуу менен иштелип чыккан, алар жеке өндүрүштөгү жалпы көйгөйлөрдү камтыган:
Дөңгөлөктүү:Жогорку пропорциялары жана бекем боштуктары бар татаал, бурмаланган бычактарды камтыйт.
Турбиналык бычак:Комплекстүү ийриликтерди, ичке дубалдарды жана так монтаждоо беттерин камтыган.
Бул конструкциялар ортогоналдык эмес куралга жетүүнү талап кылган астын кесүүлөрдү, терең чөнтөктөрдү жана өзгөчөлүктөрдү атайылап камтыган, өзгөчө 3-окту иштетүүнүн чектөөлөрүн көздөгөн.
2.2 Материалдар жана жабдуулар
Материалдар:Аэрокосмостук класстагы титан (Ti-6Al-4V, күйдүрүлгөн шарт) жана 316L дат баспас болоттон талап кылынган колдонмолорго ылайыктуулугу жана башка иштетүү мүнөздөмөлөрү үчүн тандалган.
Машиналар:
5-ок:DMG MORI DMU 65 monoBLOCK (Heidenhain TNC 640 башкаруу).
3-ок:HAAS VF-4SS (HAAS NGC башкаруу).
Куралдар:Кепилдөө жана жасалгалоо үчүн Kennametal жана Sandvik Coromant фирмаларынын капталган катуу карбиддик тегирмендери (ар кандай диаметрлер, шариктүү жана жалпак учу) колдонулган. Кесүү параметрлери (тездик, азыктандыруу, кесүү тереңдиги) курал өндүрүүчүнүн сунуштарын жана контролдонуучу сыноо кесүүлөрүн колдонуу менен материалга жана машинанын мүмкүнчүлүктөрүнө ылайыкташтырылган.
Иштөө:Ыңгайлаштырылган, так иштетилген модулдук түзүлүштөр эки машинанын эки түрү үчүн катуу кысууну жана кайталануучу жайгашууну камсыз кылды. 3-октук сыноолор үчүн, айланууну талап кылган тетиктер цехтин типтүү практикасын окшоштуруп, тактык дюбельдердин жардамы менен кол менен кайра жайгаштырылды. 5-ок сыноолор бир арматура орнотуу ичинде машинанын толук айлануу мүмкүнчүлүгүн пайдаланган.
2.3 Маалыматтарды алуу жана талдоо
Цикл убактысы:Түздөн-түз машинанын таймерлеринен өлчөнөт.
Беттик тегиздик (Ra):Mitutoyo Surftest SJ-410 профилометри менен бөлүктүн беш маанилүү жеринде өлчөнөт. Материал/машина айкалышы боюнча үч бөлүк иштетилди.
Геометриялык тактык:Zeiss CONTURA G2 координатты өлчөөчү машина (CMM) менен сканерленген. Критикалык өлчөмдөр жана геометриялык толеранттуулуктар (тегиздик, перпендикулярдуулук, профиль) CAD моделдерине салыштырылган.
Статистикалык талдоо:Цикл убактысы жана Ra өлчөөлөрү үчүн орточо маанилер жана стандарттык четтөөлөр эсептелген. CMM маалыматтары номиналдык өлчөмдөрдөн жана толеранттуулуктун шайкештик көрсөткүчтөрүнөн четтөө үчүн талданган.
1-таблица: Эксперименттик орнотуунун корутундусу
| Элемент | 5-Окту орнотуу | 3-Окту орнотуу |
|---|---|---|
| Машина | DMG MORI DMU 65 monoBLOCK (5-ок) | HAAS VF-4SS (3-ок) |
| Оңдоо | Жалгыз ыңгайлаштырылган арматура | Жалгыз ыңгайлаштырылган арматура + кол менен айлантуу |
| Орнотуулардын саны | 1 | 3 (дөңгөлөк), 4 (турбиналык кашык) |
| CAM Программасы | Siemens NX CAM (Көп огу аспап жолдору) | Siemens NX CAM (3-ок аспап жолдору) |
| Өлчөө | Mitutoyo SJ-410 (Ra), Zeiss CMM (Geo.) | Mitutoyo SJ-410 (Ra), Zeiss CMM (Geo.) |
3. Жыйынтыктар жана талдоо
3.1 Натыйжалуулуктун жогорулашы
5-окту иштетүү убакытты бир топ үнөмдөөнү көрсөттү. Титан дөңгөлөк үчүн 5 огу иштетүү цикл убактысын 3 огуна салыштырмалуу 58% кыскартты (2,1 саатка каршы 5,0 саат). Дат баспас болоттон жасалган турбинанын лезеси 42% кыскарганын көрсөттү (1,8 саатка каршы 3,1 саат). Бул жетишкендиктер, биринчи кезекте, бир нече орнотууларды жана аны менен байланышкан кол менен иштетүү/кайра оңдоо убактысын жок кылуудан жана оптималдаштырылган инструмент багытынын эсебинен узагыраак, үзгүлтүксүз кесүүлөр менен натыйжалуу инструменталдык жолдорду иштетүүдөн келип чыккан.
3.2 Беттин сапатын жакшыртуу
Беттин оройлугу (Ra) 5-окту иштетүү менен ырааттуу жакшырды. Титан дөңгөлөктөрүнүн татаал канаттуу беттеринде орточо Ra маанилери 32% төмөндөгөн (0,8 мкм каршы 1,18 мкм). Окшош жакшыруулар дат баспас болоттон жасалган турбинанын канатында да байкалган (Ra 35%га кыскарган, орточо 0,65 мкм каршы 1,0 мкм). Бул өркүндөтүү үзгүлтүксүз, оптималдуу кесүү контакт бурчун жана кыскартылган шаймандын титирөөсүн кармап туруу жөндөмү менен түшүндүрүлөт.
3.3 Геометриялык тактыкты жогорулатуу
CMM талдоо 5 огу иштетүү менен жогорку геометриялык тактыгын тастыктады. Катуу ±0,025 мм сабырдуулуктун чегинде сакталган критикалык өзгөчөлүктөрдүн пайызы кыйла жогорулады: титан кыймылдаткычы үчүн 30% га (62%га каршы 92% шайкештикке жетишүү) жана дат баспас болоттон жасалган бычак үчүн 26% га (89% шайкештикке каршы 63% жетишүү). Бул өркүндөтүү 3-ок процессинде талап кылынган бир нече орнотуулар жана кол менен кайра жайгаштыруу менен киргизилген кумулятивдүү каталарды жоюудан түздөн-түз келип чыгат. Комплекстүү бурчтарды талап кылган өзгөчөлүктөр тактыктын эң чоң жетишкендиктерин көрсөттү.
*1-сүрөт: Салыштырмалуу аткаруу көрсөткүчтөрү (5-ок менен 3-ок)*
4. Талкуу
Натыйжалар татаал бажы металл тетиктери үчүн 5 огу иштетүүнүн техникалык артыкчылыктарын так аныктайт. Цикл убактысынын олуттуу кыскарышы түздөн-түз бир тетиктин наркын төмөндөтүүгө жана өндүрүштүк кубаттуулукту жогорулатууга алып келет. Беттин жакшыртылган жасалгасы кол менен жылмалоо сыяктуу экинчилик бүтүрүү операцияларын азайтат же жок кылат, андан ары чыгымдарды азайтат жана бөлүктүн ырааттуулугун жогорулатат. Геометриялык тактыктагы секирик аэрокосмостук кыймылдаткычтар же медициналык имплантаттар сыяктуу жогорку өндүрүмдүү колдонмолор үчүн маанилүү, мында бөлүктүн иштеши жана коопсуздугу эң маанилүү.
Бул артыкчылыктар, биринчи кезекте, 5-октук иштетүүнүн негизги мүмкүнчүлүктөрүнөн келип чыгат: бир эле учурда көп октуу кыймыл, бир орнотууда иштетүү. Бул орнотуудан келип чыккан каталарды жана иштетүү убактысын жок кылат. Мындан тышкары, үзгүлтүксүз оптималдуу инструмент багыты (идеалдуу чип жүгүн жана кесүү күчтөрүн сактоо) беттин жасалгасын жакшыртат жана инструменттин катуулугу уруксат берген агрессивдүү иштетүү стратегияларына мүмкүндүк берет, бул ылдамдыктын өсүшүнө өбөлгө түзөт.
Бирок, иш жүзүндө кабыл алуу чектөөлөрдү моюнга алууну талап кылат. Жөндөмдүү 5-октуу станок жана ылайыктуу шаймандар үчүн капиталдык салым 3-октук жабдууларга караганда бир кыйла жогору. Программалоо татаалдыгы экспоненциалдуу түрдө көбөйөт; эффективдүү, кагылышуусуз 5 огу аспап жолдорун түзүү жогорку квалификациялуу CAM программисттерин жана татаал программалык камсыздоону талап кылат. Симуляция жана текшерүү механикалык иштетүүдөн мурун милдеттүү кадамдарга айланат. Фикстур толук айлануу үчүн катуулукту жана жетиштүү боштукту камсыз кылууга тийиш. Бул факторлор операторлор жана программисттер үчүн талап кылынган чеберчилик деңгээлин көтөрөт.
Практикалык мааниси түшүнүктүү: 5-окту иштетүү жогорку баалуу, татаал компоненттер үчүн артыкчылыктуу, мында анын ылдамдыгы, сапаты жана жөндөмдүүлүгү боюнча артыкчылыктары операциялык кошумча чыгымдарды жана инвестицияны актайт. Жөнөкөй тетиктер үчүн 3-окту иштетүү үнөмдүү бойдон калууда. Ийгилик технологияга да, квалификациялуу кадрларга да, күчтүү CAM жана симуляция куралдарына инвестиция салуудан көз каранды. Дизайн, өндүрүш инженериясы жана машина жасоочу цехтин ортосундагы алгачкы кызматташуу 5-октун мүмкүнчүлүктөрүн толугу менен колдонуу үчүн өтө маанилүү, ал эми өндүрүштүк бөлүктөрдү (DFM) долбоорлоодо.
5. Корутунду
Заманбап 5-ок CNC иштетүү салттуу 3-ок ыкмалары менен салыштырганда татаал, жогорку тактык салттуу металл тетиктерин өндүрүү үчүн ачык-айкын жогорку чечим менен камсыз кылат. Негизги жыйынтыктар тастыктайт:
Маанилүү натыйжалуулугу:Бир орнотулган иштетүү жана оптималдаштырылган аспап жолдору аркылуу цикл убактысын 40-60% кыскартуу.
Жакшыртылган сапаты:Оптималдуу шайман багытынын жана контактынын эсебинен 35% га чейин беттик тегиздик (Ra) жакшыртылды.
Жогорку тактык:Критикалык геометриялык толеранттуулуктарды ± 0,025 мм чегинде кармап туруу орточо 28% га көбөйүп, бир нече орнотуулардагы каталарды жок кылат.
Технология татаал геометрияларды (терең көңдөйлөр, астыңкы кесүүлөр, татаал ийри сызыктар) өндүрүүгө мүмкүндүк берет, алар 3-октук иштетүү менен мүмкүн эмес же мүмкүн эмес, аэрокосмостук, медицина жана энергетика секторлорунун өнүгүп жаткан талаптарын түздөн-түз чечүү.
5-ок жөндөмдүүлүгүнө салымдардын кайтарымдуулугун жогорулатуу үчүн, өндүрүүчүлөр тактык жана коргошун убактысы маанилүү атаандаштык факторлор болуп саналат, жогорку татаал, жогорку баалуу бөлүктөргө басым жасашы керек. Келечектеги иштер сапатты реалдуу убакытта контролдоо жана жабык циклде иштетүү үчүн 5-окту иштетүүнү процесстеги метрология менен интеграциялоону изилдеп, тактыкты андан ары жогорулатуу жана калдыктарды кыскартуу керек. Inconel же катууланган болоттор сыяктуу иштетүү кыйын материалдар үчүн 5 огу ийкемдүүлүктү колдонуу менен ийкемдүү иштетүү стратегияларын изилдөөнү улантуу да баалуу багытты көрсөтөт.
