Аерокосмічна обробка деталей з ЧПУ: матеріальні рішення, параметри процесу та пастки DFM, які збільшують вартість до того, як впаде перша стружка

Аерокосмічна обробка деталей з ЧПУ: матеріальні рішення, параметри процесу та пастки DFM, які збільшують вартість до того, як впаде перша стружка

Ваш структурний кронштейн — Ti-6Al-4V, товщина стінки 1,2 мм у найтоншій частині, два складні кутові отвори, які мають бути концентричними з точністю ±0,01 мм. Розклад програми становить 6 тижнів від випуску малюнка до першої статті. Ваш огляд DFM щойно повернувся з трьома прапорами - і жодна з них не стосується нудності.

Вони стосуються доступу до кріплення, послідовності зняття напруги та радіуса внутрішнього кута 0,3 мм на кишені глибиною 14 мм-, що змушує змінювати інструмент на програму кінцевої фрези 0,6 мм-. Кожен прапорець додає час. Два з них додають вартість, яку неможливо відшкодувати без зміни креслення. Ось щоАерокосмічна обробка з ЧПУробота насправді виглядає так, як на етапі DFM - не питання можливостей, а рішення щодо геометрії та послідовності, які були прийняті під час проектування та тепер належать розв’язувати машиністу.

Чому аерокосмічна обробка з ЧПК починається з вибору матеріалу, а не з вибору машини

Вибір машини залежить від матеріалу і набору характеристик. Що керує планом процесуаерокосмічна обробка з ЧПУробота – це поведінка матеріалу в умовах різання, а також те, чи створює геометрія конструкції конфлікти між тим, що потрібно матеріалу, і тим, що вимагає набір функцій.

У структурних і механічних компонентах аерокосмічної промисловості домінують три матеріали: алюміній 7075-T651 для ваго-важливих конструкцій, Ti-6Al-4V для навантажень-і підвищених температур, а також Inconel 718 для гарячих секцій і багатоциклових втомних середовищ. Кожен має окрему логіку процесу.

7075-T651машини швидкі, зберігають жорсткі допуски, а розрізання коштує відносно мало. Позначення -T651 має значення: попередньо-розтягнутий стан означає меншу залишкову напругу в заготовці, що призводить до меншого переміщення розмірів після важкої чорнової обробки. Натомість укажіть T6, і ви можете отримати таку саму міцність на папері, але значно більшу пружність-на тонких-стінних функціях -, актуальних дляАерокосмічна алюмінієва тонка стінка з ЧПУконструкції, такі як реброві кишені та лонжерони, де товщина стінки може опускатися нижче 0,8 мм.

Ti-6Al-4Vє деаерокосмічна обробка титанових деталей з ЧПУпрограми регулярно втрачають час. Теплопровідність матеріалу становить приблизно одну-десяту від алюмінію. Тепло не відводиться зі стружкою - воно концентрується на ріжучій кромці, прискорює зношування інструменту, і, якщо процес не контролюється, створює-загартовану поверхню, що робить кожен наступний прохід твердішим за попередній. Параметри процесу не є пропозиціями; вони являють собою вікно між прийнятним ресурсом інструменту та поломкою інструменту кожні 3–4 хвилини.

Інконель 718це окрема розмова. Якщо для вашого креслення потрібен інконель, перед тим, як скласти бюджет програми, оцінку машинного часу для еквівалентної алюмінієвої деталі потрібно помножити щонайменше на 8 разів.

Титан: де аерокосмічна обробка з ЧПК швидко стає дорогою

дляаерокосмічна обробка титанових деталей з ЧПУ, параметри процесу жорсткіші, ніж публікують більшість магазинів. Наведені нижче цифри відображають те, що ми використовуємо на виробництві з Ti-6Al-4V, а не консервативні значення з каталогу інструментів і не агресивні значення, які добре виглядають на основі оцінки тривалості циклу, але руйнують усі інші частини інструментів.

Стратегія охолоджувальної рідини є найчастіше-зазначеним пунктом плану виробництва титану. Охолоджуюча рідина, спрямована на корпус деталі, не охолоджує зону різання на титані - вона охолоджує поверхню деталі, яка не є місцем, де знаходиться тепло. Через-шпиндель-охолоджувальна рідина під високим тиском спрямовується на інструмент-інтерфейс заготівлі — це правильна настройка. У глибоких кишенях і отворах додайте повітряний струмінь, щоб допомогти видаленню стружки; Повторне-різання стружки на титані спричиняє локальне зміцнення, яке може спричинити-за-допуски, навіть якщо траєкторія інструмента правильна.

Одна деталь послідовності, яка має значення для титанових конструкційних деталей з багатьма функціями: чорнова обробка всієї деталі перед будь-яким фінішним проходом. Напруга титану-послаблюється повільніше, ніж алюмінію, але вона рухається. Деталь, оброблена чорновою до +0.3 мм заготівлі, а потім залишена на ніч перед фінішною обробкою, забезпечить вам стабільнішу контрольну поверхню, ніж деталь, оброблена чорновою обробкою та негайно оброблена в тому ж самому налаштуванні. Це особливо актуально наАерокосмічна обробка з ЧПУкронштейни та корпуси, де кілька опорних точок обробляються послідовно - співвідношення розмірів між ними залежить від того, скільки напруг було знято між операціями.

Алюмінієві тонкостінні -конструкції: кріплення – це процес

Аерокосмічна тонка стінка алюмінію з ЧПУдеталі - ребро-кишенькові конструкції, корпуси електроніки, перетинки кронштейнів - виходять з ладу при кріпленні, перш ніж вони виходять з ладу під час різання. Стінка товщиною 0,8 мм на 120-міліметровій алюмінієвій деталі, яка закріплена з крутним моментом 15 Н·м у двох точках, відхилятиметься на 0,04–0,09 мм лише під дією затискного навантаження, перш ніж шпиндель запуститься. Цей прогин не видно; деталь виглядає плоскою в лещатах. Це можна виміряти лише тоді, коли ви відпускаєте затискач і деталь повертається назад.

Виправлення полягає в тому, щоб не затискати запальничку -, яка вносить дзвін. Виправлення полягає в тому, щоб підтримувати деталь у більшій кількості точок меншою індивідуальною силою затиску або використовувати вакуумне закріплення на першій базовій поверхні перед обробкою деталей, які створюють тонку стінку. Послідовність має значення: спочатку обробіть базові поверхні та опорні отвори, деталь у повному складі, потім поступові операції з кишеньками, починаючи від найтовщої частини, що залишилася, до найтоншої.

дляаерокосмічна обробка з ЧПУалюмінієві деталі, де площинність після механічної обробки є критичним результатом - оптичні монтажні конструкції, ущільнювальні поверхні, прецизійні основи - ми виготовляємо в два-етапні операції: чорнова до +0.4мм, зняття напруги при 150–180 градусах протягом 2–4 годин (для 7075; 130 градусів для 6061), потім фінішна. Термічний цикл досить короткий, щоб вмістити його в стандартний виробничий день, і стабільно забезпечує кінцеву площинність у межах 0,01 мм на поверхнях до 200 мм. Без цього на деталі зі складною геометрією кишені площинність може змінюватися на 0,03–0,08 мм залежно від початкового напруженого стану заготовки.

Інконель і високотемпературні-сплави: логіка процесу

Якщо вашаерокосмічна обробка з ЧПУпрограма включає Inconel 718 або подібні нікелеві суперсплави, перевірка DFM виконує іншу функцію, ніж для алюмінію чи титану. З алюмінієм DFM – це оптимізація геометрії. Завдяки Inconel DFM визначає, які деталі можна реально обробити, а які слід перенести на EDM або шліфування.

Inconel 718 при повній твердості (39–46 HRC після старіння) не є фрезерним матеріалом у традиційному розумінні для тонких деталей. Внутрішні радіуси нижче 1,5 мм у глибоких кишенях, різьблення в наскрізних -отворах глибиною понад 1,5× діаметра та отвори з вимогами до Ra нижче 0,8 мкм без шліфування - все це викликає ескалацію процесу, яку потрібно ідентифікувати перед котируванням програми, а не після першої поломки інструменту.

Для гарячих{0}}компонентів, де потрібен інконель, технологічний план майже завжди включає керамічний інструмент для чорнової обробки, CBN для фінішних отворів і дротову ерозію для будь-яких елементів, де функціонально потрібен гострий внутрішній кут. Вбудовування цих операцій у програму з самого початку дає передбачувані витрати. Виявлення їх після стандартної-цінової пропозиції інструменту спричиняє затримку програми.

Документація та відстеження для аерокосмічних ланцюгів поставок

Аерокосмічна обробка з ЧПУ as9100 документаціявимоги, коли вимоги постачальника про можливості відповідають фактичній доставці. AS9100D вимагає відстеження продукту та процесу, контролю конфігурації та першої перевірки товару до AS9102 для нових або змінених конфігурацій деталей. Що це означає з операційної точки зору: для кожного виробничого циклу необхідний відстежуваний зв’язок від сертифіката підприємства на сировину до серійного номера готової деталі, а в протоколі перевірки повинні відображатися вимірювані значення, а не печатки.

Різниця між цехом, який має ISO 9001, і цехом, який справді відповідає AS9100D-, проявляється в-записах перевірок у процесі та системі NCR. ISO 9001 вимагає системи управління якістю; AS9100D вимагає, щоб система була застосована до конфігурації продукту та щоб записи підтримували аудит і-розслідування першопричини. Якщо записи про якість постачальника не можуть відповісти на те, «яка машина вирізала цю функцію, яка дата та яке було виміряне значення під час перевірки» для конкретного серійного номера, вони не підтримують AS9100D-незалежно від свого сертифіката.

Куди підходить процес MID

Наша служба DFM переглядає файли STEP щодняАерокосмічна обробка з ЧПУпрограмує - титанові конструкційні деталі, алюмінієві корпуси, фітинги з інконелю та композитні-компоненти інтерфейсу, які потребують механічної обробки в точних точках. Перегляд позначає конфлікти геометрії, ризики накопичення-допусків і рішення про послідовність перед цитуванням програми, а не після скасування першого фрагмента.

Обробка з ЧПУat MID охоплює 5-одночасну обробку осей, швейцарське точіння для тонких валів і точних штифтів, токарно-фрезерний компаунд для деталей, які потребують як обертальних, так і призматичних функцій в одному налаштуванні, і дротяну електроерозію для загартованих елементів і внутрішніх профілів, які не можна фрезерувати. нашаерокосмічна обробка з ЧПУробота виконується відповідно до стандарту ISO 13485-управління якістю з цифровим відстеженням - сертифікат матеріалу до запису про відвантаження - на кожному номері деталі.

Для перших статей про нові програми ми надаємо повний формат FAIR to AS9102, звіти CMM із виміряними значеннями всіх критичних розмірів і пакет відстеження матеріалу. Якщо вашому клієнту або програмі потрібна документація PPAP або ISIR, ми додаємо її до плану програми під час пропозиції.

Надішліть свій файл STEP на нашу адресукоманда інженерів процесудля письмового огляду DFM - повернуто протягом 24 годин, жодних зобов’язань не потрібно. Якщо ви на початку програми й потребуєте обговорення бюджету допуску чи заміни матеріалу на-важливу конструкцію, цим займається та сама команда. Почніть з bishenprecision.com.

FAQ

Який радіус внутрішнього кута я повинен вказати для глибоких кишень у Ti-6Al-4V, щоб уникнути поломки інструменту та затримок програми?

Для глибини D мінімальний практичний радіус внутрішнього кута становить D/4 -, але для титану, зокрема, перейдіть до D/3, якщо це дозволяє конструкція. Зусилля різання титану значно вищі, ніж алюмінію, що означає, що кінцева фреза малого-діаметра, що працює з малим радіусом, зазнає більшого навантаження на одиницю поперечного-перерізу. Глибина 12 мм-з Ti-6Al-4V з кутом R2 вимагає торцевої фрези 4 мм, що працює на знижених швидкостях і подачах; Вказавши R4 на тій самій кишені, ви зможете використовувати більший, більш жорсткий інструмент із продуктивними параметрами. Якщо геометрія кута не має функціональних обмежень, зміна радіуса нічого не коштує на кресленні та економить 20–35% часу циклу на цьому об’єкті.

Чи можете ви підтримувати концентричність ±0,005 мм на титановому отворі відносно опорного зовнішнього діаметра без шліфування?

Для діаметра отвору понад 8 мм, так - із спеціальним чистовим розточуванням на жорсткому шпинделі, через-охолоджуючу рідину шпинделя та заміну інструмента на нову пластину перед циклом чистової обробки. Обмеженням є не машина; це термічна стабільність. Низька провідність титану означає, що температура деталі наприкінці чорнової обробки помітно вища, ніж на початку. Ми даємо деталі стабілізуватися до 2 градусів навколишнього середовища перед тим, як виконати чистовий проход свердління. Без цієї стабілізації діаметр отвору може бути на 0,003–0,008 мм більшим одразу після різання, ніж при вимірюванні кімнатної температури. Для отворів діаметром менше 6 мм або вимог до концентричності менше ±0,003 мм шліфування є надійним шляхом.

Як вимоги до документації AS9100D змінюються між прототипом і виробничим замовленням?

На прототипі мінімально корисною документацією є звіт про розміри з фактичними виміряними значеннями та сертифікат на матеріал. Цього достатньо, щоб перевірити дизайн. Для виробничого замовлення - або для будь-якої частини, яка входить до-сертифікованого типу -, вам потрібен повний звіт про першу перевірку виробу для AS9102 щодо першої виробничої конфігурації, у-записи процесу, які можна відстежити за серійним номером, і CoC для кожного постачання. Тригером для нового FAIR є перегляд креслення, зміна процесу або зміна постачальника -, а не просто нове замовлення. Якщо ваша програма змінює будь-яку з цих трьох речей між прототипом і виробництвом, виділіть бюджет для нового першого циклу статті.

Коли тонкостінна алюмінієва аерокосмічна деталь потребує вакуумного кріплення, а не стандартного затискача в лещатах?

Коли товщина стінки падає нижче 1,5 мм на непідтримуваному прольоті довжиною понад 60 мм, стандартне затискання лещат створює достатній прогин, щоб вплинути на вихідні розміри -, особливо на площинність і паралельність. Практичний тест: обчисліть прогин затиску на найтоншій ділянці за допомогою простої моделі балки (δ=FL³/3EI для консольної стіни). Якщо результат перевищує 30% вашого допуску на площинність, основним ризиком для процесу є стратегія затискання, а не траєкторія інструменту. Вакуумне кріплення розподіляє утримуючу силу по всій опорній поверхні та усуває локальне відхилення. Це додає час на налаштування, але усуває доопрацювання площинності, яке спричиняє стандартне затискання деталей цього класу геометрії.