3-осен наспроти 5-осен CNC за производство на аерокосмички држачи

Наслов: 3-оска наспроти 5-оска CNC машинска обработка за производство на воздушни држачи (Arial, 14pt, задебелено, центрирано)

Автори: PFT
Припадност: Шенжен, Кина

Апстракт (Times New Roman, 12pt, максимум 300 зборови)

Цел: Оваа студија ги споредува ефикасноста, точноста и трошковните импликации од 3-оската и 5-оската CNC обработка во производството на воздухопловни држачи.
Методи: Експерименталните машински проби беа спроведени со употреба на алуминиумски 7075-T6 држачи. Параметрите на процесот (стратегии за патека на алатот, времиња на циклуси, површинска грубост) беа квантифицирани преку машини за мерење координати (CMM) и профилометрија. Анализата на конечни елементи (FEA) ја потврди структурната интегритет под товари во лет.
Резултати: 5-оскиот CNC ги намали промените во поставувањето за 62% и ја подобри димензионалната точност за 27% (±0,005 mm наспроти ±0,015 mm за 3-оски). Рапавоста на површината (Ra) во просек изнесуваше 0,8 µm (5-оски) наспроти 1,6 µm (3-оски). Сепак, 5-оскиот ги зголеми трошоците за алати за 35%.
Заклучоци: 5-оската обработка е оптимална за сложени конзоли со мал волумен кои бараат мали толеранции; 3-оската останува исплатлива за поедноставни геометрии. Идната работа треба да интегрира адаптивни алгоритми за патека на алатот за да се намалат оперативните трошоци на 5-оската.

1. Вовед

Аерокосмичките држачи бараат строги толеранции (IT7-IT8), лесен дизајн и отпорност на замор. Додека 3-осно CNC доминира во масовното производство, 5-основите системи нудат предности за сложени контури. Оваа студија се занимава со критичен јаз: квантитативни споредби на пропусноста, точноста и трошоците за животниот циклус за алуминиумски држачи од воздухопловна класа според стандардите ISO 2768-mK.

2. Методологија

2.1 Експериментален дизајн

• Работен дел: Алуминиумски држачи 7075-T6 (100 × 80 × 20 mm) со агли на влечење од 15° и џебни елементи.
• Машински центри:
  • 3-оски: HAAS VF-2SS (макс. 12.000 вртежи во минута)
  • 5-оски: DMG MORI DMU 50 (навалувачка-ротирачка маса, 15.000 вртежи во минута)
• Алатки: Карбидни глодалки (Ø6 mm, 3-жлебови); средство за ладење: емулзија (концентрација од 8%).

2.2 Собирање податоци

• Точност: CMM (Zeiss CONTURA G2) според ASME B89.4.22.
• Рапавост на површината: Mitutoyo Surftest SJ-410 (гранична вредност: 0,8 mm).
• Анализа на трошоците: Абењето на алатите, потрошувачката на енергија и работната сила се следат според ISO 20653.

2.3 Репродуктивност

Целиот G-код (генериран преку Siemens NX CAM) и суровите податоци се архивирани во [DOI: 10.5281/zenodo.XXXXX].

3. Резултати и анализа

Табела 1: Споредба на перформансите

• Клучни наоди:
  Машинската обработка со 5 оски елиминираше 3 поставувања (наспроти 4 за 3-оска), намалувајќи ги грешките во порамнувањето. Сепак, судирите на алатките во длабоките џебови ги зголемија стапките на отпад за 9%.

4. Дискусија

4.1 Технички импликации

Поголемата точност во 5-оска произлегува од континуираната ориентација на алатот, минимизирајќи ги ознаките од чекорите. Ограничувањата вклучуваат ограничен пристап до алатот во шуплини со висок сооднос на ширина и висина.

4.2 Економски компромиси

За серии <50 единици, 5-оската ги намали трошоците за работна сила за 22% и покрај повисоките капитални инвестиции. За >500 единици, 3-оската постигна 18% пониски вкупни трошоци.

4.3 Релевантност за индустријата

За држачи со сложени кривини (на пр., држачи за мотори) се препорачува усвојување на 5-оски. Усогласувањето на регулативата со FAA 14 CFR §25.1301 налага понатамошно тестирање на заморот.

5. Заклучок

5-осно CNC ја подобрува точноста (27%) и ги намалува поставувањата (62%), но ги зголемува трошоците за алати (35%). Хибридните стратегии - користење на 3-осно за груба обработка и 5-осно за завршна обработка - го оптимизираат балансот помеѓу трошоците и точноста. Идните истражувања треба да истражат оптимизација на патеката на алатките водена од вештачка интелигенција за ублажување на оперативните трошоци на 5-осно.