Прототипирование с ЧПУ в авиационной промышленности

Опубликовано 9 октября 2020 г. | By WayKen Rapid Manufacturing

Развитие авиационной промышленности страны верно отражает качество мастерства и уровень технических знаний, которыми она обладает. Требования жесткости конструкции, точности, аккуратности, качества и надежности очень важны для этой отрасли. Концепция совершенствования конструкции самолета и наведения темпов в производственных модельных рядах всегда оставалась сложной задачей.

Таким образом, обработка с ЧПУ и прототипирование проникли в эту отрасль. Станки с ЧПУ, способные соответствовать жестким требованиям к допускам, представляют собой отличное решение для удовлетворения разнообразных требований, а также не отстают от темпов производства. По мере продвижения статьи мы подробно обсудим различные параметры, которые играют роль в авиационной промышленности, и то, как технология ЧПУ революционизирует ее.

Почему технология ЧПУ подходит для авиационной промышленности?

В статье Lufthansa утверждалось, что для постройки коммерческого лайнера 747-800 компании Boeing потребовалось 6 миллионов деталей. Есть несколько преимуществ, которые технология ЧПУ дает авиационной промышленности. Давайте обсудим некоторые из них:

• Автоматизация и гибкость – два ключевых параметра, необходимых в авиационной отрасли. Производственные линии не дублируются. Технология ЧПУ обеспечивает возможность быстрой адаптации производственных линий для различных деталей. Таким образом, может быть выполнен разнообразный набор процессов обработки. Несколько процессов ЧПУ могут выполняться на одном и том же станке с помощью одного зажима. Это помогает значительно сократить время обработки и производства, тем самым увеличивая размер прибыли и эффективность.
• Существует множество преимуществ для производства деталей с использованием этого метода, включая точность, воспроизводимость, скорость и интеграцию с CAD.
• В отличие от ручного фрезерования, которое контролируется исключительно человеком, различия между копиями огромны, тогда как дублирование, сделанное с помощью фрезерных станков с ЧПУ, гарантирует точную копию объекта каждый раз. Интеграция системы автоматизированного проектирования (САПР) в фрезерные станки с ЧПУ позволяет повысить производительность и каждый раз получать идеальные копии. Можно спроектировать, изменить или переделать любую деталь по мере необходимости до ее производства. Дизайн, вырезанный в САПР, можно легко настроить, что позволяет создавать различные программы, а затем загружать дизайн на станок с ЧПУ, что позволяет заводу производить физическую копию детали. Это может быстро привести к быстрому и простому созданию прототипов.
• Развитие технологий не только в коммерческом секторе, но и в вооруженных силах страны повысило спрос на самолеты, которые соответствуют качеству и имеют минимум недостатков. Для точного изготовления идеальных копий деталей и удовлетворения потребностей таких компаний, как Boeing, Lockheed-Martin, Vickers и других, станки с ЧПУ являются лучшей заменой. Станки с ЧПУ обеспечивают согласованность и согласованность производимых деталей, что позволяет производить и использовать продукцию более высокого качества в авиационной промышленности. Сегодня многие аэрокосмические детали должны изготавливаться из одного цельного куска алюминиевой заготовки или поковок или других материалов, таких как нержавеющая сталь и другие сплавы с высоким напряжением, чтобы они могли поднимать большие веса и обеспечивать прочность конструкции самолета. Копии подобных деталей могут быть легко изготовлены на станках с ЧПУ практически без отличий.
• Повышение спроса со стороны производителей самолетов, которые ищут авиационные детали, проложило путь многим предприятиям для инвестирования миллионов долларов в компании, предоставляющие услуги по обработке с ЧПУ как в коммерческом, так и в военном секторе. Крупные компании дошли до производства огромных деталей с размерами, достигающими диаметра 50 дюймов, длины 60 дюймов, ширины 40 дюймов и высоты 32 дюйма. Общий вес деталей, обработанных на станках с ЧПУ, может превышать 100 фунтов. Эти поставщики услуг по обработке с ЧПУ могут позволить себе и размещать такие большие фрезерные станки с цифровым управлением и интегрированным компьютером, а также предоставлять производителям детали, соответствующие жестким критериям допусков. Места, где измеряется допуск, включают плоскостность, округлость и цилиндричность; плоскостность всего ±0,000002 дюйма, округлость диаметра ±0,00005 дюйма и цилиндричность ±0,001 дюйма. Эти жесткие допуски играют важную роль в таких деталях, как шасси, о котором Реймер цитирует:«Из многих внутренних компонентов, которые должны быть определены в компоновке самолета, шасси обычно вызывает больше всего проблем».
• Допуски играют важную роль в деталях, где мало места для ошибок в размерах. Существуют компании, предоставляющие станки с ЧПУ, которые специализируются на создании таких деталей. Производство авиационных деталей вынуждает компании вкладывать средства в оборудование, которое позволило бы им завершить производство за один зажим.

Применение станков с ЧПУ в авиационной промышленности

Возрастающая сложность деталей современных самолетов требует огромной точности. То, что началось с дерева, проволоки и других основных материалов в 1903 году, быстро превратилось в использование современных композитов и металлов в этой отрасли. В современных самолетах используется сложная система авионики, современные гидравлические системы, аэродинамически обтекаемые поверхности управления, системы дифферента и сервоприводы, а также революционные системы двигателей.

Поскольку эти системы быстро развиваются, всегда существует потребность в нестандартных деталях для улучшения существующих планеров. Не всегда целесообразно проектировать совершенно новый самолет с нуля для некоторых улучшений. Для повышения рентабельности составляется список модернизаций и замен деталей для нескольких модельных рядов самолетов. Заказы на аналогичные нестандартные детали объединяются, что обеспечивает как совместимость, так и экономию средств. Например, старый модельный ряд самолетов Boeing 747, требующий модернизации до новейшей системы дистанционного управления, не требует изготовления всего самолета с нуля. Вместо этого выполняется механическая обработка компонентов конкретной системы.

Точно так же важные изменения в авиационной отрасли требуют интенсивных испытаний. В этом отношении очень помогает прототипирование с ЧПУ. Он используется для изготовления деталей конструкционных элементов, авионики, силовых установок и аэродинамических деталей.

Обсудив потребность в нестандартных деталях и прототипах, давайте обсудим некоторые ключевые детали, которые производятся с использованием станков с ЧПУ:

И на этом список не заканчивается!

Материалы, используемые в производстве, включают алюминий, титан, нержавеющую сталь, инконель, ковар и медь. Типы обработки, обычно используемые при производстве деталей самолетов, включают 3-осевое, 4-осевое и 5-осевое фрезерование с ЧПУ, токарную обработку, проволочную электроэрозионную обработку (EDM), удаление заусенцев, микрообработку и электроэрозионную обработку (EDM).

Ярким примером в этом отношении является Thompson Aero Seating, поставщик решений для авиационных кресел в Северной Ирландии. Компания использовала поставщика услуг по обработке с ЧПУ для производства алюминиевых опорных направляющих для каркасов кресел для бизнеса с целью сократить время цикла. Благодаря внедрению фрезерных станков с ЧПУ время цикла сократилось на колоссальные 100 % с 61 минуты до 32 минут! Более того, превосходная обработка поверхности при фрезеровании с ЧПУ позволила исключить операции по удалению заусенцев и полировке.

Заключение

Учитывая факты, изложенные в этой статье, совершенно очевидна ключевая роль прототипирования и механической обработки с ЧПУ. От достижения точных допусков до сокращения времени цикла, обработка с ЧПУ обеспечивает комплексное решение. Кроме того, учитывая количество инноваций, внедряемых в авиационной отрасли, прототипирование с ЧПУ обеспечивает все необходимые этапы обработки для всестороннего анализа производительности, эстетики и технологичности.