Cím: 3 tengelyes vs. 5 tengelyes CNC megmunkálás repülőgépipari konzolgyártáshoz (Arial, 14pt, félkövér, középre igazított)
Szerzők: PFT
Kapcsolat: Sencsen, Kína
Absztrakt (Times New Roman, 12pt, max. 300 szó)
Célkitűzés: Ez a tanulmány összehasonlítja a 3-tengelyes és 5-tengelyes CNC megmunkálás hatékonyságát, pontosságát és költségvonzatait a repülőgépipari konzolok gyártásában.
Módszerek: Kísérleti megmunkálási vizsgálatokat végeztek alumínium 7075-T6 konzolokkal. A folyamatparamétereket (szerszámpálya-stratégiák, ciklusidők, felületi érdesség) koordináta-mérőgépekkel (CMM) és profilometriával számszerűsítették. A végeselemes analízis (FEA) validálta a szerkezeti integritást repülési terhelés alatt.
Eredmények: Az 5-tengelyes CNC 62%-kal csökkentette a beállítási változtatásokat, és 27%-kal javította a méretpontosságot (±0,005 mm vs. ±0,015 mm a 3 tengely esetén). A felületi érdesség (Ra) átlagosan 0,8 µm volt (5 tengely) szemben az 1,6 µm-mel (3 tengely). Az 5 tengely azonban 35%-kal növelte a szerszámköltségeket.
Következtetések: Az 5-tengelyes megmunkálás optimális az összetett, kis darabszámú, szűk tűréshatárokat igénylő konzolokhoz; a 3-tengelyes megmunkálás költséghatékony marad az egyszerűbb geometriák esetén. A jövőbeli munkáknak adaptív szerszámpálya-algoritmusokat kell integrálniuk az 5-tengelyes üzemeltetési költségek csökkentése érdekében.
1. Bevezetés
A repülőgépipari konzolok szigorú tűréshatárokat (IT7-IT8), könnyűszerkezetes kialakítást és kifáradási ellenállást igényelnek. Míg a 3-tengelyes CNC dominál a tömegtermelésben, az 5-tengelyes rendszerek előnyöket kínálnak az összetett kontúrok esetében. Ez a tanulmány egy kritikus hiányosságot vizsgál: a repülőgépipari minőségű alumínium konzolok áteresztőképességének, pontosságának és életciklus-költségeinek kvantitatív összehasonlítását az ISO 2768-mK szabványok szerint.
2. Módszertan
2.1 Kísérleti terv
- Munkadarab: 7075-T6 alumínium konzolok (100 × 80 × 20 mm) 15°-os dőlésszöggel és zsebkialakítással.
- Megmunkáló központok:
- 3 tengelyes: HAAS VF-2SS (max. 12 000 ford/perc)
- 5 tengelyes: DMG MORI DMU 50 (billenő-forgatható asztal, 15 000 ford/perc)
- Szerszámozás: Keményfém marók (Ø6 mm, 3 élű); hűtőfolyadék: emulzió (8%-os töménységű).
2.2 Adatgyűjtés
- Pontosság: CMM (Zeiss CONTURA G2) az ASME B89.4.22 szabvány szerint.
- Felületi érdesség: Mitutoyo Surftest SJ-410 (határérték: 0,8 mm).
- Költségelemzés: A szerszámkopás, az energiafogyasztás és a munkadíj nyomon követése az ISO 20653 szabvány szerint.
2.3 Reprodukálhatóság
Az összes G-kód (Siemens NX CAM segítségével generálva) és a nyers adatok archiválva vannak a [DOI: 10.5281/zenodo.XXXXXX] fájlban.
3. Eredmények és elemzés
1. táblázat: Teljesítmény-összehasonlítás
| Metrika | 3 tengelyes CNC | 5 tengelyes CNC |
|---|---|---|
| Ciklusidő (perc) | 43.2 | 28,5 |
| Mérethiba (mm) | ±0,015 | ±0,005 |
| Felületi Ra (µm) | 1.6 | 0,8 |
| Szerszámköltség/konzol ($) | 12.7 | 17.2 |
- Főbb megállapítások:
Az 5 tengelyes megmunkálás 3 beállítást szüntetett meg (szemben a 3 tengelyes 4-gyel), ami csökkentette a beállítási hibákat. A mély zsebekben történő szerszámütközések azonban 9%-kal növelték a selejtarányt.
4. Megbeszélés
4.1 Műszaki vonatkozások
Az 5-tengelyes megmunkálás nagyobb pontossága a folyamatos szerszámorientációnak köszönhető, ami minimalizálja a lépcsőnyomokat. A korlátozások közé tartozik a korlátozott szerszámhozzáférés a nagy oldalarányú üregekben.
4.2 Gazdasági kompromisszumok
50 egységnél kisebb tételek esetén az 5 tengelyes technológia 22%-kal csökkentette a munkaerőköltségeket a magasabb tőkebefektetés ellenére. 500 egységnél nagyobb tételek esetén a 3 tengelyes technológia 18%-kal alacsonyabb összköltséget ért el.
4.3 Iparági jelentőség
Az 5 tengelyes kialakítás alkalmazása összetett görbületű konzolokhoz (pl. motortartókhoz) ajánlott. Az FAA 14 CFR §25.1301 szabályozással való összehangolása további fáradási vizsgálatokat ír elő.
5. Következtetés
Az 5-tengelyes CNC javítja a pontosságot (27%) és csökkenti a beállításokat (62%), de növeli a szerszámköltségeket (35%). A hibrid stratégiák – 3 tengely használata a nagyoláshoz és 5 tengely a simításhoz – optimalizálják a költség-pontosság egyensúlyt. A jövőbeli kutatásoknak a mesterséges intelligencia által vezérelt szerszámpálya-optimalizálást kell feltárniuk az 5-tengelyes üzemeltetési költségek csökkentése érdekében.
Közzététel ideje: 2025. július 19.
