Ci sono più di 500.000 parti in un aeroplano, un aereo spaziale o semplicemente un aeroplano volante, e gran parte di esse deve essere molto precisa e durevole.Garantire che queste parti abbiano la migliore qualità e il miglior costo è un obiettivo importante della lavorazione aerospaziale industriale.
Problemi nella produzione di parti aeronautiche
Ci sono molti problemi nella lavorazione di precisione a cinque assi nel settore aerospaziale.Innanzitutto, un gran numero di componenti aerospaziali è realizzato con un'ampia gamma di materiali.I componenti del motore più critici nel lavoro aeronautico sono realizzati con leghe indurenti resistenti al calore che sono estremamente difficili da lavorare.La conducibilità termica di queste leghe è scarsa, quindi il calore durante la lavorazione si accumula negli utensili.Le leghe di nichel sono generalmente invecchiate o altrimenti trattate termicamente e quindi difficili da lavorare.Rispetto ad altri settori, la precisione delle parti aerospaziali è molto più rigorosa e la forma geometrica delle parti è molto più complessa.
Oltre ai problemi di elaborazione diretta, ci sono molti problemi indiretti.Uno di questi include gli standard di produzione.Come l'industria medica, la produzione aerospaziale è una delle industrie più regolamentate al mondo ed è difficile soddisfare tutti i requisiti di qualità.
Il peso è estremamente importante per gli aerei dello spazio aereo.Più leggero è il design, minore è il consumo di carburante, quindi gli ingegneri aerospaziali spesso progettano parti con pareti sottili, reticoli, ragnatele, ecc. Tradizionalmente, sono lavorate da solidi blocchi di metallo fuso o stampato e lo scarto di tali parti è del 95%.Tuttavia, la bassa efficienza del materiale non è l'unico problema.Il vero problema durante la lavorazione di tali parti è la deformazione causata dall'elevata forza di taglio
Se si aumenta troppo la velocità di avanzamento e la profondità di taglio, soprattutto per le leghe di nichel, la parete potrebbe rompersi a causa delle vibrazioni o deformarsi a causa del surriscaldamento.Il risultato è solitamente che si taglia un piccolo chip durante la scansione e il tempo di elaborazione totale è impossibile.
Cosa potete fare per ridurre i tempi di lavorazione ed elaborare effettivamente parti aerospaziali a parete sottile della concorrenza?La prima cosa che devi fare è ridurre la vibrazione.Lo strumento vibrante colpisce la parete sottile e si piega o si rompe.Pertanto, per ridurre le vibrazioni, è meglio ridurre la velocità di avanzamento ma aumentare il numero di taglienti della fresa (anche utilizzando più frese sul tornio).La migliore strategia di taglio per le parti aerospaziali a parete sottile è la fresatura in avanti.
Questa strategia utilizza l'avanzamento nella direzione opposta alla tradizionale strategia di fresatura.Ciò si traduce in una minore forza di taglio, una migliore finitura superficiale e, cosa più importante, la fresa entra nel materiale con lo spessore di parete più spesso, quindi la vibrazione è molto minore.Per affrontare il surriscaldamento,
Percorso di lavorazione cicloidale per ridurre il surriscaldamento delle leghe aerospaziali
Il surriscaldamento delle parti dovuto alla cattiva conduzione del calore è un problema tipico delle parti aeronautiche.Una strategia di lavorazione per ridurre l'accumulo di calore è chiamata fresatura cicloidale.Sfrutta al meglio le funzioni delle macchine utensili CNC per seguire percorsi di taglio complessi.La strategia cicloide utilizza una piccola fresa (più piccola del taglio comunque) che segue un percorso simile alla proiezione laterale di una molla su un piano.Una curva: la taglierina taglia, quindi ritorna durante la seconda curva e quindi taglia di nuovo il metallo.Questa strategia alloca il tempo di contatto tra l'utensile e il pezzo in modo che il fluido da taglio abbia tempo per raffreddare efficacemente entrambi.
La tornitura cicloidale è simile alla fresatura, utilizza brevi sequenze di taglio e pausa per consentire il funzionamento del refrigerante ed evitare il surriscaldamento.Questa strategia ha più giri utensile a vuoto rispetto ad altre strategie, ma contrasta questo effetto aumentando la velocità di taglio e l'avanzamento.
Seleziona l'utensile giusto per una lavorazione rapida
Parlando di macchine utensili, le macchine utensili a controllo numerico hanno svolto un ruolo importante e sono state ampiamente utilizzate nella lavorazione dell'alluminio.Uno dei modi più importanti per migliorare l'efficienza della lavorazione è scegliere l'utensile giusto.Se la lega più morbida è ben analizzata, molti produttori forniscono soluzioni per l'alluminio e altre leghe.Tuttavia, molti materiali aerospaziali sono classificati, quindi devono essere selezionati in loco.
La tecnica di selezione di strumenti efficaci per materiali resistenti al calore deve contrastare le caratteristiche negative del materiale.
Pertanto, uno strumento perfetto deve avere vibrazioni molto ridotte, deve essere molto duro e deve essere in grado di resistere alle alte temperature per avere una durata di servizio costante e un'alimentazione efficiente.Un perfetto esempio di uno strumento per questo scopo è un utensile da taglio diamantato.
Le lame diamantate artificiali sono più dure e durevoli delle lame in carburo cementato e possono lavorare a temperature più elevate.La lavorazione del diamante ha la sua particolarità, ma può essere sicuramente modificata per soddisfare le esigenze dei produttori aerospaziali.Oltre agli utensili diamantati, anche gli utensili in ceramica hanno dimostrato di avere ottime prestazioni perché possono lavorare alle più alte temperature.
Per ridurre le vibrazioni dei pezzi lavorati, è importante utilizzare frese con più taglienti e angoli più taglienti.Questo tipo di fresa riduce al minimo il tempo e la distanza che passano prima che il tagliente successivo colpisca il materiale, riducendo le vibrazioni, ed è possibile aumentare i parametri di taglio per migliorare l'efficienza.