많은 항공우주 부품에서 가공 효율성을 보장하는 방법은 무엇입니까?

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5월에 게시됨. 2020년 11월 11일 | By WayKen Rapid Manufacturing

인간의 사상과 공학의 정점은 당연히 거대한 비행 기계를 위한 것입니다. 로켓, 비행기, 제트기는 설계하기가 불가능할 정도로 어렵고 생산하기가 훨씬 더 어렵습니다. 상업용 항공기를 대량 생산하는 대기업은 전 세계에 8곳뿐인 이유다. 항공기, 우주 또는 단순히 비행하는 항공기에는 500,000개 이상의 부품이 있으며 그 중 많은 부분이 극도로 정밀하고 내구성이 있어야 합니다. 이러한 부품의 품질과 비용을 보장하는 것은 항공 우주 산업 가공의 핵심 목표입니다.

항공우주 부품 생산의 문제

항공우주 정밀 가공에는 많은 문제가 있습니다. 우선, 수많은 항공우주 부품은 매우 다양한 재료로 만들어집니다. 항공기 작업에서 가장 중요한 엔진 요소는 가공이 극히 어려운 내열 경화 합금으로 만들어집니다. 이러한 합금은 열을 잘 전도하지 못하므로 가공 중 열이 공구에 축적됩니다. 니켈 합금은 종종 노화되거나 열처리되어 기계 가공이 매우 어렵습니다. 항공우주 부품의 정밀도는 다른 산업에 비해 훨씬 더 엄격하지만 부품의 기하학적 구조는 훨씬 더 복잡합니다.

직접적인 가공 문제 외에도 많은 간접적인 문제가 있습니다. 그 중 하나는 생산 표준을 포함합니다. 의료 산업과 함께 항공 우주 생산은 세계에서 가장 규제가 심한 산업 중 하나이며 모든 품질 요구 사항을 충족하는 것은 어렵습니다.

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얇은 항공우주 부품을 효율적으로 가공

무게는 항공 차량에 매우 중요합니다. 설계가 가벼울수록 소비되는 연료가 적으므로 항공우주 엔지니어는 종종 얇은 벽, 격자, 웹 등이 있는 부품을 설계합니다. 일반적으로 솔리드 캐스트 또는 스탬핑된 금속 블록으로 가공되며 이러한 부품의 폐기물은 95%입니다. 그러나 낮은 재료 효율성이 유일한 문제는 아닙니다. 이러한 부품을 가공할 때 실제 문제는 높은 절삭 부하로 인한 변형입니다. 특히 니켈 합금의 경우 이송 및 절단 깊이를 너무 많이 늘리면 진동으로 인해 벽이 부서지거나 과도한 열로 인해 벽이 변형될 위험이 있습니다. 그 결과 일반적으로 크롤링 피드에서 작은 칩을 잘라내고 총 가공 시간이 엄청나게 길어집니다.

가공 시간을 줄이고 실제로 얇은 벽으로 된 항공 우주 부품을 경쟁력 있게 가공하려면 어떻게 해야 합니까? 가장 먼저 해야 할 일은 진동을 줄이는 것입니다. 진동하는 도구가 얇은 벽에 부딪혀 구부러지거나 금이 갑니다. 따라서 진동을 줄이려면 이송을 낮추고 밀의 절삭 날 수를 늘리는 것이 좋습니다 (또는 선반에 여러 절삭 공구를 사용하는 경우도 있습니다). 얇은 벽의 항공우주 부품 밀링을 위한 최적의 절삭 전략은 클라임 밀링입니다. 이 전략은 기존 밀링 전략과 반대 방향으로 가는 피드를 사용합니다. 이것은 더 작은 절삭력, 더 나은 표면 조도를 가져오고 가장 중요한 것은 밀이 벽이 가장 두꺼운 재료로 들어가므로 진동이 훨씬 더 작습니다. 과열에 대처하려면 점진적인 고압 냉각수를 사용해야 합니다.

항공우주 합금의 과열을 줄이기 위한 트로코이드 가공 경로

열전도 불량으로 인한 부품 과열은 항공우주 부품의 일반적인 문제입니다. 열 축적을 줄이기 위한 한 가지 가공 전략을 트로코이드 밀링이라고 합니다. 복잡한 절단 경로를 따라가기 위해 CNC 기계의 기능을 크게 활용합니다. 트로코이드 전략은 평평한 표면의 스프링 측면 돌출부와 유사한 경로를 따르는 작은 분쇄기(어쨌든 컷보다 작음)를 사용합니다. 하나의 곡선 - 밀이 절단된 다음 두 번째 곡선에서 되돌아가 금속을 다시 절단합니다. 이 전략은 공구와 부품 사이의 접촉 시간을 분할하여 절삭유에 의해 둘 다 효율적으로 냉각되는 순간이 있습니다. 트로코이드 선삭은 밀링과 유사하며, 절삭유가 제대로 작동하도록 하고 과열을 방지하기 위해 짧은 절단 및 일시 중지 시퀀스를 사용합니다. 이러한 전략은 다른 전략에 비해 훨씬 더 많은 빈 공구 실행이 있지만 절삭 속도와 이송을 증가시켜 이러한 효과를 무효화했습니다. Wayken에서는 부품 가공을 피할 수 있는 EDM 가공도 제공할 수 있습니다.

빠른 가공을 위한 올바른 도구 선택

공작 기계를 생각할 때 CNC 기계는 큰 역할을하며 알루미늄 가공에 널리 적용됩니다. 가공 효율성을 높이는 가장 중요한 방법 중 하나는 올바른 절삭 공구를 선택하는 것입니다. 더 부드러운 합금이 잘 분석되고 많은 제조업체가 알루미늄 및 기타 합금에 대한 솔루션을 제공하는 경우. 하지만 항공우주 재료는 분류가 많이 되어 있어 그 자리에서 선택을 해야 합니다.

내열성 재료를 위한 효율적인 도구 선택 요령은 재료의 부정적인 특성을 상쇄해야 합니다. 따라서 완벽한 공구는 진동이 적고 매우 단단해야 하며 일관된 수명을 유지하고 효율적인 이송에서 작동하기 위해 고온을 견뎌야 합니다. 이러한 목적으로 사용되는 도구의 완벽한 예는 다이아몬드 절단 도구입니다. 인공 다이아몬드는 카바이드 인서트보다 더 단단하고 내구성이 있으며 더 높은 온도에서 작동할 수 있습니다. 다이아몬드 가공에는 고유한 특성이 있지만 항공우주 제조업체의 요구 사항에 맞게 수정할 수 있습니다. 다이아몬드 도구 외에도 세라믹 도구는 최고 온도에서 작동할 수 있기 때문에 뛰어난 성능도 입증되었습니다.

가공된 부품의 진동을 줄이려면 더 많은 절삭날과 더 날카로운 플루트 각도를 가진 밀을 사용하는 것이 중요합니다. 이러한 밀은 다음 절삭날이 재료에 닿기 전에 공구가 통과하는 시간과 거리를 최소화하여 진동을 줄이며, 이를 통해 절삭 매개변수를 증가시켜 효율성을 높일 수 있습니다.

가공 품질을 보장하는 시스템

전략을 사용하고 처리를 시작하기 전에 원하는 시간에 부품 품질을 얻을 수 있는지 여부를 추정하는 것이 중요합니다. 최종 공차, 표면 조도 및 가공 시간을 예측하기 전에 어떻게 예측할 수 있습니까? 얼마 전까지만 해도 가능하지 않았지만 지금은 수학적 모델링 기술이 발전하는 놀라운 속도로 인해 가능합니다. 유한 요소 해석은 절단 공정을 정밀하게 시뮬레이션할 수 있는 수준에 도달했습니다. 따라서 모델을 업로드하고 실제 절삭력과 열 발산, 최종 부품에 미치는 영향을 확인할 수 있습니다. CNC 공작 기계에 블랭크를 설치하기 전에도 잔류 응력, 변형 등을 볼 수 있습니다. 이 기술은 가공 결과를 예측하고 재가동 시간을 줄이는 데 큰 이점을 제공합니다.

WayKen이 당신을 어떻게 도울 수 있습니까?

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