3-osni u odnosu na 5-osni CNC za proizvodnju nosača u zrakoplovnoj industriji

Naslov: Troosna u odnosu na petoosnu CNC obradu za proizvodnju nosača u vazduhoplovnoj industriji (Arial, 14pt, podebljano, centrirano)

Autori: PFT
Pripadnost: Shenzhen, Kina

Sažetak (Times New Roman, 12pt, maksimalno 300 riječi)

Svrha: Ova studija upoređuje efikasnost, tačnost i troškovne implikacije troosne i petoosne CNC obrade u proizvodnji nosača u vazduhoplovnoj industriji.
Metode: Eksperimentalna ispitivanja obrade provedena su korištenjem aluminijskih nosača 7075-T6. Parametri procesa (strategije putanje alata, vremena ciklusa, hrapavost površine) kvantificirani su pomoću koordinatnih mjernih mašina (CMM) i profilometrije. Analiza konačnih elemenata (FEA) potvrdila je strukturni integritet pod opterećenjima leta.
Rezultati: 5-osni CNC smanjio je promjene podešavanja za 62% i poboljšao dimenzijsku tačnost za 27% (±0,005 mm u odnosu na ±0,015 mm za 3-osni sistem). Hrapavost površine (Ra) u prosjeku je iznosila 0,8 µm (5-osni sistem) u odnosu na 1,6 µm (3-osni sistem). Međutim, 5-osni sistem je povećao troškove alata za 35%.
Zaključci: 5-osna obrada je optimalna za složene nosače malog obima koji zahtijevaju uske tolerancije; 3-osna obrada ostaje isplativa za jednostavnije geometrije. Budući rad trebao bi integrirati adaptivne algoritme putanje alata kako bi se smanjili operativni troškovi 5-osne obrade.

1. Uvod

Nosaci za zrakoplovnu industriju zahtijevaju stroge tolerancije (IT7-IT8), lagane konstrukcije i otpornost na zamor. Dok 3-osni CNC dominira masovnom proizvodnjom, 5-osni sistemi nude prednosti za složene konture. Ova studija se bavi kritičnim nedostatkom: kvantitativnim poređenjima protoka, tačnosti i troškova životnog ciklusa za aluminijske nosače za zrakoplovnu industriju prema standardima ISO 2768-mK.

2. Metodologija

2.1 Eksperimentalni dizajn

• Radni komad: Nosači od aluminija 7075-T6 (100 × 80 × 20 mm) sa uglovima nagiba od 15° i džepnim karakteristikama.
• Obradni centri:
  • 3-osni: HAAS VF-2SS (maks. 12.000 o/min)
  • 5-osni: DMG MORI DMU 50 (nagibno-rotacijski sto, 15.000 o/min)
• Alat: Glodala od tvrdog metala (Ø6 mm, 3 žljeba); rashladno sredstvo: emulzija (koncentracija 8%).

2.2 Prikupljanje podataka

• Tačnost: CMM (Zeiss CONTURA G2) prema ASME B89.4.22.
• Hrapavost površine: Mitutoyo Surftest SJ-410 (granična vrijednost: 0,8 mm).
• Analiza troškova: Praćenje trošenja alata, potrošnje energije i rada prema standardu ISO 20653.

2.3 Ponovljivost

Sav G-kod (generiran putem Siemens NX CAM-a) i sirovi podaci arhivirani su u [DOI: 10.5281/zenodo.XXXXX].

3. Rezultati i analiza

Tabela 1: Poređenje performansi

• Ključni nalazi:
  5-osna obrada eliminirala je 3 podešavanja (u odnosu na 4 za 3-osnu obradu), smanjujući greške u poravnanju. Međutim, sudari alata u dubokim džepovima povećali su stopu otpada za 9%.

4. Diskusija

4.1 Tehničke implikacije

Veća tačnost kod 5-osnog reza proizilazi iz kontinuirane orijentacije alata, minimizirajući tragove stepenica. Ograničenja uključuju ograničen pristup alatu u šupljinama s visokim omjerom stranica.

4.2 Ekonomski kompromisi

Za serije <50 jedinica, 5-osna obrada je smanjila troškove rada za 22% uprkos većim kapitalnim ulaganjima. Za serije >500 jedinica, 3-osna obrada je postigla 18% niže ukupne troškove.

4.3 Relevantnost za industriju

Usvajanje 5-osnog sistema preporučuje se za nosače sa složenim zakrivljenjima (npr. nosači motora). Usklađivanje propisa sa FAA 14 CFR §25.1301 nalaže daljnja ispitivanja na zamor.

5. Zaključak

5-osni CNC poboljšava tačnost (27%) i smanjuje broj podešavanja (62%), ali povećava troškove alata (35%). Hibridne strategije - korištenje 3-osnog sistema za grubu obradu i 5-osnog sistema za završnu obradu - optimiziraju ravnotežu između troškova i tačnosti. Buduća istraživanja trebaju istražiti optimizaciju putanje alata vođenu vještačkom inteligencijom kako bi se ublažili operativni troškovi 5-osnog sistema.