CNC 機械加工航空機部品: プロセスと機械の選択

は薄壁の変形-, 工具の摩耗が早い、 または繰り返しセットアップ航空機部品の加工が遅くなっていませんか？材料や部品の構造が異なると、これらの問題の制御がさらに難しくなります。

重要なのは、部品の形状と材料を適切な加工プロセスと CNC マシンに適合させることです。アルミニウム製の翼リブで機能するものは、チタン製の着陸装置部品では機能しない可能性があります。

このガイドは、主要な CNC 加工プロセス、一般的な課題、および航空機部品に適した機械の選択方法を理解するのに役立ちます。

CNC 加工航空機部品の一般的な材料

加工する材料は、切削速度、工具寿命、熱制御、および必要な CNC マシンに直接影響します。よく使われる航空機部品アルミニウム, チタン, ニッケル-ベースの合金、 そして高張力鋼-それぞれが異なる加工上の課題をもたらします。

アルミニウム合金

アルミニウム合金など7075、7050、2024翼リブ、フレーム、隔壁、その他の構造部品に広く使用されています。これらの部品を機械加工する場合、固体ビレットから大量の材料を除去することがよくあります。高い材料除去率と効果的な切りくず排出が重要ですが、薄肉では変形を抑えるために慎重な制御が必要です。

チタン合金

チタン合金などTi-6Al-4V構造コンポーネントや着陸装置コンポーネントでは一般的です。熱伝導率が低いと、切削ゾーン付近により多くの熱が保持され、工具の摩耗が早まる可能性があります。安定した加工を維持するには、安定した切削条件、十分な機械剛性、適切な冷却が必要です。

ニッケル-基超合金

ニッケル-ベースの合金インコネル高温にさらされる航空機エンジン部品に多く見られます。切削抵抗が高く、発熱するため、機械加工が困難です。工具寿命、切削安定性、熱管理が重要な懸念事項となります。

高強度鋼-

高強度鋼は、着陸装置やその他の高荷重のコンポーネントによく使用されます。{0}アルミニウムと比較して、より大きな切削力が必要であり、機械の剛性、スピンドルのトルク、工具、およびプロセスの安定性に対してより高い要求が課されます。

航空機部品の CNC 機械加工プロセス

航空機部品の加工方法は主に幾何学, 面の加工、 そして材料。翼リブには重度の荒加工とそれに続く薄肉仕上げが必要な場合がありますが、エンジン コンポーネントでは 1 回のセットアップで複数の表面を仕上げる必要がある場合があります。-

構造部品: 荒加工から薄肉仕上げまで-

アルミニウムの翼リブ、フレーム、バルクヘッドの場合、機械加工は通常、ビレットの大部分を除去するための積極的な荒加工から始まります。ポケットが深くなり、肉厚が薄くなるにつれて、変形を制御するために中仕上げおよび仕上げ加工中に切削抵抗を減らす必要があります。-

これがプロセスにとって何を意味するか:

• 荒加工では材料除去率と切りくず排出を目標にします
• 中仕上げおよび仕上げは、低い切削抵抗と安定した壁をターゲットとしています。-
• 部品全体を固定し続けるのではなく、壁が薄くなるにつれて戦略を変更する必要があります。

複雑な部品: 5 軸加工でセットアップを削減

エンジンのハウジング、インペラ、ブレード、および複雑な構造部品には、多くの場合、複数の面または異なる角度に特徴があります。と5軸加工を使用すると、パーツを繰り返し再クランプすることなく、1 回のセットアップでこれらの機能をより多く利用できます。これは、加工フィーチャ間の位置関係を維持することが重要な場合に特に役立ちます。

回転部品: 旋削とフライス加工を組み合わせる

シャフト、車軸、スリーブ、および一部の着陸装置コンポーネントの場合、ハンドルの回転が主な回転機能となります。同じ部品に穴、平坦、スロット、または角度のあるフィーチャーも必要な場合、ターンミル加工-複数の操作を 1 回のセットアップで完了でき、二次的な処理を減らすことができます。

穴加工: 重要なフィーチャーを同じセットアップに維持

翼構造、ハウジング、および着陸装置コンポーネントには、取り付け穴、精密穴、およびネジ付きの機能が含まれている場合があります。可能な限り、ドリリング、ボーリング、リーミング、タッピングは、主要な機械加工セットアップと統合する必要があります。再配置と蓄積されたセットアップエラーを軽減します。

航空機部品の CNC 加工における主な課題

航空機の部品は、薄い壁、深い空洞、複雑な表面、および機械加工が難しい材料を 1 つの部品に組み合わせることができます。--あなたにとって、本当の課題は単に必要な寸法を達成することではありません-安定した加工プロセスを維持する部品が薄くなったり、剛性が低下したり、切断が難しくなったりします。

薄壁の変形-

翼のリブ、フレーム、隔壁は、加工中に元の材料のほとんどが失われることがよくあります。材料が除去されると、残った構造の剛性が低下し、切断力やクランプ力に対してより敏感になります。

変形を制御するには、次の 4 つのことを考慮する必要があります。

• 加工シーケンス
• バランスのとれた材料除去
• 治具圧力
• 切削抵抗

壁が薄くなるにつれて、荒加工と仕上げの戦略も変更する必要があります。

高い材料除去力と深いポケット

大型のアルミニウム構造部品では、多くの場合、最終的なリブや薄壁を形成する前に、大幅な材料除去が必要になります。除去率が高いとサイクルタイムが短縮されますが、スピンドルの性能と切りくず排出に対する要求も高まります。

ポケットが深いと、さらに別の問題が発生します。工具が長いと切削剛性が低下し、振動のリスクが増加します。したがって、プロセスでは次のことが必要です。バランス除去率、工具の噛み合い、工具の突き出し、切りくず排出単により高い切削パラメータを押し上げるのではなく、

チタンおよびニッケル基合金の機械加工-

チタンとニッケル{0}ベースの合金には、アルミニウムとは異なる戦略が必要です。切削熱、高い工具負荷、急速な工具摩耗により、プロセスの安定性が急速に低下する可能性があります。

これらの材料については、高いスピンドル速度は通常、主な優先事項ではありません。さらに重要なことは次のとおりです。

• 機械剛性
• 低速トルク-
• クーラントの供給
• 安定した工具噛み合い

複数のセットアップにわたるエラーの制御

複雑なエンジンおよび構造部品は、複数の方向からの機械加工が必要な場合があります。ワークピースを再クランプするたびに、別のデータム移動が発生し、位置決めエラーの潜在的な原因がまた発生します。

段取りの削減4軸または5軸加工関連するフィーチャを同じ加工座標系内に保持するのに役立ちます。複雑な航空機部品の場合、これは多くの場合、機械の指定された位置決め精度と同じくらい重要です。

航空機部品に使用される CNC マシンはどれですか?

すべての航空機部品に適合する単一の CNC マシンはありません。選択は、部品のサイズ、形状、材料、加工面、および除去する必要がある材料の量によって異なります。実際には、航空機メーカーはさまざまな種類のコンポーネントに複数の機械構成を使用することがよくあります。

立形マシニングセンタ

立形マシニングセンタ中小規模のブラケット、プレート、ハウジング、固定具、構造コンポーネントに実用的な選択肢です。{0}これらは、ほとんどの機能に 1 つまたはいくつかの方向からアクセスできる場合にうまく機能します。

アルミニウム部品の場合、高速スピンドルにより効率的な荒加工と仕上げ加工が可能になります。{0}チタンやスチールのコンポーネントを加工する場合、速度だけよりも剛性とスピンドルのトルクが重要になります。

以下に最適:ブラケット、プレート、ハウジング、および小型から中型の構造部品を 1 方向またはいくつかの方向から機械加工します。

横形マシニングセンタ

横型マシニングセンタ箱型のコンポーネントや、筐体や一部の着陸装置や構造コンポーネントなど、複数の面での機械加工が必要な部品に適しています。{0}

回転テーブルとパレット システムを使用すると、手動での位置変更を減らし、1 サイクルで複数の面を加工できます。これにより、単一の複雑な部品ではなく、安定したバッチ生産を優先する場合にも HMC が役立ちます。

以下に最適:安定したバッチ生産でのボックス-形状の複数の側面のパーツ-。

5軸マシニングセンター

航空機の部品に複雑な輪郭、角度のある穴、深い形状、または複数の加工面がある場合、5軸マシニングセンタープロセスを大幅に簡素化できます。

1 つのセットアップでより多くのフィーチャーを加工し、困難な表面へのアクセスを向上させることができます。このため、5- 軸加工は、インペラ、エンジン コンポーネント、複雑なブラケット、および高価値の構造部品に特に適しています。

以下に最適:インペラ、ブレード、エンジンハウジング、および再クランプがコストの原因となるあらゆる部品。

ガントリーマシニングセンター

大型の翼構造、フレーム、隔壁、その他の大型の航空機コンポーネントの場合、機械の移動量と構造の剛性が主要な考慮事項になります。

A ガントリーマシニングセンターこれらの部品に必要なより大きな作業範囲を提供します。構成に応じて、大型コンポーネントに角度のある加工や複雑な表面加工が必要な場合にも、5 軸ヘッドを使用できます。

以下に最適:従来のマシニングセンターの移動距離を超える長いリブ、フレーム、バルクヘッド。

CNC 旋盤と旋盤{0}}

シャフト、車軸、スリーブ、回転着陸装置やエンジンのコンポーネントは、より適切に適合します。CNC旋盤装置.

部品に回転面と穴、スロット、平面、または中心を外れたフィーチャが組み合わされている場合、ターン ミル マシンは、別のマシン間でワークを移動させることなく、より多くの操作を完了できます。{0}{1}{1}これにより、加工経路を短縮し、繰り返しのデータム設定を減らすことができます。

以下に最適:シャフト、車軸、スリーブ、回転着陸装置またはエンジンのコンポーネント。

航空機部品用の CNC マシンの選び方

航空機部品用の CNC マシンを選択するには、機械の仕様ではなく、自分の部品から始めましょう-。主軸速度、移動量、または軸構成を比較する前に、部品のサイズ、形状、材質、機械加工の特徴、および予想される生産量を確認してください。

パーツのサイズと形状から始める

まず、ワークピース、治具、工具の長さ、必要な工具のアプローチなど、機械が完全な加工範囲に対応できるかどうかを確認します。

次に、ジオメトリによって軸の構成が決まります。比較的単純なブラケットには 3 軸加工のみが必要ですが、角度のある穴、複数の面、または複雑な輪郭のある部品には 4 軸または 5 軸加工が必要な場合があります。大きなリブ、フレーム、バルクヘッドの場合、テーブルのサイズ、移動量、ガントリーのクリアランスがより重要になります。

機械の性能を材料に合わせて調整する

スピンドルを速度だけで評価しないでください。

材料除去率の高いアルミニウム構造部品の場合は、より高いスピンドル速度、十分なパワー、および効果的な切りくず排出が必要な場合があります。チタン、ニッケル合金、または高張力鋼を加工する場合、剛性、低速トルク、冷却剤の供給、熱安定性がより重要になります。-

したがって、材料は切断パラメータだけでなく、優先すべき機械構成にも影響します。

生産プロセスを検討する

現在のプロセスに必要なセットアップが何回あるかを尋ねます。複雑な部品が複数の機械または治具の間を移動する場合、設定を減らすと、単に切断速度を上げるよりも多くの価値が得られる可能性があります.

バッチ生産の場合は、ツールの能力、パレット交換、プローブ、チップ管理、自動化オプションも考慮してください。適切な機械は、単一の加工作業ではなく、生産プロセス全体に適合する必要があります。

よくある質問

結論

航空機部品の CNC 加工は、最先端の機械を選択することではありません。正しい選択はあなた次第です部品の形状、材料、機械加工プロセス、および生産ニーズ.

-適切に適合した CNC マシンを使用すると、セットアップを削減し、難しい切断をより確実に処理し、安定した生産を維持できます。

部品の図面、材料、寸法、生産量を GreatCNC に送信してください。お客様の用途に適した CNC マシン構成を推奨します。