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航空部品の 5 軸 CNC 加工の利点に関するディスカッション

December 6, 2022

飛行機、宇宙飛行機、または空飛ぶ飛行機には 500,000 を超える部品があり、その大部分は非常に正確で耐久性がなければなりません。これらの部品が最高の品質とコストを確保することは、産業用航空宇宙処理の重要な目標です。


航空部品の生産における問題点
航空宇宙の 5 軸精密加工には多くの問題があります。まず、多数の航空宇宙部品がさまざまな材料で作られています。航空機の作業で最も重要なエンジン部品は、機械加工が非常に難しい耐熱硬化合金で作られています。これらの合金は熱伝導率が低いため、加工中の熱が工具に蓄積されます。ニッケル合金は通常時効処理またはその他の熱処理が施されているため、機械加工が困難です。他の産業と比較して、航空宇宙部品の精度ははるかに厳しく、部品の幾何学的形状ははるかに複雑です。

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直接的な処理の問題に加えて、多くの間接的な問題があります。そのうちの 1 つに生産基準が含まれます。医療産業と同様に、航空宇宙産業は世界で最も規制の厳しい産業の 1 つであり、すべての品質要件を満たすことは困難です。
空域航空機にとって重量は非常に重要です。設計が軽量であるほど、燃料の消費量が少なくなるため、航空宇宙エンジニアは、薄い壁、格子、ウェブなどの部品を設計することがよくあります。伝統的に、それらは固体の鋳造または打ち抜かれた金属ブロックから機械加工されており、そのような部品のスクラップは 95% です。しかし、材料効率の低さだけが問題ではありません。このような部品を加工する際の実際の問題は、高い切削抵抗による変形です。


特にニッケル合金の場合、送り速度と切込みを大きくしすぎると、振動で壁が壊れたり、過熱により変形する場合があります。その結果、通常、クロール時に小さなチップを切り落とすことになり、合計処理時間は不可能になります。
処理時間を短縮し、競争力のある薄肉の航空宇宙部品を実際に処理するにはどうすればよいでしょうか?最初にすべきことは、振動を減らすことです。振動工具が薄い壁にぶつかり、曲がったり折れたりします。したがって、振動を減らすには、送り速度を下げて、フライスカッターの刃数を増やした方がよいでしょう (旋盤で複数のカッターを使用する場合でも)。薄肉の航空宇宙部品の最適な切削方法は、フォワード フライス加工です。
この戦略では、従来のフライス加工戦略とは反対方向に送りを使用します。これにより、切削力が低下し、表面仕上げが向上します。最も重要なことは、フライスカッターが肉厚の最も厚い材料に侵入するため、振動がはるかに小さくなることです。オーバーヒート対策として、


航空宇宙合金の過熱を低減するためのサイクロイド加工パス
熱伝導不良による部品の過熱は、航空部品の代表的な問題です。熱の蓄積を減らすための加工戦略は、サイクロイドフライス加工と呼ばれます。CNC 工作機械の機能を最大限に活用して、複雑な切削パスをたどります。サイクロイド戦略では、平面上のばねの側面投影に似た経路をたどる小さなフライス (いずれの場合も切削よりも小さい) を使用します。1 つの曲線 - カッターが切断し、2 番目の曲線で戻り、再び金属を切断します。この方法では、工具と部品の間の接触時間を割り当てて、切削液が両方を効果的に冷却する時間を確保します。

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サイクロイド旋削はフライス加工に似ており、短い切削と一時停止のシーケンスを使用してクーラントが機能し、過熱を回避します。この加工法は、他の加工法よりも空の工具実行が多くなりますが、切削速度と送りを増加させることでこの影響を打ち消します。
高速加工に適した工具を選択


工作機械といえば数値制御工作機械が大きな役割を果たし、アルミ加工に広く使われています。加工効率を向上させる最も重要な方法の 1 つは、適切な工具を選択することです。より柔らかい合金が十分に分析されていれば、多くのメーカーがアルミニウムやその他の合金のソリューションを提供しています。ただし、多くの航空宇宙材料は分類されているため、現場で選択する必要があります。

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耐熱材料の効果的なツールを選択する技術は、材料の負の特性を打ち消す必要があります。
したがって、完璧なツールは振動が非常に小さく、非常に硬く、高温に耐えて安定した耐用年数と効率的な送りを実現できなければなりません。この目的のための工具の完璧な例は、ダイヤモンド切削工具です。
人工ダイヤモンドブレードは、超硬ブレードよりも硬く、耐久性が高く、高温で使用できます。ダイヤモンド加工には特殊性がありますが、航空宇宙メーカーのニーズに合わせて変更できることは確かです。ダイヤモンド工具に加えて、セラミック工具も最高の温度で動作できるため、優れた性能を発揮することが証明されています。
加工部品のびびりを低減するには、刃数が多く、刃先角度が鋭いフライスカッターを使用することが重要です。このタイプのフライスカッターは、次の切れ刃が材料に当たるまでの時間と距離を最小限に抑えて振動を減らし、切削パラメータを上げて効率を向上させることができます。