Действительно, Boeing отмечает, что Boeing 787 имеют больше содержания титана, чем все предыдущие модели самолетов Boeing. Между тем, у конкурентов та же ситуация, а новые военные самолеты имеют также значительно больше титана в своем составе.
Многим из поставщиков для авиации необходимо пересмотреть свои методы и ресурсы, прежде чем они смогут полностью воспользоваться этой возможностью изготовления продукции для современной авиации. Этот пересмотр может указывать на необходимость использования нового станка. Однако это не обязательно, что это будет дорогая машина.
Отличия в обработке титана
Например, в случае переднего крепления двигателя на Boeing 787 компания первоначально была сосредоточена на поиске самого жесткого обрабатывающего центра. Эта титановая заготовка, казалось, требовала тяжелого фрезерования, настолько, что нужна высокая жесткость станка. Тем не менее, анализ операций для этой детели, включая некоторые новые стратегии обработки, показал, что, хотя требование крутящего момента было безусловно высоким, максимальный крутящий момент, который требуется, все же попадал в значение производительности стандартного ЧПУ.
Затем подошла очередь для разработки тех.процесса кормовой подвески двигателя. Для этой детали требуется чрезвычайно жесткая машина. Здесь анализ операций механической обработки выявил потребность в максимальном крутящем моменте за пределами той, что может предоставить любой из стандартных станков. Строитель станка Mitsui Seiki разработал ЧПУ, изменив конструкцию своего жесткого обрабатывающего центра HS6A для удовлетворения потребности в крутящем моменте.
Выполнение этого анализа необходимых возможностей станка является ключевым при проработке возможности изготовления деталей. Обработка операций оценивается одна за другой, используя формулы, доступные для любого программиста. Там, где речь идет о более дорогостоящих титановых деталях, такой анализ, скорее всего, укажет на необходимость приобретение нового станка просто потому, что компании в цепочке поставок аэрокосмической техники часто не имеют такого оборудования, которое благоприятствует обработке титана. Вместо этого они, как правило, имеют оборудование, предназначенное для обработки алюминия.
Для большой алюминиевой детали наиболее важными параметрами станка (в дополнение к перемещениям), вероятно, будут скорость шпинделя и мощность. Напротив, для титановой деталей наиболее важными параметрами становятся крутящий момент шпинделя и подача СОЖ.
Для обработки деталей из титанового сплава со сложной геометрией продуктивный подход состоит в том, чтобы сначала определить инструменты и стратегию обработки, которые наиболее подходят для черновой обработки, чистовой обработки и сверления этой детали, а затем посмотреть, какой вид станка имеет требуемые параметры режима резания.
Анализ технологического процесса очень прост
Начиная с идеальной глубины резания и скорости подачи для различных операций и инструментов, а также коэффициентов материала, технолог рассчитывает требуемую мощность и крутящий момент для каждой операции первичной обработки вместе с силой каждого движения сверления. Результат этих вычислений может быть не сложнее, чем электронная таблица на одной странице.
Однако, эта таблица данных предоставляет по крайней мере две ценные выгоды. Во-первых, это упрощает поиск подходящего станка - новой модели или той, которая уже находится в цехе. Цифры четко показывают, какую производительность должна выполнить станок, чтобы быть подходящим для выполнения этой работы.
Еще одно преимущество заключается в том, что анализ может выявить один шаг операции на которой данные резко разнятся. Например, что только одна строка в электронной таблице показывает требование крутящего момента намного выше остальных. Уменьшая припуск на этот шаг или применяя другое оборудование, можно получить более рациональный технологический процесс.
Третье преимущество возникает, когда нет подходящего подходящего станка, как это было в случае с подвеской двигателя Boeing. Важны не только характеристики крутящего момента шпинделя, но и жесткость системы в целом. Жесткая конструкция должна поддерживать шпиндель с высоким крутящим моментом. Требования к Boeing в этой детали связаны с уровнем внимания к низкочастотной динамической жесткости, превышающей обычные значения станка. Компания усовершенствовала конструкцию обрабатывающего центра для уменьшения вибраций, которые ранее были незначительными даже при агрессивных обработках.
Теперь машины HS6A, полученная в результате этой работы, способна достичь скорости удаления металла на 400 кубических мм в минуту в титане 6342. В настоящее время в их цехе стоит уже есть пять таких машин - два, предназначенные для черновой обработки и три предназначенных для их чистовой обработки.
Выбор правильного станка действительно важен, но выбор не столь требовательный.Вместо того, чтобы точно выбирать правильные «приспособления» в станке, компания , скорее всего, найдет себе выбор среди общих классов машин с точки зрения возможностей и производительности. Любой из этих «классов» является правильным выбором в правильной среде, и все они могут по крайней мере иногда поставлять высокоценные детали.
Уравнения для обрабатывающего центра для титана
Steve Lovendahl из Boeing предлагает рассчитать требуемую мощность и крутящий момент для каждого съема металла в процессе обработки, а также необходимую силу для каждого сверления.
Мощность (л.с.) = ADOC × RDOC × ipm × CT
Крутящий момент (мм) = 5252 × л.с. / об / мин
Тяга (фунты) = 0,24 × HBN × D × ipm
Где:
ADOC = осевая глубина разреза (мм)
RDOC = радиальная глубина разреза (мм)
ipm = скорость подачи (мм в минуту)
CT = коэффициент мощности, 1 л.с. на кубический мм в минуту для титана (тупые инструменты могут увеличить это, и более положительные инструменты могут снизить его)
rpm = скорость шпинделя (обороты в минуту)
HBN = твердость Brinell, 330 для титана 6Al-4V
D = диаметр инструмента (дюйм)
