Аэрокосмическая токарная обработка на станках с ЧПУ AS9100: решения для высокоточной обработки титановых сплавов и легких конструкционных компонентов.

Аэрокосмическая токарная обработка на станках с ЧПУ играет важнейшую роль в производстве основных вращающихся частей авиационных двигателей. К таким компонентам относятся турбинные диски двигателей, валы шасси и т. д., которые, помимо высокой прочности , должны быть изготовлены очень легкими.

Материалы и производственные процессы влияют как на безопасность, так и на успех в аэрокосмической отрасли. Титановые сплавы выбираются за их исключительное соотношение прочности к весу и коррозионную стойкость, однако их сложность в механической обработке является серьезной проблемой.

В данном руководстве будут рассмотрены варианты токарной обработки на станках с ЧПУ, одобренные по стандарту AS9100 для аэрокосмической отрасли , с особым акцентом на токарную обработку титановых сплавов и высокоточную чистовую обработку деталей большого диаметра. Кроме того, оно призвано помочь в преобразовании новейших технологических разработок в надежные детали и в выборе лучших партнеров-производителей.

Основные выводы

Основные выводы

• Аккредитация AS9100 — это, по сути, минимальный стандарт, необходимый поставщику оборудования для обработки на станках с ЧПУ в аэрокосмической отрасли, чтобы выйти на рынок. Это систематический способ гарантировать, что детали всегда можно отследить, и что они безопасны и надежны .
• Ключ к качественной обработке титановых сплавов заключается в точной технологии токарной обработки на станках с ЧПУ и технологических стратегиях, учитывающих низкую теплопроводность и высокую химическую активность сплава.
• Для выполнения токарной обработки деталей большого диаметра на станках с ЧПУ необходимы абсолютная жесткость оборудования, специальный инструмент и технология онлайн-компенсации, позволяющая контролировать деформацию тонкостенных деталей.
• Крайне важно тщательно изучить техническое портфолио потенциального поставщика и список оборудования (особенно его лучшие токарные станки с ЧПУ), поскольку эти аспекты напрямую определяют пределы его возможностей при выборе поставщика.
• Сотрудничество в рамках DFM с поставщиками, имеющими опыт работы в аэрокосмической отрасли, — отличный способ оптимизировать затраты, производительность и сроки выполнения проекта .

Почему этому руководству можно доверять? Решения JS Precision для токарной обработки в аэрокосмической отрасли.

Токарная обработка на станках с ЧПУ в аэрокосмической отрасли — основная специализация компании JS Precision. Мы работаем в этой сфере более 15 лет. У нас есть сертифицированная система качества AS9100 Rev D и обширная база данных технологических процессов, насчитывающая более 1000 комплектов материалов , включая не только титановые сплавы, но и другие труднообрабатываемые материалы.

В нашем распоряжении многоосевые 5-осевые фрезерно-токарные центры серии DMG MORI NT, способные выполнять однократную обработку прецизионных деталей размером от 10 до 1500 мм с повторяемостью в пределах 0,002 мм и погрешностью биения 0,001 мм , что отвечает требованиям точности аэрокосмической отрасли.

Для работы с титановыми сплавами, такими как TC4 и Ti-6Al-4V, в аэрокосмической отрасли мы применяем охлаждение под высоким давлением 70-100 бар и оптимизируем траекторию движения инструмента, что позволяет увеличить срок службы инструмента более чем на 30%, повысить эффективность обработки на 25% и снизить себестоимость единицы продукции почти на 20%.

В число наших клиентов входят 5 ведущих мировых производителей авиационных двигателей, а также крупные производители шасси для военной авиации. Основные детали, с которыми мы работаем, включают турбинные диски и несущие валы. Мы поставили более 100 000 деталей, и все они получили сертификат летной годности FAA. Они соответствуют стандартам AS9100 Rev D , и нареканий на качество не поступало.

Наша команда в полной мере осознает решающую роль авиационных проектов в обеспечении безопасности полетов и, строго следуя требованиям стандарта AS9100 Rev D, создала комплексную систему отслеживания всех этапов проекта, от сырья до готовой продукции.

Это включает в себя отслеживаемость сырья (номер печи и сертификат на материалы), тестирование технологических процессов и тестирование продукции (координатно-измерительная машина и неразрушающий контроль).

Каждая партия компонентов сопровождается полным отчетом FAI и сертификатом на материалы, которые всегда доступны для аудита заказчиком. Нам можно доверять как партнеру, который разделит с вами бремя проекта и вместе с вами справится с техническими задачами.

Хотите получить сертификационные документы AS9100 от JS Precision и примеры работ по обработке титановых сплавов? Свяжитесь с нашими инженерами прямо сейчас, указав «потребности в авиационной токарной обработке», чтобы получить бесплатное индивидуальное техническое решение.

Почему станки с ЧПУ в аэрокосмической отрасли становятся краеугольным камнем производства легких конструкционных компонентов для аэрокосмической отрасли?

Токарная обработка на станках с ЧПУ в аэрокосмической отрасли является ключевым процессом для изготовления легких и высокоточных деталей авиационной промышленности, а отсутствие зрелых технологий не позволяет в полной мере использовать преимущества титановых сплавов для повышения эксплуатационных характеристик деталей. В этой главе будет рассмотрена неотъемлемая часть процесса токарной обработки на станках с ЧПУ в аэрокосмической отрасли с учетом требований к деталям, условий эксплуатации и обеспечения качества.

Бескомпромиссные требования к летной годности компонентов аэрокосмической отрасли.

Для обеспечения высоких эксплуатационных характеристик аэрокосмических компонентов требуются высокие входные параметры и строгий контроль основных показателей, таких как снижение соотношения прочности к весу более чем на 30%, усталостная долговечность , превышающая 10^7 циклов , и допуск на размеры 0,025 мм, даже для самых ответственных деталей, что напрямую влияет на безопасность полетов.

Роль токарных станков с ЧПУ в аэрокосмической отрасли

Области применения токарной обработки на станках с ЧПУ охватывают основные вращающиеся компоненты авиационной промышленности, включая ключевые детали, изготовленные с высокой точностью, такие как оси двигателей, турбинные диски и т. д. Точность обработки напрямую определяет безопасность компонентов.

Технологии и качество: беспроигрышное сочетание.

Тщательно отработанная технология высокоточной токарной обработки на станках с ЧПУ – единственный путь к соответствию стандартам размеров и качества поверхности. Поэтому для обеспечения производительности компонентов и соответствия требованиям авиационной промышленности необходима система управления качеством, такая как AS9100, гарантирующая стабильность партий и отслеживаемость продукции, что является обязательным условием .

Хотите понять, как токарная обработка на станках с ЧПУ в аэрокосмической отрасли обеспечивает баланс прочности в легких деталях? Скачайте наш «Технический документ по процессу токарной обработки легких деталей в аэрокосмической отрасли», в котором указаны «требования к легкости», чтобы бесплатно получить подробные технические параметры и примеры из практики.

Рисунок 1: Набор из семи прецизионно обработанных металлических деталей с полированной поверхностью, включая цилиндры и шестигранники.

Почему сертификация AS9100 для станков с ЧПУ является обязательным требованием для аэрокосмических проектов?

Сертификация станков с ЧПУ по стандарту AS9100 является строгим требованием для поставщиков, работающих в аэрокосмической отрасли. В этой главе подробно рассматриваются основные преимущества стандарта и то, как он помогает гарантировать точность обработки деталей на станках с ЧПУ.

В основе стандарта AS9100 лежит нечто большее, чем просто ISO9001.

В стандарт ISO9001 добавлены требования, специфичные для авиационной отрасли, в частности, стандарт AS9100, который в основном фокусируется на обязательной проверке первого образца (в соответствии со стандартом SAE AS9102 ), полной прослеживаемости процесса, ужесточении контроля на начальных этапах производства и раннем предотвращении рисков для качества продукции в процессе обработки.

Какую роль играет сертификация в обеспечении качества деталей, изготовленных методом высокоточной токарной обработки на станках с ЧПУ.

Стандарт AS9100 обеспечивает стабильность качества продукции и предсказуемость характеристик прецизионных деталей, изготовленных на станках с ЧПУ, благодаря тщательно документированному управлению. Компания JS Precision устанавливает стандарты и ведет учет проверок на каждом этапе , обеспечивая точность измерения размеров критически важных деталей до 0,0005 мм.

Тактическое преимущество работы с сертифицированным поставщиком

Выбор поставщика, сертифицированного по стандарту AS9100 для обработки на станках с ЧПУ, позволяет пройти аудит заказчика и передать проектные риски. Благодаря стандартизированным процессам и богатому опыту в авиационной отрасли, он может прогнозировать и решать проблемы обработки на ранних этапах.

Рисунок 2: Технический чертеж гидравлического коллектора для аэрокосмической отрасли с обозначениями геометрических допусков и размеров, анализом допусков и ссылками на стандарты AS9100.

Какие высокоточные технологии токарной обработки на станках с ЧПУ могут преодолеть трудности обработки титановых сплавов?

Обработка титана на станках с ЧПУ всегда считалась сложной задачей в аэрокосмической отрасли. В этой статье рассматриваются различные сложности обработки и эффективные технологии точной токарной обработки на станках с ЧПУ, которые можно использовать.

Типичные проблемы при обработке титана на станках с ЧПУ.

Обычно при механической обработке титановых аэрокосмических сплавов, таких как TC4 и Ti-6Al-4V, возникают три проблемы: из-за низкой теплопроводности ускоряется износ инструмента, высокая химическая аффинность приводит к образованию наростов на кромке, а низкий модуль упругости вызывает деформацию при обработке, что приводит к потере точности управления.

Ключевые технологические процессы и стратегии

Компания JS Precision использует три основные технологии высокоточной токарной обработки на станках с ЧПУ для решения сложных задач обработки титановых сплавов:

• Технология охлаждения под высоким давлением: охлаждающая жидкость под высоким давлением (70-100 бар) подается непосредственно в зону резания для быстрого рассеивания тепла, измельчения стружки и предотвращения образования нароста на режущей кромке.
• Специализированные инструменты: твердосплавные инструменты с PVD-покрытием (AlTiN) и оптимизированной геометрией улучшают износостойкость и антиадгезионные свойства.
• Оптимизация траектории движения инструмента: сочетание постоянной скорости поверхности и циклоидальной траектории позволяет контролировать тепловую нагрузку и эффективно снижать деформацию детали в процессе обработки.

Ценность, которую приносят специализированные услуги

Опытные поставщики могут оптимизировать параметры с помощью баз данных технологических процессов, снизить затраты на оснастку более чем на 20% и обеспечить усталостную прочность деталей. Компания JS Precision может контролировать деформацию тонкостенных деталей из титанового сплава в пределах 0,05 мм с процентом соответствия 98%.

Таблица параметров процесса обработки титановых сплавов

Хотите заказать изготовление детали из титана на станке с ЧПУ? Отправьте чертежи вашей детали, и инженеры JS Precision проведут бесплатный анализ DFM (проектирование с учетом технологичности) и предоставят подробный расчет стоимости.

Как выбрать лучший токарный станок с ЧПУ для изготовления деталей для аэрокосмической отрасли?

Учитывая высокие требования к точности при производстве деталей для аэрокосмической отрасли, выбор оптимального токарного станка с ЧПУ становится первостепенной задачей . В этой главе мы рассмотрим ключевые критерии выбора и обсудим некоторые особые требования к оборудованию, которые помогут сделать правильный выбор.

Основные показатели эффективности

При выборе оптимального токарного станка с ЧПУ следует учитывать три основных параметра : радиальное биение шпинделя менее 0,003 мм, точность позиционирования линейной оси 0,002 мм/полный ход, а также высокую статическую жесткость, способную выдерживать силы резания титанового сплава.

Особые требования к токарной обработке на станках с ЧПУ больших диаметров.

Для токарной обработки деталей большого диаметра на станках с ЧПУ требуются более совершенные характеристики оборудования : фрезерно-токарный центр, оснащенный осями B/Y для снижения погрешностей, шпиндель мощностью >1000 Нм для черновой обработки, а также термостабильная конструкция для предотвращения деформации оборудования.

Инвестиции в оборудование свидетельствуют о приверженности поставщика.

Приверженность поставщика рынку высококачественной продукции можно оценить по тому, насколько активно он инвестирует в лучшие токарные центры с ЧПУ . Наша компания ежегодно обновляет свое оборудование, поэтому наши современные фрезерно-токарные центры позволяют обрабатывать детали с максимальным диаметром 1500 мм и длиной 3000 мм , чего достаточно для обработки крупных деталей.

Рисунок 3: Токарный станок с ЧПУ точно обрабатывает вращающуюся титановую заготовку, при этом режущий инструмент задействован, и видны мелкие металлические стружки.

Как контролировать деформацию и точность при токарной обработке на станках с ЧПУ больших диаметров для изготовления крупных авиационных компонентов?

Основная трудность при токарной обработке деталей большого диаметра на станках с ЧПУ заключается в деформации тонкостенных деталей. В этой главе рассматриваются производственные проблемы, возникающие при обработке крупных деталей, и конкретные решения, предложенные компанией JS Precision.

Проблемы производства тонкостенных деталей большого диаметра

При обработке деталей корпусного типа диаметром > 500 мм и толщиной стенки < 5 мм возникают две основные проблемы деформации: деформация, возникающая в результате снятия остаточных напряжений в заготовке, и эллиптическая деформация более 0,1 мм, вызванная низкой жесткостью тонкостенных деталей при воздействии сил резания.

Специальные решения и управление с обратной связью

При работе с деформацией крупных тонкостенных деталей мы используем три метода управления с обратной связью:

• Послойная контурная токарная обработка: Послойная резка — это один из способов уравновешивания сил резания, благодаря чему ни один слой не получается слишком глубоким, что в противном случае могло бы привести к деформации.
• Онлайн-компенсация с помощью датчика: В процессе финишной обработки датчик используется для определения размеров в реальном времени , а дефекты инструмента автоматически компенсируются, чтобы точность соответствовала стандарту.
• Специальное расширительное приспособление: на основе конечно-элементного анализа напряжений, приспособление разработано для обеспечения стабильного зажима без повышения уровня напряжений .

Опыт — бесценный актив.

История технологических данных и опыт, накопленный итеративным методом, являются залогом успеха крупногабаритных токарных работ на станках с ЧПУ . Компания JS Precision имеет более 50 примеров обработки крупных тонкостенных деталей, поэтому точно знает, как быстро найти необходимые решения.

Пример из практики: Преодоление предела деформации в 0,05 мм при механической обработке тонкостенной оболочки из титанового сплава диаметром 220 мм.

Испытание

Изготовление корпуса сервопривода из титанового сплава TC4 со следующими размерами: внешний диаметр 220 мм, высота 150 мм и минимальная толщина стенки 3 мм. Общая округлость должна составлять 0,05 мм, внутренняя полость включает сложные нерегулярные криволинейные поверхности.

Предыдущая обработка аналогичной детали поставщиком привела к деформации до 0,15 мм , что сделало сборку невозможной и задержало проект более чем на две недели . Заказчик оказался в чрезвычайной ситуации, ему срочно требовался поставщик, способный устранить проблему деформации и производить детали в соответствии со стандартами качества AS9100.

JS Precision Solution

Получив запрос на файл, компания JS Precision немедленно сформировала многофункциональную группу и определила трехэтапное решение:

1. Проектирование с учетом технологичности производства (DFM) и моделирование процессов:

Введение этапа отжига для снятия напряжений при температуре 550-600℃ в течение 2-3 часов после стадии заготовки позволило снизить остаточные напряжения более чем на 40% .

С помощью программного обеспечения для моделирования процесса резания DEFORM-3D было также смоделировано распределение напряжений, возникающих в процессе обработки, и траектория движения инструмента была скорректирована в соответствии с принципом «сначала снаружи, затем внутри – симметричное послойное резание» , колебания силы резания были ограничены в пределах 50 Н, а напряжения, возникающие при обработке, были сбалансированы.

2. Специализированная оснастка и охлаждение под высоким давлением:

Сегментированное вакуумное адсорбционное приспособление имеет адсорбционное давление 0,08-0,1 МПа и деформацию зажима 0,005 мм, что означает, что удалось избежать повреждений зажима, вызванных недостаточной жесткостью.

В сочетании с охлаждающей жидкостью высокого давления 70 бар, подаваемой непосредственно в зону резания , температура резания снижается с более чем 600 до 380 градусов, что уменьшает образование нароста на режущей кромке и обеспечивает стабильное зажимание.

3. Компенсация за токарные и фрезерные работы в комплексе и в режиме онлайн:

Пятиосевой токарно-фрезерный обрабатывающий центр DMG MORI NT позволяет выполнять несколько операций, таких как токарная обработка, фрезерование и сверление, за одну установку , с погрешностью зажима 0,002 мм. Для измерения и компенсации деформации инструмента на 0,02 мм в режиме реального времени используется онлайн-зонд RENISHAW, что обеспечивает соответствие допусков на округлость стандартам.

Результаты

Десять корпусов поставлены с округлостью 0,038 мм, что соответствует стандартам точности поверхности внутренней полости, и успешно прошли испытания на герметичность и усталость с первой попытки .

Это не только повысило процент соответствия деталей требованиям с 60% до 98%, но и сократило срок поставки до 5 дней, тем самым компенсировав задержки. Впоследствии заказчик передал все заказы на эту серию деталей компании JS Precision.

Хотите повторить этот успех? Предоставьте чертежи ваших сложных деталей, и JS Precision предоставит вам индивидуальный анализ DFM и решения по обработке. Укажите «Пример из практики», и вы также сможете получить субсидию на оптимизацию процесса для вашего первого заказа.

Рисунок 4: Отдельный металлический аэрокосмический компонент, изготовленный на станке с ЧПУ, цилиндрической формы с внутренними канавками, на белом фоне.

Как отбирать и оценивать надежных поставщиков услуг токарной обработки на станках с ЧПУ в глобальной цепочке поставок?

Контрольный список для оценки, выходящий за рамки цены.

Поставщики услуг по токарной обработке на станках с ЧПУ не могут полагаться исключительно на цену. Необходимо оценивать ее с четырех точек зрения:

• Соответствие технических возможностей.
• Документы о сертификации и испытаниях по стандарту AS9100 .
• Устойчивость производственных мощностей.
• Комплексные возможности по проектированию, разработке и серийному производству.

Ключи к построению успешных партнерских отношений

В долгосрочных партнерских отношениях есть три ключевых элемента:

• На ранних этапах проектирования поставщики должны вмешиваться в процесс разработки продукта и предлагать рекомендации по DFM (проектированию с учетом технологичности изготовления) для оптимизации технологии обработки.
• Четкая техническая коммуникация и управление проектом обеспечивают синхронизацию информации на протяжении всего процесса обработки.
• Долгосрочные соглашения и обязательства по постоянному совершенствованию , основанные на потребностях проекта , направлены на оптимизацию процессов и снижение затрат.

Идеальные поставщики услуг по токарной обработке на станках с ЧПУ должны быть не просто производителями, а техническими партнерами, способными решать производственные задачи, оптимизировать характеристики продукции и обеспечивать безопасность цепочки поставок.

Хотите получить список поставщиков услуг по токарной обработке на станках с ЧПУ для оценки? Свяжитесь со специалистом по цепочке поставок компании JS Precision и укажите «потребности в оценке», чтобы бесплатно получить подробную форму оценки и руководство по выбору.

Часто задаваемые вопросы

В1: В чем основное различие между сертификацией AS9100 и ISO9001?

Стандарт AS9100 требует внедрения комплексной системы управления качеством, включающей управление рисками, безопасность продукции, отслеживаемость и, прежде всего, инспекцию изделий. AS9100 — это стандарт качества, разработанный специально для аэрокосмической отрасли , которая предъявляет очень высокие требования к надежности, тогда как ISO9001 — это универсальный стандарт, который может использоваться в любой отрасли.

В2: Какие типы режущих инструментов чаще всего используются для обработки титановых сплавов?

В основном это твердосплавные режущие инструменты с PVD-покрытием (например, AlTiN). Для черновой и чистовой обработки используются различные конструкции канавок и кромок, что повышает износостойкость и предотвращает прилипание инструмента.

В3: Каков максимальный диаметр и длина токарной обработки, которую вы можете выполнить?

Максимальный диаметр токарной обработки составляет 1500 мм, а длина деталей — до 3000 мм . Точные возможности обработки будут варьироваться в зависимости от конструкции детали и требований к допускам. Мы сможем предоставить список оборудования для подбора подходящего оборудования.

В4: Какие конкретные технологические меры используются для предотвращения деформации тонкостенных деталей?

В число детальных мер входят симметричная обработка, многопроходная прогрессивная резка, использование гидравлических расширительных приспособлений и интеграция промежуточных операций по снятию напряжений для ограничения величины деформации детали в процессе обработки.

В5: Можете ли вы предоставить полные сертификаты на материалы и отчеты о термообработке?

Да. Мы полностью соответствуем стандарту AS9100 и предоставляем оригинальные сертификаты качества от производителя для каждой партии материалов. Кроме того, все записи о процессах термообработки и механической обработки полностью отслеживаемы и соответствуют требованиям сертификации летной годности.

В6: Какие этапы обычно входят в срок доставки? Как это гарантируется?

Сроки поставки включают в себя анализ процесса, программирование, производство, тестирование и составление отчета. Прозрачность и надежность сроков поставки являются результатом стандартизации наших операционных процессов и процессов управления проектами, что позволяет отслеживать ход производства в режиме реального времени.

В7: Как вы обеспечиваете целостность поверхности деталей, подходящую для очень высокой усталостной прочности?

Мы обеспечиваем поддержание высокого уровня качества поверхности деталей и соответствие требованиям высокой усталостной прочности за счет корректировки параметров резки, использования охлаждения под высоким давлением и определения методов окончательной обработки поверхности (например, дробеструйной обработки).

В8: Что вы делаете со стружкой, образующейся в результате механической обработки?

Мы проводим строгую сортировку и переработку стружки , полученной из ценных материалов, таких как титановые сплавы, а также сотрудничаем с соответствующими организациями по переработке. Мы экономим ресурсы и поддерживаем устойчивое развитие обрабатывающей промышленности.

Краткое содержание

Исключительное качество аэрокосмического производства достигается за счет высокоточной технологии токарной обработки на станках с ЧПУ, глубоко интегрированной с системой качества AS9100 и поддерживаемой ведущими поставщиками, обладающими глубокими знаниями требований аэрокосмической отрасли.

Выбирая JS Precision, вы получаете лучшее токарное оборудование, хорошо разработанные технологические решения и полностью отслеживаемую систему обеспечения качества, позволяющую решать сложные задачи обработки титановых сплавов и крупных сложных деталей.

Мы не только производим детали, но и воплощаем в жизнь ваши мечты о полетах. Немедленно отправьте нам ваши чертежи или технические требования, и в течение 24 часов вы получите подробный план, содержащий предварительный анализ процесса и обязательства по соответствию стандартам, что станет первым шагом к успеху вашего проекта.