Яку роль відіграє обробка з ЧПУ в легкій автомобільній промисловості?

1. Точний двигун для роботи з легкими матеріалами
Основна ідея полегшених автомобілів полягає у використанні нових матеріалів, таких як алюмінієві сплави, сплави магнію та композити з вуглецевого волокна замість сталі. Ці матеріали легкі та міцні, але для роботи вони потребують більш точного обладнання та кращого контролю процесу. Цифрове програмне керування в технології обробки з числовим керуванням дозволяє обробляти легкі матеріали з дуже високою точністю.
Великий крок вперед у обробці алюмінієвих сплавів
Наприклад, стандартні чавунні блоки циліндрів двигуна дуже важкі, тоді як блоки циліндрів із алюмінієвого сплаву можуть зменшити вагу на 40-50%. Завдяки технології п’яти{3}}осевого з’єднання обробний центр з ЧПК може одночасно обробляти складні поверхні, отвори для вприскування палива та отвори для свічок запалювання в порожнині корпусу циліндра. Він може робити це з точністю ± 0,005 мм і шорсткістю поверхні Ra менше або дорівнює 0,8 мкм. Високо{8}}автомобілебудівний виробник скоротив час, необхідний для виробництва циліндрів, на 30% і кількість брухту на 12% до 0,8% після переходу на обробку з ЧПК. Одночасно оптимізувавши параметри різання, ресурс інструменту збільшився на 300%.
Контроль формування композитних матеріалів з вуглецевого волокна
Спочатку матеріали з вуглецевого волокна в основному використовувалися в -автомобілях високого класу, як-от суперкарах, оскільки вони були дорогими та з ними важко працювати. Технологія обробки з числовим керуванням дозволила виготовляти кришки корпусу з вуглецевого волокна, які ідеально підходять, поєднуючи високо-швидкісне фрезерування та лазерне різання. Наприклад, одна компанія, що займається виробництвом нових енергетичних автомобілів, використовує кузовні кронштейни з вуглецевого волокна, обробленого CNC-, які на 20% легші та на 15% міцніші за алюмінієвий сплав. Спотворення обробки зберігається в межах 0,1 мм шляхом регулювання кута волоконного шару.
Виготовлення великої кількості деталей із магнієвого сплаву одночасно
Магнієвий сплав лише на 2/3 менший за щільність алюмінієвого сплаву, але його схильність до окислення та сила різання роблять його менш корисним. Механічне обладнання з ЧПК має-систему охолодження під високим тиском і інтелектуальну функцію оптимізації параметрів різання. Це означає, що він може без проблем обробляти такі деталі, як кронштейни приладової панелі та рами сидінь із магнієвого сплаву. Певний постачальник деталей використав обробку з ЧПК, щоб зменшити вагу важелів керування з магнієвого сплаву на 60% порівняно зі звичайними сталевими деталями. Вони також використовували моделювання для покращення траєкторії інструменту, що зробило обробку на 40% ефективнішою.
2. «Виробничий інструмент» для виготовлення складних легких конструкцій
Легка конструкція передбачає не тільки нові матеріали; він також потребує використання структурної оптимізації для «зменшення ваги без втрати ваги». Завдяки багатовісьовому зв’язку, моделюванню та іншим функціям технологія обробки з числовим керуванням дає змогу виготовляти складні конструкції, такі як порожнисті ферми та біоміметичні соти.
Обробка складних геометричних об’єктів за допомогою багато{0}}осьового з’єднання
Обробка з ЧПК по п’яти осях може створювати просторові поверхні, які важко зробити за допомогою звичайних верстатів із трьома осями. Наприклад, лопаті турбокомпресора повинні мати складні аеродинамічні поверхні. Обробний центр з ЧПК одночасно керує осями X, Y, Z і осями обертання A і B. Це зберігає точність поверхні леза в межах ± 0,01 мм, а шорсткість поверхні Ra < 0,4 мкм. Завдяки цьому ефективність посилення підвищується на 10%, а вага зменшується на 15%.
Оптимізація шляху обробки за допомогою моделювання
При роботі з легкими порожнистими конструкціями система ЧПК може використовувати програмне забезпечення CAD/CAM для моделювання ризику зіткнення інструменту з деталлю та покращення параметрів різання. Компанія, яка працювала з підрамниками з алюмінієвого сплаву, використовувала моделювання, щоб скоротити холостий хід на 25% і коливання сили різання на 40%. Це скоротило час обробки з 45 хвилин до 28 хвилин. Крім того, змінюючи швидкість подачі на ходу, швидкість зносу інструменту зменшилася вдвічі.
Технологія компенсації помилок забезпечує незмінну точність.
Легкі деталі дуже чутливі до помилок, зроблених під час фрезерування. Лазерні інтерферометри використовуються верстатами з числовим керуванням, щоб стежити за термічною деформацією шпинделя, проблемами кроку гвинта та іншими речами в режимі реального часу. Потім вони автоматично передають цю інформацію в систему управління. Наприклад, при виготовленні трансмісійних валів із вуглецевого волокна технологія виправлення помилок зберігає похибку коаксіальності між 0,05 мм і 0,02 мм, що підвищує ефективність передачі енергії на 3%.
3. Підвищення ефективності для швидкого створення прототипів і гнучкого виробництва
Легким автомобілям потрібен хороший баланс між тим, наскільки добре вони виконують дослідження та розробки, і наскільки вони гнучкі у виробництві. Завдяки технології обробки з числовим керуванням ви можете швидко виготовляти зразки та змінювати виробничі лінії, що прискорює цикл ітерації продукту.
Швидке створення прототипів з ЧПУ допомагає перевірити проекти.
Механічна обробка з ЧПУ дозволяє виготовляти прототипи алюмінієвих сплавів для акумуляторних коробок нових енерготранспортних засобів за 72 години, що на 80% швидше, ніж виготовляти їх за допомогою традиційних прес-форм. Певна компанія використовувала обробку з ЧПК, щоб перевірити доцільність конструкції порожнистої конструкції на зразках батарейного лотка з магнієвого сплаву. Це зменшило вагу кінцевого продукту на 25% і вартість обробки зразків на 60% завдяки вдосконаленню схеми затиску.
Гнучка виробнича лінія може обробляти багато різних видів продукції.
Поєднання верстатів з ЧПК із промисловими роботами та візками AGV створило гнучку лінію виробництва легких деталей. Наприклад, певна фабрика коробок передач змогла виготовити 12 різних типів шестерень одночасно за допомогою обробних центрів з ЧПК і автоматизованих систем кріплення. Це скоротило час перемикання з 2 годин до 15 хвилин і збільшило загальну ефективність обладнання (OEE) на 40%.
Використання технології цифрового близнюка для покращення параметрів процесу
Під час обробки легких дисків із алюмінієвого сплаву система ЧПК використовує цифрові двійники для моделювання змін температурного поля при різних швидкостях різання. Потім він автоматично імпортує найкращі налаштування у верстат. Після використання цього методу певна компанія змогла знизити рівень поверхневих дефектів обробки втулки колеса з 5% до 0,3% і скоротити незаплановані простої на 70% шляхом прогнозування зносу інструменту.