Schlüsseltechnologie und Anwendungsaussichten der Dreh-/Fräsbearbeitung

Um die Bearbeitungseffizienz und -genauigkeit komplexer Luft- und Raumfahrtprodukte zu verbessern, suchen Techniker nach effizienteren und präziseren Bearbeitungsverfahren. Die Einführung von Maschinen zur kombinierten Fräs-Dreh-Bearbeitung zur Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit und -effizienz von Flugzeugteilen bietet eine effektive Lösung.

Verarbeitungseffizienz und Präzision sind die ewigen Ziele der Metallverarbeitung. Mit der kontinuierlichen Entwicklung der CNC-Technologie, Computertechnologie, Werkzeugmaschinentechnologie und Bearbeitungstechnologie konnte das traditionelle Verarbeitungskonzept die Anforderungen der Menschen an Verarbeitungsgeschwindigkeit, Effizienz und Präzision nicht mehr erfüllen.

In diesem Zusammenhang entstand die Verbundbearbeitungstechnologie. Im Allgemeinen bezieht sich die Verbundbearbeitung auf Verarbeitungsgeräte zur Durchführung verschiedener Prozesse oder Methoden der Verarbeitungstechnologie.

Die aktuelle Verbundwerkstoffverarbeitungstechnologie weist im Wesentlichen zwei unterschiedliche Typen auf: Einer basiert auf der Energie bzw. Bewegungsart unterschiedlicher Verarbeitungsmethoden von Verbundwerkstoffen, der andere auf dem Prinzip der Prozesskonzentration, d. h. auf der Bearbeitung von Verbundwerkstoffen. Die Fräs- und Drehverarbeitung von Verbundwerkstoffen hat sich in den letzten Jahren zu einer der am schnellsten entwickelten Verarbeitungsmethoden entwickelt.

Aktuelle Produktteile für die Luftfahrt zeichnen sich durch eine Vielzahl von Kleinserien und komplexe Prozesse aus, bei denen insgesamt dünnwandige Strukturen und schwer zu verarbeitende Materialien zum Einsatz kommen. Daher bestehen im Herstellungsprozess im Allgemeinen lange Fertigungszyklen, es wird viel Material entfernt, die Verarbeitungseffizienz ist gering und es treten Verformungen und andere ernsthafte Engpässe bei der Verarbeitung auf.

Um die Bearbeitungseffizienz und -genauigkeit komplexer Luftfahrtprodukte zu verbessern, suchen Techniker nach effizienteren und präziseren Bearbeitungsverfahren. Die Einführung von Fräs-Dreh-Verbundbearbeitungsmaschinen zur Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit und -effizienz von Luftfahrtteilen bietet eine effektive Lösung.

Im Vergleich zu herkömmlichen CNC-Bearbeitungsverfahren bietet die Verbundbearbeitung vor allem in den folgenden Aspekten herausragende Vorteile.

(1) Verkürzen Sie die Herstellungsprozesskette und verbessern Sie die Produktionseffizienz.

Durch die Dreh- und Fräsverbundverarbeitung kann eine Karte realisiert werden, um den gesamten oder den größten Teil des Bearbeitungsprozesses abzuschließen, wodurch die Prozesskette der Produktherstellung erheblich verkürzt wird. Dies reduziert einerseits die Produktionsnebenzeit aufgrund des Wechsels der Ladekarte, verkürzt aber auch den Fertigungszyklus von Werkzeugvorrichtungen und die Wartezeit, was die Produktionseffizienz erheblich verbessern kann.

(2) Reduzieren Sie die Anzahl der Klemmungen und verbessern Sie die Bearbeitungsgenauigkeit.

Durch die Reduzierung der Anzahl der Montagevorgänge wird die Anhäufung von Fehlern vermieden, die durch die Transformation der Positionierungsreferenz verursacht werden. Gleichzeitig verfügen die meisten aktuellen Maschinen zur Fräs-Dreh-Verbundbearbeitung über eine Online-Erkennungsfunktion, mit der der Herstellungsprozess wichtiger Daten bei der Erkennung und Präzisionssteuerung realisiert werden kann, wodurch die Bearbeitungsgenauigkeit des Produkts verbessert wird.

(3) Reduzieren Sie die Grundfläche und senken Sie die Produktionskosten.

Obwohl der Einzelpreis einer Maschine zur Fräs-Dreh-Bearbeitung von Verbundwerkstoffen relativ hoch ist, können aufgrund der Verkürzung der Herstellungsprozesskette und der Verringerung der für das Produkt erforderlichen Ausrüstung sowie der Anzahl der Vorrichtungen und Armaturen, des Werkstattplatzbedarfs und der Verringerung der Kosten für die Gerätewartung die Gesamtinvestition in Anlagevermögen sowie die Kosten für Produktionsbetrieb und Verwaltung effektiv gesenkt werden.

Die Schlüsseltechnologie der Verbundbearbeitung

Obwohl die Vorteile der Verbundbearbeitung mit denen herkömmlicher Einzelbearbeitungen nicht vergleichbar sind, wird die derzeitige Nutzung der Fräs-Dreh-Verbundbearbeitung im Bereich der Luft- und Raumfahrt noch nicht voll ausgeschöpft. Der Hauptgrund dafür ist, dass die Anwendungszeit der Fräs-Dreh-Verbundbearbeitung im Bereich der Luftfahrtherstellung relativ kurz ist. Die auf die strukturellen Eigenschaften von Luftfahrtteilen anwendbaren Fräs-Dreh-Verbundbearbeitungsverfahren, CNC-Programmiertechnologie, Nachbearbeitung und Simulationstechnologie befinden sich noch im Erkundungsstadium.

Um die volle Leistungsfähigkeit von Drehfräs-Bearbeitungsmaschinen auszuschöpfen und die Effizienz und Genauigkeit der Produktverarbeitung zu verbessern, müssen die oben genannten grundlegenden Schlüsselaspekte umfassend bewältigt und gelöst und die integrierte Anwendung realisiert werden.

1. Fräs-Dreh-Verbundbearbeitungstechnologie

Im Gegensatz zu herkömmlichen Bearbeitungsmaschinen entspricht ein Dreh-Fräs-Bearbeitungszentrum einer Produktionslinie.

Die Entwicklung eines geeigneten Prozessablaufs, von Montagemethoden und die Auswahl geeigneter Werkzeuge entsprechend den Prozesseigenschaften der Teile und den Prozesseigenschaften der Fräs- und Dreh-Verbundbearbeitung ist der Schlüssel zur Erzielung einer effizienten Präzisionsbearbeitung.

Das auffälligste Prozesseigenschaft bei der Verbundwerkstoffbearbeitung ist die Prozesskonzentration.

Daher ist ein wissenschaftlicher und sinnvoller Prozessablauf der Schlüsselfaktor zur Verbesserung der Effizienz und Präzision der Drehfräsbearbeitung.

Nehmen wir als Beispiel das in Abb. 192 dargestellte S1F Fräs-Dreh-Kombinationsbearbeitungszentrum der Schweizer Firma Baomei. Die Werkzeugmaschine verfügt über fünfachsiges Fräsen, Drehen, Bohren, Sägen und automatische Zuführung usw. und verwendet das numerische Steuerungssystem FANUC 31i, das über die Funktionen Werkzeugvektorglättung, Superprospektiv, Hochgeschwindigkeitsinterpolation usw. verfügt und sich insbesondere für die Hochgeschwindigkeits-Präzisionsbearbeitung von Wellen und rotierenden Teilen eignet.

Bei der Bearbeitung von Flugzeuglaufrädern bietet dieses Bearbeitungszentrum herausragende Vorteile. Wenn die Stange als Laufradrohling verwendet wird, wird bei der herkömmlichen Laufradbearbeitung zunächst das Außenprofil des Laufrads mit CNC-Drehmaschinen gedreht und dann die Drehbearbeitungs-Benchmarks fertiggestellt. Auf dieser Grundlage werden fünfachsige CNC-Bearbeitungszentren zum Nuten, Schruppen, Vorschlichten und Schlichten des Profils und der Nabe verwendet. Schließlich werden fünfachsige Bearbeitungszentren oder Bohrgeräte für die Lochbearbeitung verwendet.

Das Fräs- und Drehbearbeitungszentrum S192F kann nicht nur alle Verarbeitungsschritte des oben genannten Prozesses durch einmaliges Laden abschließen, sondern bei der Verarbeitung von Stangenmaterial auch die Stapelverarbeitung des Laufrads durch Sägen, automatische Zuführung und andere Funktionen realisieren. Der gesamte Prozess kann automatisch und ohne menschliches Eingreifen abgeschlossen werden.

Der Prozessablauf kann wie folgt eingerichtet werden: Spindelladen des Stangenmaterials → Grobdrehen des Außenprofils des Laufrads → Feindrehen des Außenprofils → Fünfachsiges Fräsen und Nutenfräsen → Grobbearbeitung des Laufs → Vorschlichten des Laufs → Schlichten des Laufs → Bohren → Hinterspindelladen → Drehen der unteren Ebene des Laufrads → Bohren. Es ist ersichtlich, dass eine Ladekarte zum Abschließen des gesamten Laufradbearbeitungsprozesses, der Bearbeitungseffizienz und der Genauigkeit erheblich verbessert werden kann.

Bei Dreh- und Fräsbearbeitungszentren mit doppeltem Werkzeughalter (wie etwa dem in Abbildung 2 gezeigten österreichischen WFL-Dreh- und Fräs-Verbundbearbeitungszentrum) verfügt die Ausrüstung mit Doppelrevolver über ein Zweikanal-Steuerungssystem, die oberen und unteren Werkzeughalter können einzeln gesteuert werden und eine synchrone Bearbeitung kann durch synchrone Anweisungen im Code erreicht werden.

Um die Bearbeitungskapazität der Anlage voll auszuschöpfen, ist es möglich, durch den synchronisierten Betrieb des Doppelrevolvers unter Berücksichtigung der Bearbeitungsbedingungen die gleichzeitige Bearbeitung mehrerer Prozesse der Teile zu realisieren.

Durch die synchronisierte Einstellung der oberen und unteren Werkzeughalter kann das Grobbohren der Bohrung gleichzeitig mit dem Grobdrehen der Form abgeschlossen werden, wodurch die Bearbeitungseffizienz weiter verbessert wird. Die synchronisierte Bewegung der oberen und unteren Werkzeughalter zum Fertigstellen einer Reihe von Löchern verbessert nicht nur die Bearbeitungseffizienz, sondern verringert auch die Auswirkungen der Werkstückverformung durch den gegenseitigen Ausgleich der axialen Kraft beim Bohren. Um diese Funktion zu realisieren, ist es erforderlich, während der vorläufigen Prozessgestaltung eine systematische und eingehende Untersuchung des Prozessprogramms durchzuführen, die serielle und parallele Reihenfolge des Prozessverlaufs zu bestimmen und die oben genannten Funktionen durch eine sinnvolle Kombination von Bearbeitungsprogrammen zu realisieren.

2. CNC-Programmiertechnologie für die Fräs-Dreh-Verbundbearbeitung

Die Entwicklung der Technologie für die Dreh- und Fräsbearbeitung von Verbundwerkstoffen stellt auch höhere Anforderungen an die CNC-Programmiertechnologie, was wiederum die Dreh- und Fräsbearbeitung von Verbundwerkstoffen in der tatsächlichen Produktionsanwendung eines Engpassglieds einschränkt.

Da die eigentliche Produktionsanwendung für die Fräs-Dreh-Verbundbearbeitung nur eine kurze Zeitspanne dauert, werden in Ermangelung professioneller Lösungen für die Verbundbearbeitung in der Regel allgemeine CAM-Softwares verwendet, um einige der Bearbeitungsprogramme zu planen. Anschließend integrieren die Handwerker die Programme manuell, um die Verbundbearbeitungsmaschine an die Bearbeitungsanforderungen anzupassen.

Diese Lösung stellt hohe Anforderungen an die Handwerker. Im Vergleich zur herkömmlichen CNC-Programmiertechnologie spiegeln sich die Programmierschwierigkeiten bei der Fräs-Dreh-Verbundbearbeitung hauptsächlich in den folgenden Aspekten wider.

(1) Die Prozessvielfalt ist kompliziert. Handwerker müssen nicht nur CNC-Drehen, Mehrachsenfräsen, Bohren und andere Bearbeitungsmethoden beherrschen, sondern auch die Artikulation zwischen dem Prozess und dem Ein- und Ausfahren des Werkzeugs genau definieren. Daher müssen Sie bei der CNC-Programmierung das aktuelle Prozessmodell und die Verteilung der Bearbeitungszugaben vervollständigen, um ein intuitives Verständnis für den nächsten Programmiervorgang und das Ein- und Ausfahren des Werkzeugs zu haben.

(2) Der Programmierprozess für die parallele Reihenfolge muss streng nach dem Prozessverlauf festgelegt werden. Viele Teile können in einem Dreh-Fräs-Bearbeitungszentrum vollständig vom Rohmaterial bis zum fertigen Produkt bearbeitet werden, daher müssen die Ergebnisse des Bearbeitungsprogramms mit dem Prozessverlauf übereinstimmen. Gleichzeitig muss die mehrkanalige Parallelverarbeitung auch bei der Erstellung des CNC-Bearbeitungsprogramms umfassend berücksichtigt werden. Es ist ersichtlich, dass zur Erzielung einer effizienten Verbundbearbeitung eine integrierte Prozesslösung aus Prozess, Programmierung und Simulation entwickelt werden muss.

(3) Bestimmte Funktionen der komplexen Dreh-Fräsbearbeitung werden von der aktuellen CAM-Software noch nicht unterstützt. Im Vergleich zur herkömmlichen Einzelgerätebearbeitung ist die komplexe Dreh-Fräsbearbeitung mit den Maschinenbewegungs- und Bearbeitungsfunktionen komplexer. Die aktuelle CAM-Software reicht noch nicht aus, um die Programmierung dieser erweiterten Funktionen wie Online-Messung, Sägen, automatische Zuführung, Reitstocksteuerung usw. vollständig zu unterstützen. Daher erfordert das mit der CAM-Software erstellte Programm noch viele manuelle oder interaktive Schritte, um auf die automatisierte Dreh-Fräsbearbeitung angewendet zu werden.

(4) Integration von Bearbeitungsprogrammen. Gegenwärtig werden die allgemeinen CAM-Softwareprogramme nach der Fertigstellung unabhängig voneinander kompiliert und die NC-Programme werden unabhängig voneinander erstellt. Um eine derart komplexe automatisierte Komplettbearbeitung der Fräs-Dreh-Verbindung zu realisieren, müssen diese unabhängigen Bearbeitungsprogramme integriert und integriert werden. Diese Integration muss sich am Prozessverlauf des Teils orientieren. Zunächst muss bestimmt werden, welche Programme parallel sind. Anschließend muss die Bearbeitungsreihenfolge der verschiedenen Prozessmethoden bestimmt werden. Außerdem müssen der genaue Werkzeugwechsel, der Austausch der Montagekarte, die Bezugspunktkonvertierung sowie die Ein- und Ausschaltbefehle für Werkzeuge usw. angegeben werden.

Wie man sehen kann, ist die CNC-Programmierung für die Fräs-Dreh-Verbundbearbeitung sehr schwierig, und in der aktuellen allgemeinen CAM-Software für die Fräs-Dreh-Verbundbearbeitung gibt es immer noch viele Mängel und Unzulänglichkeiten. Um diese Mängel auszugleichen, ist die vorhandene allgemeine CAD/CAM-Software, die auf der Entwicklung von Produktprozessen und Verbundbearbeitungsgeräten für die Entwicklung spezialisierter Programmiersysteme basiert, eine realistischere Lösung.

Dadurch werden einerseits Doppelinvestitionen in die Anschaffung von Software reduziert, andererseits wird vermieden, dass Prozesswissen aufgrund uneinheitlicher Programmierplattformen, komplexer Personalausstattung oder anderer Mängel nicht wiederverwendet werden kann.

3. Nachbearbeitungstechnologie für die Fräs-Dreh-Verbundwerkstoffbearbeitung

Entsprechend der CNC-Programmiertechnologie ist die Fräs-Dreh-Bearbeitung aufgrund der Komplexität der Prozessmethode, der beweglichen Teile und anderer Gründe komplex, sodass an die aktuelle Nachbearbeitungssoftware und -technologie höhere Anforderungen gestellt werden. Im Vergleich zu herkömmlichen CNC-Geräten spiegeln sich die Schwierigkeiten der Nachbearbeitung hauptsächlich in den folgenden Aspekten wider.

(1) Die Gelenkbewegung zwischen verschiedenen Prozessen erfordert strenge Genauigkeit. Aufgrund der Vielzahl von Bearbeitungsprozessen auf der Drehfräsmaschine muss nach Abschluss des aktuellen Prozesses das automatische Umschalten des Bearbeitungsmodus, der Werkzeuge und der beweglichen Teile rechtzeitig und genau abgeschlossen werden, um sicherzustellen, dass der Bearbeitungsprozess korrekt und sicher ist.

Um dieses Ziel zu erreichen, müssen einerseits die Anforderungen an die Einstellung eines angemessenen Ein- und Ausfahrwegs für das Werkzeug und den automatischen Werkzeugwechsel sowie an die Zeitpunkte für das Ein- und Ausschalten des Kühlmittels erfüllt sein. Und was noch wichtiger ist: Die Position anderer unbeweglicher Teile muss während des laufenden Bearbeitungsprozesses festgelegt werden. Um Kollisionen zwischen beweglichen und unbeweglichen Teilen der Werkzeugmaschine während des Werkzeugwechsels und der Bearbeitung zu vermeiden, muss die Sicherheit und Stabilität des Bearbeitungsprozesses gewährleistet sein.

(2) Die Notwendigkeit einer automatischen Bestimmung der Prozesssequenz und des CNC-Programms. Aufgrund des relativ langen Prozesswegs bei der Verbundbearbeitung ist es nicht nur ineffizient, sondern auch fehleranfällig, sich nach der Organisation und Integration auf die manuelle Vervollständigung des NC-Codes zu verlassen. Die ideale Lösung besteht darin, die Bearbeitungssequenz und die in der Werkzeugpositionsdatei eingebettete Prozessmethode während der Nachbearbeitung automatisch zu bestimmen und sie nach Abschluss der Nachbearbeitung automatisch im NC-Code beizubehalten.

Aus diesem Grund muss die Datei mit den Werkzeugpositionsinformationen nach Abschluss der CNC-Programmierung nicht nur die entsprechenden Prozessmethoden und Werkzeugpositionsinformationen enthalten, sondern auch die entsprechende Bearbeitungsreihenfolge sowie die Art und Anzahl der verwendeten Werkzeuge, damit im Nachbearbeitungsprozess die Prozessreihenfolge, Prozessmethoden und Werkzeuge automatisch ermittelt werden können.

(3) Nachbearbeitungstechnologie für verschiedene Bearbeitungsverfahren. Das Nachbearbeitungsprogramm der Fräs-Dreh-Verbundbearbeitung erfordert nicht nur die Realisierung der Nachbearbeitung von mehrachsigen CNC-Fräs-, Dreh- und Bohrvorgängen, sondern auch die Realisierung von Sägen, automatischer Zuführung, Reitstocksteuerung, Programmzyklusaufruf usw. Die Nachbearbeitungsalgorithmen der Fräs-Dreh-Verbundbearbeitung umfassen die Nachbearbeitung aller vorhandenen CNC-Bearbeitungsprozesstypen und auch die Realisierung einer nahtlosen Integration und Bewegungsartikulation zwischen verschiedenen Bearbeitungsmodi. Integration und Bewegungsartikulation zwischen verschiedenen Bearbeitungsmethoden.

(4) Die vollständige Nutzung der erweiterten Funktionen des Steuerungssystems. Derzeit werden für CNC-Systeme von Drehfräsbearbeitungszentren sehr fortschrittliche Steuerungssysteme verwendet, wie das Baomei S192F T FANUC 31i-System und das WFL 150 SINU MERI K840D-System. Die meisten dieser fortschrittlichen Steuerungssysteme sind mit fortschrittlichen Funktionen wie automatischer Vorschuboptimierung, Werkzeugvektorglättung, Super-Foresight und Hochgeschwindigkeits- und Hochpräzisionsinterpolation ausgestattet. Daher ist es notwendig, die Funktionen dieser fortschrittlichen CNC-Systeme an der entsprechenden Stelle im Bearbeitungscode widerzuspiegeln, der in der Nachbearbeitungsphase fertiggestellt wird, um die volle Effizienz der Drehfräsbearbeitungsgeräte zu erreichen.
(5) Nichtschneidende Funktionsverarbeitung und Aufruf.

Verbundwerkstoff-Bearbeitungsmaschinen verfügen neben den Funktionen zum Fräsen, Bohren, Ausbohren und anderen Zerspanen auch über nicht zerspanende Funktionen für den Übergang zwischen den verschiedenen Prozessen, wie z. B. automatisches Zuführen, Entladen, Andocken der Spindel, Reitstocksteuerung usw. Bei der Nachbearbeitung müssen diese Funktionen als gemeinsame Module für das Programm aufgerufen werden. Die Reihenfolge und der Zeitpunkt des Aufrufs müssen entsprechend der Prozessroute festgelegt werden. Diese Funktionen können von der aktuellen Nachbearbeitungssoftware nicht bereitgestellt werden.

4. Simulationstechnologie für die Fräs-Drehbearbeitung

Besonders wichtig ist die komplexe Dreh-Fräsbearbeitung aufgrund der vielen beweglichen Teile, der komplexen Funktionen und der Programmierung, die nach der Verarbeitungssimulation abgeschlossen wird. Da die chinesischen Flugzeughersteller die Fräs- und Drehbearbeitung von Verbundwerkstoffen in relativ kurzer Zeit in die eigentliche Produktion überführen, gibt es keine ausgereifte Simulationsanwendungstechnologie. Daher durchlaufen die meisten Hersteller die Probeschnittbearbeitung, um das Programm zu überprüfen und zu optimieren, was zu einem langen Prozessvorbereitungszyklus, Entwicklungsrisiken und hohen Verarbeitungskosten führt.

Um das Anwendungsniveau und die Programmiereffizienz der Drehfräsbearbeitung zu verbessern, muss die Anwendung der Simulationstechnologie energisch gefördert werden. Derzeit wird für die Simulation der Drehfräsbearbeitung hauptsächlich Software von Top Solid, Gibbs usw. verwendet, aber diese Software ist im Allgemeinen teuer und wird im Bereich der Flugzeugherstellung in China seltener eingesetzt.

Tatsächlich kann die Realisierung einer Drehfräsbearbeitungssimulation auch mithilfe der aktuellen universellen CNC-Bearbeitungssimulationssoftware (wie etwa Vericut, NCSimul usw.) erreicht werden, und zwar entsprechend der Struktur der Drehfräsbearbeitungsanlage, den Bewegungseigenschaften, den besonderen Merkmalen und dem CNC-System durch Anpassung und Entwicklung von Makrofunktionen, um den Bearbeitungsprozess der Bewegungssimulation zu erreichen.

Um die Simulation der Drehfräsbearbeitung mithilfe allgemeiner CNC-Bearbeitungssimulationssoftware zu realisieren, müssen wir zunächst eine relativ reale Maschinenumgebung im Simulationssystem erstellen und uns dabei auf die Ermittlung der relativen Bewegungs- und geometrischen Positionsbeziehungen zwischen den beweglichen Teilen der Werkzeugmaschine konzentrieren. Auf dieser Grundlage erfolgt die Erstellung der im Bearbeitungsprozess verwendeten Werkzeugbibliothek und der entsprechenden Werkzeugnummer.

Konfigurieren Sie dann das numerische Steuerungssystem der Werkzeugmaschine und die Bearbeitungsreferenz des numerischen Steuerungsprogramms und laden Sie den nachträglich fertiggestellten NC-Code in das Simulationssystem. Sie können die Simulation des Bearbeitungsprozesses ausführen. Im Gegensatz zur herkömmlichen CNC-Bearbeitung müssen einige Funktionen (wie Mehrkanalbearbeitung, Reitstocksteuerung usw.) über Makrofunktionen entwickelt und angepasst werden.

Anwendungsperspektiven und Entwicklungsvorschläge

In den letzten Jahren wurden Drehfräsbearbeitungszentren in Chinas Flugzeug-, Flugzeugmotoren- und Zubehörfabriken sowie bei anderen Flugzeugherstellern eingeführt. Die Art der Ausrüstung konzentriert sich hauptsächlich auf die Fräs-Dreh-Verbundproduktreihe des österreichischen Unternehmens WFL und die Fräs-Dreh-Verbundbearbeitungszentren des Schweizer Unternehmens Baomei usw.

Da die praktische Anwendung jedoch noch nicht lange anhält, mangelt es im Allgemeinen an den Prozesseigenschaften der Produkte und der Ausrüstung, die mit dem ausgereiften Bearbeitungsprozess, den Programmiermitteln, der Nachbearbeitung und anderen technischen Mitteln kompatibel sind. Daher ist die derzeitige Einführung von Fräs-Dreh-Bearbeitungsmaschinen grundsätzlich auf einem relativ niedrigen Betriebsniveau.

Die Hauptprobleme beim Herstellungsprozess von Produkten für die Luftfahrt sind lange Prozesswege, Prozesskomplexität, geringe Verarbeitungseffizienz, schwerwiegende Verformungen bei der Verarbeitung und hohe Verarbeitungskosten. Die Fräs- und Drehbearbeitung von Verbundwerkstoffen bietet sowohl im Flugzeugbau als auch im Bereich der Triebwerksherstellung noch sehr viel Entwicklungsspielraum.

So umfasst das Fräsen des Gesamtrahmens eines Flugzeugrumpfs üblicherweise die Material-/Rohlingsvorbereitung, die Referenzbearbeitung, das Schruppen der Innenform, das Schruppen der Form, die Referenzendbearbeitung, das Vorschlichten und Endschlichten der Innenform, das Vorschlichten und Endschlichten der Form, die Lochbearbeitung, das Zangentrimmen, das Testen und Dutzende weiterer Prozesse, um oft das Flip-Klemmverfahren abzuschließen.

Im aktuellen Bereich der Flugzeugtriebwerksverarbeitung wird die gesamte Blattscheibe auch als ganzer Schmiederohling verwendet. Nach Drehen und Fräsen, Fräsen, Polieren, Oberflächenbehandlung und -verstärkung, Prüfung und Fehlererkennung sind Dutzende von Prozessen abgeschlossen.

Diese Teile haben oft lange Fertigungszyklen, die Maschinenzeit beanspruchen normalerweise Hunderte von Stunden, und der Bearbeitungsprozess erfordert den Einsatz vieler verschiedener Arten von CNC-Werkzeugmaschinen und einer großen Anzahl von Vorrichtungen, Schneidwerkzeugen, Messwerkzeugen usw. Darüber hinaus verursacht der wiederholte Austausch der Montagekarte nicht nur lange Wartezeiten im Teileherstellungsprozess, was den Produktionszyklus beeinträchtigt, sondern führt auch zur Anhäufung von Montagefehlern, was sich auf die Maßgenauigkeit der Teile und die Bearbeitungsergebnisse auswirkt.

Die Dreh-Fräs-Verbundbearbeitung kann die Bearbeitung aller oder der meisten der oben genannten typischen Luft- und Raumfahrtteile durch einmaliges Laden realisieren und bietet so eine neue Möglichkeit für die effiziente und präzise Bearbeitung komplexer Luft- und Raumfahrtteile. Die Anwendungsvorteile spiegeln sich hauptsächlich in den folgenden Aspekten wider:

(1) Die Anzahl der Kartenladevorgänge wird erheblich reduziert, wodurch die Bearbeitungseffizienz verbessert und gleichzeitig Fehler vermieden werden, die durch Änderungen an Werkzeugmaschinen und Kartenlademethoden verursacht werden.

(2) Der Prozess ist stärker zentralisiert, kann die Bearbeitungsprozesskette erheblich verkürzen und Wartezeiten sowie Maschinenstillstandszeiten reduzieren.

(3) Ohne den Positionierungszustand zu ändern, wird der Bearbeitungsprozess unter der Voraussetzung von Drehen, Fräsen, Bohren und anderen Bearbeitungsmethoden realisiert. Reduzieren Sie die Anzahl der Vorrichtungen, um die Konsistenz der Maßgenauigkeit sicherzustellen.

(4) Die meisten aktuellen Drehfräsbearbeitungen verfügen über eine Online-Messfunktion, mit der die Bearbeitungsergebnisse während des Prozesses und zwischen den Prozessen vor Ort gemessen werden können, um eine Genauigkeitskontrolle des gesamten Bearbeitungsprozesses zu erreichen.

Es ist ersichtlich, dass die Vorteile von Fräs- und Drehmaschinen für die Bearbeitung von Verbundwerkstoffen die derzeitigen Mängel im Herstellungsprozess komplexer Teile für die Luftfahrt wirksam ausgleichen und die Verarbeitungsgenauigkeit und -effizienz des Produkts deutlich verbessern können.

Um die Verarbeitungseffizienz moderner Verbundwerkstoff-Bearbeitungsmaschinen voll auszuschöpfen und die Fertigungseffizienz und -qualität von Luftfahrtprodukten weiter zu verbessern, müssen dringend die folgenden Arbeitsaspekte umgesetzt werden.

(1) In Kombination mit den Prozessmerkmalen von Luftfahrtproduktteilen erfolgt eine eingehende Untersuchung des Verbundbearbeitungsprozesses, einschließlich der Entwicklung von Prozessrouten, Lademodi, Werkzeugen, Kühlung und Schnittparametern sowie deren sinnvoller Auswahl.

(2) Entsprechend der Bewegungsstruktur der Verbundbearbeitungsmaschine und den Prozesseigenschaften des Produkts werden die entsprechenden CNC-Programmierungs-, Nachbearbeitungs-, Schnittsimulations- und anderen Systeme entwickelt und angepasst, um eine integrierte Lösung aus Prozess – Programmierung – Nachsimulation zu bilden und die Anforderungen der Verbundbearbeitung an die Handwerker zu reduzieren.

(3) Formulieren Sie Prozessspezifikationen. Kombiniert mit der Simulation, dem Probeschneiden und den gesammelten Erfahrungen aus dem tatsächlichen Produktionsprozess werden verfestigte Prozessspezifikationen für die Fräs-Dreh-Verbundbearbeitung erstellt, die als Leitfaden für die nachfolgende Verarbeitung anderer Teile dienen.

(4) Fokussieren Sie sich auf die Förderung von Talenten. Verbundbearbeitungsmaschinen repräsentieren derzeit die Spitzentechnologie auf dem Gebiet der Bearbeitung. Sowohl die Prozessvorbereitung als auch der Betrieb und die Wartung sind komplexer als bei herkömmlichen Maschinen. Ein hochrangiges Forschungs- und Entwicklungsteam ist für die Gesundheit der Maschinen zuständig, der Schlüssel zu einem effizienten Betrieb.

Fazit

Die aktuelle Verbundwerkstoffbearbeitungsausrüstung entwickelt sich in Richtung einer größeren Prozesspalette, höherer Effizienz und großflächiger und modularer Ausrichtung. Der Bereich der Herstellung von Luftfahrtprodukten war eine wichtige Etappe für fortschrittliche Fertigungstechnologie. Mit der zunehmenden Geschwindigkeit des Austauschs von Luftfahrtprodukten wird der Prozess der verteilten Verarbeitungsausrüstung allmählich durch den Prozess der zentralisierten flexiblen Automatisierungsausrüstung ersetzt, was einen breiteren Entwicklungs- und Anwendungsraum für die Verbundwerkstoffbearbeitungstechnologie bietet.