Какую роль обработка с ЧПУ играет в облегчении автомобилей?

1. Точный двигатель для работы с легкими материалами.
Основная идея облегчения автомобилей заключается в использовании новых материалов, таких как алюминиевые сплавы, магниевые сплавы и композиты из углеродного волокна, вместо стали. Эти материалы легкие и прочные, но для работы с ними требуется более точное оборудование и лучший контроль процесса. Цифровое программное управление в технологии обработки с числовым программным управлением позволяет обрабатывать легкие материалы с очень высокой точностью.
Большой шаг вперед в обработке алюминиевых сплавов
Например, стандартные блоки цилиндров двигателя из чугуна очень тяжелые, а блоки цилиндров из алюминиевого сплава позволяют снизить вес на 40–50%. Благодаря технологии пяти-осевого соединения обрабатывающий центр с ЧПУ может одновременно обрабатывать сложные поверхности, отверстия для впрыска топлива и отверстия для свечей зажигания в полости корпуса цилиндра. Это можно сделать с точностью ± 0,005 мм и шероховатостью поверхности Ra менее или равной 0,8 мкм. Производитель-автомобилей высокого класса сократил время, необходимое для изготовления цилиндров, на 30 %, а количество отходов — на 12–0,8 % после перехода на обработку с ЧПУ. За счет оптимизации параметров резания срок службы инструмента увеличился на 300%.
Управление формованием композитных материалов из углеродного волокна
Сначала материалы из углеродного волокна в основном использовались в-автомобилях высокого класса, таких как суперкары, поскольку они были дорогими и с ними было сложно работать. Технология обработки с числовым программным управлением позволила изготавливать кожухи кузова из углеродного волокна, которые идеально подходят друг к другу, путем сочетания высокоскоростной-фрезеровки и лазерной резки. Например, одна компания, производящая новые энергетические автомобили, использует кронштейны кузова из углеродного волокна, обработанные на станке с ЧПУ-, которые на 20 % легче и на 15 % прочнее, чем алюминиевый сплав. Искажение при обработке сохраняется с точностью до 0,1 мм за счет регулировки угла слоя волокна.
Изготовление большого количества деталей из магниевого сплава одновременно
Магниевый сплав всего на 2/3 плотнее алюминиевого сплава, но его склонность к окислению и режущая сила делают его менее полезным. Обрабатывающее оборудование с ЧПУ оснащено системой охлаждения под высоким-давлением и интеллектуальной функцией оптимизации параметров резки. Это означает, что он может без проблем обрабатывать такие детали, как кронштейны приборной панели из магниевого сплава и каркасы сидений. Некий поставщик деталей применил обработку на станке с ЧПУ, чтобы снизить вес рычагов из магниевого сплава на 60% по сравнению с обычными стальными деталями. Они также использовали моделирование для улучшения траектории инструмента, что сделало обработку на 40% более эффективной.
2. «Производственный инструмент» для изготовления сложных легких конструкций.
Легкая конструкция предполагает нечто большее, чем просто новые материалы; ему также необходимо использовать структурную оптимизацию, чтобы «уменьшить вес, не теряя вес». Благодаря многоосевой связи, моделированию и другим функциям технология обработки с числовым программным управлением позволяет создавать сложные конструкции, такие как полые фермы и биомиметические соты.
Обработка сложных геометрических объектов с помощью много-осной связи
Пяти-осевая обработка на станках с ЧПУ позволяет создавать пространственные поверхности, которые трудно изготовить на обычных трехосных-станках. Например, лопатки турбокомпрессора должны иметь сложные аэродинамические поверхности. Обрабатывающий центр с ЧПУ одновременно управляет осями X, Y, Z и осями вращения A и B. Это обеспечивает точность поверхности лезвия в пределах ± 0,01 мм и шероховатость поверхности Ra < 0,4 мкм. Это приводит к увеличению эффективности ускорения на 10% и снижению веса на 15%.
Оптимизация траектории обработки с помощью моделирования
При работе с легкими полыми конструкциями система ЧПУ может использовать программное обеспечение CAD/CAM для моделирования риска удара инструмента о заготовку и улучшения параметров резания. Компания, которая работала с подрамниками из алюминиевых сплавов, с помощью моделирования сократила ход холостого хода на 25 %, а колебания силы резания — на 40 %. Это сократило время обработки с 45 минут до 28 минут. Кроме того, за счет изменения скорости подачи на ходу скорость износа инструмента сократилась вдвое.
Технология компенсации ошибок гарантирует, что точность останется неизменной.
Легкие детали очень подвержены ошибкам, допущенным при фрезеровании. Лазерные интерферометры используются станками с числовым программным управлением, чтобы отслеживать тепловую деформацию шпинделя, проблемы с шагом винта и другие вещи в режиме реального времени. Затем они автоматически предоставляют эту информацию в систему управления. Например, при изготовлении трансмиссионных валов из углеродного волокна технология коррекции ошибок удерживает погрешность соосности в пределах от 0,05 до 0,02 мм, что увеличивает эффективность передачи мощности на 3%.
3. Повышение эффективности для быстрого прототипирования и гибкого производства.
Легким автомобилям нужен хороший баланс между тем, насколько хорошо они проводят исследования и разработки, и насколько они гибки в производстве. Благодаря технологии обработки с числовым программным управлением вы можете быстро изготавливать образцы и менять производственные линии, что ускоряет цикл итерации продукта.
Быстрое прототипирование с ЧПУ помогает проверить проекты.
Механическая обработка с ЧПУ позволяет изготовить прототипы аккумуляторных батарей для новых энергетических транспортных средств из алюминиевого сплава за 72 часа, что на 80% быстрее, чем изготовление их с использованием традиционных форм. Одна компания использовала обработку на станке с ЧПУ, чтобы проверить возможность создания полой конструкции на образцах аккумуляторных лотков из магниевого сплава. Это позволило снизить массу конечного изделия на 25% и стоимость обработки образцов на 60% за счет улучшения схемы крепления.
Гибкая производственная линия может обрабатывать множество различных видов продукции.
Объединение станков с ЧПУ с промышленными роботами и тележками AGV позволило создать гибкую производственную линию для легких деталей. Например, один завод по производству коробок передач мог производить 12 различных типов шестерен одновременно, используя обрабатывающие центры с ЧПУ и автоматизированные системы крепления. Это сократило время переналадки с 2 часов до 15 минут и увеличило общую эффективность оборудования (OEE) на 40%.
Использование технологии цифровых двойников для улучшения параметров процесса
При обработке легких дисков из алюминиевого сплава система ЧПУ использует цифровые двойники для моделирования изменения температурного поля при различных скоростях резания. Затем он автоматически импортирует лучшие настройки в станок. Используя этот метод, некая компания смогла снизить уровень дефектов поверхности при обработке ступиц колес с 5% до 0,3% и сократить время незапланированных простоев на 70% за счет прогнозирования износа инструмента.