1. Zwiększenie możliwości adaptacji materiałów: przejście od tradycyjnych metali do materiałów kompozytowych
Innowacje materiałowe są najważniejszym elementem zmniejszania masy samochodów. Znacznie wzrosło zastosowanie nowych materiałów, w tym stopów aluminium, stopów magnezu i materiałów kompozytowych z włókna węglowego. Na przykład stop aluminium ma tylko jedną-gęstość stali, ale może wytrzymać nawet 200–600 MPa, co czyni go najpopularniejszym wyborem w przypadku elementów konstrukcyjnych nadwozia. Ale te materiały wymagają szczególnej ostrożności podczas obróbki CNC:
Udoskonalanie narzędzi skrawających i ustawień
Stopy aluminium mają tendencję do pozostawiania wiórów, dlatego należy używać narzędzi skrawających-diamentowych lub PCD i wykonywać cięcie z dużymi prędkościami (10 000–20 000 obr/min) i niskimi posuwami (0,05–0,2 mm/obr.). Na przykład zintegrowana-odlewana płyta dolna Tesli Model Y jest wykonana ze stopu aluminium 6061. Dzięki poprawie ścieżki narzędzia czas obróbki ulega skróceniu o 30%, a chropowatość powierzchni utrzymuje się w granicach Ra0,8 μm.
Duży krok naprzód w technologii obróbki materiałów kompozytowych
Pracując z polimerem wzmocnionym włóknem węglowym (CFRP), trzeba stawić czoła problemom takim jak rozwarstwianie i zadziory. Do obróbki CNC potrzebna jest technologia wspomagana wibracjami ultradźwiękowymi, aby obniżyć siłę skrawania i zapobiec pękaniu włókien w wyniku wibracji o wysokiej częstotliwości (20–40 kHz). Do produkcji elementów karoserii z CFRP do BMW i3 wykorzystuje się łącznie pięcioosiową-obrabiarkę CNC i ultradźwiękowe narzędzia tnące. Dzięki temu proces jest o 40% wydajniejszy, a zużycie materiału o 85% wyższe.
Możliwość obróbki wielu materiałów jednocześnie
Projektując coś lekkiego, często mamy na myśli połączenie różnych materiałów, np. hybrydowych konstrukcji ze stali aluminiowej i aluminium CFRP. Obróbka CNC wymaga pracy z wieloma różnymi materiałami. W tym celu należy zmienić parametry cięcia i metody chłodzenia, aby materiały nie zmieniły kształtu ze względu na różne współczynniki rozszerzalności cieplnej. Na przykład komora akumulatora-Audi etron ma konstrukcję hybrydową wykonaną z aluminium i stali. Centrum obróbcze CNC zaciska oba materiały razem tak, że powierzchnia połączenia jest płaska z dokładnością do 0,05 mm.
2. Poprawa dokładności i szybkości: kontrola na poziomie mikrometru i obróbka-z dużą prędkością
Lekkie części muszą być dokładniejsze pod względem rozmiaru i położenia niż cięższe. Na przykład błąd okrągłości otworu cylindra w bloku cylindrów silnika musi być utrzymywany w granicach 1 μm. Jeśli tak nie jest, pierścienie tłokowe będą się szybciej zużywać, a silnik będzie zużywał więcej benzyny. Aby obróbka CNC zadziałała, należy ulepszyć te technologie:
System sterowania ruchem z dużą precyzją
Dzięki silnikowi liniowemu i pętli sprzężenia zwrotnego z linijki siatkowej obrabiarka CNC może poprawić dokładność pozycjonowania do ± 0,001 mm. Na przykład pięcioosiowe centrum obróbcze 65 3D-LASERTEC firmy DMG MORI wykorzystuje interferometr laserowy do kompensowania odkształceń termicznych w czasie rzeczywistym. Dzięki temu precyzja obróbki wahacza ze stopu aluminium utrzymuje się na stałym poziomie ± 0,003 mm.
Zastosowanie technologii szybkiego cięcia (HSC).
Możesz skrócić czas obróbki, jednocześnie uzyskując dokładne wyniki, zwiększając prędkość wrzeciona (20000–40000 obr./min) i prędkość posuwu (10–30 m/min). Aby przyspieszyć produkcję felg ze stopów aluminium do Toyoty Camry, zastosowano technologię-szybkiego frezowania. Skraca to czas potrzebny na wyprodukowanie pojedynczego elementu z 45 minut do 18 minut i sprawia, że chropowatość powierzchni zmienia się z Ra1,6 μm do Ra0,4 μm.
Wykrywanie i kontrola w zamkniętej pętli online
Korzystaj z narzędzi do wykrywania online, takich jak sondy laserowe i sondy, aby wykonywać „korektę detekcji przetwarzania” w czasie rzeczywistym. Na przykład, gdy centrum obróbcze CNC Weimaite pracuje nad komorą chłodzącą nowego zestawu akumulatorów do pojazdów energetycznych, wykorzystuje sondę laserową do pomiaru rozmiaru co 50 mm. Następnie system automatycznie zmienia parametry cięcia, aby upewnić się, że błąd głębokości kanału przepływowego jest mniejszy lub równy 0,02 mm.
3. Elastyczna produkcja: szybka reakcja na skromne zamówienia i szeroka gama produktów
Ponieważ coraz więcej osób chce personalizować swoje samochody, obróbka CNC musi umożliwiać szybkie przełączanie między modelami. Tradycyjny sposób wytwarzania rzeczy w dużych ilościach nie jest w stanie zaspokoić zapotrzebowania rynku na „jedną osobę, jeden pojazd”. Obróbka CNC musi być elastyczna w następujący sposób:
Oprawy modułowe i mechanizm szybkiej wymiany narzędzi
Dzięki zastosowaniu uchwytów do pozycjonowania punktu zerowego i urządzeń do automatycznej wymiany narzędzi (ATC) czas potrzebny na zmianę wydłużył się z godzin do minut. Na przykład podczas tworzenia komponentów do starych modeli Porsche wykorzystuje się ustandaryzowaną bibliotekę osprzętu i 24-bitową bibliotekę narzędzi, aby szybko wymieniać 52 000 różnych typów części. Obniża to koszt wymiany jednej części o 60%.
Inteligentne programowanie i cyfrowa biblioteka sztuki
Utwórz cyfrową bibliotekę procesów zawierającą właściwości materiałów, trasy narzędzi i parametry skrawania. Następnie użyj algorytmów AI, aby automatycznie stworzyć najlepszy plan obróbki. Na przykład oprogramowanie Siemens NX CAM może sugerować ścieżki narzędzia w zależności od kształtu części. Skraca to czas programowania o połowę i liczbę cięć próbnych o 30%.
Jedna-kompleksowa usługa i współpraca w całym łańcuchu dostaw
Ściśle współpracuj z dostawcami obróbki powierzchni, obróbki cieplnej i innych usług i oferuj wszystkie te usługi w jednym miejscu, od obróbki CNC po anodowanie i natryskiwanie. Na przykład firma Weimaite skróciła czas dostawy części niestandardowych z 15 do 7 dni, skupiając 50 dostawców obróbki powierzchni z tego obszaru. Zaspokaja to pilne potrzeby klientów, którzy są jeszcze na etapie badań i rozwoju.
