Jaką rolę odgrywa obróbka CNC w zmniejszaniu ciężaru pojazdów?

1. Precyzyjny silnik do pracy z lekkimi materiałami
Główną ideą odchudzania samochodów jest zastosowanie zamiast stali nowych materiałów, takich jak stopy aluminium, stopy magnezu i kompozyty z włókna węglowego. Materiały te są lekkie i mocne, ale wymagają dokładniejszego sprzętu i lepszej kontroli procesu. Cyfrowe sterowanie programem w technologii obróbki numerycznej pozwala na obróbkę lekkich materiałów z bardzo dużą dokładnością.
Duży krok naprzód w obróbce stopów aluminium
Na przykład standardowe żeliwne bloki cylindrów silnika są bardzo ciężkie, podczas gdy bloki cylindrów ze stopu aluminium mogą zmniejszyć masę o 40% do 50%. Dzięki technologii pięciu-osi, centrum obróbcze CNC może jednocześnie obrabiać złożone powierzchnie, otwory wtrysku paliwa i otwory świec zapłonowych we wnęce korpusu cylindra. Może to zrobić z dokładnością ± 0,005 mm i chropowatością powierzchni Ra mniejszą lub równą 0,8 μm. Wysokiej klasy-producent samochodów po przejściu na obróbkę CNC skrócił czas produkcji cylindrów o 30% i ilość złomu o 12% do 0,8%. Dzięki jednoczesnej optymalizacji parametrów skrawania trwałość narzędzia wzrosła o 300%.
Kontrolowanie formowania materiałów kompozytowych z włókna węglowego
Początkowo materiały z włókna węglowego były wykorzystywane głównie w-samochodach wysokiej klasy, takich jak supersamochody, ponieważ były drogie i trudne w obróbce. Technologia obróbki sterowanej numerycznie umożliwiła wykonanie idealnie dopasowanych osłon nadwozia z włókna węglowego dzięki połączeniu-szybkiego frezowania i cięcia laserowego. Na przykład jeden z producentów pojazdów napędzanych energią elektryczną wykorzystuje wsporniki nadwozia z włókna węglowego-obrabiane CNC, które są o 20% lżejsze i 15% mocniejsze niż stop aluminium. Zniekształcenie przetwarzania jest utrzymywane w granicach 0,1 mm poprzez regulację kąta warstwy włókien.
Wykonywanie wielu części ze stopu magnezu na raz
Stop magnezu jest zaledwie 2/3 tak gęsty jak stop aluminium, ale jego tendencja do utleniania i siła cięcia sprawiają, że jest mniej użyteczny. Sprzęt do obróbki CNC jest wyposażony-wysokociśnieniowy układ chłodzenia i inteligentną funkcję optymalizacji parametrów cięcia. Oznacza to, że może bez problemu obrabiać takie części, jak wsporniki tablicy przyrządów ze stopu magnezu i ramy siedzeń. Pewien dostawca części zastosował obróbkę CNC w celu zmniejszenia masy wahaczy ze stopu magnezu o 60% w porównaniu z typowymi częściami stalowymi. Wykorzystali także symulację, aby ulepszyć ścieżkę narzędzia, dzięki czemu obróbka stała się o 40% wydajniejsza.
2. „Narzędzie produkcyjne” do wykonywania skomplikowanych lekkich konstrukcji
Lekka konstrukcja to coś więcej niż tylko nowe materiały; musi także zastosować optymalizację strukturalną, aby „zmniejszyć wagę bez utraty wagi”. Dzięki wieloosiowym połączeniom, symulacjom i innym funkcjom technologia obróbki sterowanej numerycznie umożliwia tworzenie skomplikowanych konstrukcji, takich jak puste w środku kratownice i biomimetyczne plastry miodu.
Obróbka złożonych obiektów geometrycznych za pomocą połączenia wieloosiowego-
Dzięki pięcioosiowej-obróbce CNC można uzyskać przestrzenne powierzchnie, które są trudne do wykonania za pomocą zwykłych-obrabiarek trzyosiowych. Na przykład łopatki turbosprężarki muszą mieć skomplikowane powierzchnie aerodynamiczne. Centrum obróbcze CNC steruje jednocześnie osiami X, Y, Z oraz osiami obrotu A i B. Dzięki temu dokładność powierzchni ostrza mieści się w granicach ± ​​0,01 mm, a chropowatość powierzchni Ra < 0,4 μm. Dzięki temu wydajność doładowania wzrasta o 10%, a waga spada o 15%.
Optymalizacja ścieżki obróbki za pomocą symulacji
Podczas pracy z lekkimi konstrukcjami pustymi system CNC może wykorzystać oprogramowanie CAD/CAM do modelowania ryzyka uderzenia narzędzia w przedmiot obrabiany i poprawy parametrów skrawania. Firma, która pracowała z ramami pomocniczymi ze stopu aluminium, wykorzystała symulację do zmniejszenia skoku biegu jałowego o 25% i wahań siły skrawania o 40%. Skróciło to czas przetwarzania z 45 minut do 28 minut. Ponadto, zmieniając posuw na bieżąco, zużycie narzędzia zostało zmniejszone o połowę.
Technologia kompensacji błędów gwarantuje, że dokładność pozostanie taka sama.
Części lekkie są bardzo podatne na błędy popełniane podczas frezowania. Interferometry laserowe są wykorzystywane w obrabiarkach sterowanych numerycznie do monitorowania w czasie rzeczywistym odkształceń termicznych wrzeciona, problemów ze skokiem śrub i innych czynników. Następnie automatycznie przekazują te informacje do systemu sterowania. Na przykład podczas produkcji wałów transmisyjnych z włókna węglowego technologia korekcji błędów utrzymuje błąd współosiowości w zakresie od 0,05 mm do 0,02 mm, co zwiększa wydajność przenoszenia mocy o 3%.
3. Zwiększenie wydajności szybkiego prototypowania i elastycznej produkcji
Lekkie samochody wymagają dobrej równowagi między wynikami badań i rozwoju a elastycznością produkcji. Dzięki technologii obróbki numerycznej można szybko wykonać próbki i zmienić linie produkcyjne, co przyspiesza cykl iteracji produktu.
Szybkie prototypowanie CNC pomaga sprawdzić projekty.
Dzięki obróbce CNC można wykonać prototypy ze stopu aluminium do skrzynek akumulatorowych nowych pojazdów energetycznych w ciągu 72 godzin, czyli o 80% szybciej niż w przypadku tradycyjnych form. Pewna firma zastosowała obróbkę CNC do przetestowania wykonalności projektu pustej struktury na próbkach półek akumulatorowych ze stopu magnezu. Zmniejszyło to wagę produktu końcowego o 25%, a koszt przetwarzania próbek o 60% poprzez poprawę schematu mocowania.
Elastyczna linia produkcyjna może obsłużyć wiele różnych rodzajów produkcji.
Połączenie obrabiarek CNC z robotami przemysłowymi i wózkami AGV stworzyło elastyczną linię produkcyjną lekkich części. Na przykład pewna fabryka skrzyń biegów była w stanie wyprodukować 12 różnych typów przekładni jednocześnie, korzystając z centrów obróbczych CNC i zautomatyzowanych systemów mocowania. Skróciło to czas przezbrajania z 2 godzin do 15 minut i zwiększyło ogólną wydajność sprzętu (OEE) o 40%.
Wykorzystanie technologii cyfrowych bliźniaków do poprawy parametrów procesu
Podczas obróbki felg ze stopu lekkiego aluminium system CNC wykorzystuje cyfrowe bliźniaki do modelowania zmian pola temperatury przy różnych prędkościach skrawania. Następnie automatycznie importuje najlepsze ustawienia do obrabiarki. Dzięki zastosowaniu tej metody pewnej firmie udało się obniżyć wskaźnik defektów powierzchniowych podczas obróbki piast kół z 5% do 0,3% i skrócić nieplanowane przestoje o 70% dzięki prognozowaniu zużycia narzędzi.