Jakou roli hraje CNC obrábění v automobilovém odlehčení?

1. Přesný motor pro práci s lehkými materiály
Hlavní myšlenkou odlehčení automobilů je použití nových materiálů, jako jsou hliníkové slitiny, hořčíkové slitiny a kompozity z uhlíkových vláken namísto oceli. Tyto materiály jsou lehké a pevné, ale pro práci s nimi potřebují přesnější vybavení a lepší řízení procesu. Digitální programové řízení v technologii obrábění s číslicovým řízením vám umožňuje obrábět lehké materiály s velmi vysokou přesností.
Velký krok vpřed ve zpracování hliníkových slitin
Například standardní litinové bloky válců motoru jsou velmi těžké, zatímco bloky válců z hliníkové slitiny mohou snížit hmotnost o 40 % až 50 %. S pěti-technologií propojení může CNC obráběcí centrum obrábět složité povrchy, otvory pro vstřikování paliva a otvory pro zapalovací svíčky v dutině těla válce najednou. Dokáže to s přesností ± 0,005 mm a drsností povrchu Ra menší nebo rovnou 0,8 μm. Špičkový-výrobce automobilů zkrátil po přechodu na CNC obrábění čas potřebný k výrobě válců o 30 % a množství odpadu o 12 % až 0,8 %. Současnou optimalizací řezných parametrů se zvýšila životnost nástroje o 300 %.
Řízení lisování kompozitních materiálů z uhlíkových vláken
Zpočátku se materiály z uhlíkových vláken používaly především v autech vyšší třídy, jako jsou superauta, protože byly drahé a obtížně se s nimi pracovalo. Technologie obrábění s numerickým řízením umožnila vyrobit kryty karoserie z uhlíkových vláken, které dokonale padnou, a to kombinací vysokorychlostního frézování a řezání laserem. Jedna nová společnost vyrábějící energetická vozidla například využívá CNC-zpracované držáky karoserie z uhlíkových vláken, které jsou o 20 % lehčí a o 15 % pevnější než hliníková slitina. Zkreslení zpracování je udržováno v rozmezí 0,1 mm úpravou úhlu vrstvy vláken.
Výroba velkého množství dílů z hořčíkové slitiny najednou
Slitina hořčíku je jen 2/3 hustší než slitina hliníku, ale její sklon k oxidaci a řezná síla ji činí méně použitelnou. CNC obráběcí zařízení má vysokotlaký-systém chlazení a inteligentní funkci optimalizace řezných parametrů. To znamená, že dokáže bez problémů zpracovat díly, jako jsou držáky přístrojové desky z hořčíkové slitiny a rámy sedadel. Jistý dodavatel dílů použil CNC obrábění ke snížení hmotnosti ovládacích ramen z hořčíkové slitiny o 60 % ve srovnání s typickými ocelovými díly. Použili také simulaci ke zlepšení dráhy nástroje, což zefektivnilo zpracování o 40 %.
2. "Výrobní nástroj" pro výrobu komplikovaných lehkých konstrukcí
Lehký design zahrnuje více než jen nové materiály; také potřebuje strukturální optimalizaci pro „snížení hmotnosti bez ztráty hmotnosti“. Díky víceosému propojení, simulaci a dalším funkcím umožňuje technologie obrábění s číslicovým řízením vytvářet složité struktury, jako jsou duté příhradové nosníky a biomimetické plástve.
Obrábění složitých geometrických objektů pomocí více{0}}osého propojení
Pět{0}}osé CNC obrábění dokáže vytvořit prostorové povrchy, které je obtížné vyrobit pomocí běžných tří{1}}osých obráběcích strojů. Například lopatky turbodmychadla musí mít komplikované aerodynamické povrchy. CNC obráběcí centrum ovládá současně osy X, Y, Z a rotační osy A a B. To udržuje přesnost povrchu kotouče v rozmezí ± 0,01 mm a drsnost povrchu Ra < 0,4 μm. Tím se účinnost posilování zvýší o 10 % a hmotnost se sníží o 15 %.
Optimalizace dráhy obrábění pomocí simulace
Při práci s lehkými dutými konstrukcemi dokáže CNC systém pomocí CAD/CAM softwaru modelovat riziko nárazu nástroje do obrobku a zlepšit řezné parametry. Společnost, která pracovala s pomocnými rámy z hliníkové slitiny, použila simulaci ke snížení zdvihu naprázdno o 25 % a kolísání řezné síly o 40 %. Tím se zkrátila doba zpracování ze 45 minut na 28 minut. Také změnou rychlosti posuvu za chodu se rychlost opotřebení nástroje snížila na polovinu.
Technologie kompenzace chyb zajišťuje, že přesnost zůstane stejná.
Lehké díly jsou velmi náchylné na chyby vzniklé při frézování. Laserové interferometry používají numericky řízené obráběcí stroje ke sledování tepelné deformace vřetena, problémů s roztečí šroubů a dalších věcí v reálném čase. Tyto informace pak automaticky poskytují řídicímu systému. Například při výrobě hřídelí převodovky z uhlíkových vláken udržuje technologie korekce chyb chybu souososti mezi 0,05 mm a 0,02 mm, což zvyšuje účinnost přenosu výkonu o 3 %.
3. Posilovač efektivity pro rychlé prototypování a flexibilní výrobu
Lehká auta potřebují dobrou rovnováhu mezi tím, jak dobře provádějí výzkum a vývoj, a tím, jak flexibilní jsou ve výrobě. Díky technologii obrábění s číslicovým řízením můžete rychle vyrábět vzorky a měnit výrobní linky, což urychluje cyklus iterace produktu.
Rychlé CNC prototypování pomáhá kontrolovat návrhy.
CNC obrábění dokáže vyrobit prototypy z hliníkové slitiny pro nové bateriové skříně energetických vozidel za 72 hodin, což je o 80 % rychlejší než jejich výroba pomocí tradičních forem. Konkrétní společnost použila CNC obrábění k testování proveditelnosti návrhu duté konstrukce na vzorcích zásobníků baterií z hořčíkové slitiny. Tím se snížila hmotnost konečného produktu o 25 % a náklady na zpracování vzorků o 60 % zlepšením schématu upínání.
Flexibilní výrobní linka zvládne mnoho různých druhů výroby.
Spojením CNC obráběcích strojů s průmyslovými roboty a AGV vozíky vznikla flexibilní výrobní linka pro lehké díly. Například jistá továrna na převodovky byla schopna vyrobit 12 různých typů ozubených kol současně pomocí CNC obráběcích center a automatizovaných systémů upínání. To zkrátilo dobu přechodu ze 2 hodin na 15 minut a zvýšilo celkovou efektivitu zařízení (OEE) o 40 %.
Použití technologie digitálního dvojčete ke zlepšení parametrů procesu
Při zpracování lehkých hliníkových slitin používá CNC systém digitální dvojčata k modelování, jak se mění teplotní pole při různých řezných rychlostech. Poté automaticky importuje nejlepší nastavení do obráběcího stroje. Po použití této metody byla jistá společnost schopna snížit míru povrchových defektů zpracování nábojů kol z 5 % na 0,3 % a snížit neplánované prostoje o 70 % díky předpovědi opotřebení nástroje.