Η Autodesk μειώνει τον χρόνο κατεργασίας Blisk κατά 74% μέσω καινοτόμων διαδρομών εργαλείων και προσαρμοσμένων εργαλείων – Προηγμένη κατασκευή
Η λέξη «Blisk» είναι ένα portmanteau του «Bladed Disk». Είναι ένα ενιαίο εξάρτημα που αποτελείται από ένα δακτύλιο πτερυγίων αεροτομής που είναι διατεταγμένα γύρω από μια κεντρική πλήμνη όπου το Blisk δημιουργεί περιστροφική κίνηση από τη δύναμη του αέρα που φυσά μέσω ενός αεροκινητήρα. Παραδοσιακά, τα Blisks εντοπίζονται μόνο σε στρατιωτικούς αεροκινητήρες, για παράδειγμα τα στάδια καύσης χαμηλής πίεσης του EJ200 Euro Fighter και του F35 Lighting II – Joint Strike Fighter λόγω της πολυπλοκότητας κατασκευής και του σχετικού κόστους.
Βελτιστοποιήσεις διαδρομής εργαλείων για αύξηση της παραγωγικότητας των πελατών
Οι εξελίξεις στο CAM και οι ολοένα και πιο ικανές εργαλειομηχανές επέτρεψαν στην τεχνολογία Blisk να γίνει πιο εύκολα διαθέσιμη για χρήση σε εμπορικούς αεροκινητήρες.
Η ομάδα Global Consulting Delivery (GCD) της Autodesk υπέγραψε συμβόλαιο με μια εταιρεία κατασκευής αεροδιαστημικής για την παροχή βελτιώσεων ανάπτυξης διαδικασιών στην παραγωγή της Blisk. Ο στόχος του πελάτη ήταν απλός. μειώστε το κόστος μειώνοντας τον χρόνο του κύκλου κατεργασίας. Ο περιορισμός ήταν ότι ο πελάτης δεν επιθυμούσε να αλλάξει η σουίτα κοπτικών εργαλείων, ειδικά για το φινίρισμα.
Ο λόγος για αυτό είναι ότι τα εξαρτήματα της αεροδιαστημικής και οι καθορισμένες διαδικασίες κατασκευής τους ελέγχονται αυστηρά. οποιεσδήποτε αλλαγές πρέπει να περνούν από μακρές διαδικασίες επικύρωσης. Η διατήρηση της συνοχής του κόφτη αποτρέπει την ανάγκη επανεπικύρωσης και έτσι οι βελτιώσεις της διαδικασίας θα μπορούσαν να εφαρμοστούν αμέσως.
Δεδομένων των περιορισμών που επιβλήθηκαν, το συνολικό όφελος ήταν περιορισμένο. Ωστόσο, ακόμη και με αυτούς τους περιορισμούς, με τη χρήση ισχυρών στρατηγικών μηχανικής κατεργασίας στο Fusion 360 με το PowerMill, ο χρόνος του κύκλου κατεργασίας των πελατών μειώθηκε κατά 40% και οι στόχοι του έργου εκπληρώθηκαν με επιτυχία. Κατά τη διάρκεια της αναθεώρησης κλεισίματος του έργου, η ομάδα του GCD αναρωτήθηκε τι θα μπορούσε να επιτευχθεί χωρίς τέτοιους περιορισμούς. πόσο μακριά θα μπορούσε να προωθηθεί το λογισμικό και το υλικό και πόσο θα μπορούσαν να μειωθούν οι χρόνοι του κύκλου κατεργασίας;
Πέρα από τα όρια
Λεπτομέρειες Μελέτης Περίπτωσης
- Φλας διαμέτρου 800mm
- Υλικό Ti-64
- 31 Λεπίδες: 120mm ύψος, 84mm μήκος χορδής
- Συμπαγές προ-γυρισμένο Billet
- Χρόνος βασικού κύκλου στις εγκαταστάσεις της Autodesk: 135 ώρες
- Τρέχον κόστος κοπής: 2.200 £
Η πρόθεση της GCD ήταν να κάνει μια τεράστια μείωση του χρόνου του κύκλου κατεργασίας. Για να επιτευχθεί αυτό, εξετάστηκαν όλες οι πτυχές της διαδικασίας κατεργασίας. όχι μόνο η στρατηγική κοπής αλλά και η εργαλειομηχανή, τα εξαρτήματα στερέωσης, οι κόφτες και οι βάσεις κοπής επίσης.
Οι διαδρομές εργαλείων αεροτομής Blisk συνήθως αποτελούνται από πολλά ρηχά περάσματα τραχείας, ημιτελικής και φινιρίσματος με χρήση κοπτικών με μπίλια. Αυτό παρουσιάζει μερικές προκλήσεις. Τα αεροτομές είναι συνήθως ψηλά και λεπτά και έτσι κινούνται και δονούνται κατά τη διάρκεια του κύκλου κατεργασίας που προκαλεί προβλήματα. Συγκεκριμένα, η κίνηση και το φορτίο του κόφτη αλλάζουν συνεχώς. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μια συνεχή επίδραση ώθησης/έλξης στο υλικό και το αεροτομείο που υποβάλλεται σε κατεργασία. Αυτές οι απρόβλεπτες δυνάμεις έχουν ως αποτέλεσμα είτε ασυνεπείς συνθήκες υλικού είτε να αφήνονται σημάδια κατεργασίας στην επιφάνεια του αεροτομού. Ο συνδυασμός και η προσέγγιση της διαδρομής εργαλείων που χρησιμοποιήθηκε ήταν εντελώς διαφορετικός από τη συμβατική προσέγγιση που παραδοσιακά περιελάμβανε πολλές ρηχές αλλά γρήγορες πάσες κοπής και περιοριζόταν σε τύπους σφαιροκόπτη. Αυτή η προσέγγιση τροποποιήθηκε για να χρησιμοποιήσει μια λειτουργία σχισμής για να κόψει κάθε προφίλ αεροτομής αφαιρώντας τη μέγιστη ποσότητα υλικού σε όσο το δυνατόν λιγότερο χρόνο για να δημιουργηθεί ένα σχήμα κοντά στο δίχτυ. Για το φινίρισμα του εξαρτήματος χρησιμοποιήθηκαν στη συνέχεια κόφτες χονδροποίησης και φινιρίσματος τύπου βαρελιού. Η φόρμα Barrel επιτρέπει την επίτευξη μεγαλύτερης αναβάθμισης και τη μείωση των χρόνων κύκλου. Τυπικά, αυτοί οι τύποι κοπής μπορεί να είναι δύσκολος στον προγραμματισμό και τον έλεγχο λόγω ενός συνδυασμού της μορφής κοπής μεγάλης ακτίνας και της επιθυμίας να ελαχιστοποιηθεί η κίνηση του άξονα-εργαλείου, αποφεύγοντας ταυτόχρονα τις συγκρούσεις του συγκρατητήρα με το εξάρτημα. Οι αποκλειστικοί αλγόριθμοι ελέγχου και εξομάλυνσης εργαλείων Blade, Blisk and Impeller (BBI) της PowerMill σε συνδυασμό με την αυτόματη αποφυγή και επαλήθευση σύγκρουσης έκαναν την εμπειρία προγραμματισμού ταχύτερη και ευκολότερη με λίγες επαναλήψεις και ελάχιστη επεξεργασία μετά τον υπολογισμό.
Το κλειδί για την επιτυχία της στρατηγικής μηχανικής κατεργασίας ήταν η διαθεσιμότητα και η γκάμα του εξοπλισμού που ήταν διαθέσιμος στο τεχνολογικό κέντρο της Autodesk στο Ηνωμένο Βασίλειο, όπου η πρόσβαση σε μια μηχανή CNC πολλαπλών αξόνων που χρησιμοποιείται συνήθως στην αεροδιαστημική ήταν διαθέσιμη για ανάπτυξη διεργασιών.
Επίσης ζωτικής σημασίας για την επιτυχία ήταν η στρατηγική συνεργασία της GCD με μια εξειδικευμένη εταιρεία κοπτικών εργαλείων, της οποίας η ειδικότητα είναι να σχεδιάζει και να κατασκευάζει κόπτες σε εξαιρετικά αυστηρές ανοχές και να τους κατασκευάζει για κάθε συγκεκριμένη διαδικασία. Παρήγαγαν το ακριβές μέγεθος, το σχήμα και την ανοχή κοπτικών που απαιτούνται, συμπεριλαμβανομένων των λαβών κοπής και παρείχαν την τεχνογνωσία για να ακονίσουν τις παραμέτρους κοπής για τη διαδικασία.
Αυτοί οι βελτιστοποιημένοι κόφτες επέτρεψαν την πλήρη βελτιστοποίηση των στρατηγικών διαδρομής εργαλείων, μεγιστοποιώντας τις ταχύτητες κοπής, τις τροφοδοσίες, τα βάθη και τα πλάτη της κοπής και των χαρακτηριστικών ισχύος και σταθερότητας εργαλειομηχανών. Το τιτάνιο είναι ένα πολύ ακριβό υλικό και τα Blisks απαιτούν τεράστια επένδυση σε χρόνο και μηχανήματα για την παραγωγή τους, καθιστώντας τα αντικείμενα υψηλής αξίας και ακριβά στην παραγωγή τους. Για να διασφαλιστεί ο στενός έλεγχος της ποιότητας του εξαρτήματος, πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις κατά τη διάρκεια του κύκλου κατεργασίας χρησιμοποιώντας το Fusion 360 με PowerINSPECT. Η επαλήθευση στη μηχανή (OMV) είναι μια διαδικασία χρήσης ενός αισθητήρα αφής στον άξονα του μηχανήματος για τη λήψη μετρήσεων του εξαρτήματος. Η μέτρηση του Blisk στην εργαλειομηχανή με αυτόν τον τρόπο επαλήθευσε τη σωστή ποσότητα αφαίρεσης υλικού, καθώς και τη διασφάλιση ότι οι αεροτομές ήταν σταθερές και δεν παραμορφώθηκαν. Αυτό παρείχε επικύρωση και διαβεβαίωση ότι αυτά τα ακριβά εξαρτήματα θα ήταν ακριβή και σωστά μόλις ολοκληρωθεί ο κύκλος κατεργασίας. Η τελική επιθεώρηση πραγματοποιήθηκε στο τμήμα ποιοτικού ελέγχου του τεχνολογικού κέντρου της Autodesk στο Ηνωμένο Βασίλειο χρησιμοποιώντας μια μηχανή μέτρησης συντεταγμένων (CMM) και εξοπλισμό οπτικής σάρωσης 3D.
Λεπτομέρειες ολοκλήρωσης μελέτης περίπτωσης
- Κόστος κοπής: 1.217 £
- Συνολικά χρησιμοποιημένα κοπτικά: 18
- Επιτευχθείσα ανοχή: ~0,01mm
- Χρόνος κύκλου που επιτυγχάνεται: 35 ώρες
Αποταμίευση συνοπτικά
Η συνολική εξοικονόμηση χρόνου κύκλου ήταν 135 ώρες και μειώθηκε σε 35 ώρες, που ισοδυναμεί με εξοικονόμηση 74%. Απίστευτα το κόστος εργαλείων μειώθηκε επίσης κατά 45%. Όλα αυτά θα δώσουν τη δυνατότητα στον κατασκευαστή να αλλάξει τον τρόπο που βλέπει αυτά τα προϊόντα και ενδεχομένως να διαταράξει το χαρτοφυλάκιο προϊόντων του.
Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τον τρόπο με τον οποίο η ομάδα Global Consulting Delivery της Autodesk μπορεί να σας βοηθήσει με τα κατασκευαστικά προβλήματα που αντιμετωπίζετε, επικοινωνήστε με την ομάδα λογαριασμού σας Autodesk.