Bili ste tamo ranije. Novi prototip se vraća iz mašinske radionice, a prva stvar koju vaš inženjerski tim radi je da ne slavi -, već provjeri da li odgovara. Da li je nosač u liniji? Da li je sjedište kućišta u ravnini sa spojnim dijelom? Češće nego što bi iko želio, odgovor je "skoro", a "skoro" znači još jedan krug dorade, još dvije-nedjelje čekanja i još jedno kašnjenje vašeg vremenskog okvira razvoja.
Ovo je tihi trošak koji mnogi automobilski timovi apsorbiraju, a da to ikad ne stave broj. Svaki dodatni ciklus prototipa nije samo problem sa rasporedom -, to je gubitak materijala, izgubljeno vrijeme mašine i pregled dizajna koji je gurnut dalje na cestu. Kako vozila postaju složenija, posebno sa prelaskom na električne pogone i ADAS sisteme-pakovane senzorima, dijelovi više nisu jednostavni blokovi kroz koje je izbušena rupa. Zakrivljene su, zakošene i pune crta na svakom licu. I upravo tu mnogi tradicionalni pristupi mašinskoj obradi počinju da se bore.
Evo gdje5-osni dio za glodanjeproizvodnja zarađuje svoju reputaciju. Umjesto okretanja i ponovnog{1}}pritezanja dijela više puta kako bi se dosegla svaka površina, mašina sa 5-ose može pristupiti radnom komadu iz gotovo bilo kojeg ugla u jednoj postavci. Za izradu prototipa automobila, gdje su tačnost i ponovljivost važni jednako kao i brzina, ta razlika se odmah pokazuje - u čvršćim tolerancijama, čistijim površinama i prototipovima koji se zapravo poklapaju s CAD modelom prvi put.
Zašto je automobilske prototipe sve teže obrađivati
Moderni automobilski dijelovi jednostavno nisu oblikovani kao prije. Kućišta motora za EV, usisne grane, držači senzora, komponente kućišta baterije - ovi dijelovi rutinski kombinuju složene krive, ugaone izbočine i duboke džepove na više od jedne strane. Dio koji je nekada bio jednostavan nosač sada ima karakteristike montaže na tri različite ravni.
Ta geometrijska složenost se sudara s razvojnim tempom koji se stalno kompresuje. Proizvođači originalne opreme i Tier 1 dobavljači su pod stalnim pritiskom da skrate cikluse validacije, što znači da prodavnice prototipa više ne dobijaju luksuz sporih procesa u više- koraka. Prototip koji zahtijeva tri odvojena podešavanja na 3-osi glodalici nije samo sporiji - svako ponovno-stezanje unosi malu količinu pozicione greške. Dodajte dva ili tri koraka ponovnog pričvršćivanja i te male greške se spajaju u dio koji je izvan tolerancije gdje se najviše računa: na površinama koje se spajaju.
To je obično kada prototip bude odbijen u montaži, ne zato što je materijal bio pogrešan ili dizajn bio pogrešan, već zato što sam proces obrade nije mogao održati geometriju zajedno u višestrukim postavkama. To je problem procesa, a ne problem dizajna - i to je problem za rješavanje složenog geometrijskog glodanja na jednoj platformi.
Šta 5-osna obrada zapravo radi drugačije
Razmislite o tome na ovaj način: 3-glodalo može samo pomicati rezni alat gore, dolje, lijevo i desno - kao vrlo precizna bušilica. Da biste dosegli lice pod uglom, morate fizički osloboditi dio, rotirati ga i ponovo stegnuti. Svaki od tih koraka je prilika da se dio pomakne, makar i neznatno.
Mašina sa 5-osi dodaje dvije rotacijske ose, tako da rezna glava - ili sto koji drži dio - mogu se naginjati i rotirati dok je alat još uvijek uključen. U praksi, to znači da se dio sa karakteristikama na pet ili šest strana često može završiti u jednom postavljanju, a da se nikada ne otkopča.
Za rad prototipa, praktične razlike se brzo zbrajaju:
Manje podešavanja - najsloženiji dijelovi idu od 3-4 operacije stezanja do jedne
Stroža kontrola tolerancije - bez ponovnog-fiksiranja znači da nema greške u naslaganom položaju
Bolja završna obrada površine na zakrivljenoj geometriji - alat ostaje pod optimalnim uglom rezanja umjesto kompenzacije s kugličnim-mrezom pod strmim uglom
Brži obrt - manje vremena ručnog ponovnog-postavljanja između operacija
|
3-osna obrada |
5-osna obrada |
|
|
Tipične postavke za složeni nosač |
3-4 |
1 |
|
Rizik kumulativne tolerancije |
Više (svaka re-stezaljka dodaje grešku) |
Donja (jedna referentna tačka) |
|
Završna obrada na ugaonim/zakrivljenim stranama |
Često zahtijeva sekundarnu završnu obradu |
Ostvarljivo u primarnom prolazu |
|
Najprikladniji za |
Jednostavna, uglavnom ravna geometrija |
Više{0}}dijelovi, pod uglom ili zakrivljeni dijelovi |
Ovo je zaista srž zašto5-osni CNC obradni dijelovipostali su zadani izbor za sve osim najjednostavnijeg nosača ili odstojnika u izradi prototipa automobila. Ne radi se o tome da je proces "napredniji" zbog samog sebe -, već o eliminisanju specifičnog koraka koji uzrokuje većinu odbijanja prototipa.
Stvarni uticaj na vreme preokreta prototipa
Proizvodno istraživanje o smanjenju podešavanja dosljedno je ukazivalo na ne-vrijeme rezanja - stezanje, poravnavanje, promjenu alata između operacija - kao jednog od najvećih skrivenih doprinosa ukupnom vremenu izrade na složenim dijelovima, što često čini veći udio u ukupnom vremenu ciklusa nego samo rezanje. Smanjivanje toga s višestrukih postavki na jedno ne štedi samo popodne u radnji. Na tipičnom programu prototipa automobila koji se izvodi sa tri ili četiri iteracije dizajna, oslobađanje dana od svakog ciklusa može značiti sedmice van cjelokupnog vremenskog okvira validacije.
To je vrsta kompozitnog efekta koji se pojavljuje u rasporedu programa, a ne samo u izvještaju o efikasnosti u radnji - i to je veliki dio zašto inženjerski timovi sve više navodeCNC glodani prototipoviproizvodi se na 5-osnoj opremi kada geometrija dijela prijeđe određeni prag složenosti.
Studija slučaja: Sunhingstonesov pristup obradi prototipa automobila
Nedavni projekat koji je vodio Sunhingstones je dobra ilustracija kako se ovo odvija u praksi. Proizvođaču novog energetskog vozila bio je potreban redizajniran prototip kućišta motora - dio sa montažnim izbočinama na četiri strane, unutrašnjim profilom kanala za hlađenje i zahtjevom tolerancije na sjedištu ležaja koji gotovo da nije ostavljao mjesta za greške.
Prva verzija, mašinski obrađena na 3-osi opremi od strane prethodnog dobavljača, dva puta nije uspjela pri montaži. Osnovni uzrok se nalazi u akumuliranom pozicijskom pomaku od ponovljenog ponovnog fiksiranja između operacija.
Sunhingstonesov inženjerski tim je ponovo-isplanirao dio za proizvodnju s jednom-postavkom 5-osova. Obradom svih kritičnih karakteristika - ležišta ležaja, montažnih izbočina i profila kanala za hlađenje - u jednom kontinuiranom postavljanju, tim je održao toleranciju sjedišta ležaja unutar specifikacije na prvom artiklu, a dio je prošao provjeru uklapanja sklopa bez dorade. Klijentov programski rok je napredovao bez drugog ciklusa odbijanja koji ih je već koštao dvije sedmice u prethodnoj verziji.
To je praktična vrednost proizvodnje delova za glodanje sa 5 osovina za izradu prototipa: ne radi se samo o tome da se postigne stroži broj na listi specifikacija, već o tome da ne morate da ponavljate posao.
Što tražiti u 5-osnoj CNC tvornici obrade
Ako procjenjujete dobavljače za nadolazeći program prototipa, sama složenost geometrije trebala bi vam reći da li vam je potrebna radnja s 5 osa. Nekoliko stvari koje vrijedi provjeriti prije nego što predate program dobavljaču:
Zapisi o kalibraciji mašine - pitaju koliko često se oprema provjerava u odnosu na toleranciju, a ne samo kada je kupljena
Raspon materijala - dobar proizvođač prototipa automobila bi trebao rukovati aluminijskim legurama, inženjerskom plastikom i sve lakšim kompozitima bez promjene dobavljača
Iskustvo planiranja postavljanja - pitajte kako bi pristupili vašem konkretnom dijelu, a ne samo specifikacijama njihove mašine
Kvalitetna dokumentacija - prvi-izvještaji o inspekciji artikla i podaci o dimenzijama, a ne samo usmena potvrda
Transparentnost obrta - pouzdana 5-osna CNC tvornica za obradu bi trebala biti u mogućnosti dati vam realno vrijeme isporuke unaprijed, a ne grubo nagađanje
Ako nabavljate veliki broj u višestrukim iteracijama prototipa, također je vrijedno zapitati se može li trgovina djelovati kao veleprodajni dobavljač CNC prototipa za praćenje-proizvodnih serija, tako da ne-kvalificirate novog dobavljača nakon što je dizajn potvrđen.
Industrijsko priznanje i standardi kvaliteta
Dobavljači precizne strojne obrade koji opslužuju automobilski sektor se sve više mjere u odnosu na standarde koje postavljaju organizacije poput ESTA, čiji stalni rad na sigurnosti proizvodnje i pouzdanosti procesa nastavlja da oblikuje najbolje prakse u cijeloj industriji. Prodavnice koje ostaju usklađene s ovim evoluirajućim standardima imaju tendenciju da budu one koje dosljedno drže toleranciju u svim serijama proizvodnje, a ne samo na jednom uzorku.
Materijali koji se obično koriste za glodanje prototipa automobila
Izbor materijala utiče i na obradivost i na to koliko je prototip reprezentativan za finalni proizvodni deo. Nekoliko uobičajenih opcija:
Legure aluminijuma (6061, 7075) - lagane, dobre obrade, široko se koriste za kućišta i strukturne nosače
Inženjerska plastika (POM, PA) - korisna za funkcionalne prototipove gdje su težina ili električna izolacija bitni
Nehrđajući čelik - za dijelove koji zahtijevaju veću čvrstoću ili otpornost na koroziju, kao što su pričvršćivači ili strukturni nosači
Legure titanijuma - se selektivno koriste za visoke-performanse ili motorsport-susedne aplikacije gde je odnos snage{3}}prema-težini kritičan
Pravi materijal zavisi od toga šta prototip treba da dokaže - samo pristajanje i oblik, ili funkcionalne performanse pod opterećenjem.
FAQ
P: Šta je 5-osna obrada i kako funkcionira?
O: 5-osinska obrada koristi dvije dodatne rotacijske ose izvan standardnog kretanja X, Y i Z, omogućavajući reznom alatu da pristupi dijelu iz gotovo bilo kojeg ugla bez ponovnog-pritezanja. Ovo omogućava da se složena, višestruka geometrija završi u jednoj postavci.
P: Koja je razlika između 3-osne i 5-osne CNC obrade za prototipove?
O: 3-mašinska obrada može seći samo iz fiksne orijentacije, što zahtijeva višestruke postavke za dijelove pod uglom ili više lica. . 5-osovina obrada postiže iste karakteristike u jednoj postavci, smanjujući kumulativnu grešku tolerancije i često poboljšavajući završnu obradu zakrivljene geometrije.
P: Koliko dugo traje izrada prototipa od 5-osinog CNC-a?
O: Preokret zavisi od složenosti dijela i materijala, ali pošto 5-osinska obrada eliminira višestruke korake ponovnog učvršćivanja, većina prototipova se završava brže od ekvivalentnog procesa sa 3 ose - često u danima, a ne sedmicama za umjereno složene dijelove.
P: Da li je 5-osna obrada skuplja od 3-osne za automobilske dijelove?
O: Po-satne stope mašine mogu biti veće, ali ukupni trošak je često uporediv ili niži kada se uzme u obzir smanjen rad pri postavljanju, manji broj odbijenih prototipova i brži obrt -, posebno na dijelovima sa karakteristikama na više strana.
P: Može li 5-osinska obrada podnijeti male narudžbe prototipa?
O: Da. 5-osovinska oprema je dobro prikladna za rad prototipa male{1}}obine, velike-miješanosti upravo zato što ne zahtijeva prilagođeno pričvršćivanje za svaki novi dizajn dijela, za razliku od nekih-proizvodnih procesa velikog obima.
Spremni da poboljšate svoj sljedeći prototip?
Ako vaši trenutni prototipovi ne odgovaraju-provjerama ili traju duže nego što vremenski okvir vašeg programa može apsorbirati, možda bi bilo vrijedno ponovno-procijeniti kako se obrađuju, a ne samo gdje. Obratite se da razgovarate o geometriji vašeg dijela i dobijete realnu procjenu zahtjeva za postavljanje, sposobnosti tolerancije i zaokreta za vašu sljedeću izgradnju prototipa automobila.
Izvori
Partnerstvo za proširenje proizvodnje i akademsko istraživanje o vremenu ne-rezanja (postavljanje, stezanje, promjena alata) kao glavni doprinos ukupnom vremenu ciklusa obrade u složenoj-proizvodnji dijelova
Industrijsko izvještavanje o kompresiji ciklusa razvoja prototipa automobila usred složenosti dizajna EV i ADAS-a
ESTA (Asocijacija proizvođača opreme/pridružena evropska tijela) objavila je smjernice o sigurnosti proizvodne opreme i standardima procesa
