一,기술적 원리: 다-축 연결과 실시간-보간 간의 공동 작업
기하학적으로 비선형적인 표면은 복잡한 표면을 구성합니다. 곡률과 비틀림은 공간의 위치에 따라 항상 변합니다. 공구 축이 고정되어 있기 때문에 기존의 3{2}}축 가공에서는 간섭 및 과잉 절단 문제를 방지하기가 어렵습니다. 5{4}}축 연결 가공은 X/Y/Z 3{5}}축에 A/C(또는 B) 이중 회전축을 추가합니다. 이를 통해 "공구 축 벡터 동적 제어"라고 불리는 표면 법선 벡터를 사용하여 공구 축을 실시간으로 변경할 수 있습니다. 예를 들어 항공 엔진 블레이드를 가공할 때 공구 축 스윙 각도는 항상 ± 60도 이내로 유지되어야 합니다. 표준 TCP(공구 중심점) 교정 접근 방식은 0.02mm의 위치 부정확성을 제공합니다. 반면 RTCP(회전 공구 중심점) 알고리즘은 좌표 변환을 사용하여 공작 기계 동작 오류를 수정하고 0.005mm 이내로 위치를 보다 정확하게 만듭니다.
5{0}}축 가공은 실시간{1}}보간 기술을 기반으로 합니다. 전통적인 오프라인 선형 보간법은 표면을 수많은 작은 선분으로 나누어야 합니다. 이로 인해 NC 프로그램 파일이 너무 커지고 가공 속도가 너무 느려집니다. NURBS(NonUniform Rational B-Spline) 곡선 보간 알고리즘은 최신 CNC 시스템에서 CAD 모델의 매개변수 표면을 직접 평가하고 연속적인 도구 경로를 만드는 데 사용됩니다. 예를 들어 Siemens 840D CNC 시스템은 NURBS 실시간{8}}시간 보간을 사용하여 보간 주기를 2ms에서 0.5ms로 단축합니다. 이는 고속 가공에 필요한 것입니다.{11}} 신에너지 자동차의 B{13}}필러 내부 패널을 처리하기 위해 적응형 행 간격 알고리즘이 사용되었습니다. 이 알고리즘은 곡률에 따라 스텝 크기를 변경하여 잔여 높이 변동을 0.03mm에서 0.005mm로 낮추고, 표면 거칠기 Ra 값을 0.8μm에서 0.4μm로 개선하고, 항력 계수를 0.02로 낮추어 차량당 연간 약 50L의 연료를 절약했습니다.
2, 주요 절차는 경로 계획부터 매개변수 최적화까지 폐쇄{1}}루프 제어입니다.
1. 공구 경로 계획
복잡한 표면을 가공할 때는 표면의 모양에 따라 경로 방법을 선택해야 합니다.
아이소메트릭 오프셋 접근 방식은 기본 지형에서 가장 잘 작동합니다. 가파른 곳에서는 잔류 높이 변화가 발생할 수 있지만 도구 경로가 모두 동일한 거리에 있는지 확인합니다.
적응형 가공: 표면의 곡선 정도에 따라 공구 경로의 밀도를 변경합니다. 예를 들어, 특정 유형의 항공 엔진용 고압 압축기 블레이드 작업 시 적응형 알고리즘은 곡률 반경 R12mm에서 R3mm까지의 경사 영역에서 라인 간격을 0.5mm에서 0.2mm로 자동 변경합니다. 이렇게 하면 절단이 너무 멀리 진행되어 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있습니다.
윤곽 가공: 가파른 표면에 적합한 표면 윤곽선을 따라 경로를 만듭니다. 윤곽 기법을 활용하여 풍력 터빈 블레이드 피치 베어링 가공 속도를 8시간에서 5시간으로 단축하고 공구 수명을 30% 연장했습니다.
2. 올바른 도구 선택 및 올바른 매개변수 설정
가공 품질은 절삭 공구의 기하학적 매개변수에 직접적인 영향을 받습니다.
볼 엔드 밀링 커터: 자유로운 형태의 표면을 정밀하게 가공하는 데 적합하지만-절단 속도가 느리고 칩이 쌓일 수 있습니다. 특정 알루미늄 합금 엔진 실린더 블록을 가공할 때 경질 합금 볼 엔드 밀링 커터가 사용됩니다. 절삭 속도는 1500m/min, 이송 속도는 0.1mm/tooth, 표면 거칠기 Ra 값은 0.2μm로 설정되었습니다.
플랫 엔드 밀링 커터는 빠르게 절단되므로 일반 표면을 황삭 가공하는 데 적합하지만 가장자리에 버가 남을 수 있습니다. 특정 기어박스 기어를 가공하는 동안 세라믹 플랫 엔드밀 커터를 사용하고 절삭 속도를 2000m/min으로 높였습니다. 이로 인해 재료 제거 속도가 40% 더 빨라졌습니다.
원추형 밀링 커터는 최상의 칩 제거를 위해 원뿔의 각도를 변경할 수 있기 때문에 깊은 캐비티 표면을 절단하는 데 적합합니다. 15도 테이퍼 밀링 커터를 사용하여 특정 금형 캐비티를 가공하고 절삭 깊이를 5mm에서 8mm로 높였습니다. 이를 통해 가공 효율성이 25% 향상됩니다.
최상의 절단 설정을 얻으려면 품질과 효율성 사이의 균형을 찾아야 합니다.
절단 속도: 고온-합금으로 작업할 때 너무 빨리 절단하면 공구가 빨리 마모될 수 있습니다. Inconel 718 합금 터빈 디스크를 밀링할 때는 AlTiN{3}} 코팅된 절삭 공구를 사용했으며 절삭 속도는 60m/min을 유지했습니다. 이로 인해 도구의 지속 시간이 15분에서 2시간으로 길어졌습니다.
이송 속도: 알루미늄 합금 작업 시 이송 속도가 너무 빠르면 스케일 결함이 쉽게 발생할 수 있습니다. 새로운 에너지 차량 배터리 트레이를 만들기 위한 공급 속도는 반응 표면 방법론 최적화 매개변수를 사용하여 1000mm/min에서 800mm/min으로 변경되었습니다. 표면 거칠기 Ra 값도 0.8μm에서 0.4μm로 낮아졌습니다.
절입 깊이: 티타늄 합금을 가공할 때 너무 깊게 절입하면 쉽게 가공 경화가 발생할 수 있습니다. 특정 인공 비구 컵을 제작하기 위해 층상 절단 접근법이 사용되었습니다. 각 층을 0.2mm 깊이로 절단하고 전체 절단 깊이를 1mm에서 0.8mm로 변경하여 표면을 10% 더 단단하게 만들었습니다.
3, 장비 선택: 공작 기계의 정확성부터 감지 시스템까지 전체 체인
1. 매우 견고한 5{1}}축 머시닝 센터
복잡한 표면 절단의 경우 공작 기계는 뜨거워질 때 빠르게 반응하고 안정적이어야 합니다. 예를 들어, DMG MORI DMU 125 P 5{2}}축 공작 기계에는 충격 흡수 성능이 50% 더 뛰어난 미네랄 캐스팅 베드 본체가 있습니다. 스핀들 속도는 20000rpm에 도달할 수 있는데, 이는 항공기 엔진 블레이드의 고정밀 가공 요구사항에 적합할 만큼 충분히 빠릅니다-. 자동차용 금형을 만드는 모 회사가 이 장비를 도입한 후 금형 캐비티 가공 시간이 120시간에서 48시간으로 단축되고, 공구 비용도 35% 절감됐다.
2. 온라인으로 측정하고 보상하는 시스템
가공이 정확한지 확인하려면 실시간으로 사물을 관찰하고 실수가 있으면 수정하는 것이 중요합니다. Renishaw REVO 5{1}}축 측정 프로브는 특정 기어박스 기어를 가공할 때 기계의 치형 문제를 찾는 데 사용됩니다. CNC 기술은 공구 마모와 열 변형을 자동으로 보완하여 치형 프로파일을 더욱 정확하게 만들고(IT7에서 IT6까지) 전송 소음을 3dB 낮춥니다.
3. 냉각 및 윤활을 위한 우수한 시스템
복잡한 표면을 절단할 때 공구와 가공물이 접촉하는 온도가 빠르게 800도를 넘을 수 있으므로 마이크로 윤활(MQL) 또는 저온{1}}냉기 기술을 사용해야 합니다. MQL 시스템은 알루미늄 합금 엔진 실린더 블록을 가공하는 데 사용되었습니다. 이를 통해 필요한 절삭유량을 20L/h에서 0.5L/h로 줄이고 공구 수명을 2배로 늘리며 가공 비용을 40% 절감했습니다.
4, 산업 응용: 항공우주에서 신에너지 차량에 이르기까지 다양한 분야의 지식을 활용합니다.
1. 항공기 엔진용 블레이드
5{0}}축 연결 가공은 특정 유형의 항공기 엔진의 고압 압축기 블레이드에 사용됩니다.- NURBS 보간 및 적응형 경로 계획을 사용하면 표면 정확도가 ± 0.02mm에서 ± 0.005mm로 증가하고 엔진 추력은 3% 증가하며 연료 사용량은 1.5% 감소합니다.
2. 신에너지 자동차용 배터리 트레이
특정 배터리 트레이는 6061 알루미늄 합금으로 제작되었습니다. 고속-밀링과 T6 시효 처리를 통해 인장 강도를 280MPa에서 380MPa로 높여 안전성과 경량화 요구 사항을 모두 충족합니다.
3. 지능형 주행 센서용 브라켓
일부 레이저 레이더 브래킷은 티타늄 합금으로 구성됩니다. 5-축 가공과 전기화학 연마를 통해 표면 거칠기 Ra 값을 0.8 μm에서 0.1 μm로 낮추는 것이 가능합니다. 이는 또한 신호 전송 손실을 5% 낮추고 위치 정확도를 0.01도 향상시킵니다.
