ماشینکاری CNC چه نقشی در سبک سازی خودرو دارد؟

1. موتور دقیق برای کار با مواد سبک
ایده اصلی پشت خودروهای سبک وزن، استفاده از مواد جدید مانند آلیاژهای آلومینیوم، آلیاژهای منیزیم و کامپوزیت های فیبر کربن به جای فولاد است. این مواد سبک و مستحکم هستند، اما برای کار به تجهیزات دقیق تر و کنترل فرآیند بهتری نیاز دارند. کنترل برنامه دیجیتال در فناوری ماشینکاری کنترل عددی به شما امکان می دهد مواد سبک وزن را با دقت بسیار بالا ماشینکاری کنید.
گام بزرگی در پردازش آلیاژهای آلومینیوم
به عنوان مثال، بلوک های سیلندر موتور چدن استاندارد بسیار سنگین هستند، در حالی که بلوک های سیلندر آلیاژ آلومینیوم می توانند وزن را بین 40 تا 50 درصد کاهش دهند. مرکز ماشین‌کاری CNC با فناوری اتصال پنج محوری، می‌تواند سطوح پیچیده، سوراخ‌های تزریق سوخت و سوراخ‌های شمع را در حفره بدنه سیلندر به‌صورت هم‌زمان ماشین‌کاری کند. می تواند این کار را با دقت 0.005 ± میلی متر و زبری سطح Ra کمتر یا مساوی 0.8 میکرومتر انجام دهد. یک خودروساز پیشرفته زمان تولید سیلندرها را 30 درصد و مقدار ضایعات را 12 درصد تا 0.8 درصد پس از تغییر به ماشینکاری CNC کاهش داد. با بهینه سازی پارامترهای برش همزمان، عمر ابزار تا 300 درصد افزایش یافت.
کنترل قالب گیری مواد کامپوزیت فیبر کربن
در ابتدا، مواد فیبر کربنی عمدتاً در اتومبیل‌های{0} گران‌قیمت مانند سوپراسپرت‌ها استفاده می‌شد، زیرا کار با آنها گران و سخت بود. فناوری ماشینکاری کنترل عددی این امکان را فراهم کرده است که با ترکیب-فرزکاری با سرعت بالا و برش لیزری، روکش‌های بدنه فیبر کربنی بسازند که کاملاً متناسب باشند. برای مثال، یک شرکت خودروهای انرژی جدید، از براکت‌های بدنه فیبر کربنی پردازش‌شده CNC{4} استفاده می‌کند که 20 درصد سبک‌تر و 15 درصد قوی‌تر از آلیاژ آلومینیوم هستند. با تنظیم زاویه لایه فیبر، اعوجاج پردازش تا 0.1 میلی متر حفظ می شود.
ساخت بسیاری از قطعات آلیاژ منیزیم به طور همزمان
چگالی آلیاژ منیزیم فقط 2/3 به اندازه آلیاژ آلومینیوم است، اما تمایل آن به اکسید شدن و نیروی برشی آن را کمتر مفید می کند. تجهیزات ماشینکاری CNC دارای یک سیستم خنک کننده با فشار بالا و یک ویژگی بهینه سازی پارامتر برش هوشمند است. این بدان معنی است که می تواند قطعاتی مانند براکت های پانل ابزار آلیاژ منیزیم و چارچوب صندلی را بدون هیچ مشکلی پردازش کند. یک تامین کننده خاص قطعات از ماشینکاری CNC برای کاهش وزن بازوهای کنترل آلیاژ منیزیم تا 60 درصد در مقایسه با قطعات فولادی معمولی استفاده کرده است. آنها همچنین از شبیه سازی برای بهبود مسیر ابزار استفاده کردند که باعث شد پردازش 40 درصد کارآمدتر شود.
2. یک "ابزار تولید" برای ساخت سازه های سبک وزن پیچیده
طراحی سبک وزن بیش از مواد جدید را شامل می شود. همچنین باید از بهینه سازی ساختاری برای "کاهش وزن بدون کاهش وزن" استفاده کند. با اتصال چند محوره، شبیه‌سازی و سایر ویژگی‌ها، فناوری ماشین‌کاری کنترل عددی ساخت ساختارهای پیچیده مانند خرپاهای توخالی و لانه‌های زنبوری بیومیمتیک را ممکن می‌سازد.
ماشینکاری اجسام هندسی پیچیده با پیوند چند محوری
ماشین‌کاری CNC پنج محوره می‌تواند سطوح فضایی را بسازد که با ماشین‌ابزارهای معمولی سه-محور ساختن آنها سخت است. به عنوان مثال، تیغه های یک توربوشارژر باید دارای سطوح آیرودینامیکی پیچیده باشند. مرکز ماشینکاری CNC محورهای X، Y، Z و محورهای چرخش A و B را همزمان کنترل می کند. این دقت سطح تیغه را در ± 0.01 میلی متر و زبری سطح Ra < 0.4 میکرومتر نگه می دارد. این باعث می شود راندمان افزایش 10٪ افزایش یابد و وزن تا 15٪ کاهش یابد.
بهینه سازی مسیر ماشینکاری با استفاده از شبیه سازی
هنگام کار با ساختارهای توخالی سبک، سیستم CNC می تواند از نرم افزار CAD/CAM برای مدل سازی خطر برخورد ابزار با قطعه کار و بهبود پارامترهای برش استفاده کند. شرکتی که با زیرفریم‌های آلیاژ آلومینیوم کار می‌کرد، از شبیه‌سازی برای کاهش 25 درصدی حرکت بیکار و 40 درصد نوسان نیروی برش استفاده کرد. به این ترتیب زمان پردازش از 45 دقیقه به 28 دقیقه کاهش می یابد. همچنین با تغییر نرخ تغذیه در پرواز، میزان سایش ابزار به نصف کاهش یافت.
فناوری جبران خطا مطمئن می شود که دقت ثابت باقی می ماند.
قطعات سبک وزن بسیار مستعد اشتباهاتی هستند که در حین فرز انجام می شود. تداخل‌سنج‌های لیزری توسط ماشین‌های کنترل عددی برای مراقبت از تغییر شکل حرارتی دوک، مشکلات گام پیچ و موارد دیگر در زمان واقعی استفاده می‌شوند. سپس به طور خودکار این اطلاعات را در اختیار سیستم کنترل قرار می دهند. به عنوان مثال، هنگام ساخت شفت های انتقال فیبر کربن، فناوری تصحیح خطا خطای هم محوری را بین 0.05 میلی متر و 0.02 میلی متر نگه می دارد که بازده انتقال نیرو را تا 3 درصد افزایش می دهد.
3. تقویت کننده کارایی برای نمونه سازی سریع و تولید انعطاف پذیر
خودروهای سبک وزن به تعادل خوبی بین میزان تحقیق و توسعه خوب و انعطاف پذیری آنها در تولید نیاز دارند. با فناوری ماشینکاری کنترل عددی، می توانید به سرعت نمونه برداری کنید و خطوط تولید را تغییر دهید، که چرخه تکرار محصول را سرعت می بخشد.
نمونه سازی سریع CNC به بررسی طرح ها کمک می کند.
ماشینکاری CNC می‌تواند نمونه‌های اولیه آلیاژ آلومینیوم را برای جعبه‌های باتری خودروهای انرژی جدید در 72 ساعت بسازد که 80 درصد سریع‌تر از ساخت آنها با قالب‌های سنتی است. یک شرکت خاص از ماشینکاری CNC برای آزمایش امکان طراحی ساختار توخالی روی نمونه های سینی باتری آلیاژ منیزیم استفاده کرد. این امر وزن محصول نهایی را تا 25 درصد و هزینه پردازش نمونه ها را تا 60 درصد با بهبود طرح گیره کاهش داد.
خط تولید انعطاف پذیر می تواند انواع مختلفی از تولید را اداره کند.
ترکیب ماشین‌آلات CNC با ربات‌های صنعتی و گاری‌های AGV خط تولید انعطاف‌پذیری برای قطعات سبک ایجاد کرده است. به عنوان مثال، یک کارخانه گیربکس خاص با استفاده از مراکز ماشینکاری CNC و سیستم های فیکسچر خودکار توانست 12 نوع دنده مختلف را همزمان بسازد. این امر زمان تعویض را از 2 ساعت به 15 دقیقه کاهش داد و بازده کلی تجهیزات (OEE) را تا 40 درصد افزایش داد.
استفاده از فناوری دوقلو دیجیتال برای بهبود پارامترهای فرآیند
هنگام پردازش چرخ‌های آلومینیومی سبک وزن، سیستم CNC از دوقلوهای دیجیتالی برای مدل‌سازی نحوه تغییر میدان دما در سرعت‌های مختلف برش استفاده می‌کند. سپس به طور خودکار بهترین تنظیمات را به ماشین ابزار وارد می کند. پس از استفاده از این روش، یک شرکت خاص توانست با پیش‌بینی فرسودگی ابزار، نرخ عیب سطحی پردازش توپی چرخ را از 5% به 0.3% کاهش دهد و زمان خرابی برنامه‌ریزی نشده را تا 70% کاهش دهد.