Hvilken rolle spiller CNC-bearbejdning i automotive-letvægtning?

1. En præcis motor til at arbejde med lette materialer
Hovedideen bag letvægtsbiler er at anvende nye materialer som aluminiumslegeringer, magnesiumlegeringer og kulfiberkompositter i stedet for stål. Disse materialer er lette og stærke, men de har brug for mere præcist udstyr og bedre proceskontrol at arbejde med. Digital programstyring i numerisk styrings bearbejdningsteknologi lader dig bearbejde letvægtsmaterialer med meget høj nøjagtighed.
Stort skridt fremad i behandlingen af ​​aluminiumslegeringer
For eksempel er standard støbejerns motorcylinderblokke meget tunge, mens cylinderblokke af aluminiumlegering kan reducere vægten med 40% til 50%. Med fem-aksekoblingsteknologi kan CNC-bearbejdningscentret bearbejde komplekse overflader, brændstofindsprøjtningshuller og tændrørshuller i cylinderkroppens hulrum på én gang. Den kan gøre dette med en nøjagtighed på ± 0,005 mm og en overfladeruhed på Ra Mindre end eller lig med 0,8 μm. En høj-bilproducent reducerede tiden, det tog at producere cylindre, med 30 % og mængden af ​​skrot med 12 % til 0,8 % efter skift til CNC-bearbejdning. Ved at optimere skæreparametrene på samme tid blev værktøjslevetiden øget med 300 %.
Kontrol af støbningen af ​​kulfiberkompositmaterialer
Til at begynde med blev kulfibermaterialer primært brugt i avancerede-biler som superbiler, da de var dyre og svære at arbejde med. Numerisk styringsbearbejdningsteknologi har gjort det muligt at lave kulfiberhusbeklædninger, der passer perfekt ved at kombinere høj-fræsning og laserskæring. Et nyt energikøretøjsfirma bruger f.eks. CNC-forarbejdede kulfiberbeslag, der er 20 % lettere og 15 % stærkere end aluminiumslegeringer. Bearbejdningsforvrængningen holdes inden for 0,1 mm ved at justere vinklen på fiberlaget.
At lave en masse magnesiumlegeringsdele på én gang
Magnesiumlegering er kun 2/3 så tæt som aluminiumlegering, men dens tendens til at oxidere og skærekraft gør den mindre anvendelig. CNC-bearbejdningsudstyret har et-højtrykskølesystem og en intelligent skæreparameteroptimeringsfunktion. Det betyder, at den kan behandle dele som magnesiumlegering instrumentpanelbeslag og sæderammer uden problemer. En vis leverandør af dele har brugt CNC-bearbejdning til at reducere vægten af ​​styrearme i magnesiumlegering med 60 % sammenlignet med typiske ståldele. De brugte også simulering til at forbedre værktøjsstien, hvilket gjorde behandlingen 40 % mere effektiv.
2. Et "fremstillingsværktøj" til fremstilling af komplicerede letvægtskonstruktioner
Letvægtsdesign involverer mere end blot nye materialer; den skal også bruge strukturel optimering for at "reducere vægten uden at tabe sig." Med multi-aksekobling, simulering og andre funktioner gør numerisk kontrolbearbejdningsteknologi det muligt at lave komplicerede strukturer som hule spær og biomimetiske honningkager.
Bearbejdning af komplekse geometriske objekter med multi-aksekobling
Fem-akset CNC-bearbejdning kan lave rumlige overflader, der er svære at lave med almindelige tre-akseværktøjsmaskiner. For eksempel skal bladene på en turbolader have komplicerede aerodynamiske overflader. CNC-bearbejdningscentret styrer X-, Y-, Z-akserne og A- og B-rotationsakserne på samme tid. Dette holder bladets overfladenøjagtighed inden for ± 0,01 mm og overfladeruheden Ra < 0,4 μm. Dette får boostningseffektiviteten til at stige med 10 % og vægten falde med 15 %.
Optimering af bearbejdningsvejen ved hjælp af simulering
Ved arbejde med letvægts-hulkonstruktioner kan CNC-systemet bruge CAD/CAM-software til at modellere risikoen for, at værktøjet rammer emnet og forbedre skæreparametre. En virksomhed, der arbejdede med underrammer af aluminiumlegering, brugte simulering til at reducere tomgangsslaget med 25 % og skærekraftudsvinget med 40 %. Dette reducerede behandlingstiden fra 45 minutter til 28 minutter. Også ved at ændre tilspændingshastigheden undervejs blev værktøjsslidhastigheden halveret.
Fejlkompensationsteknologi sørger for, at nøjagtigheden forbliver den samme.
Letvægtsdele er meget modtagelige for fejl under fræsning. Laserinterferometre bruges af numeriske styringsmaskiner til at holde øje med spindeltermisk deformation, skruestigningsproblemer og andre ting i realtid. De giver så automatisk disse oplysninger til kontrolsystemet. For eksempel, når man fremstiller kulfibertransmissionsaksler, holder fejlkorrektionsteknologien koaksialitetsfejlen mellem 0,05 mm og 0,02 mm, hvilket øger kraftoverførselseffektiviteten med 3 %.
3. En effektivitetsforstærker til hurtig prototyping og fleksibel produktion
Letvægtsbiler har brug for en god balance mellem, hvor godt de udfører forskning og udvikling, og hvor fleksible de er i produktionen. Med numerisk kontrolbearbejdningsteknologi kan du hurtigt lave prøver og ændre produktionslinjer, hvilket fremskynder produktgentagelsescyklussen.
CNC hurtig prototyping hjælper med at kontrollere designs.
CNC-bearbejdning kan lave prototyper af aluminiumslegeringer til batterikasser til nye energikøretøjer på 72 timer, hvilket er 80 % hurtigere end at lave dem med traditionelle forme. En specifik virksomhed brugte CNC-bearbejdning til at teste gennemførligheden af ​​et hulstrukturdesign på prøver af magnesiumlegering batteribakke. Dette reducerede vægten af ​​slutproduktet med 25 % og behandlingsomkostningerne for prøverne med 60 % ved at forbedre fastspændingssystemet.
Fleksibel produktionslinje kan håndtere mange forskellige former for produktion.
Kombinationen af ​​CNC-værktøjsmaskiner med industrirobotter og AGV-vogne har skabt en fleksibel produktionslinje til lette dele. For eksempel var en bestemt gearfabrik i stand til at lave 12 forskellige typer gear på samme tid ved at bruge CNC-bearbejdningscentre og automatiserede fikstursystemer. Dette reducerede omstillingstiden fra 2 timer til 15 minutter og øgede den samlede udstyrseffektivitet (OEE) med 40 %.
Brug af digital tvillingteknologi til at forbedre procesparametre
Ved bearbejdning af letvægts-aluminiumsfælge bruger CNC-systemet digitale tvillinger til at modellere, hvordan temperaturfeltet ændrer sig ved forskellige skærehastigheder. Den importerer derefter automatisk de bedste indstillinger til værktøjsmaskinen. Efter at have brugt denne metode var en bestemt virksomhed i stand til at sænke overfladedefektraten ved behandling af hjulnav fra 5 % til 0,3 % og reducere uplanlagt nedetid med 70 % ved at forudsige værktøjsslitage.