Аэроғарыш бөлшектері үшін дұрыс 5 осьті өңдеу орталығын қалай таңдауға болады
ПФТ, Шэньчжэнь
Аннотация
Мақсаты: жоғары құнды аэроғарыштық құрамдастарға арналған 5 осьті өңдеу орталықтарын таңдау үшін қайталанатын шешімдер жүйесін құру. Әдіс: 1-деңгейдегі төрт аэроғарыш зауытының 2020–2024 жылдарға арналған өндірістік журналдарын біріктіретін аралас әдістерді жобалау (n = 2 847 000 өңдеу сағаты), Ti-6Al-4V және Al-7075 купондарында физикалық кесу сынақтары және сезімталдықты біріктіретін көп критериалды шешім үлгісі (MCDMIS) сезімталдықты талдау. Нәтижелер: Шпиндельдің қуаты ≥ 45 кВт, бір уақыттағы 5 осьті контурлау дәлдігі ≤ ±6 мкм және лазерлік трекердің көлемдік өтеміне (LT-VEC) негізделген көлемдік қатені өтеу бөлік сәйкестігінің үш ең күшті болжаушысы ретінде пайда болды (R² = 0,82). Шанышқы тәрізді еңкейткіш үстелдері бар орталықтар айналмалы бастиектер конфигурацияларымен салыстырғанда өнімді емес қайта орналастыру уақытын 31%-ға қысқартты. MCDM утилитасының ұпайы ≥ 0,78 сынықтардың 22%-ға төмендеуімен байланысты. Қорытынды: Үш сатылы таңдау хаттамасы — (1) техникалық салыстыру, (2) MCDM рейтингі, (3) пилоттық тексеру — AS9100 Rev D сәйкестігін сақтай отырып, сапаға сәйкес келмейтін шығындардың статистикалық маңызды төмендеуін қамтамасыз етеді.
Мақсаты: жоғары құнды аэроғарыштық құрамдастарға арналған 5 осьті өңдеу орталықтарын таңдау үшін қайталанатын шешімдер жүйесін құру. Әдіс: 1-деңгейдегі төрт аэроғарыш зауытының 2020–2024 жылдарға арналған өндірістік журналдарын біріктіретін аралас әдістерді жобалау (n = 2 847 000 өңдеу сағаты), Ti-6Al-4V және Al-7075 купондарында физикалық кесу сынақтары және сезімталдықты біріктіретін көп критериалды шешім үлгісі (MCDMIS) сезімталдықты талдау. Нәтижелер: Шпиндельдің қуаты ≥ 45 кВт, бір уақыттағы 5 осьті контурлау дәлдігі ≤ ±6 мкм және лазерлік трекердің көлемдік өтеміне (LT-VEC) негізделген көлемдік қатені өтеу бөлік сәйкестігінің үш ең күшті болжаушысы ретінде пайда болды (R² = 0,82). Шанышқы тәрізді еңкейткіш үстелдері бар орталықтар айналмалы бастиектер конфигурацияларымен салыстырғанда өнімді емес қайта орналастыру уақытын 31%-ға қысқартты. MCDM утилитасының ұпайы ≥ 0,78 сынықтардың 22%-ға төмендеуімен байланысты. Қорытынды: Үш сатылы таңдау хаттамасы — (1) техникалық салыстыру, (2) MCDM рейтингі, (3) пилоттық тексеру — AS9100 Rev D сәйкестігін сақтай отырып, сапаға сәйкес келмейтін шығындардың статистикалық маңызды төмендеуін қамтамасыз етеді.
1 Кіріспе
Ғаламдық аэроғарыш секторы 2030 жылға дейін ұшақ корпусының өндірісінің жылдық күрделі өсу қарқынын 3,4% болжайды, бұл геометриялық төзімділігі 10 мкм-ден төмен таза пішінді титан мен алюминий құрылымдық компоненттеріне сұранысты күшейтеді. Бес осьті өңдеу орталықтары басым технологияға айналды, дегенмен стандартталған таңдау хаттамасының жоқтығы зерттелген қондырғылар бойынша 18–34% толық пайдаланбауға және 9% орташа сынықтарға әкеледі. Бұл зерттеу машинаны сатып алу шешімдерінің объективті, деректерге негізделген критерийлерін ресімдеу арқылы білім алшақтығын қарастырады.
Ғаламдық аэроғарыш секторы 2030 жылға дейін ұшақ корпусының өндірісінің жылдық күрделі өсу қарқынын 3,4% болжайды, бұл геометриялық төзімділігі 10 мкм-ден төмен таза пішінді титан мен алюминий құрылымдық компоненттеріне сұранысты күшейтеді. Бес осьті өңдеу орталықтары басым технологияға айналды, дегенмен стандартталған таңдау хаттамасының жоқтығы зерттелген қондырғылар бойынша 18–34% толық пайдаланбауға және 9% орташа сынықтарға әкеледі. Бұл зерттеу машинаны сатып алу шешімдерінің объективті, деректерге негізделген критерийлерін ресімдеу арқылы білім алшақтығын қарастырады.
2 Әдістеме
2.1 Дизайнға шолу
Үш фазалы дәйекті түсіндірме жобасы қабылданды: (1) деректерді ретроспективті өңдеу, (2) басқарылатын өңдеу эксперименттері, (3) MCDM құрылысы және валидациясы.
Үш фазалы дәйекті түсіндірме жобасы қабылданды: (1) деректерді ретроспективті өңдеу, (2) басқарылатын өңдеу эксперименттері, (3) MCDM құрылысы және валидациясы.
2.2 Деректер көздері
- Өндіріс журналдары: ISO/IEC 27001 хаттамалары бойынша анонимделген төрт зауыттың MES деректері.
- Кесу сынақтары: 120 Ti-6Al-4V және 120 Al-7075 призматикалық дайындамалар, 100 мм × 100 мм × 25 мм, материалдың ауытқуын азайту үшін бір балқыма партиясынан алынған.
- Машина инвентаризациясы: 2018–2023 жж. құрастырылған 18 коммерциялық қол жетімді 5 осьті орталықтар (айрық типті, айналмалы басты және гибридті кинематика).
2.3 Эксперименттік орнату
Барлық сынақтарда бірдей Sandvik Coromant құралдары (Ø20 мм трохойдалы шеткі жонғыш, GC1740 маркасы) және 7 % эмульсиялы су тасқыны салқындатқышы қолданылды. Процесс параметрлері: vc = 90 m min⁻¹ (Ti), 350 m min⁻¹ (Al); fz = 0,15 мм тіс⁻¹; ae = 0,2D. Бетінің тұтастығы ақ жарық интерферометриясы (Тейлор Хобсон CCI MP-HS) арқылы сандық түрде анықталды.
Барлық сынақтарда бірдей Sandvik Coromant құралдары (Ø20 мм трохойдалы шеткі жонғыш, GC1740 маркасы) және 7 % эмульсиялы су тасқыны салқындатқышы қолданылды. Процесс параметрлері: vc = 90 m min⁻¹ (Ti), 350 m min⁻¹ (Al); fz = 0,15 мм тіс⁻¹; ae = 0,2D. Бетінің тұтастығы ақ жарық интерферометриясы (Тейлор Хобсон CCI MP-HS) арқылы сандық түрде анықталды.
2.4 MCDM моделі
Өндіріс журналдарына қолданылатын Шеннон энтропиясынан критерийлердің салмақтары алынды (1-кесте). TOPSIS салмақ сезімталдығын тексеру үшін Монте-Карло күйзелісімен (10 000 итерация) расталған баламалардың рейтингін белгіледі.
Өндіріс журналдарына қолданылатын Шеннон энтропиясынан критерийлердің салмақтары алынды (1-кесте). TOPSIS салмақ сезімталдығын тексеру үшін Монте-Карло күйзелісімен (10 000 итерация) расталған баламалардың рейтингін белгіледі.
3 Нәтижелер және талдау
3.1 Негізгі тиімділік көрсеткіштері (KPI)
1-суретте контурлық дәлдікке қарсы шпиндель қуатының Парето шекарасы көрсетілген; жоғарғы сол жақ квадранттағы машиналар ≥ 98 % бөлік сәйкестігіне қол жеткізді. 2-кесте регрессия коэффициенттерін хабарлайды: шпиндельдің қуаты (β = 0,41, p < 0,01), контурлау дәлдігі (β = –0,37, p < 0,01) және LT-VEC қолжетімділігі (β = 0,28, p < 0,05).
1-суретте контурлық дәлдікке қарсы шпиндель қуатының Парето шекарасы көрсетілген; жоғарғы сол жақ квадранттағы машиналар ≥ 98 % бөлік сәйкестігіне қол жеткізді. 2-кесте регрессия коэффициенттерін хабарлайды: шпиндельдің қуаты (β = 0,41, p < 0,01), контурлау дәлдігі (β = –0,37, p < 0,01) және LT-VEC қолжетімділігі (β = 0,28, p < 0,05).
3.2 Конфигурацияны салыстыру
Шанышқы түріндегі еңкейткіш үстелдер пішін қателігін < 8 мкм сақтай отырып, бір функция үшін орташа өңдеу уақытын 3,2 минуттан 2,2 минутқа (95 % CI: 0,8–1,2 мин) қысқартты (2-сурет). Айналмалы басты машиналар белсенді термиялық компенсациямен жабдықталмаса, 4 сағат үздіксіз жұмыс кезінде 11 мкм термиялық дрейф көрсетті.
Шанышқы түріндегі еңкейткіш үстелдер пішін қателігін < 8 мкм сақтай отырып, бір функция үшін орташа өңдеу уақытын 3,2 минуттан 2,2 минутқа (95 % CI: 0,8–1,2 мин) қысқартты (2-сурет). Айналмалы басты машиналар белсенді термиялық компенсациямен жабдықталмаса, 4 сағат үздіксіз жұмыс кезінде 11 мкм термиялық дрейф көрсетті.
3.3 MCDM нәтижелері
Композиттік пайдалылық индексі бойынша ≥ 0,78 балл алған орталықтар қалдықтардың 22%-ға қысқаруын көрсетті (t = 3,91, df = 16, p = 0,001). Сезімталдық талдауы үлгінің беріктігін растайтын баламалардың тек 11% үшін шпиндель қуатының салмағы өзгерген рейтингтердің ±5% өзгеруін анықтады.
Композиттік пайдалылық индексі бойынша ≥ 0,78 балл алған орталықтар қалдықтардың 22%-ға қысқаруын көрсетті (t = 3,91, df = 16, p = 0,001). Сезімталдық талдауы үлгінің беріктігін растайтын баламалардың тек 11% үшін шпиндель қуатының салмағы өзгерген рейтингтердің ±5% өзгеруін анықтады.
4 Талқылау
Шпиндель қуатының басымдылығы титан қорытпаларының жоғары айналу моментімен өрескел өңдеуіне сәйкес келеді, бұл Эзугвудың энергияға негізделген модельдеуін растайды (2022, 45-бет). LT-VEC қосылған құны аэроғарыш өнеркәсібінің AS9100 Rev D стандартына сәйкес «бірінші рет дұрыс» өндіріске қарай жылжуын көрсетеді. Шектеулерге зерттеудің призмалық бөліктерге назар аударуы жатады; жіңішке қабырғалы турбиналық қалақ геометриялары осы құжатта көрсетілмеген динамикалық сәйкестік мәселелеріне баса назар аударуы мүмкін. Іс жүзінде сатып алу топтары үш сатылы хаттамаға басымдық беруі керек: (1) кандидаттарды KPI шекті мәндері арқылы сүзгілеу, (2) MCDM қолдану, (3) 50 бөліктен тұратын пилоттық жүгіріспен растау.
5 Қорытынды
KPI салыстыруын, энтропия бойынша өлшенген MCDM және пилоттық іске қосуды тексеруді біріктіретін статистикалық расталған хаттама аэроғарыштық өндірушілерге AS9100 Rev D талаптарына сәйкес, сынықтарды ≥ 20 % азайтатын 5 осьті өңдеу орталықтарын таңдауға мүмкіндік береді. Болашақ жұмыс деректер жиынын CFRP және Inconel 718 құрамдастарын қамтитындай кеңейтіп, өмірлік цикл құнының үлгілерін қамтуы керек.
KPI салыстыруын, энтропия бойынша өлшенген MCDM және пилоттық іске қосуды тексеруді біріктіретін статистикалық расталған хаттама аэроғарыштық өндірушілерге AS9100 Rev D талаптарына сәйкес, сынықтарды ≥ 20 % азайтатын 5 осьті өңдеу орталықтарын таңдауға мүмкіндік береді. Болашақ жұмыс деректер жиынын CFRP және Inconel 718 құрамдастарын қамтитындай кеңейтіп, өмірлік цикл құнының үлгілерін қамтуы керек.
Хабарлама уақыты: 19 шілде 2025 ж
