航空産業における CNC プロトタイピング

投稿日:2020 年 10 月 9 日 | By WayKenラピッドマニュファクチャリング

一国の航空産業の発展は、まさに職人技の質とその国の技術知識のレベルを反映しています。構造上の剛性、精度、精度、品質、および信頼性の要件は、この業界にとって非常に重要です。航空機の設計を改善し、生産ラインアップのペースを誘導するというコンセプトは、常に課題でした。

そのため、CNC 加工とプロトタイピングがこの業界に進出しました。厳しい公差要件を満たすことができる CNC マシンは、生産のペースに遅れずについていく一方で、多様な一連の要件を満たす優れたソリューションを提供します。記事が進むにつれて、航空業界で登場するさまざまなパラメーターと、CNC 技術が航空業界にどのように革命をもたらすかについて詳しく説明します。

CNC テクノロジーが航空業界に適している理由

ルフトハンザの記事では、ボーイングが 747-800 商用ライナーを製造するのに 600 万個の部品が必要であると主張されていました。 CNC 技術が航空業界にもたらす利点はいくつかあります。これらのいくつかについて説明しましょう:

• 自動化と柔軟性は、航空業界で必要とされる 2 つの重要なパラメータです。生産ラインアップに重複はありません。 CNC テクノロジーにより、生産ラインアップをさまざまな部品に迅速に適応させることができます。したがって、さまざまな一連の加工プロセスを実行できます。複数の CNC プロセスを 1 回のクランプで同じマシン上で完了できます。これにより、処理時間と生産時間が大幅に短縮され、利益率と効率が向上します。
• この方法を利用して部品を製造することには、精度、再現性、速度、CAD 統合など、数多くの利点があります。
• 人間だけが制御する手動フライス加工とは異なり、コピー間のばらつきが大きいのに対し、CNC ミルで作成される複製は毎回オブジェクトの完全なコピーを保証します。コンピュータ支援設計 (CAD) を CNC ミルに統合することで、パフォーマンスが向上し、毎回完璧なコピーを作成できます。製造前に、必要に応じて任意の部品を設計、変更、または再鋳造することができます。 CAD に刻まれたデザインは簡単に調整できるため、さまざまなプログラムを作成して、そのデザインを CNC マシンに送り込むことで、工場で部品の物理的なコピーを作成できます。これにより、迅速かつ簡単にプロトタイプを作成できます。
• 商業部門だけでなく、国の軍隊内での技術の進歩により、品質が一貫しており、欠陥が最小限に抑えられている航空機の需要が高まっています。部品の完全なコピーを正確に作成し、Boeing、Lockheed-Martin、Vickers などの企業の要求に対応するには、CNC マシンが最適な代替品です。 CNC マシンは、製造される部品の一貫性と一貫性の両方を保証し、より高品質の製品を製造して航空業界で使用できるようにします。今日の航空宇宙部品の多くは、重い重量を持ち上げて航空機に構造強度を与えることができるように、アルミニウム ビレットや鍛造品、またはステンレス鋼やその他の高応力合金などの他の材料の 1 つの固体片から製造する必要があります。このような部品のコピーは、CNC マシンで簡単に製造でき、違いはほとんどありません。
• 航空部品を探している航空機メーカーの需要の増加により、多くの企業が、商業部門と軍事部門の両方で CNC 機械加工サービスを提供する企業に数百万ドルを投資する道が開かれました。大企業は、直径 50 インチ、長さ 60 インチ、幅 40 インチ、高さ 32 インチに達する巨大な部品を製造するところまで行ってきました。 CNC 機械加工部品の重量は、合計で 100 ポンドを超える場合があります。これらの CNC 機械加工サービス プロバイダーは、このような大規模な数値コンピューター統合制御ミル マシンを購入してホストすることができ、製造業者に公差の厳しい基準に従った部品を提供することもできます。公差が測定される場所には、平面度、真円度、および円筒度が含まれます。平面度は±0.000002インチ、直径の真円度は±0.00005インチ、円筒度は±0.001インチです。これらの厳密な公差は、Raymer が引用する着陸装置などの部品で大きな役割を果たします。「航空機のレイアウトで定義する必要がある多くの内部コンポーネントの中で、着陸装置は通常、最も問題を引き起こします。」
• 公差は、サイズの誤差がほとんど許容されない部品で重要な役割を果たします。そのような部品の作成を専門とする CNC 加工提供会社があります。航空部品の製造により、企業は 1 回のクランプで製造を完了できる設備への投資を余儀なくされています。

航空産業における CNC 加工の応用

現代の航空機の部品はますます複雑になり、非常に高い精度が要求されます。 1903 年に木材、ワイヤー、その他の基本的な素材から始まったものは、この業界で現代の複合材や金属を使用するように急速に進化しました。今日の最新の航空機には、アビオニクス、最先端の油圧システム、空気力学的に合理化された操縦翼面、トリム システム、サーボ タブ、革新的なエンジン システムの複雑なシステムが使用されています。

これらのシステムは急速に進化するため、既存の機体を改善するためのカスタム パーツが常に必要とされています。いくつかの改善のためにまったく新しい航空機をゼロから設計することは、常に実行可能なわけではありません。コストの実行可能性を高めるために、いくつかの航空機ラインナップのアップグレードと部品交換のリストが起草されています。類似のカスタム パーツの注文は統合され、互換性とコスト削減の両方が提供されます。たとえば、最新のフライバイワイヤ制御システムへのアップグレードを必要とするボーイング 747 の古いラインナップでは、航空機全体をゼロから製造する必要はありません。代わりに、特定のシステムのコンポーネントから機械加工が実行されます。

同様に、航空業界の重要な進化には集中的なテストが必要です。 CNC プロトタイピングは、この点で大いに役立ちます。構造部品、アビオニクス、推進システム、空力部品の製造に使用されます。

カスタム パーツとプロトタイプの必要性について説明したので、CNC 機械加工を使用して製造されるいくつかの重要なパーツについて説明しましょう。

そして、このリストはここで終わりではありません!

製造に組み込まれる材料には、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼、インコネル、コバール、銅が含まれます。航空機部品の製造に一般的に使用される機械加工の種類には、3 軸、4 軸、および 5 軸の CNC フライス加工、旋盤加工、ワイヤ放電加工 (EDM)、バリ取り、マイクロマシニング、シンカー放電加工 (EDM) などがあります。

この点で注目すべき例は、北アイルランドの航空座席ソリューション プロバイダーである Thompson Aero Seating です。同社は、CNC 機械加工サービス プロバイダーを利用して、サイクル タイムの短縮を目標として、業務用座席フレーム用のアルミニウム サポート レールを製造しました。 CNC フライス加工の採用により、サイクル タイムは 61 分からわずか 32 分に 100% 短縮されました。さらに、CNC フライス加工による優れた表面仕上げにより、バリ取りと研磨作業が不要になりました。

結論

この記事の事実を考えると、CNC プロトタイピングと機械加工が極めて重要な役割を果たしていることは明らかです。正確な公差の達成からサイクル時間の短縮まで、CNC 加工は包括的なソリューションを提供します。さらに、航空業界で現在誘発されているイノベーションの量を考えると、CNC プロトタイピングは、性能、美学、および製造可能性を包括的に分析するために必要なすべての機械加工ステップを提供します。