Skip to main content

เครื่องมือช่างสำหรับเครื่องบิน

ในการตัดเฉือนชิ้นส่วนอากาศยาน ความท้าทายหลักที่เกี่ยวข้องกับวัสดุส่วนประกอบ ไทเทเนียม ซูเปอร์อัลลอยที่อุณหภูมิสูง (HTSA) และเหล็กกล้าต้านทานการคืบนั้นตัดได้ยาก และการตัดเฉือนเป็นคอขวดที่แท้จริงในห่วงโซ่อุปทานของเครื่องบินทั้งหมด การแปรรูปวัสดุเหล่านี้ได้ไม่ดีส่งผลให้ความเร็วตัดต่ำ ซึ่งลดประสิทธิภาพการผลิตลงอย่างมากและอายุการใช้งานเครื่องมือสั้นลง ปัจจัยทั้งสองนี้เกี่ยวข้องโดยตรงกับเครื่องมือตัด ในความเป็นจริง เมื่อต้องรับมือกับวัสดุอากาศยานทั่วไปที่ยากต่อการตัดเฉือน ฟังก์ชันของเครื่องมือตัดจะกำหนดระดับความสามารถในการผลิตที่มีอยู่ ความจริงก็คือ เครื่องมือตัดในการพัฒนาเครื่องมือเครื่องจักรที่ล่าช้า และช่องโหว่ในการพัฒนานี้จำกัดความสามารถของเครื่องจักรระดับแนวหน้าในการผลิตส่วนประกอบด้านอากาศยาน

เครื่องบินสมัยใหม่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งอากาศยานไร้คนขับ (UAV) มีวัสดุคอมโพสิตเพิ่มขึ้นอย่างมาก คอมโพสิตตัดเฉือนที่มีประสิทธิภาพต้องการเครื่องมือตัดเฉพาะ ซึ่งเป็นจุดเน้นของการก้าวกระโดดทางเทคโนโลยีในอุตสาหกรรมการบินและอากาศยาน

อลูมิเนียมเกรดอากาศยานยังคงเป็นวัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับส่วนประกอบตัวลำ อาจดูเหมือนว่าการตัดเฉือนอะลูมิเนียมเป็นเรื่องง่าย อย่างไรก็ตาม การเลือกเครื่องมือตัดที่เหมาะสมถือเป็นกุญแจสำคัญสู่ความสำเร็จในการตัดเฉือนอะลูมิเนียมที่มีประสิทธิภาพสูง

รูปร่างของชิ้นส่วนที่ซับซ้อนเป็นคุณลักษณะเฉพาะของเทคโนโลยีเครื่องยนต์เทอร์ไบน์ ชิ้นส่วนที่ซับซ้อนทางเรขาคณิตของเครื่องยนต์แอโรส่วนใหญ่ทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนสูงและทำจากวัสดุที่ตัดยาก เช่น ไททาเนียมและ HTSA เพื่อให้แน่ใจว่ามีวงจรชีวิตที่จำเป็น การผสมผสานระหว่างรูปทรงที่ซับซ้อน ความสามารถในการแปรรูปวัสดุต่ำ และความต้องการความแม่นยำสูงคือปัญหาหลักในการผลิตชิ้นส่วนเหล่านี้ เครื่องแมชชีนนิ่งเซ็นเตอร์แบบหลายแกนชั้นนำเปิดใช้งานกลยุทธ์การกำจัดเศษที่หลากหลายเพื่อให้โปรไฟล์ที่ซับซ้อนมีประสิทธิภาพมากขึ้น แต่เครื่องมือตัดซึ่งสัมผัสโดยตรงกับชิ้นส่วน มีผลกระทบอย่างมากต่อความสำเร็จของการตัดเฉือน การสึกหรอของเครื่องมืออย่างหนักส่งผลต่อความแม่นยำของพื้นผิว ในขณะที่การแตกหักของเครื่องมือที่คาดไม่ถึงอาจนำไปสู่การละทิ้งชิ้นส่วนทั้งหมด

เครื่องกลึงแบบมัลติทาสกิ้งขั้นสูง เครื่องกลึงแบบสวิส และเครื่องกลึงแบบใช้งานจริงได้เปลี่ยนแปลงการผลิตชิ้นส่วนขนาดเล็กของระบบไฮดรอลิกและนิวแมติก แอคทูเอเตอร์ และอุปกรณ์เสริมต่างๆ ที่ใช้ในเครื่องบินอย่างลึกซึ้ง ดังนั้น อุตสาหกรรมการบินและอากาศยานจึงต้องการเครื่องมือตัดที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับเครื่องจักรดังกล่าวมากขึ้นเรื่อยๆ เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพการตัดเฉือนสูงสุด

เครื่องมือตัด ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่เล็กที่สุดของระบบการผลิต กลายเป็นปัจจัยหลักเพื่อประสิทธิภาพที่ดีขึ้นอย่างมาก ดังนั้น ผู้ผลิตชิ้นส่วนอากาศยานและผู้ผลิตเครื่องจักรจึงต่างรอคอยโซลูชั่นที่เป็นนวัตกรรมสำหรับกระบวนการกำจัดเศษในระดับใหม่จากผู้ผลิตเครื่องมือตัดของตน เป้าหมายของโซลูชันนั้นชัดเจน: ผลผลิตที่มากขึ้นและอายุเครื่องมือยาวนานขึ้น การตัดเฉือนรูปร่างที่ซับซ้อนของชิ้นส่วนอากาศยานและส่วนประกอบตัวลำขนาดใหญ่ต้องการอายุการใช้งานเครื่องมือที่คาดการณ์ได้สำหรับการวางแผนกระบวนการที่เชื่อถือได้และการเปลี่ยนเครื่องมือที่สึกหรอหรือชิ้นส่วนตัดที่เปลี่ยนได้อย่างเหมาะสม
ผู้ผลิตเครื่องมือตัดมีทางเลือกที่จำกัดสำหรับแหล่งที่มาในการค้นหาโซลูชันที่เหมาะสมที่สุด และอาจมีเพียงวัสดุเครื่องมือตัด รูปทรงการตัด และการออกแบบที่ทนทานอย่างชาญฉลาดเป็นเครื่องมือหลักในการดำเนินการ อย่างไรก็ตาม แม้จะมีทางเลือกที่จำกัด แต่ผู้ผลิตเครื่องมือตัดก็ยังคงพยายามอย่างเต็มที่ในการจัดหาเครื่องมือรุ่นใหม่เพื่อตอบสนองความต้องการที่เพิ่มขึ้นของอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ โควิด 19 ได้ชะลอการพัฒนาอุตสาหกรรมอย่างจริงจัง แต่สิ่งนี้ไม่ได้ทำให้ความต้องการของอุตสาหกรรมเป็นจริงน้อยลง การออกแบบเครื่องมือล่าสุดเป็นข้อพิสูจน์ที่ดีว่าผู้ผลิตเครื่องมือตัดตอบสนองต่อความต้องการในการผลิตชิ้นส่วนอากาศยาน



สารหล่อเย็นเจ็ท
ในการตัดเฉือนไทเทเนียม HTSA และเหล็กกล้าต้านทานการคืบ การหล่อเย็นด้วยแรงดันสูง (HPC) เป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพในการปรับปรุงประสิทธิภาพและเพิ่มผลผลิต HPC แบบระบุตำแหน่งช่วยลดอุณหภูมิที่คมตัดได้อย่างมาก ช่วยให้เกิดเศษที่ดีขึ้น และให้เศษมีขนาดเล็กเศษน้อย ส่งผลให้ค่าการตัดสูงขึ้นและอายุการใช้งานเครื่องมือดีขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการทำความเย็นแบบเดิม การใช้ HPC ในการตัดเฉือนวัสดุที่ตัดยากมากขึ้นเรื่อยๆ ถือเป็นแนวโน้มที่ชัดเจนในการผลิตส่วนประกอบด้านการบินและอากาศยาน ผู้ผลิตเครื่องมือตัดเฉือนมองว่าเครื่องมือ HPC เป็นทิศทางที่สำคัญในการพัฒนาอย่างเข้าใจได้

ISCAR หนึ่งในผู้นำด้านการผลิตเครื่องมือตัด มีผลิตภัณฑ์มากมายสำหรับการตัดเฉือนด้วยแรงดันสูง (HPC) ในปีที่แล้ว ISCAR ได้ขยายกลุ่มผลิตภัณฑ์โดยเปิดตัวมีดกัดรุ่นใหม่ที่มีเม็ดมีด HELI200 แบบ "คลาสสิก" และ HELIMILL แบบถอดเปลี่ยนได้ที่มีคมตัด 2 คม ภาพที่ 1 ขั้นตอนนี้จะนำหน้าประวัติศาสตร์ทั้งหน้ามาสู่สายผลิตภัณฑ์ของ ISCAR

ในปี 1990 ISCAR ได้เปิดตัว HELIMILL ซึ่งเป็นกลุ่มเครื่องมือกัดแบบถอดเปลี่ยนเม็ดมีดได้ ซึ่งมีเม็ดมีดที่มีคมตัดแบบเกลียว การออกแบบใหม่นี้ให้มุมคายและมุมคายที่คงที่ตลอดคมตัด ส่งผลให้การตัดราบรื่นและเบาด้วยการลดการใช้พลังงานลงอย่างมาก หลักการของ HELIMILL กลายเป็นแนวคิดที่เป็นที่ยอมรับในการออกแบบหัวกัดแบบถอดเปลี่ยนเม็ดมีดได้ 90 องศา

HELIMILL ได้รับการปรับเปลี่ยนและเปลี่ยนแปลงซึ่งนำไปสู่ตระกูลการกัดและเม็ดมีดเพิ่มเติมที่มีคมตัดมากขึ้น ประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมและอนุพันธ์ที่ใกล้เคียงกันของเครื่องมือดั้งเดิมทำให้ได้รับความนิยมอย่างมากในงานโลหะ ดังนั้น การเพิ่มการออกแบบเครื่องมือ HPC ที่ทันสมัยให้กับกลุ่มผลิตภัณฑ์ HELIMILL ที่ได้รับการพิสูจน์แล้ว จึงเป็นการตอบสนองโดยตรงต่อความต้องการของลูกค้าและกลุ่มเครื่องมือที่สมเหตุสมผลในลำดับถัดไปที่จะได้รับการพัฒนา

ในการกลึง ISCAR ได้ขยายกลุ่มผลิตภัณฑ์เครื่องมือโมดูลาร์ที่ประกอบขึ้นอย่างมาก ซึ่งประกอบด้วยแท่งและหัวแบบเปลี่ยนได้พร้อมเม็ดมีดแบบถอดเปลี่ยนได้ ด้วยการใช้การเชื่อมต่อแบบฟันปลา เครื่องมือเหล่านี้จึงพอดีกับหัวที่หลากหลายที่มีรูปทรงเม็ดมีดที่แตกต่างกัน รวมถึงการทำเกลียวและเม็ดมีดกลึง ISO มาตรฐานสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกันเพื่อความยืดหยุ่นที่มากขึ้น

ด้ามมีดมีทั้งแบบแบบดั้งเดิมและแบบป้องกันการสั่นสะเทือน และแตกต่างกันตามการปรับตัว: ด้ามเรียวทรงกระบอกหรือเหลี่ยม ลักษณะทั่วไปของเครื่องมือก้อนกลมคือการจ่ายสารหล่อเย็นภายในเพื่อจ่ายโดยตรงไปยังคมตัดของเม็ดมีดที่ต้องการ รูปที่ 2 แรงดันสารหล่อเย็นสูงสุดจะแตกต่างกันไปตั้งแต่ 30 ถึง 70 บาร์ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางของเครื่องมือด้ามทรงกระบอก เครื่องมือที่มีด้ามเทเปอร์เหลี่ยมช่วยให้ HPC สูงเป็นพิเศษที่แรงดันสูงสุด 300 บาร์ การกระจายสารหล่อเย็นอย่างมีประสิทธิภาพช่วยยืดอายุการใช้งานของเม็ดมีดโดยการลดอุณหภูมิและปรับปรุงการควบคุมเศษและการคายเศษ การเพิ่มสายการใช้งานนี้อย่างมากในอุตสาหกรรมการบินและอากาศยาน



การแก้ปัญหาในการเจาะ
การตัดเฉือนวัสดุคอมโพสิตนั้นเต็มไปด้วยกับดักและหลุมพรางต่าง ๆ วัสดุผสมที่มีการเสียดสีสูงจะเพิ่มอัตราการสึกหรอ ซึ่งทำให้อายุการใช้งานเครื่องมือสั้นลงและส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงาน การเจาะเป็นกระบวนการตัดที่ใช้กันทั่วไปในการตัดเฉือนวัสดุผสม ดังนั้นแม้การปรับปรุงฟังก์ชันการทำงานของเครื่องมือเจาะเพียงเล็กน้อยก็มีความสำคัญ

ISCAR ได้พัฒนาเครื่องมือเจาะใหม่ที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับวัสดุคอมโพสิต เพื่อเพิ่มความทนทานต่อการเสียดสี มีดเจาะเหล่านี้มีชิ้นส่วนตัดที่ทำจากเพชรโพลีคริสตัลไลน์แข็งพิเศษ (PCD) หรือการเคลือบเพชร ชิ้นส่วนตัด PCD เรียกว่าปลายปากกาหรือแผ่นเวเฟอร์ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางของมีดเจาะ และทั้งสองกรณีเหมาะสำหรับการลับคมซ้ำสูงสุด 5 ครั้ง มีดเจาะโซลิดคาร์ไบด์เคลือบเพชร CVD นั้นน่าดึงดูดเนื่องจากคุณสมบัติการออกแบบเฉพาะอีกประการหนึ่ง นั่นคือ รูปทรงหยักของคมตัดหลัก ในการตัดเฉือนวัสดุคอมโพสิต เครื่องมือทำให้เกิดการสั่นไหวมากกว่าเอฟเฟกต์การตัด รูปทรงโค้งมนของคมตัดช่วยลดการหลุดลอกและครีบได้มาก โดยเฉพาะเมื่อเจาะพลาสติกเสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ (CFRP) และคาร์บอนลามิเนต

นอกจากวัสดุคอมโพสิตแล้ว มีดเจาะเคลือบเพชรยังเหมาะสำหรับการตัดเฉือนวัสดุทางวิศวกรรมที่มีความเสียดทานสูงอื่น ๆ หากจำเป็น สามารถจัดส่งมีดเจาะเหล่านี้พร้อมเครื่องมือเสริมผ่านรูสารหล่อเย็นได้

การเจาะรูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กและลึกเป็นขั้นตอนทั่วไปในการผลิตชิ้นส่วนอากาศยาน มีดเจาะโซลิดคาร์ไบด์ใหม่ของ ISCAR ในช่วงเส้นผ่านศูนย์กลาง 3-10 มม. (0.125"-0.391") รูปที่ 3 มีไว้สำหรับการใช้งานดังกล่าวโดยเฉพาะ การผสมผสานระหว่างรูปทรงจุดแยก การออกแบบขอบสองชั้น ร่องขัดเงา การเคลือบหลายชั้น และรูสารหล่อเย็น ให้กลุ่มเครื่องมือที่น่าสังเกตสำหรับการเจาะรูแบบครั้งเดียวที่มีประสิทธิภาพซึ่งมีความลึกสูงสุด 50 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางรูที่เจาะยาก - ตัดเหล็กออสเทนนิติกและเหล็กต้านทานการคืบและโลหะผสมที่มีเฟอร์รัม



สำหรับความซับซ้อนใด ๆ
แอร์ฟอยล์ของเทอร์ไบน์เครื่องยนต์อากาศยานและคอมเพรสเซอร์ ใบพัด และโรเตอร์ใบพัดแบบอินทิกรัล (IBR) มีรูปร่างที่ซับซ้อนซึ่งกำหนดโดยข้อกำหนดแอโรไดนามิก การพัฒนาใหม่ซึ่งมุ่งเน้นไปที่การปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องยนต์อากาศยาน ช่วยเพิ่มความซับซ้อนนี้ ความก้าวหน้าของเทคโนโลยีทำให้เกิดวิธีการใหม่ ๆ ในการผลิตชิ้นส่วนขึ้นรูป โดยเฉพาะอย่างยิ่งการพิมพ์ 3 มิติ ซึ่งทำให้สต็อกวัสดุสำหรับการกำจัดเศษลดลงอย่างมาก อย่างไรก็ตาม การตัดเฉือนยังคงเป็นวิธีการทั่วไปที่สุดสำหรับวิธีการขึ้นรูปขั้นสุดท้ายในการผลิตส่วนประกอบการบินและอากาศยานมีความซับซ้อนทางเรขาคณิต ความก้าวหน้าในการตัดเฉือนแบบ 5 แกนและระบบ CAD/CAM ได้เพิ่มคุณค่าให้กับแนวทางการแก้ปัญหาของผู้ผลิตเพื่อเอาชนะปัญหาในการผลิตส่วนประกอบเหล่านั้น

มีดกัดรูปทรงกระบอกมีแนวโน้มที่ดีในการตัดเฉือน 5 แกนของส่วนประกอบการบินและอากาศยานที่มีพื้นผิวที่ซับซ้อน ISCAR ได้พัฒนาชุดมีดกัดรูปทรงกระบอกขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 8 - 16 มม. (.312" - .500") ในรูปแบบการออกแบบสองแบบ: ดอกกัดโซลิดคาร์ไบด์และหัวเปลี่ยนได้พร้อมข้อต่อเกลียวแบบหลายมาสเตอร์ การนำเครื่องมือเหล่านี้เข้าสู่กระบวนการตัดเฉือนเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญของการเพิ่มการผลิตใบมีด



แนวโน้มของมัลติทาสกิ้ง
ประสิทธิผลของการประมวลผลการขจัดเศษบนเครื่องมัลติทาสกิ้งขนาดกะทัดรัดและเครื่องกลึงแบบสวิสขึ้นอยู่กับการเลือกเครื่องมือที่ถูกต้องเป็นส่วนใหญ่ ความต้องการในการเพิ่มผลผลิตจำเป็นต้องมีความแข็งแกร่งในการจับยึดเครื่องมือสูงสุดและพื้นที่การทำงานที่จำกัดเพื่อลดระยะยื่นของเครื่องมือ

เมื่อเร็วๆ นี้ ISCAR ได้เปิดตัว NEOCOLLET ซึ่งเป็นกลุ่มเครื่องมือจับยึดใหม่ ซึ่งเป็นทางเลือกแทนเครื่องมือจับยึดที่มีปลอกรัดสปริง หนึ่งในตัวจับยึดเครื่องมือทั่วไปในตระกูลนี้มีด้ามเรียวที่สามารถติดตั้งในหัวจับปลอกรัดได้โดยตรง รูปที่ 4 ทำให้มั่นใจได้ว่ามีการเชื่อมต่อที่แน่นหนาและเชื่อถือได้เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องมือ กลุ่มผลิตภัณฑ์ใหม่ประกอบด้วยตัวจับยึดสำหรับสล็อตแบบเปลี่ยนได้ของ ISCAR T-SLOT และมีดกัดปาดหน้าจากซีเมนต์คาร์ไบด์

ดังที่กล่าวไว้ การใช้ความเย็นด้วยแรงดันสูงสามารถเปลี่ยนผลลัพธ์การตัดเฉือนได้อย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อทำการตัดเฉือนไททาเนียม HTSA และเหล็กกล้าไร้สนิมที่ตัดยาก ซึ่งเป็นวัสดุหลักสำหรับระบบไฮดรอลิกส์และนิวแมติกของเครื่องบิน และอุปกรณ์เสริมขนาดเบา เครื่องมือกลึงใหม่ที่มีด้ามเหลี่ยมและกลไกการแคลมป์ด้วยสกรูที่เชื่อถือได้สำหรับเม็ดมีดขนมเปียกปูน 55° ช่วยให้ HPC ในการกลึงตามยาว กลึงหน้าและทำโปรไฟล์บนชิ้นส่วนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็ก รูปที่ 5



ตัวอย่างที่ให้มาแสดงให้เห็นว่าผู้ผลิตเครื่องมือพยายามค้นหาโซลูชันที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการใหม่ ๆ ของอุตสาหกรรมการบินและอากาศยานได้อย่างไร การชะลอตัวของการเติบโตของอุตสาหกรรมและการลดการผลิตเครื่องบินที่เกิดจากโควิด 19 ไม่ได้ทำให้การมุ่งเน้นของผู้ผลิตเครื่องมือที่มีต่อความต้องการของพันธมิตรลดลง ในทางตรงกันข้าม เครื่องมือตัดแบบโปรเกรสซีฟใหม่ได้รับการพัฒนา และ ISCAR จะประสบความสำเร็จในการค้นหาแอปพลิเคชั่นใหม่และอัปเกรดในการผลิตเครื่องบินที่ได้รับการฟื้นฟูในวันพรุ่งนี้





[Fig. 1]    


[Fig. 2]    


[Fig. 3]    


[Fig. 4]    


[Fig. 5]