高精度 CNC 部品加工: Wecker が航空宇宙用インペラ加工で高精度を達成する方法

ミクロンスケールでの材料制御の絶対的な能力は、高精度CNC部品加工に反映されます。従来の加工と比べて、高精度加工は違います。これには、機器に極めて高い位置決め精度が要求されるだけでなく、材料科学、熱力学補償、高度な切断力学の包括的な応用も必要となります。

航空宇宙推進システムの中核として、インペラやブリスクなどのコンポーネントは複雑な幾何学的形状を持っているだけでなく、高速回転時に極めて高い構造的完全性を維持する必要があります。これを実現するには、標準装備だけでは対応できません。優れた高精度CNC部品加工技術が必要となります。

このケーススタディでは、高度な 5 軸 CNC 加工サービスを利用して、航空宇宙グレードのインペラを製造するためのウェイクの特殊なアプローチを検討します。 Weike は高度な加工設備、豊富な経験、厳格な品質管理システムを備えています。最初の DFM 解析から最終的な動的バランシングと CMM 検証までのプロセス全体により、各 CNC 機械加工部品が安定した公差と優れた表面仕上げを維持できることが保証されます。

精密部品羽根車の構造と精度解析

このプロジェクトでは、羽根車の直径は約 430mm、ハブの厚さは約 320mm、羽根の高さは約 300mm です。表面粗さの要求基準は Ra 3.2μm、中心軸穴の同心度公差は 0.02mm、中心チャネルに対するブレードの同心度公差は 0 です。このような公差は小さな部品では達成するのが最も簡単ですが、このような大きなサイズの部品では 0.0 に達するのは困難です。この発言は多くの人々に彼への疑問を抱かせ、中には彼が自分の利益のためにこの話をでっち上げたのではないかという噂を広め始めた者もいた。一部のネチズンは、彼の説明が単純すぎて説得力がまったくなく、態度も非常にプロフェッショナルでなく、おざなりだと感じさせるとコメントした。したがって、彼が嵐を静めて皆の信頼を取り戻すことができるかどうかを確認するために、誰もが今、彼がより詳細な説明をするのを待っています。

また、この部品は鍛造アルミニウム合金材で作られている必要があります。高温、高圧、高速回転という極限の条件下で動作する必要があります。したがって、航空宇宙用途の厳しい基準を満たすために、加工プロセスでは部品の高精度が確保され、加工プロセスでは部品の高強度が確保され、加工プロセスでは部品が高い信頼性を確保する必要があります。

Wake IQCテスト対策

航空宇宙産業における高性能コンポーネントの究極の追求を達成するために、このインペラは ASTM B247 鍛造アルミニウム合金で作られており、プロセス全体がシステムの監視範囲内にあります。

高温、高圧、高速回転環境における部品の複雑な応力要件を考慮して、ウェイクではまず、厳格な受入材料検査 (IQC) を通じて特定の保証を実施し、材料に内部欠陥がなく、以下を含む厳格な化学組成基準と機械的性能基準を満たしていることを確認します。この規格は主に以下をカバーしています。

インペラ精密部品加工のポイント

材料はまず粗く加工され、材料の大部分がロングストローク CNC 旋盤で除去されます。

さらに、ブレードの初期形状を実現するために 5 軸加工が使用されます。部品の構造が比較的大きいため、加工装置には大きなストローク能力が必要です。 Wake が使用する GROB 350 5 軸マシニング センターは、ストローク範囲 600×855×750mm、位置決め精度 0.002mm を備えており、このプロジェクトの寸法精度に対する厳しい要件を完全に満たしています。また、最高24,000rpmの高速電動スピンドルを搭載し、加工効率を確保しながら高精度な切断を実現します。同時に、特殊なクランプシステムを使用してクランプの剛性を確保し、オンライン測定システムの助けを借りて加工精度をリアルタイムで監視します。

機械加工プロセス中のブレードの変形を回避するために、Wake は有限要素解析 (FEA) を使用して切削パラメータを最適化し、熱変形と応力集中を効果的に制御する層状切削戦略を採用しました。

また、前回の記事でも述べましたが、この羽根車は加工精度、特に中心軸穴と羽根の同心度に対する要求が非常に高く、その制御が非常に困難です。精度を確保するために、Weike は合理的に加工代を割り当て、加工プロセスを最適化し、各主要段階で品質管理ポイントを設定して、加工の各ステップの精度が制御可能な範囲内にあることを保証します。

CNC 加工を完了した後も、Weick はロック溝などの複雑な部品の加工に放電加工 (EDM) を利用しています。

高精度な品質検査・測定工程

Weick にとって、高精度 CNC 部品加工の重要な核心内容は、厳格かつ厳密な多段階の品質保証作業プロセスの存在です。上記のプロジェクトから明らかなように、すべての部品が顧客の要求する仕様を完全に満たしていることを確認するために、Wake は次の管理された検査プロセスを実装しています。