航空工业中的 CNC 原型制作

发表于 2020 年 10 月 9 日 | By WayKen 快速制造

一个国家航空业的发展，真正体现了一个国家的工艺水平和技术知识水平。对结构刚度、精度、准确性、质量和可靠性的要求对于这个行业来说非常关键。改进飞机设计和引导生产线节奏的概念一直是一个挑战。

因此，CNC 加工和原型制作进入了这个行业。 CNC 机床能够满足严格的公差要求，提供了一个很好的解决方案来满足各种要求，同时也跟上生产的步伐。随着文章的推进，我们将详细讨论在航空工业中发挥作用的各种参数以及 CNC 技术如何彻底改变它。

CNC 技术为何适合航空业？

在汉莎航空的一篇文章中，据称波音公司花费了 600 万个零件来建造 747-800 商用班轮。数控技术给航空业带来了几个优势。让我们讨论其中的一些：

• 自动化和灵活性是航空业所需的两个关键参数。生产线不是多余的。 CNC 技术为生产线提供了快速适应各种零件的能力。因此，可以完成多种加工工艺。一次装夹即可在同一台机床上完成多项CNC加工。这有助于大大减少加工和生产时间，从而提高利润率和效率。
• 利用这种方法生产零件有许多优点，包括精度、可重复性、速度和 CAD 集成。
• 与完全由人工控制的手动铣削不同，副本之间的差异很大，而通过 CNC 铣床制作的副本可确保每次都获得完美的对象副本。将计算机辅助设计 (CAD) 集成到 CNC 铣床中，每次都可以生产出更好的性能和完美的副本。在生产之前，可以根据需要设计、修改或重铸任何零件。雕刻在 CAD 上的设计可以很容易地进行调整，从而可以创建不同的程序，然后将设计输入到 CNC 机器中，让铣床生产出零件的物理副本。这可以快速实现快速、轻松的原型设计。
• 技术的进步不仅在商业领域而且在国家武装部队内部，都增加了对质量一致且缺陷最少的飞机的需求。为了准确地生产完美的零件副本并满足波音、洛克希德-马丁、维克斯等公司的需求，CNC 机器是最好的替代品。 CNC 机器确保所生产零件的一致性和连贯性，从而可以在航空工业中制造和使用更优质的产品。今天的许多航空航天部件都需要用一块实心铝坯或锻件或其他材料（如不锈钢和其他高应力合金）生产，以便它们能够举起重物并为飞机提供结构强度。此类零件的副本可以在 CNC 机器上轻松制造，几乎没有差别。
• 飞机制造商对航空零件的需求不断增加，这为许多企业投资数百万美元投资于在商业领域和军事领域提供 CNC 加工服务的公司铺平了道路。大公司甚至可以制造直径为 50 英寸、长度为 60 英寸、宽度为 40 英寸、高度为 32 英寸的巨大零件。 CNC 加工零件的总重量可超过 100 磅。这些 CNC 加工服务提供商可以负担并托管如此大型的数控集成数控铣床，并且还可以为制造商提供符合严格公差标准的零件。测量公差的地方有平面度、圆度、圆柱度；平面度低至 ±0.000002 英寸，直径圆度 ±0.00005 英寸，圆柱度 ±0.001 英寸。这些紧密的公差在起落架等零件中发挥着重要作用，Raymer 引用了这一点：“在飞机布局中必须定义的许多内部组件中，起落架通常会造成最大的麻烦。”
• 公差在尺寸误差很小的零件中起着重要作用。有专门制造此类零件的 CNC 加工供应公司。航空零件的制造迫使公司投资于设备，使他们能够在一次装夹中完成制造。

CNC加工在航空工业中的应用

现代飞机零件的复杂性不断发展，需要极高的精度。从 1903 年的木材、电线和其他基本材料开始，迅速演变为在该行业中使用现代复合材料和金属。当今的现代飞机涉及使用复杂的航空电子设备系统、最先进的液压系统、空气动力学流线型控制面、配平系统和伺服翼片以及革命性的发动机系统。

随着这些系统的快速发展，总是需要定制部件来改进现有的机身。从头开始设计全新的飞机以进行一些改进并不总是可行的。为了提高成本可行性，为几个飞机阵容起草了一份升级和零件更换清单。然后将类似定制零件的订单合并，既提供兼容性又节省成本。例如，波音 747 的旧机型需要升级到最新的电传控制系统，并不需要从头开始制造整架飞机。而是对特定系统的组件进行加工。

同样，航空业的关键演变也需要密集测试。 CNC 原型制作在这方面有很大帮助。用于制造结构部件、航空电子设备、推进系统和气动部件的零件。

讨论了定制零件和原型的需求后，让我们讨论一些使用 CNC 加工生产的关键零件：

而且这份清单还不止于此！

制造过程中使用的材料包括铝、钛、不锈钢、铬镍铁合金、可伐合金和铜。飞机零件制造中通常使用的加工类型包括3轴、4轴和5轴CNC铣削、车削、线放电加工（EDM）、去毛刺、微细加工和电火花放电加工（EDM）。

这方面的一个显着例子是 Thompson Aero Seating，它是北爱尔兰的航空座椅解决方案提供商。该公司使用 CNC 加工服务提供商为其商务座椅框架制造铝制支撑轨，目标是缩短周期时间。由于采用了 CNC 铣削，循环时间从 61 分钟减少了 100% 到仅 32 分钟！此外，CNC 铣削的出色表面光洁度可以消除去毛刺和抛光操作。

结论

鉴于本文中的事实，CNC 原型制作和加工的关键作用非常明显。从实现精确公差到缩短循环时间，CNC 加工提供了全面的解决方案。此外，鉴于目前航空业正在引发大量创新，CNC 原型制作提供了所有必要的加工步骤，以全面分析性能、美观性和可制造性。