Havacılık Braket Üretiminde 3 Eksenli ve 5 Eksenli CNC Karşılaştırması

Başlık: Havacılık Braket Üretiminde 3 Eksenli ve 5 Eksenli CNC İşleme (Arial, 14pt, Kalın, Ortalanmış)

Yazarlar: PFT
Bağlılık: Shenzhen, Çin

Özet (Times New Roman, 12pt, en fazla 300 kelime)

Amaç: Bu çalışmada havacılık braket imalatında 3 eksenli ve 5 eksenli CNC işlemenin verimliliği, doğruluğu ve maliyet etkileri karşılaştırılmaktadır.
Yöntemler: Deneysel işleme denemeleri, alüminyum 7075-T6 braketler kullanılarak gerçekleştirilmiştir. İşlem parametreleri (takım yolu stratejileri, çevrim süreleri, yüzey pürüzlülüğü), koordinat ölçüm cihazları (CMM) ve profilometri kullanılarak ölçülmüştür. Sonlu elemanlar analizi (FEA), uçuş yükleri altında yapısal bütünlüğü doğrulamıştır.
Sonuçlar: 5 eksenli CNC, kurulum değişikliklerini %62 oranında azalttı ve boyutsal doğruluğu %27 oranında iyileştirdi (3 eksenli için ±0,005 mm'ye kıyasla ±0,015 mm). Yüzey pürüzlülüğü (Ra), ortalama 0,8 µm (5 eksenli) ile 1,6 µm (3 eksenli) arasındaydı. Ancak 5 eksenli CNC, takım maliyetlerini %35 oranında artırdı.
Sonuçlar: 5 eksenli işleme, dar toleranslar gerektiren karmaşık, düşük hacimli braketler için idealdir; 3 eksenli işleme ise daha basit geometriler için uygun maliyetli olmaya devam etmektedir. Gelecekteki çalışmalar, 5 eksenli işletme maliyetlerini azaltmak için uyarlanabilir takım yolu algoritmalarını entegre etmelidir.

1. Giriş

Havacılık ve uzay braketleri, sıkı toleranslar (IT7-IT8), hafif tasarımlar ve yorulma direnci gerektirir. 3 eksenli CNC seri üretime hakimken, 5 eksenli sistemler karmaşık konturlar için avantajlar sunar. Bu çalışma, kritik bir boşluğu ele almaktadır: ISO 2768-mK standartları kapsamında havacılık sınıfı alüminyum braketler için verim, doğruluk ve yaşam döngüsü maliyetlerinin nicel karşılaştırmaları.

2. Metodoloji

2.1 Deneysel Tasarım

• İş parçası: 15° taslak açılı ve cep özellikli 7075-T6 alüminyum braketler (100 × 80 × 20 mm).
• İşleme Merkezleri:
  • 3 eksenli: HAAS VF-2SS (maks. 12.000 RPM)
  • 5 eksen: DMG MORI DMU 50 (eğimli-döner tabla, 15.000 RPM)
• Takım: Karbür uç frezeleri (Ø6 mm, 3 kanallı); soğutma sıvısı: emülsiyon (%8 konsantrasyon).

2.2 Veri Toplama

• Doğruluk: ASME B89.4.22'ye göre CMM (Zeiss CONTURA G2).
• Yüzey Pürüzlülüğü: Mitutoyo Surftest SJ-410 (kesme değeri: 0,8 mm).
• Maliyet Analizi: Takım aşınması, enerji tüketimi ve işçilik ISO 20653'e göre takip edildi.

2.3 Tekrarlanabilirlik

Tüm G-kodları (Siemens NX CAM ile üretilmiştir) ve ham veriler [DOI: 10.5281/zenodo.XXXXX] adresinde arşivlenmiştir.

3. Sonuçlar ve Analiz

Tablo 1: Performans Karşılaştırması

• Temel Bulgular:
  5 eksenli işleme, 3 kurulumu ortadan kaldırarak (3 eksenli işlemede 4 kuruluma kıyasla) hizalama hatalarını azalttı. Ancak, derin ceplerdeki takım çarpışmaları hurda oranlarını %9 artırdı.

4. Tartışma

4.1 Teknik Sonuçlar

5 eksende daha yüksek doğruluk, adım izlerini en aza indiren sürekli takım yönlendirmesinden kaynaklanmaktadır. Sınırlamalar arasında, yüksek en boy oranlı boşluklarda kısıtlı takım erişimi yer almaktadır.

4.2 Ekonomik Karşılıklar

50 birimden az partiler için, 5 eksenli sistem daha yüksek sermaye yatırımına rağmen işçilik maliyetlerini %22 oranında düşürdü. 500 birimden fazla partiler için, 3 eksenli sistem %18 daha düşük toplam maliyet sağladı.

4.3 Sektörle İlgililik

Bileşik eğriliğe sahip braketler (örneğin motor bağlantıları) için 5 eksenin benimsenmesi önerilir. FAA 14 CFR §25.1301 ile düzenleyici uyum, daha fazla yorulma testi yapılmasını zorunlu kılar.

5. Sonuç

5 eksenli CNC, hassasiyeti artırır (%27) ve kurulum sürelerini azaltır (%62) ancak takım maliyetlerini artırır (%35). Kaba işleme için 3 eksen ve finiş işleme için 5 eksen kullanan hibrit stratejiler, maliyet-doğruluk dengesini optimize eder. Gelecekteki araştırmalar, 5 eksenli işletme giderlerini azaltmak için yapay zeka destekli takım yolu optimizasyonunu incelemelidir.