Роль броашинга в производстве аэрокосмических застежек

Авиакосмическая промышленность работает в соответствии с некоторыми из самых строгих требований к качеству и безопасности в производстве. Каждый компонент, который входит в самолет, должен выдерживать экстремальные температуры, высокие циклические нагрузки и коррозионные среды при сохранении точных допусков размеров. Среди наиболее критических из этих компонентов - крепежные элементы - болты, винты, заклепки, штифты и шпильки, которые удерживают конструкции самолетов вместе. Производство этих крепежных элементов требует производственных процессов, которые могут обеспечить исключительную точность, повторяемость и целостность поверхности. Брачинг появился как один из самых важных и эффективных методов для производства аэрокосмических крепежных элементов, предлагая уникальное сочетание точности, эффективности и способности для сложных геометрий.

Что такое брейкинг?

Брохинг — это субтрактивный процесс обработки, в котором используется специально разработанный, многозубчатый режущий инструмент, называемый брохой, для удаления материала из заготовки за один проход или ряд проходов. В отличие от обычных процессов обработки, таких как фрезерование или поворот, где одноточечный или многоточечный вращающийся резак постепенно удаляет материал, в брохе используется линейное или вращательное движение с прогрессивно ступенчатыми зубами. Каждый зуб на брохе немного выше или шире предыдущего, поэтому разрез распределен поперек по длине инструмента. Это позволяет брошу одновременно грубо, полуфабрикатно и закончить функцию одним ударом, что резко сокращает время цикла.

Процесс прокладки особенно хорошо подходит для создания внутренних и внешних функций, которые было бы трудно или отнимает много времени для создания с другими методами. Общие применения включают в себя резку ключей, сплайнов, квадратных отверстий, шестигранных отверстий, зубьев зубьев и сложных контурных поверхностей. Брохинг может быть выполнен на широком диапазоне материалов, от алюминия и мягкой стали до закаленных инструментальных сталей и термостойких суперсплавов, используемых в аэрокосмической промышленности. Процесс производит детали с высокой точностью размеров - обычно в пределах от 0,0005 до 0,001 дюйма (0,013 до 0,025 мм) - и поверхность отделки от 8 до 16 микродюймов Ra.

Брашинговые машины широко классифицируются на две категории: линейные (или поверхностные) прошивочные машины и роторные прошивочные машины. Линейная прошивка включает прямолинейное движение прокладки относительно заготовки, в то время как вращающаяся прокладка использует вращающийся инструмент прокладки, который подается осевым образом в заготовку. В рамках линейной прокладки существуют горизонтальные и вертикальные конфигурации машины, каждая из которых предлагает различные преимущества с точки зрения площади пола, длины хода и обработки деталей. Выбор типа машины зависит от геометрии детали, объема производства, разрезаемого материала и требуемых допусков.

Критическая роль крепежа в аэрокосмической отрасли

Застежки в аэрокосмической промышленности не являются товарными предметами; они являются высокоинженерными компонентами, которые должны соответствовать строгим стандартам производительности. Средний коммерческий самолет содержит миллионы крепежных элементов, и каждый из них способствует структурной целостности планера, двигателя и подсистем. Застежки в первичных конструкциях - таких как разреженные крылья, панели фюзеляжа и сборки пенснежа - несут значительные нагрузки и должны противостоять усталости, ползучести и коррозионному растрескиванию напряжения в течение десятилетий обслуживания. Отказ одного критического крепежа может иметь катастрофические последствия, поэтому аэрокосмическая промышленность предъявляет строгие требования к конструкции крепежа, выбору материала и качеству изготовления.

Аэрокосмические крепежные элементы изготавливаются из ряда материалов, включая титановые сплавы (такие как Ti-6Al-4V), суперсплавы на основе никеля (такие как Inconel 718 и Waspaloy), нержавеющие стали (такие как 17-4 PH и A286), алюминиевые сплавы (такие как 7075-T6 и 2024-T3) и специализированные сплавы, такие как MP35N. Эти материалы выбираются для их высоких прочных соотношений, коррозионной стойкости и способности сохранять механические свойства при повышенных температурах. Однако эти же свойства делают их трудными для обработки. Многие из этих сплавов классифицируются как трудно поддающиеся резке материалы, демонстрирующие высокую твердость, низкую теплопроводность и тенденцию к затвердеванию при резке. Традиционные процессы обработки часто борются за достижение требуемых допусков и поверхностной отделки на этих материалах при сохранении приемлемого срока службы инструмента и производительности.

Именно здесь процесс прокладки различается. Процесс прокладки может создавать сложные функции крепежа, такие как внутренние сплайны, приводные углубления, запирающие проволочные отверстия и подрезные канавки, с уровнем точности и согласованности, с которым другие процессы не могут легко сопоставить. Кроме того, поскольку прошивка использует инструмент на заказ с несколькими режущими кромками, она может выполнять операции за долю времени, необходимого для фрезерования или одноточечного поворота, что делает ее высокоэффективной для средних и больших объемов производства.

Почему скрещивание важно для производства аэрокосмических застежек

Производство аэрокосмических крепежных изделий включает в себя несколько различных этапов производства: заголовок или формирование, термообработка, резьба или прокатка и окончательная обработка таких функций, как приводные углубления, фиксирующие функции и детали шанков. Броашинг обычно используется на заключительных этапах обработки, где он используется для создания внутренних и внешних функций, которые должны соответствовать жестким допускам и высоким требованиям к качеству поверхности.

Точность и повторяемость

Аэрокосмические крепежные детали часто имеют внутренние приводные углубления, предназначенные для приема инструментов крутящего момента для установки и удаления. Эти углубления, такие как гексалобулярные (Torx), шестиугольные, Филлипс, Позидрив и запатентованные конструкции, должны иметь точные размеры, чтобы обеспечить надлежащее взаимодействие с инструментом и избежать закупорки или повреждения во время установки. Брохинг является предпочтительным методом для получения этих углублений, потому что он генерирует согласованную геометрию от части к части. Инструмент для прокладки измельчается до точной формы желаемой выемки, и действие резания контролируется ходом машины, что приводит к идентичным особенностям в тысячах деталей. Типичные позиционные и размерные допуски для прочерченных приводных углублений в аэрокосмических креплениях находятся в диапазоне от 0,001 до 0,003 дюйма (0,025 до 0,076 мм), с отделкой поверхности 16 микродюймов Ra или лучше.

Сложные геометрии в одном проходе

Многие аэрокосмические крепежи включают в себя множество функций, которые должны быть получены в одной операции зажима для поддержания концентриситета и точности положения. Например, крепеж может потребовать внутренней шестиугольной приводной выемки на одном конце, поперечного отверстия для запирающего провода на шанке и внешней линии вблизи головы. Брохинг может производить эти функции в последовательности операций без удаления детали из крепления, гарантируя, что функции остаются выровненными в пределах плотных допусков. При использовании поворотного подхода к прокладке инструмент подается в заготовку, в то время как инструмент и заготовка вращаются, создавая сложные внутренние и внешние формы с высокой концентриситетом.

Материальная версатильность

Брошение эффективно во всем спектре материалов аэрокосмического крепежа, в том числе тех, которые, как известно, трудно перерабатываются. Для титановых сплавов, которые имеют низкую теплопроводность и склонность к желчи и мазку, прошивка может быть успешно выполнена с надлежащей геометрией инструмента, покрытием и смазкой. Для суперсплавов на основе никеля, таких как Inconel 718, которые поддерживают высокую прочность при повышенных температурах и демонстрируют серьезную уплотнение работы, прошивка карбидом или высокоскоростными стальными инструментами и агрессивными стратегиями эвакуации чипов, могут достичь приемлемого срока службы инструмента и качества деталей. Для уплотнения осадков нержавеющие стали и алюминиевые сплавы, прошивка очень продуктивна и обеспечивает отличную отделку поверхности.

Поверхностная целостность и усталость

В аэрокосмической технике целостность поверхности обрабатываемых элементов имеет решающее значение для срока службы крепежа. Процессы обработки, которые вызывают остаточное растяжение, микротрещины или шероховатость поверхности, могут значительно снизить сопротивление компонента циклической нагрузке. Брохинг при выполнении с помощью острых режущих инструментов и соответствующих параметров резки создает поверхность с низким остаточным напряжением и минимальным повреждением подповерхностей. Прошивка производит эффект полировки от выдвижных зубцов отделки, что может улучшить отделку поверхности и вызвать полезные сжимающие остаточные напряжения в некоторых случаях. Это особенно важно для крепежных элементов, используемых в усталостных критических приложениях, таких как компоненты турбинного двигателя и швы планера.

Технические преимущества брокинга для крепежа

Помимо общих преимуществ точности и повторяемости, прошивка предлагает несколько конкретных технических преимуществ, которые делают ее предпочтительным процессом для производства аэрокосмических крепежных изделий.

Высокая точность и последовательность

Инструмент для прокладки - это инструмент точного наземного назначения, который определяет форму и размер готовой детали. После установки инструмента в машине каждая часть, произведенная в этом пробеге, будет иметь одинаковую геометрию в пределах допуска инструмента. Это устраняет изменчивость, связанную с износом инструмента или отклонением в операциях по фрезеровке или бурению. Для крупномасштабных производственных операций прокладка может поддерживать статистические показатели управления процессами (SPC) выше 1,33 или 1,67, отвечающие требованиям аэрокосмических стандартов качества, таких как AS9100 и требованиям крупных планировщиков, таких как Boeing, Airbus и Lockheed Martin.

Способность создавать сложные геометрии

Броашинг уникально способен производить внутренние формы, которые трудно или невозможно создать другими методами. Например, внутренние серекции, инвольтные сплины и некруглые отверстия могут быть пробиты в одном проходе. Эта способность необходима для крепежа, который должен взаимодействовать с компонентами спаривания через формованные отверстия или сплинированные интерфейсы. Сложные внешние формы, такие как кастеллированные гайки или контурные головки болтов, могут быть получены с использованием поверхностной или вращающейся прошивки, часто за долю времени, необходимого для фрезерования.

Высокая эффективность производства

Брохинг является одним из самых быстрых процессов обработки для получения идентичных признаков на нескольких частях. Типичная внутренняя операция прокладки на горизонтальной прокладочной машине может завершить приводной углубление или ключную дорожку за 2-10 секунд в зависимости от глубины разреза и материала. Для крупносерийного производства автоматизированные прокладочные ячейки могут включать в себя подачу деталей, зажим, прокладку и разгрузку в полностью автоматизированном цикле, достигая скорости пропускания сотен деталей в час. Эта эффективность является ключевым драйвером для использования прокладки в производстве аэрокосмических крепежных изделий, где годовые объемы для определенных типов крепежных изделий могут превышать один миллион единиц.

Отличная отделка поверхности

Прогрессивное режущее действие прошивки — с шероховатостью, полуфабрикатами и отделкой зубов на одном и том же инструменте — производит поверхностную отделку, которая часто устраняет необходимость в операциях вторичной отделки, таких как шлифовка или полировка. Отделочные зубы на прорези спроектированы с небольшой глубиной разреза и тонкими углами свинца, создавая гладкую текстуру поверхности. Для аэрокосмических крепежных изделий, где шероховатость поверхности может влиять на концентрацию напряжения и усталостную производительность, способность достигать отделки от 8 до 16 микродюймов Ra непосредственно от операции прокладки является значительным преимуществом.

Виды бройтинга, используемые в производстве аэрокосмических застежек

Различные методы прокладки используются в зависимости от конкретной конструкции крепежа и особенностей, которые должны быть произведены. Три основные категории - линейная прокладка, поворотная прокладка и прокладка поверхности, каждая с различными приложениями и преимуществами.

Линейная брошь для внутренних особенностей

Линейная прошивка, также известная как сквозная прошивка или тянущая прошивка, является наиболее распространенным методом получения внутренних особенностей в аэрокосмических крепежах. В этом процессе заготовка зажимается в крепеж, а прокладочный инструмент вытягивается или проталкивается через заготовку по прямой линии. Инструмент разработан с серией постепенно увеличивающихся режущих зубов, которые постепенно удаляют материал до достижения окончательной формы и размера. Линейная прошивка используется для получения внутренних приводных углублений (гексагон, Торкс, квадрат), клавишных путей, сплайнов и других форменных отверстий.

Вертикальные прошивочные машины обычно используются для небольших крепежных деталей, в то время как горизонтальные машины предпочтительны для более крупных деталей или более длинных штрихов. Выбор между прокладкой толчка и прокладкой тяги зависит от конструкции машины и доступности детали. Для внутренних особенностей на крепежах прокладка тяги более распространена, поскольку она обеспечивает лучший контроль действия резания и эвакуацию чипа. Инструмент прокладки обычно изготавливается из высокоскоростной стали (HSS) или карбида, с покрытиями, такими как TiAlN или AlCrN, для улучшения износостойкости и смазки.

Ротари-брошинг для внешних и внутренних форм

Ротарная прошивка представляет собой процесс, который сочетает вращение и осевой корм для получения как внутренних, так и внешних форм. Прокладочный инструмент вращается при подаче в заготовку, а режущее действие является непрерывным, а не линейным. Ротарная прошивка особенно эффективна для получения шестиугольной, квадратной или других многоугольных форм на концах крепежных элементов, а также для создания внутренних приводных углублений с гладкой, полированной отделкой.

Одним из ключевых преимуществ ротационной прокладки является то, что она может выполняться на стандартных токарных станках с ЧПУ или поворотных центрах, устраняя необходимость в специальном прокладочном стане. Роторный прокладочный инструмент удерживается в специальном держателе, который позволяет инструменту свободно вращаться при следовании за заготовкой. По мере подачи инструмента в стационарную заготовку комбинация вращения и осевого корма создает нужную форму. Для аэрокосмических крепежных деталей часто используется поворотная прокладка для изготовления шестиугольников в болтах и винтах, а также для создания на гайках и крепежах наружных шестиугольников или звездообразных особенностей.

Ротари-брошинг предлагает несколько преимуществ. Процесс генерирует высококачественную отделку поверхности за счет протирания вращающегося инструмента, и он может производить детали с отличной концентричностью. Он также подходит для небольших и средних размеров партии, поскольку переключения инструментов быстры и процесс может быть интегрирован в существующие рабочие процессы обработки. Однако вращательная прошивка обычно ограничена более мелкими особенностями (обычно менее 2:1 по отношению глубины к диаметру) по сравнению с линейной прошивкой.

Поверхностная брошь для внешних функций

Поверхностная прошивка, также называемая плоской прошивкой или прокладкой плит, используется для получения внешних признаков, таких как плоскости, прорези, клавиши или контурные поверхности снаружи крепежа. При этом прокладочный инструмент перемещается линейно по поверхности заготовки, удаляя материал за один проход. Поверхностная прошивка может выполняться на специализированных прокладочных машинах или на некоторых типах фрезерных станках с ЧПУ, оснащенных прокладочными насадками.

Для аэрокосмических крепежных изделий используется прошивка поверхности для создания запирающих признаков, таких как заклинивания на гайках, подрезанные канавки для удержания колец и формованные поверхности на головках болтов. Также она используется для изготовления гаечных плоскостей на болтах и винтах, обеспечивая точную и повторяемую геометрию, обеспечивающую правильное взаимодействие инструмента при установке. Поверхностная прошивка особенно полезна для деталей, требующих множественных параллельных или угловых плоскостей, так как пролетной инструмент может быть спроектирован с несколькими разделами резания для получения всех признаков в одном проходе.

Спиральная и спиральная брошь для продвинутых применений

Для некоторых высокопроизводительных аэрокосмических крепежных элементов, например, используемых в турбинных двигателях или других вращающихся узлах, спиральная или спиральная прошивка используется для получения спиральных сплайнов, нитей или кулачковых поверхностей. Спиральная прокладка предполагает сочетание осевого и вращательного движения между инструментом и заготовкой, генерируя спиральную траекторию резания. Этот процесс более сложен, чем линейная или вращательная прокладка, и требует специализированных машин с скоординированным управлением движением. Однако он позволяет производить спиральные функции, которые было бы трудно или невозможно создать обычными методами, и делает это с точностью и поверхностной отделкой, характерной для прокладки.

Вещественная прошивка обычно используется для компонентов крепежа, которые должны взаимодействовать с соединительными частями через спиральные интерфейсы, такие как крепежные детали быстрого высвобождения, механизмы блокировки и линии с переменным током.Процесс может применяться как к внутренним, так и к внешним функциям, и он предлагает те же преимущества однопроходной обработки и высокой точности размеров, что и обычная прошивка.

Брохинг против альтернативных методов

Хотя прошивка является высокоэффективным процессом для производства аэрокосмических крепежных изделий, это не единственный доступный метод. Другие процессы обработки, такие как фрезерование, бурение, проволочное ЭДМ и шлифование, также могут создавать аналогичные функции, каждый с различными компромиссами с точки зрения стоимости, скорости, точности и качества поверхности.

Брохинг против Миллинга

Размолотка — гибкий процесс, который может производить широкий спектр функций с использованием стандартной оснастки. Для небольших размеров партии или прототипов фрезерование часто более экономично, чем прошивка, потому что оно не требует инструментов для прокладки на заказ. Однако для средних и высоких объемов производства прокладка значительно быстрее и более последовательна. Для изготовления выемки привода с ЧПУ может потребоваться от 30 секунд до 2 минут с использованием спиральной интерполяции или специализированной мельницы с шестиугольником, в то время как операция прокладки может завершить ту же функцию за 3-10 секунд. Кроме того, прошивка создает более последовательную геометрию через несколько частей, потому что инструмент определяет форму непосредственно, тогда как фрезерование подвержено отклонению инструмента, ошибкам интерполяции пути и износу.

Броашинг против провода EDM

Проволочная электроразрядная обработка (EDM) способна производить чрезвычайно точные внутренние и внешние формы в проводящих материалах с допусками, такими же плотными, как 0,0002 дюйма (0.005 мм). Однако проводной EDM является гораздо более медленным процессом, чем прокладка, со скоростью резания, измеряемой в квадратных дюймах в час, а не частями в минуту. Он также производит литый слой на поверхности разреза, который может потребовать удаления для утомляющих критических применений. В производстве аэрокосмического крепежа проводной EDM обычно зарезервирован для очень маленьких партий, работы прототипа или функций, которые не могут быть произведены с помощью обычных режущих инструментов. Для объемов производства выше нескольких сотен частей, прошивка почти всегда является предпочтительным выбором.

Брохинг против гриндинга

Измельчение может производить поверхности с чрезвычайно тонкой отделкой и плотными допусками, часто до 0,0001 дюйма (0.0025 мм) или лучше. Однако шлифование в первую очередь является процессом отделки и не подходит для производства сложных внутренних форм в одной операции. Для функций крепления, таких как приводные углубления или сплайны, шлифование потребует нескольких настроек и операций, что делает его медленным и дорогим для производственных количеств. Брачинг сочетает шероховатость и отделку в одной операции и может достичь поверхностной отделки, которая подходит для большинства применений аэрокосмического крепежа без необходимости вторичного шлифования.

Брохинг против холодного формирования

Холодная формовка (также называемая холодной заголовкой или холодной экструзией) является распространенным методом для производства заготовок крепежа и некоторых функций, таких как приводные углубления. Холодная формовка является высокопроизводительной и может достичь отличного использования материала и механических свойств. Однако холодная формовка имеет ограничения с точки зрения сложности геометрии и контроля размеров. Для функций с плотными допусками или сложными формами холодная формовка часто сопровождается прошивкой для достижения окончательных размеров и отделки поверхности. Во многих производственных линиях аэрокосмического крепежа холодная формовка используется для первоначального формования крепежа, в то время как прошивка используется для окончательных деталей, которые требуют максимальной точности.

Материалы и проблемы в аэрокосмической прокладке крепежа

Прокладка аэрокосмических крепежных элементов представляет собой уникальные проблемы, обусловленные свойствами соответствующих материалов. Понимание этих проблем и реализация соответствующих стратегий имеет важное значение для достижения стабильного качества и приемлемого срока службы инструмента.

Титановые сплавы

Титановые сплавы, такие как Ti-6Al-4V и Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo, широко используются в аэрокосмических креплениях для их высокой удельной прочности и коррозионной стойкости. Однако титан трудно перерабатывается из-за его низкой теплопроводности, что вызывает концентрацию тепла на режущей кромке, и его склонность к желчи и мазку. При прокладке это может привести к образованию нарастающего края, высоким силам резания и преждевременному износу инструмента. Эффективная прокладка титана требует резких режущих кромок, положительных углов грабежа, подачи охлаждающей жидкости высокого давления и покрытий, которые уменьшают трение и генерацию тепла. Инструменты, покрытые TiAlN или AlCrN, хорошо работают, а использование охлаждающих жидкостей на масляной основе высокого давления помогает смазывать зону резания и эвакуировать чипы. Скорости резания для прокладки титана обычно находятся в диапазоне от 10 до 30 футов в минуту (3-9 метров в минуту), с кормом на зуб от 0,001 до 0,003 дюйма (0,

Никелевое суперсплавы

Сверхсплавы на основе никеля, такие как Inconel 718, Waspaloy и René 88, используются в высокотемпературных крепежных устройствах, особенно в турбинных двигателях. Эти материалы поддерживают высокую прочность до 1200°F (650°C) и обладают высокой устойчивостью к термическому размягчению. Однако они также демонстрируют сильное уплотнение и содержат абразивные частицы карбида, которые ускоряют износ инструмента. Для их разрезания требуются надежные материалы инструмента - часто карбид или порошкообразная высокоскоростная сталь - и тщательный контроль параметров резки. Скорости разреза обычно ниже, чем для титана, в диапазоне от 5 до 20 футов в минуту (1,5 до 6 метров в минуту), а агрессивная эвакуация чипов имеет решающее значение для предотвращения повторного разреза закаленных чипов. Использование охлаждающей жидкости высокого давления через держатель инструмента и специализированные геометрии разрушителя чипа на зубах броши может повысить надежность процесса.

Нержавеющие стали и осадочные сплавы

Осадоуплотняющие нержавеющие стали, такие как 17-4 PH, 15-5 PH и A286, распространены в аэрокосмических крепежах для их сочетания высокой прочности и коррозионной стойкости. Эти материалы более обрабатываемы, чем титановые или никельные суперсплавы, но они все еще могут представлять проблемы в прокладке из-за их склонности к затвердеванию и их абразивности. Правильная геометрия инструмента, острые режущие кромки и адекватная доставка охлаждающей жидкости важны для достижения хорошей поверхностной отделки и срока службы инструмента. Для этих материалов прошивка может выполняться при умеренной скорости резки от 20 до 50 футов в минуту (6-15 метров в минуту), с частотой подачи, скорректированной для достижения желаемой поверхностной отделки.

Инструменты Wear and Tool Life

Износ инструмента является критическим соображением в брошинге, поскольку брош-инструмент является дорогостоящим в производстве и перемола или замена включает в себя значительные простои. Доминирующими механизмами износа в брошинге аэрокосмических сплавов являются абразивный износ, адгезивный износ (галлинг) и растрескивание тепловой усталости. Срок службы инструмента в брошинге обычно измеряется с точки зрения количества деталей, произведенных до того, как инструмент должен быть повторно затверден. Для инструментальных сталей срок службы инструмента может варьироваться от нескольких сотен частей до нескольких тысяч частей, в зависимости от материала, параметров резания и конструкции инструмента. Карбидные инструменты могут достигать более длительного срока службы инструмента, но более склонны к защелкиванию и более дороги к перемолочке. Правильное обслуживание инструмента, включая регулярный осмотр и повторное затвердевание для восстановления оригинальной геометрии зуба, имеет важное значение для поддержания согласованного качества деталей и максимизации срока службы инструмента.

Контроль и эвакуация чипов

Эвакуация чипов является серьезной проблемой в прокладке, особенно для глубоких внутренних особенностей и для материалов, которые производят длинные, струнные чипы. Плохая эвакуация чипов может привести к упаковке чипов, забиванию готовой поверхности, повреждению инструмента и даже поломке инструмента. Инструменты броха разработаны с прорезями между зубцами, которые имеют размер, чтобы приспособить объем чипа, генерируемый каждым зубом. Для аэрокосмических сплавов, где чипы могут быть жесткими и абразивными, часто используют канавки чипов для содействия сегментации чипов. Охладитель высокого давления через держатель инструмента помогает смыть чипы из зоны резки. В некоторых случаях вакуумные системы или механические конвейеры чипов используются для удаления чипов из области машины.

Контроль качества и стандарты в аэрокосмической сцепке застежек

Авиакосмическая промышленность работает по строгой системе стандартов качества, которые применяются ко всем аспектам производства крепежных изделий, включая прошивку. Соблюдение этих стандартов является обязательным для поставщиков, которые хотят продавать крупным производителям планеров и двигателей.

AS9100 и Nadcap сертификация

AS9100 является международным стандартом управления качеством для аэрокосмической промышленности, включающим все требования ISO 9001 с дополнительными аэрокосмическими критериями. Брачинговые операции должны выполняться в рамках сертифицированной AS9100 системы управления качеством, которая включает в себя документированные процедуры для управления процессами, управления инструментами, инспекции и корректирующих действий. Nadcap (Национальная программа аккредитации подрядчиков по аэрокосмической и оборонной деятельности) обеспечивает отдельную аккредитацию для специальных процессов, включая обработку и прошивку. Nadcap аккредитация включает подробные аудиты управления процессами, калибровку оборудования, обучение персонала и записи качества. Многие аэрокосмические праймс требуют от своих поставщиков крепежных элементов поддерживать аккредитацию Nadcap для проведения операций по прокладке.

Размерная и поверхностная инспекция

Раздробленные элементы на аэрокосмических крепежах подлежат тщательному контролю для обеспечения соответствия спецификациям. Размерный контроль обычно выполняется с использованием координатных измерительных машин (CMM), оптических компараторов и специализированных гейгов, таких как штепсельные, кольцевые гейги и профили-проекторы. Для внутренних дисковых углублений часто используются гейги, имитирующие фактический инструмент крутящего момента, для проверки того, что выемка может принимать инструмент без помех и обеспечивать требуемый перенос крутящего момента. Поверхностная отделка измеряется с использованием профилометров или стандартов сравнения, с типичными требованиями от 16 до 32 микродюймов Ra для большинства функций крепежа. Для утомляющих критических применений шероховатость поверхности может быть указана как 8 микродюймов Ra или лучше.

Неразрушающее тестирование

Пробитые крепежные элементы могут подвергаться неразрушающему контролю (НДТ) для обнаружения поверхностных или недр, которые могут скомпрометировать производительность. Общие методы НДТ включают в себя проверку магнитных частиц (для ферромагнитных материалов), проверку флуоресцентных пенетрантов (для цветных материалов и нержавеющих сталей) и проверку вихревых токов (для проводящих материалов). Эти проверки могут выявлять трещины, круги, ямы или другие аномалии, которые могли быть введены во время прокладки или предыдущих операций. Для критических крепежных элементов может потребоваться проверка 100% НДТ с критериями приемлемости, определенными применимым спецификацией (например, AMS 2645 для инспекции пенетрантов).

Процессный контроль и исследования возможностей

Для поддержания стабильного качества операции прокладки должны контролироваться с помощью методов статистического управления процессом (SPC). Исследования возможностей процесса (Ppk и Cpk) проводятся для проверки того, что процесс может последовательно соответствовать требованиям к допуску. Для критических функций обычно требуются показатели способности 1,33 или выше. Контрольные параметры, такие как скорость резки, скорость подачи, скорость потока охлаждающей жидкости и износ инструмента, контролируются и регистрируются. Автоматические системы компенсации инструмента могут использоваться на современных машинах для прокладки инструментов для корректировки износа инструмента и поддержания стабильности размеров на протяжении длительных производственных циклов.

Управление инструментами и их регенерация

Инструменты для брусчатки — это ценные активы, требующие тщательного управления. Каждый инструмент обычно сериализуется и отслеживается на протяжении всего жизненного цикла, включая количество изготовленных деталей, разрез материалов и историю перемола. Инструменты проверяются после каждой перемола для проверки геометрии, резкости и целостности покрытия зубов. Система управления инструментами гарантирует, что инструменты вытаскиваются из производства до того, как они достигнут конца срока службы, предотвращая проблемы с качеством из-за чрезмерного износа. Сам процесс перемола должен контролироваться для поддержания правильного профиля зубов, углов рельефа и отделки поверхности на режущих кромках.

Будущие тенденции и инновации в области аэрокосмического скрещивания застежек

Технология брокинга продолжает развиваться, что обусловлено необходимостью повышения производительности, улучшения качества и способности обрабатывать новые материалы и геометрию. Несколько тенденций формируют будущее бросового производства в аэрокосмическом производстве крепежных изделий.

CNC и сервоуправляемые бруховые машины

Современные прокладочные машины все чаще оснащаются элементами управления с ЧПУ и сервоуправляемыми осями, обеспечивающими большую гибкость и управление по сравнению с традиционными гидравлическими или механическими машинами. Прокладочные машины с ЧПУ могут быть запрограммированы на переменную длину хода, различные скорости резания при шероховатости и отделке и точное позиционирование заготовки. Это позволяет оптимизировать условия резания, которые максимизируют срок службы инструмента и качество поверхности. Некоторые машины включают адаптивные системы управления, которые контролируют силы резания в режиме реального времени и регулируют скорости подачи для поддержания постоянной нагрузки. Интеграция элементов управления с ЧПУ также позволяет выполнять более сложные операции прокладки, такие как спиральная или спиральная прокладка, где требуется синхронное движение нескольких осей.

Высокоскоростное и ультразвуковое брухинг

Продолжаются исследования в области высокоскоростной прокладки и прокладки с помощью ультразвука в качестве методов повышения производительности и снижения силы резки в труднодоступных для машин материалов. Ультразвуковая прокладка применяет высокочастотную вибрацию (обычно от 20 до 40 кГц) к режущему инструменту или заготовке, уменьшая трение и способствуя образованию чипов. Исследования показали, что ультразвуковая помощь может уменьшить силы резки на 20-40%, улучшить отделку поверхности и продлить срок службы инструмента при прокладке титановых и никелевых сплавов. Хотя эти технологии еще не широко используются в производстве, они обещают расширить возможности прокладки в аэрокосмическом применении.

Гибридные и комбинированные процессы

Набирают внимание гибридные производственные подходы, сочетающие прокладку с другими процессами в одной машине или ячейке. Например, некоторые производители интегрируют прокладку с лазерной очисткой или термообработкой для создания бесшовного производственного потока. Другие гибридные системы сочетают прокладку с холодным формованием или ковкой, где грубая форма создается путем формования, а конечные функции завершаются прокладкой. Эта комбинация использует производительность формования с точностью прокладки, обеспечивая экономически эффективное решение для производства крупносерийных крепежных изделий. Тенденция к многопроцессным машинам и автоматизированным ячейкам обусловлена спросом аэрокосмической промышленности на бережливое производство и сокращением времени выполнения свинца.

Достижения в области инструментов и покрытий

Разработка материалов для инструментов продолжает расширять границы производительности прокладки. Новые сорта карбида, включая субмикронные и наноструктурированные карбиды, обеспечивают повышенную твердость и прочность для резки абразивных сплавов. Для прокладки применяются сверхтвердые материалы, такие как кубический нитрид бора (CBN) и поликристаллический алмаз (PCD), особенно для цветных материалов и закаленных сталей. Хотя прокладки CBN и PCD являются дорогостоящими, они могут значительно продлить срок службы инструмента и повысить скорость резания в соответствующих применениях. Достижения в технологии нанесения покрытий, включая многослойные покрытия, градиентные покрытия и алмазоподобные углеродные (DLC) покрытия, также повышают производительность инструмента за счет снижения трения и износа. Эти разработки особенно полезны для прокладки титановых и никелевых сплавов, где износ инструмента является основным ограничением.

Заключение

Брошюра остается жизненно важным процессом в производстве аэрокосмических крепежных изделий, предлагая точность, эффективность и качество, требуемые в аэрокосмической промышленности. От внутренних приводных углублений и сплайнов до сложных внешних геометрий, прошивка обеспечивает надежный и экономически эффективный метод для получения функций, которые должны соответствовать самым требовательным стандартам точности размеров, отделки поверхности и усталостных характеристик. Процесс уникально подходит для сложных материалов, используемых в аэрокосмических крепежах, включая титановые сплавы, суперсплавы на основе никеля и осадки-уплотнение нержавеющих сталей.

В то время как альтернативные методы, такие как фрезерование, проволочная ЭДМ и шлифовка, имеют свои места в производстве крепежа, прошивка предлагает неоспоримые преимущества для средних и высоких объемов производства, включая высокую скорость, отличную повторяемость и способность производить сложные геометрии в одной операции. По мере развития технологии прокладки - с достижениями в области управления ЧПУ, инструментальных материалов, покрытий и гибридных процессов - ее роль в производстве аэрокосмических крепежных изделий, вероятно, будет расширяться. Для производителей, которые инвестируют в возможности и опыт, необходимые для эффективного внедрения прокладки, она остается краеугольным камнем конкурентоспособного производства аэрокосмических крепежных изделий, что позволяет им удовлетворять постоянно растущие требования отрасли к качеству, надежности и эффективности.