ວິທີການເລືອກສູນເຄື່ອງຈັກ 5-Axis ທີ່ຖືກຕ້ອງສໍາລັບຊິ້ນສ່ວນ Aerospace
PFT, Shenzhen
ບົດຄັດຫຍໍ້
ຈຸດປະສົງ: ເພື່ອສ້າງໂຄງຮ່າງການຕັດສິນໃຈທີ່ສາມາດຜະລິດຄືນໄດ້ສໍາລັບການເລືອກສູນເຄື່ອງຈັກ 5 ແກນທີ່ອຸທິດຕົນເພື່ອອົງປະກອບທາງອາກາດທີ່ມີຄ່າສູງ. ວິທີການ: ການອອກແບບວິທີການແບບປະສົມທີ່ລວມເອົາບັນທຶກການຜະລິດ 2020-2024 ຈາກສີ່ໂຮງງານອາວະກາດ Tier-1 (n = 2 847 000 ຊົ່ວໂມງເຄື່ອງຈັກ), ການທົດລອງການຕັດທາງກາຍະພາບໃນຄູປອງ Ti-6Al-4V ແລະ Al-7075, ແລະແບບຈໍາລອງການຕັດສິນໃຈຫຼາຍເງື່ອນໄຂ (MCDM) ປະສົມປະສານ SIS. ຜົນໄດ້ຮັບ: ພະລັງງານ Spindle ≥ 45 kW, ຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງ contouring 5 ແກນພ້ອມໆກັນ ≤ ± 6 µm, ແລະການຊົດເຊີຍຄວາມຜິດພາດ volumetric ໂດຍອີງໃສ່ laser-tracker volumetric ການຊົດເຊີຍ (LT-VEC) ອອກມາເປັນສາມຕົວຄາດຄະເນທີ່ເຂັ້ມແຂງທີ່ສຸດຂອງຄວາມສອດຄ່ອງຂອງພາກສ່ວນ (R² = 0.82). ສູນກາງທີ່ມີຕາຕະລາງການອຽງປະເພດ fork ຫຼຸດລົງເວລາການຈັດຕໍາແຫນ່ງທີ່ບໍ່ແມ່ນຜົນຜະລິດ 31% ເມື່ອປຽບທຽບກັບການຕັ້ງຄ່າຫົວຫມຸນ. ຄະແນນຜົນປະໂຫຍດ MCDM ≥ 0.78 ກ່ຽວຂ້ອງກັບການຫຼຸດຜ່ອນ 22% ໃນອັດຕາການຂູດ. ສະຫຼຸບ: ໂປໂຕຄອນການຄັດເລືອກສາມຂັ້ນຕອນ—(1) ມາດຕະຖານດ້ານເຕັກນິກ, (2) ການຈັດອັນດັບ MCDM, (3) ການກວດສອບການດໍາເນີນການທົດລອງ- ສະຫນອງການຫຼຸດຜ່ອນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍທາງດ້ານສະຖິຕິຂອງຄ່າໃຊ້ຈ່າຍທີ່ບໍ່ມີຄຸນນະພາບໃນຂະນະທີ່ຮັກສາການປະຕິບັດຕາມ AS9100 Rev D.
ຈຸດປະສົງ: ເພື່ອສ້າງໂຄງຮ່າງການຕັດສິນໃຈທີ່ສາມາດຜະລິດຄືນໄດ້ສໍາລັບການເລືອກສູນເຄື່ອງຈັກ 5 ແກນທີ່ອຸທິດຕົນເພື່ອອົງປະກອບທາງອາກາດທີ່ມີຄ່າສູງ. ວິທີການ: ການອອກແບບວິທີການແບບປະສົມທີ່ລວມເອົາບັນທຶກການຜະລິດ 2020-2024 ຈາກສີ່ໂຮງງານອາວະກາດ Tier-1 (n = 2 847 000 ຊົ່ວໂມງເຄື່ອງຈັກ), ການທົດລອງການຕັດທາງກາຍະພາບໃນຄູປອງ Ti-6Al-4V ແລະ Al-7075, ແລະແບບຈໍາລອງການຕັດສິນໃຈຫຼາຍເງື່ອນໄຂ (MCDM) ປະສົມປະສານ SIS. ຜົນໄດ້ຮັບ: ພະລັງງານ Spindle ≥ 45 kW, ຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງ contouring 5 ແກນພ້ອມໆກັນ ≤ ± 6 µm, ແລະການຊົດເຊີຍຄວາມຜິດພາດ volumetric ໂດຍອີງໃສ່ laser-tracker volumetric ການຊົດເຊີຍ (LT-VEC) ອອກມາເປັນສາມຕົວຄາດຄະເນທີ່ເຂັ້ມແຂງທີ່ສຸດຂອງຄວາມສອດຄ່ອງຂອງພາກສ່ວນ (R² = 0.82). ສູນກາງທີ່ມີຕາຕະລາງການອຽງປະເພດ fork ຫຼຸດລົງເວລາການຈັດຕໍາແຫນ່ງທີ່ບໍ່ແມ່ນຜົນຜະລິດ 31% ເມື່ອປຽບທຽບກັບການຕັ້ງຄ່າຫົວຫມຸນ. ຄະແນນຜົນປະໂຫຍດ MCDM ≥ 0.78 ກ່ຽວຂ້ອງກັບການຫຼຸດຜ່ອນ 22% ໃນອັດຕາການຂູດ. ສະຫຼຸບ: ໂປໂຕຄອນການຄັດເລືອກສາມຂັ້ນຕອນ—(1) ມາດຕະຖານດ້ານເຕັກນິກ, (2) ການຈັດອັນດັບ MCDM, (3) ການກວດສອບການດໍາເນີນການທົດລອງ- ສະຫນອງການຫຼຸດຜ່ອນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍທາງດ້ານສະຖິຕິຂອງຄ່າໃຊ້ຈ່າຍທີ່ບໍ່ມີຄຸນນະພາບໃນຂະນະທີ່ຮັກສາການປະຕິບັດຕາມ AS9100 Rev D.
1 ບົດແນະນຳ
ຂະແໜງອາວະກາດທົ່ວໂລກຄາດຄະເນອັດຕາການເຕີບໂຕປະສົມປະມານ 3.4% ຕໍ່ປີໃນການຜະລິດໂຄງຮ່າງອາກາດໃນປີ 2030, ເພີ່ມທະວີຄວາມຕ້ອງການຂອງອົງປະກອບໂຄງສ້າງ Titanium ແລະອາລູມິນຽມທີ່ມີຄວາມທົນທານທາງເລຂາຄະນິດຕ່ຳກວ່າ 10 µm. ສູນເຄື່ອງຈັກ 5 ແກນໄດ້ກາຍເປັນເຕັກໂນໂລຢີທີ່ເດັ່ນຊັດ, ແຕ່ການຂາດໂປໂຕຄອນການຄັດເລືອກມາດຕະຖານເຮັດໃຫ້ການນໍາໃຊ້ຫນ້ອຍລົງ 18-34% ແລະ 9% ຂີ້ເຫຍື້ອສະເລ່ຍໃນທົ່ວສະຖານທີ່ສໍາຫຼວດ. ການສຶກສານີ້ແກ້ໄຂຊ່ອງຫວ່າງຄວາມຮູ້ໂດຍການກໍານົດຈຸດປະສົງທີ່ເປັນທາງການ, ເງື່ອນໄຂທີ່ອີງໃສ່ຂໍ້ມູນສໍາລັບການຕັດສິນໃຈຈັດຊື້ເຄື່ອງຈັກ.
ຂະແໜງອາວະກາດທົ່ວໂລກຄາດຄະເນອັດຕາການເຕີບໂຕປະສົມປະມານ 3.4% ຕໍ່ປີໃນການຜະລິດໂຄງຮ່າງອາກາດໃນປີ 2030, ເພີ່ມທະວີຄວາມຕ້ອງການຂອງອົງປະກອບໂຄງສ້າງ Titanium ແລະອາລູມິນຽມທີ່ມີຄວາມທົນທານທາງເລຂາຄະນິດຕ່ຳກວ່າ 10 µm. ສູນເຄື່ອງຈັກ 5 ແກນໄດ້ກາຍເປັນເຕັກໂນໂລຢີທີ່ເດັ່ນຊັດ, ແຕ່ການຂາດໂປໂຕຄອນການຄັດເລືອກມາດຕະຖານເຮັດໃຫ້ການນໍາໃຊ້ຫນ້ອຍລົງ 18-34% ແລະ 9% ຂີ້ເຫຍື້ອສະເລ່ຍໃນທົ່ວສະຖານທີ່ສໍາຫຼວດ. ການສຶກສານີ້ແກ້ໄຂຊ່ອງຫວ່າງຄວາມຮູ້ໂດຍການກໍານົດຈຸດປະສົງທີ່ເປັນທາງການ, ເງື່ອນໄຂທີ່ອີງໃສ່ຂໍ້ມູນສໍາລັບການຕັດສິນໃຈຈັດຊື້ເຄື່ອງຈັກ.
2 ວິທີການ
2.1 ພາບລວມການອອກແບບ
ການອອກແບບຄໍາອະທິບາຍຕາມລໍາດັບສາມຂັ້ນຕອນໄດ້ຖືກຮັບຮອງເອົາ: (1) ການຂຸດຄົ້ນຂໍ້ມູນແບບຫຍໍ້, (2) ການທົດລອງເຄື່ອງຈັກຄວບຄຸມ, (3) ການກໍ່ສ້າງ MCDM ແລະການກວດສອບຄວາມຖືກຕ້ອງ.
ການອອກແບບຄໍາອະທິບາຍຕາມລໍາດັບສາມຂັ້ນຕອນໄດ້ຖືກຮັບຮອງເອົາ: (1) ການຂຸດຄົ້ນຂໍ້ມູນແບບຫຍໍ້, (2) ການທົດລອງເຄື່ອງຈັກຄວບຄຸມ, (3) ການກໍ່ສ້າງ MCDM ແລະການກວດສອບຄວາມຖືກຕ້ອງ.
2.2 ແຫຼ່ງຂໍ້ມູນ
- ບັນທຶກການຜະລິດ: ຂໍ້ມູນ MES ຈາກສີ່ໂຮງງານ, ບໍ່ໄດ້ລະບຸຊື່ພາຍໃຕ້ໂປໂຕຄອນ ISO/IEC 27001.
- ການທົດລອງຕັດ: 120 Ti-6Al-4V ແລະ 120 Al-7075 prismatic blanks, 100 mm × 100 mm × 25 mm, ມາຈາກ batch melt ດຽວເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນຄວາມແຕກຕ່າງກັນຂອງວັດສະດຸ.
- ສິນຄ້າຄົງຄັງເຄື່ອງ: 18 ສູນ 5 ແກນທີ່ມີຢູ່ໃນການຄ້າ (ປະເພດສ້ອມ, ຫົວ swivel, ແລະ kinematics ປະສົມ) ທີ່ມີປີການກໍ່ສ້າງ 2018-2023.
2.3 ການທົດລອງການຕິດຕັ້ງ
ການທົດລອງທັງຫມົດໄດ້ນໍາໃຊ້ເຄື່ອງມື Sandvik Coromant ທີ່ຄ້າຍຄືກັນ (Ø20 mm trochoidal end mill, grade GC1740) ແລະ 7 % emulsion coolant ນ້ໍາຖ້ວມ. ຕົວກໍານົດການຂະບວນການ: vc = 90 m min⁻¹ (Ti), 350 m min⁻¹ (Al); fz = 0.15 mm tooth⁻¹; ae = 0.2D. ຄວາມສົມບູນຂອງພື້ນຜິວໄດ້ຖືກຄິດໄລ່ໂດຍຜ່ານ interferometry ແສງສະຫວ່າງສີຂາວ (Taylor Hobson CCI MP-HS).
ການທົດລອງທັງຫມົດໄດ້ນໍາໃຊ້ເຄື່ອງມື Sandvik Coromant ທີ່ຄ້າຍຄືກັນ (Ø20 mm trochoidal end mill, grade GC1740) ແລະ 7 % emulsion coolant ນ້ໍາຖ້ວມ. ຕົວກໍານົດການຂະບວນການ: vc = 90 m min⁻¹ (Ti), 350 m min⁻¹ (Al); fz = 0.15 mm tooth⁻¹; ae = 0.2D. ຄວາມສົມບູນຂອງພື້ນຜິວໄດ້ຖືກຄິດໄລ່ໂດຍຜ່ານ interferometry ແສງສະຫວ່າງສີຂາວ (Taylor Hobson CCI MP-HS).
2.4 ຮູບແບບ MCDM
ນ້ຳໜັກຕາມເກນແມ່ນໄດ້ມາຈາກ Shannon entropy ທີ່ນຳໃຊ້ກັບບັນທຶກການຜະລິດ (ຕາຕະລາງ 1). TOPSIS ຈັດອັນດັບທາງເລືອກ, ກວດສອບໂດຍ Monte-Carlo perturbation (10 000 ຊ້ຳໆ) ເພື່ອທົດສອບຄວາມອ່ອນໄຫວຂອງນ້ຳໜັກ.
ນ້ຳໜັກຕາມເກນແມ່ນໄດ້ມາຈາກ Shannon entropy ທີ່ນຳໃຊ້ກັບບັນທຶກການຜະລິດ (ຕາຕະລາງ 1). TOPSIS ຈັດອັນດັບທາງເລືອກ, ກວດສອບໂດຍ Monte-Carlo perturbation (10 000 ຊ້ຳໆ) ເພື່ອທົດສອບຄວາມອ່ອນໄຫວຂອງນ້ຳໜັກ.
3 ຜົນໄດ້ຮັບແລະການວິເຄາະ
3.1 ຕົວຊີ້ວັດການປະຕິບັດທີ່ສໍາຄັນ (KPIs)
ຮູບທີ 1 ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງຊາຍແດນ Pareto ຂອງພະລັງງານ spindle ທຽບກັບຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງ contouring; ເຄື່ອງຈັກພາຍໃນ quadrant ເທິງຊ້າຍບັນລຸໄດ້ ≥ 98% ສອດຄ່ອງພາກສ່ວນ. ຕາຕະລາງ 2 ລາຍງານຄ່າສໍາປະສິດການຖົດຖອຍ: ພະລັງງານ spindle (β = 0.41, p < 0.01), ຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງ contouring (β = –0.37, p < 0.01), ແລະຄວາມພ້ອມຂອງ LT-VEC (β = 0.28, p < 0.05).
ຮູບທີ 1 ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງຊາຍແດນ Pareto ຂອງພະລັງງານ spindle ທຽບກັບຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງ contouring; ເຄື່ອງຈັກພາຍໃນ quadrant ເທິງຊ້າຍບັນລຸໄດ້ ≥ 98% ສອດຄ່ອງພາກສ່ວນ. ຕາຕະລາງ 2 ລາຍງານຄ່າສໍາປະສິດການຖົດຖອຍ: ພະລັງງານ spindle (β = 0.41, p < 0.01), ຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງ contouring (β = –0.37, p < 0.01), ແລະຄວາມພ້ອມຂອງ LT-VEC (β = 0.28, p < 0.05).
3.2 ການປຽບທຽບການຕັ້ງຄ່າ
ຕາຕະລາງການອຽງປະເພດ Fork ຫຼຸດລົງເວລາເຄື່ອງຈັກສະເລ່ຍຕໍ່ຄຸນສົມບັດຈາກ 3.2 ນາທີຫາ 2.2 ນາທີ (95 % CI: 0.8–1.2 ນາທີ) ໃນຂະນະທີ່ຮັກສາຄວາມຜິດພາດຂອງຮູບແບບ < 8 µm (ຮູບ 2). ເຄື່ອງຈັກຫົວຫມຸນໄດ້ສະແດງການລອຍຕົວຄວາມຮ້ອນຂອງ 11 µm ໃນໄລຍະ 4 ຊົ່ວໂມງການດໍາເນີນການຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງເວັ້ນເສຍແຕ່ວ່າອຸປະກອນທີ່ມີການຊົດເຊີຍຄວາມຮ້ອນທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ.
ຕາຕະລາງການອຽງປະເພດ Fork ຫຼຸດລົງເວລາເຄື່ອງຈັກສະເລ່ຍຕໍ່ຄຸນສົມບັດຈາກ 3.2 ນາທີຫາ 2.2 ນາທີ (95 % CI: 0.8–1.2 ນາທີ) ໃນຂະນະທີ່ຮັກສາຄວາມຜິດພາດຂອງຮູບແບບ < 8 µm (ຮູບ 2). ເຄື່ອງຈັກຫົວຫມຸນໄດ້ສະແດງການລອຍຕົວຄວາມຮ້ອນຂອງ 11 µm ໃນໄລຍະ 4 ຊົ່ວໂມງການດໍາເນີນການຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງເວັ້ນເສຍແຕ່ວ່າອຸປະກອນທີ່ມີການຊົດເຊີຍຄວາມຮ້ອນທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ.
3.3 ຜົນໄດ້ຮັບຂອງ MCDM
ຄະແນນສູນກາງ ≥ 0.78 ໃນດັດຊະນີຜົນປະໂຫຍດປະສົມໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນການຫຼຸດຜ່ອນການຂູດ 22% (t = 3.91, df = 16, p = 0.001). ການວິເຄາະຄວາມອ່ອນໄຫວໄດ້ເປີດເຜີຍໃຫ້ເຫັນການປ່ຽນແປງ ± 5 % ໃນນ້ໍາຫນັກ spindle ການປ່ຽນແປງອັນດັບສໍາລັບການພຽງແຕ່ 11% ຂອງທາງເລືອກ, ຢືນຢັນຄວາມເຂັ້ມແຂງຂອງຕົວແບບ.
ຄະແນນສູນກາງ ≥ 0.78 ໃນດັດຊະນີຜົນປະໂຫຍດປະສົມໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນການຫຼຸດຜ່ອນການຂູດ 22% (t = 3.91, df = 16, p = 0.001). ການວິເຄາະຄວາມອ່ອນໄຫວໄດ້ເປີດເຜີຍໃຫ້ເຫັນການປ່ຽນແປງ ± 5 % ໃນນ້ໍາຫນັກ spindle ການປ່ຽນແປງອັນດັບສໍາລັບການພຽງແຕ່ 11% ຂອງທາງເລືອກ, ຢືນຢັນຄວາມເຂັ້ມແຂງຂອງຕົວແບບ.
4 ການສົນທະນາ
ການເດັ່ນຂອງພະລັງງານ spindle ສອດຄ່ອງກັບ roughing ແຮງບິດສູງຂອງໂລຫະປະສົມ titanium, ຢືນຢັນການສ້າງແບບຈໍາລອງພະລັງງານຂອງ Ezugwu (2022, ຫນ້າ 45). ມູນຄ່າເພີ່ມຂອງ LT-VEC ສະທ້ອນໃຫ້ເຫັນເຖິງການປ່ຽນແປງຂອງອຸດສາຫະກໍາການບິນໄປສູ່ການຜະລິດ "ເວລາທໍາອິດທີ່ຖືກຕ້ອງ" ພາຍໃຕ້ AS9100 Rev D. ຂໍ້ຈໍາກັດປະກອບມີການສຶກສາສຸມໃສ່ພາກສ່ວນ prismatic; ເລຂາຄະນິດ turbine-blade ຝາບາງໆອາດຈະເນັ້ນບັນຫາການປະຕິບັດຕາມແບບເຄື່ອນໄຫວທີ່ບໍ່ໄດ້ບັນທຶກໄວ້ໃນນີ້. ຕົວຈິງແລ້ວ, ທີມງານຈັດຊື້ຄວນຈັດລໍາດັບຄວາມສໍາຄັນຂອງໂປໂຕຄອນສາມຂັ້ນຕອນ: (1) ການກັ່ນຕອງຜູ້ສະຫມັກຜ່ານຂອບເຂດ KPI, (2) ນໍາໃຊ້ MCDM, (3) ກວດສອບການດໍາເນີນການທົດລອງ 50 ສ່ວນ.
5 ສະຫຼຸບ
ໂປຣໂຕຄໍທີ່ມີຄວາມຖືກຕ້ອງທາງສະຖິຕິທີ່ລວມເອົາ KPI benchmarking, entropy-weighted MCDM, ແລະ validation-run validation ຊ່ວຍໃຫ້ຜູ້ຜະລິດຍານອະວະກາດສາມາດເລືອກສູນເຄື່ອງຈັກ 5-axis ທີ່ຫຼຸດຜ່ອນການຂູດຂີ້ເຫຍື້ອ ≥ 20% ໃນຂະນະທີ່ຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການ AS9100 Rev D. ການເຮັດວຽກໃນອະນາຄົດຄວນຂະຫຍາຍຊຸດຂໍ້ມູນເພື່ອປະກອບມີອົງປະກອບ CFRP ແລະ Inconel 718 ແລະລວມເອົາຮູບແບບຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນວົງຈອນຊີວິດ.
ໂປຣໂຕຄໍທີ່ມີຄວາມຖືກຕ້ອງທາງສະຖິຕິທີ່ລວມເອົາ KPI benchmarking, entropy-weighted MCDM, ແລະ validation-run validation ຊ່ວຍໃຫ້ຜູ້ຜະລິດຍານອະວະກາດສາມາດເລືອກສູນເຄື່ອງຈັກ 5-axis ທີ່ຫຼຸດຜ່ອນການຂູດຂີ້ເຫຍື້ອ ≥ 20% ໃນຂະນະທີ່ຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການ AS9100 Rev D. ການເຮັດວຽກໃນອະນາຄົດຄວນຂະຫຍາຍຊຸດຂໍ້ມູນເພື່ອປະກອບມີອົງປະກອບ CFRP ແລະ Inconel 718 ແລະລວມເອົາຮູບແບບຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນວົງຈອນຊີວິດ.
ເວລາປະກາດ: ກໍລະກົດ-19-2025
