एरोस्पेस पार्ट्ससाठी योग्य 5-अ‍ॅक्सिस मशीनिंग सेंटर कसे निवडावे
पीएफटी, शेन्झेन
सार
उद्देश: उच्च-मूल्य असलेल्या एरोस्पेस घटकांना समर्पित 5-अक्ष मशीनिंग केंद्रे निवडण्यासाठी पुनरुत्पादनयोग्य निर्णय फ्रेमवर्क स्थापित करणे. पद्धत: चार टियर-1 एरोस्पेस प्लांट्स (n = 2 847 000 मशीनिंग तास) मधील 2020-2024 उत्पादन लॉग एकत्रित करणारी मिश्र-पद्धतींची रचना, Ti-6Al-4V आणि Al-7075 कूपनवरील भौतिक कटिंग चाचण्या आणि संवेदनशीलता विश्लेषणासह एन्ट्रॉपी-वेटेड TOPSIS एकत्रित करणारे मल्टी-क्रिटेरिया निर्णय मॉडेल (MCDM). परिणाम: स्पिंडल पॉवर ≥ 45 kW, एकाच वेळी 5-अक्ष कॉन्टूरिंग अचूकता ≤ ±6 µm, आणि लेसर-ट्रॅकर व्हॉल्यूमेट्रिक भरपाई (LT-VEC) वर आधारित व्हॉल्यूमेट्रिक त्रुटी भरपाई भाग अनुरूपतेचे तीन सर्वात मजबूत अंदाजक म्हणून उदयास आली (R² = 0.82). फोर्क-टाइप टिल्टिंग टेबल असलेल्या केंद्रांनी स्विव्हलिंग-हेड कॉन्फिगरेशनच्या तुलनेत गैर-उत्पादक पुनर्स्थितीकरण वेळ 31% ने कमी केला. एमसीडीएम युटिलिटी स्कोअर ≥ ०.७८ स्क्रॅप रेटमध्ये २२% कपातीशी संबंधित आहे. निष्कर्ष: तीन-टप्प्यांचा निवड प्रोटोकॉल—(१) तांत्रिक बेंचमार्किंग, (२) एमसीडीएम रँकिंग, (३) पायलट-रन व्हॅलिडेशन—एएस९१०० रेव्ह डी चे अनुपालन राखताना गैर-गुणवत्तेच्या खर्चात सांख्यिकीयदृष्ट्या लक्षणीय घट प्रदान करते.
उद्देश: उच्च-मूल्य असलेल्या एरोस्पेस घटकांना समर्पित 5-अक्ष मशीनिंग केंद्रे निवडण्यासाठी पुनरुत्पादनयोग्य निर्णय फ्रेमवर्क स्थापित करणे. पद्धत: चार टियर-1 एरोस्पेस प्लांट्स (n = 2 847 000 मशीनिंग तास) मधील 2020-2024 उत्पादन लॉग एकत्रित करणारी मिश्र-पद्धतींची रचना, Ti-6Al-4V आणि Al-7075 कूपनवरील भौतिक कटिंग चाचण्या आणि संवेदनशीलता विश्लेषणासह एन्ट्रॉपी-वेटेड TOPSIS एकत्रित करणारे मल्टी-क्रिटेरिया निर्णय मॉडेल (MCDM). परिणाम: स्पिंडल पॉवर ≥ 45 kW, एकाच वेळी 5-अक्ष कॉन्टूरिंग अचूकता ≤ ±6 µm, आणि लेसर-ट्रॅकर व्हॉल्यूमेट्रिक भरपाई (LT-VEC) वर आधारित व्हॉल्यूमेट्रिक त्रुटी भरपाई भाग अनुरूपतेचे तीन सर्वात मजबूत अंदाजक म्हणून उदयास आली (R² = 0.82). फोर्क-टाइप टिल्टिंग टेबल असलेल्या केंद्रांनी स्विव्हलिंग-हेड कॉन्फिगरेशनच्या तुलनेत गैर-उत्पादक पुनर्स्थितीकरण वेळ 31% ने कमी केला. एमसीडीएम युटिलिटी स्कोअर ≥ ०.७८ स्क्रॅप रेटमध्ये २२% कपातीशी संबंधित आहे. निष्कर्ष: तीन-टप्प्यांचा निवड प्रोटोकॉल—(१) तांत्रिक बेंचमार्किंग, (२) एमसीडीएम रँकिंग, (३) पायलट-रन व्हॅलिडेशन—एएस९१०० रेव्ह डी चे अनुपालन राखताना गैर-गुणवत्तेच्या खर्चात सांख्यिकीयदृष्ट्या लक्षणीय घट प्रदान करते.
१ परिचय
जागतिक एरोस्पेस क्षेत्राने २०३० पर्यंत एअरफ्रेम उत्पादनात ३.४% चक्रवाढ वार्षिक वाढीचा अंदाज वर्तवला आहे, ज्यामुळे १० µm पेक्षा कमी भौमितिक सहनशीलता असलेल्या नेट-शेप टायटॅनियम आणि अॅल्युमिनियम स्ट्रक्चरल घटकांची मागणी वाढेल. पाच-अक्षीय मशीनिंग केंद्रे प्रबळ तंत्रज्ञान बनले आहेत, तरीही प्रमाणित निवड प्रोटोकॉलच्या अनुपस्थितीमुळे सर्वेक्षण केलेल्या सुविधांमध्ये १८-३४% कमी वापर आणि ९% सरासरी स्क्रॅप होतो. हा अभ्यास मशीन खरेदी निर्णयांसाठी वस्तुनिष्ठ, डेटा-चालित निकष औपचारिक करून ज्ञानातील तफावत दूर करतो.
जागतिक एरोस्पेस क्षेत्राने २०३० पर्यंत एअरफ्रेम उत्पादनात ३.४% चक्रवाढ वार्षिक वाढीचा अंदाज वर्तवला आहे, ज्यामुळे १० µm पेक्षा कमी भौमितिक सहनशीलता असलेल्या नेट-शेप टायटॅनियम आणि अॅल्युमिनियम स्ट्रक्चरल घटकांची मागणी वाढेल. पाच-अक्षीय मशीनिंग केंद्रे प्रबळ तंत्रज्ञान बनले आहेत, तरीही प्रमाणित निवड प्रोटोकॉलच्या अनुपस्थितीमुळे सर्वेक्षण केलेल्या सुविधांमध्ये १८-३४% कमी वापर आणि ९% सरासरी स्क्रॅप होतो. हा अभ्यास मशीन खरेदी निर्णयांसाठी वस्तुनिष्ठ, डेटा-चालित निकष औपचारिक करून ज्ञानातील तफावत दूर करतो.
२ कार्यपद्धती
२.१ डिझाइनचा आढावा
तीन-टप्प्यांचा अनुक्रमिक स्पष्टीकरणात्मक डिझाइन स्वीकारण्यात आला: (१) पूर्वलक्षी डेटा मायनिंग, (२) नियंत्रित मशीनिंग प्रयोग, (३) एमसीडीएम बांधकाम आणि प्रमाणीकरण.
तीन-टप्प्यांचा अनुक्रमिक स्पष्टीकरणात्मक डिझाइन स्वीकारण्यात आला: (१) पूर्वलक्षी डेटा मायनिंग, (२) नियंत्रित मशीनिंग प्रयोग, (३) एमसीडीएम बांधकाम आणि प्रमाणीकरण.
२.२ डेटा स्रोत
- उत्पादन नोंदी: चार वनस्पतींमधील MES डेटा, ISO/IEC 27001 प्रोटोकॉल अंतर्गत अनामित.
- कटिंग ट्रायल्स: १२० Ti-6Al-4V आणि १२० Al-७०७५ प्रिझमॅटिक ब्लँक्स, १०० मिमी × १०० मिमी × २५ मिमी, एकाच मेल्ट बॅचमधून मिळवलेले जेणेकरून मटेरियलमधील फरक कमी होईल.
- मशीन इन्व्हेंटरी: २०१८-२०२३ या बांधकाम वर्षांसह १८ व्यावसायिकरित्या उपलब्ध ५-अक्ष केंद्रे (फोर्क-प्रकार, स्विव्हल-हेड आणि हायब्रिड किनेमॅटिक्स).
२.३ प्रायोगिक सेटअप
सर्व चाचण्यांमध्ये समान सँडविक कोरोमंट टूल्स (Ø20 मिमी ट्रोकोइडल एंड मिल, ग्रेड GC1740) आणि 7% इमल्शन फ्लड कूलंट वापरले गेले. प्रक्रिया पॅरामीटर्स: vc = 90 मीटर मिनिट⁻¹ (Ti), 350 मीटर मिनिट⁻¹ (Al); fz = 0.15 मिमी टूथ⁻¹; ae = 0.2D. पृष्ठभागाची अखंडता व्हाईट-लाईट इंटरफेरोमेट्री (टेलर हॉबसन CCI MP-HS) द्वारे मोजली गेली.
सर्व चाचण्यांमध्ये समान सँडविक कोरोमंट टूल्स (Ø20 मिमी ट्रोकोइडल एंड मिल, ग्रेड GC1740) आणि 7% इमल्शन फ्लड कूलंट वापरले गेले. प्रक्रिया पॅरामीटर्स: vc = 90 मीटर मिनिट⁻¹ (Ti), 350 मीटर मिनिट⁻¹ (Al); fz = 0.15 मिमी टूथ⁻¹; ae = 0.2D. पृष्ठभागाची अखंडता व्हाईट-लाईट इंटरफेरोमेट्री (टेलर हॉबसन CCI MP-HS) द्वारे मोजली गेली.
२.४ एमसीडीएम मॉडेल
उत्पादन नोंदींवर लागू केलेल्या शॅनन एन्ट्रॉपीवरून निकषांचे वजन घेतले गेले (तक्ता १). वजन संवेदनशीलता तपासण्यासाठी मोंटे-कार्लो पेर्टर्बेशन (१०,००० पुनरावृत्ती) द्वारे प्रमाणित केलेले, TOPSIS ने पर्यायांना क्रमवारी लावली.
उत्पादन नोंदींवर लागू केलेल्या शॅनन एन्ट्रॉपीवरून निकषांचे वजन घेतले गेले (तक्ता १). वजन संवेदनशीलता तपासण्यासाठी मोंटे-कार्लो पेर्टर्बेशन (१०,००० पुनरावृत्ती) द्वारे प्रमाणित केलेले, TOPSIS ने पर्यायांना क्रमवारी लावली.
३ निकाल आणि विश्लेषण
३.१ प्रमुख कामगिरी निर्देशक (केपीआय)
आकृती १ मध्ये स्पिंडल पॉवर विरुद्ध कंटूरिंग अचूकतेची पॅरेटो सीमा दर्शविली आहे; वरच्या-डाव्या क्वाड्रंटमधील मशीन्सनी ≥ 98% भाग अनुरूपता प्राप्त केली. तक्ता 2 मध्ये प्रतिगमन गुणांकांचा अहवाल दिला आहे: स्पिंडल पॉवर (β = 0.41, p < 0.01), कंटूरिंग अचूकता (β = –0.37, p < 0.01), आणि LT-VEC उपलब्धता (β = 0.28, p < 0.05).
आकृती १ मध्ये स्पिंडल पॉवर विरुद्ध कंटूरिंग अचूकतेची पॅरेटो सीमा दर्शविली आहे; वरच्या-डाव्या क्वाड्रंटमधील मशीन्सनी ≥ 98% भाग अनुरूपता प्राप्त केली. तक्ता 2 मध्ये प्रतिगमन गुणांकांचा अहवाल दिला आहे: स्पिंडल पॉवर (β = 0.41, p < 0.01), कंटूरिंग अचूकता (β = –0.37, p < 0.01), आणि LT-VEC उपलब्धता (β = 0.28, p < 0.05).
३.२ कॉन्फिगरेशन तुलना
फोर्क-टाइप टिल्टिंग टेबल्सने प्रत्येक फीचरसाठी सरासरी मशीनिंग वेळ ३.२ मिनिटांवरून २.२ मिनिटांपर्यंत कमी केला (९५% CI: ०.८–१.२ मिनिट) तर फॉर्म एरर ८ µm पेक्षा कमी राखली (आकृती २). सक्रिय थर्मल कॉम्पेन्सेशनने सुसज्ज नसल्यास स्विव्हल-हेड मशीन्सने ४ तासांच्या सतत ऑपरेशनमध्ये ११ µm थर्मल ड्रिफ्ट दाखवले.
फोर्क-टाइप टिल्टिंग टेबल्सने प्रत्येक फीचरसाठी सरासरी मशीनिंग वेळ ३.२ मिनिटांवरून २.२ मिनिटांपर्यंत कमी केला (९५% CI: ०.८–१.२ मिनिट) तर फॉर्म एरर ८ µm पेक्षा कमी राखली (आकृती २). सक्रिय थर्मल कॉम्पेन्सेशनने सुसज्ज नसल्यास स्विव्हल-हेड मशीन्सने ४ तासांच्या सतत ऑपरेशनमध्ये ११ µm थर्मल ड्रिफ्ट दाखवले.
३.३ एमसीडीएम परिणाम
कंपोझिट युटिलिटी इंडेक्सवर ≥ ०.७८ गुण मिळवणाऱ्या केंद्रांनी २२% स्क्रॅप रिडक्शन दाखवले (t = ३.९१, df = १६, p = ०.००१). संवेदनशीलता विश्लेषणातून केवळ ११% पर्यायांसाठी स्पिंडल पॉवर वेटमध्ये बदललेल्या रँकिंगमध्ये ±५% बदल दिसून आला, ज्यामुळे मॉडेलची मजबूती सिद्ध झाली.
कंपोझिट युटिलिटी इंडेक्सवर ≥ ०.७८ गुण मिळवणाऱ्या केंद्रांनी २२% स्क्रॅप रिडक्शन दाखवले (t = ३.९१, df = १६, p = ०.००१). संवेदनशीलता विश्लेषणातून केवळ ११% पर्यायांसाठी स्पिंडल पॉवर वेटमध्ये बदललेल्या रँकिंगमध्ये ±५% बदल दिसून आला, ज्यामुळे मॉडेलची मजबूती सिद्ध झाली.
४ चर्चा
स्पिंडल पॉवरचे वर्चस्व टायटॅनियम मिश्रधातूंच्या उच्च-टॉर्क रफिंगशी जुळते, जे एझुग्वूच्या ऊर्जा-आधारित मॉडेलिंगला पुष्टी देते (२०२२, पृष्ठ ४५). LT-VEC चे अतिरिक्त मूल्य AS9100 रेव्ह डी अंतर्गत "उजवीकडे-प्रथम-वेळे" उत्पादनाकडे एरोस्पेस उद्योगाच्या बदलाचे प्रतिबिंबित करते. मर्यादांमध्ये प्रिझमॅटिक भागांवर अभ्यासाचे लक्ष केंद्रित करणे समाविष्ट आहे; पातळ-भिंत टर्बाइन-ब्लेड भूमिती येथे कॅप्चर न केलेल्या गतिमान अनुपालन समस्यांवर जोर देऊ शकतात. व्यावहारिकदृष्ट्या, खरेदी संघांनी तीन-टप्प्याचे प्रोटोकॉल प्राधान्य दिले पाहिजे: (१) केपीआय थ्रेशोल्डद्वारे उमेदवार फिल्टर करा, (२) एमसीडीएम लागू करा, (३) ५०-भाग पायलट रनसह प्रमाणित करा.
५ निष्कर्ष
KPI बेंचमार्किंग, एन्ट्रॉपी-वेटेड MCDM आणि पायलट-रन व्हॅलिडेशन एकत्रित करणारा सांख्यिकीयदृष्ट्या प्रमाणित प्रोटोकॉल एरोस्पेस उत्पादकांना AS9100 Rev D आवश्यकता पूर्ण करताना ≥ 20% ने स्क्रॅप कमी करणारे 5-अक्ष मशीनिंग सेंटर निवडण्यास सक्षम करतो. भविष्यातील कामात डेटासेटचा विस्तार करून CFRP आणि Inconel 718 घटक समाविष्ट केले पाहिजेत आणि जीवन-चक्र खर्च मॉडेल समाविष्ट केले पाहिजेत.
KPI बेंचमार्किंग, एन्ट्रॉपी-वेटेड MCDM आणि पायलट-रन व्हॅलिडेशन एकत्रित करणारा सांख्यिकीयदृष्ट्या प्रमाणित प्रोटोकॉल एरोस्पेस उत्पादकांना AS9100 Rev D आवश्यकता पूर्ण करताना ≥ 20% ने स्क्रॅप कमी करणारे 5-अक्ष मशीनिंग सेंटर निवडण्यास सक्षम करतो. भविष्यातील कामात डेटासेटचा विस्तार करून CFRP आणि Inconel 718 घटक समाविष्ट केले पाहिजेत आणि जीवन-चक्र खर्च मॉडेल समाविष्ट केले पाहिजेत.
पोस्ट वेळ: जुलै-१९-२०२५
