Die Bearbeitung von Bauteilen in der Luft- und Raumfahrtindustrie stellt ein Gratproblem dar, für dessen Lösung die meisten Entgratungsanlagen nie entwickelt wurden. Strukturelle Halterungen, Verteiler und monolithische Flugzeugzellenkomponenten weisen häufig Querbohrungen, Stufenbohrungen und Flächen mit komplexen Winkeln auf, die mit herkömmlichen Entgratungsmethoden schwer zugänglich sind.
Genau dieses Problem wollte Sugino mit dem JCC 104 4+1 lösen.
Das Problem der zusammengesetzten Winkel in der Luft- und Raumfahrttechnik
Bauteile in der Luft- und Raumfahrt weisen eine komplexe Geometrie auf, die der Gewichtsersparnis und der strukturellen Leistungsfähigkeit dient und nicht der einfacheren Fertigung. Quergebohrte Schmierkanäle, abgewinkelte Befestigungszapfen, gestufte Lagerbohrungen und sich kreuzende interne Kanäle sind gängige Merkmale von Struktur- und Hydraulikteilen. Dadurch entstehen an den Schnittpunkten dieser Merkmale Grate, und diese Schnittpunkte lassen sich selten mit einer einfachen X-, Y- oder Z-Achse vereinen.
Diese Geometrien stellen herkömmliche Entgratungsverfahren vor mehrere Herausforderungen:
- Manuelle Werkzeuge und Bürsten erfordern eine direkte Sichtlinie und physischen Zugang, was bei komplexen Innenwinkeln einfach nicht möglich ist.
- Mit festachsigen Entgratungsmaschinen können in einer einzigen Aufspannung vielleicht zwei oder drei Seiten eines Werkstücks bearbeitet werden, was mehrere Spannvorgänge erfordert und zahlreiche Möglichkeiten für übersehene Grate oder Beschädigungen durch die Handhabung schafft.
- Abrasive oder mechanische Verfahren können Präzisionskanten abrunden oder Materialreste im Werkstück zurücklassen, was in der Luft- und Raumfahrtindustrie, wo die Kontamination durch Fremdkörper während und nach der Bearbeitung ein ernstes Qualitäts- und Sicherheitsrisiko darstellt, nicht akzeptabel ist.
Bei flugkritischen Bauteilen der Luft- und Raumfahrt können Grate in schrägen Querbohrungen den Flüssigkeitsfluss beeinträchtigen, lokale Spannungsspitzen erzeugen oder Kontaminationsrisiken mit sich bringen, die die Techniker vor der Montage beheben müssen.
Wie 4+1-Achsen-Bewegung den Zugriff auf komplexe Funktionen verbessert
Die Bezeichnung „4+1“ im Namen der JCC 104 4+1 bezieht sich auf ihre Indexiersteuerung: eine Drehachsenanordnung, die in Kombination mit dem Linearverfahrweg der Maschine eine echte 5-Achs-Positionierung ermöglicht. Kernstück des Systems ist ein neu entwickelter, hohler, zweiachsiger Schwenk-Drehtisch mit offener Unterseite.
Die offene Tischkonstruktion ermöglicht einen besseren Zugang zu mehrseitigen und komplexen Winkeln während der Bearbeitung. Da der Tisch das Werkstück neigen und drehen kann, ohne die Unterseite zu verändern, kann die JCC 104 jede Seite eines Werkstücks, einschließlich der normalerweise von einer Vorrichtung fixierten Auflagefläche, der Wasserstrahldüse zugänglich machen. In der Praxis bedeutet dies, dass ein Werkstück mit Merkmalen auf sechs verschiedenen Ebenen, die in unterschiedlichen Winkeln zueinander angeordnet sind, in einer einzigen Aufspannung entgratet werden kann, anstatt das Werkstück für jede Seite neu zu positionieren und einzuspannen.
Bei Bauteilen für die Luft- und Raumfahrt mit schrägen Querbohrungen oder komplexen Innengeometrien kann die Bearbeitung in einer einzigen Aufspannung die Handhabung reduzieren, die Wiederholgenauigkeit verbessern und vorrichtungsbedingte Abweichungen minimieren. Dadurch entfällt die wiederholte Handhabung und das erneute Referenzieren, was Abweichungen verursacht, und die Düse kann sich entlang eines exakten zusammengesetzten Winkels bewegen, um die vorgegebenen Anforderungen zu erfüllen. Grat genau dort, wo es sich bildet, anstatt sich ihm schräg von der nächstgelegenen verfügbaren Achse aus zu nähern.
Entgraten mit Hochdruckwasser
Die JCC 104 Hybrid kombiniert 5-Achs-Bewegung mit Hochdruck-Wasserstrahl-Entgratung und erreicht dabei Drücke bis zu 50 MPa und Durchflussmengen bis zu 29 l/min. Der entscheidende Vorteil: Da das Medium ein gerichteter Wasserstrahl und kein mechanisches Werkzeug oder eine Schleifbürste ist, kann sie auch schwer zugängliche Bereiche erreichen, die mit starren Werkzeugen nicht zugänglich sind: Querbohrungen, tiefe Bohrungen, Sacklöcher, Gewindebohrungen und Stufenbohrungen.
Für Luft- und Raumfahrtkomponenten mit komplexen internen Strukturen bietet dieser Ansatz zwei praktische Vorteile:
- Der Wasserstrahl erreicht Stellen, die mit Werkzeugen nicht zugänglich sind. Ein Wasserstrahl benötigt keinen Freiraum für den Werkzeugkörper oder -schaft, sondern lediglich einen Kanal für den Strahl selbst, wodurch er sich deutlich besser für enge, schräge Innengeometrien eignet.
- Entgraten und Reinigen erfolgen in einem Arbeitsgang. Das gleiche Hochdruckwasser, das Grate entfernt, spült auch Späne und Rückstände aus dem Werkstück, wodurch die sonst getrennten Entgratungs- und Reinigungsvorgänge zu einem einzigen Schritt zusammengefasst werden.
Bei Teilen mit mehreren sich überschneidenden Merkmalen kann die Kombination von Entgraten und Reinigen in einem einzigen Arbeitsgang die Anzahl der Bearbeitungsschritte reduzieren und die Prozesskonsistenz verbessern.
Für die Produktion entwickelt, nicht nur für die Leistungsfähigkeit.
Die Produktionsleistung hängt nicht nur von der Leistungsfähigkeit ab, sondern auch von Wiederholgenauigkeit, Durchsatz und der einfachen Integration in bestehende Fertigungsabläufe. Die JCC 104 wird CNC-gesteuert und verwendet Standard-G-Code. Dadurch lässt sie sich nahtlos in bestehende Werkstattabläufe und Qualifikationen integrieren und erfordert keine spezielle Bedienerzertifizierung.
Zusätzlich ist die Maschine standardmäßig mit dem Energiesparpaket JCC-eSmart von Sugino ausgestattet. Dieses optimiert die Hochdruckpumpe – den größten Einzelverbraucher in einer Teilewaschanlage – und senkt so den Energieverbrauch im Dauerbetrieb deutlich. Das JCC-eSmart-Paket kann den jährlichen Stromverbrauch in Umgebungen mit hohem Durchsatz um ca. 63 % reduzieren.
Fazit
Komplexe Winkel stellen in der Luft- und Raumfahrtindustrie eine der größten Herausforderungen beim Entgraten dar, nicht weil die Grate besonders hartnäckig sind, sondern weil die Werkzeuge diese Stellen schlichtweg nicht erreichen können. Die JCC 104 4+1 schließt diese Lücke: Dank 5-Achs-Indexierbewegung und eines nach unten schwenkbaren Drehtisches ist jede Oberfläche eines Bauteils, einschließlich abgewinkelter Innenmerkmale, in einer einzigen Aufspannung für den Hochdruckwasserstrahl zugänglich.
Für Hersteller in der Luft- und Raumfahrt, die mit Strukturträgern, Verteilern und anderen Teilen zu tun haben, bei denen sich Grate in ungünstigen Winkeln zwischen sich kreuzenden Merkmalen verbergen, hilft diese Kombination aus Zugänglichkeit, Prozesskonsolidierung und wiederholbarer Positionierung den Herstellern, konsistentere Entgratungsergebnisse zu erzielen und gleichzeitig Handhabung und Nachbearbeitungen zu reduzieren.
Hersteller, die eine automatisierte Entgratung komplexer Luft- und Raumfahrtkomponenten in Betracht ziehen, können Musterteile zur Prüfung an das Wixom Technology Center von Sugino senden und sehen, wie sich das Verfahren bei ihren spezifischen Anwendungen bewährt.
Mehr zu entdecken
Häufig gestellte Fragen zur Hochdruck-Wasserstrahlentgratung und -reinigung
Haben Sie Fragen zur Funktionsweise von Hochdruckwasserstrahlen? Antworten auf häufig gestellte Fragen finden Sie in diesem FAQ-Leitfaden.
Lesen Sie mehr>
Den Teiletestprozess optimal nutzen
Bevor Teile getestet und ein Bericht erstellt werden, können gute Kommunikation und klare Erwartungen dazu beitragen, den Teiletestprozess so effektiv wie möglich zu gestalten.
Lesen Sie mehr>
Teileprüfung mit JCC-Wasserstrahlentgratung
Durch umfassende Teileprüfungen in unserem Technologiezentrum können Sie herausfinden, wie das Hochdruckwasserstrahl-Entgraten an Ihren realen Teilen funktioniert.
Lesen Sie mehr>
Klassifizierung von Graten
Welche Arten von Graten eignen sich für das Wasserstrahlentgraten im Jet Clean Center (JCC)? In diesem Leitfaden erfahren Sie, wie Sie Grate klassifizieren.
Lesen Sie mehr>
mehr Beiträge
