In der Luftfahrtfertigung ist die Fünf-Achsen-Verkettungs-Bearbeitungstechnologie in diesem High-End-Ausrüstungssektor zu einem entscheidenden "Player" geworden, der eine flexiblere, mehrachsige synergetische Bearbeitung sowie Präzision auf Mikrometer-Niveau ermöglicht – um die Probleme bei der Herstellung von Flugmotoren und strukturellen Komponenten für Flugzeuge zu überwinden und bahnbrechende Fortschritte bei Luftfahrtgeräten zu erzielen, die der Fertigung kinetische Energie verleihen.

Der Flugzeugmotor als das "Herz" des Flugzeugs – seine Turbinenschaufeln, Magazine und andere Teile zu bearbeiten, stellt eine technische Herausforderung dar. Die Oberfläche der Turbinenschaufel ist komplex; bei der herkömmlichen Dreiachs-Bearbeitung sind mehrere Spannungen und eine zusammengesetzte Werkzeugbahn erforderlich, was zu einem Profilfehler der Schaufel von 0,05 mm führt und somit die aerodynamische Effizienz des Motors beeinträchtigt. Durch die Fünf-Achs-Bearbeitung kann das Werkzeug kontinuierlich und gleichmäßig entlang der Schaufeloberfläche schneiden, wodurch Körper und Wurzel der Schaufel in nur einer Spannung vollständig bearbeitet werden können – der Profilfehler wird dabei auf unter 0,005 mm eingedämmt, was die Kraftstoffeffizienz des Motors um 5 % verbessert. Bei der Bearbeitung des Motormagazins ermöglicht die Fünf-Achs-Bearbeitung mithilfe einer Rotationsachse, den Winkel des Werkstücks präzise einzustellen, sodass tiefe Löcher, geneigte Nuten und andere komplexe Strukturen fräsgenau herausgearbeitet werden können – ganz im Gegensatz zur traditionellen EDM-Technik. Dadurch verkürzt sich der Bearbeitungszyklus um 60 % und trägt dazu bei, dass sich der Flugzeugmotor effizienter und kompakter entwickeln lässt.

Die Fertigung von Flugzeugbauteilen erfordert zwingend auch die Fünf-Achs-Bearbeitung. Bei Flugzeugflügelträgern aus hochfestem Titanlegierungen ist es aufgrund von Werkzeugbeeinträchtigungen bei der herkömmlichen Bearbeitung schwierig, die komplexe Skelettstruktur zu fräsen. Durch die Fünf-Achs-Verbindungsbearbeitung mit dem doppelten Pendelkopf und der doppelten Dreh-Tisch-Struktur kann das Werkzeug das Werkstück mehrfachwinklig umschneiden, wodurch die Skelettträger ausgefräst werden können – eine Gewichtsreduzierung von 30 % ermöglicht wird. Dies trägt nicht nur zur Verringerung des Flugzeuggewichts bei, sondern schützt gleichzeitig die strukturelle Festigkeit. Beim Bearbeiten des Flugzeuglukenrahmens können gleichzeitig die Form gefräst und die Verbindungslöcher gedreht werden, sodass der Ebenheitsfehler des Rahmens ≤0,01 mm beträgt. Dadurch verbessert sich die Abdichtung und Zuverlässigkeit der Flugzeugluke und gewährleistet die Flugsicherheit.

Die Technologie ist an die Anforderungen der Luftfahrt angepasst, und die Fünf-Achsen-Verbindungsbearbeitung entwickelt sich ständig weiter. Für die schwierige Bearbeitung von Luftfahrt-Titanlegierungen und Verbundwerkstoffen verfügt die Ausrüstung über ein Hochdruck-Kühlsystem mit einer Schneidflüssigkeitsdruck von 100 bar, das die hohe Temperatur in der Schnittzone abführt und die Standzeit des Werkzeugs um das Dreifache verlängert. Zudem wird die Schnittgeschwindigkeit bei der Bearbeitung von Titanlegierungen von 50 m/min auf 150 m/min erhöht. Das intelligente Bearbeitungssystem integriert eine Prozessdatenbank für Luftfahrtteile und importiert dabei automatisch das Schaufelmodell, um die optimalen Schnittparameter passgenau einzustellen – so entfällt die Notwendigkeit eines wiederholten Einstellens durch den Bediener. Dadurch erreicht das System eine Bearbeitungsqualität von 98 Prozent und gewährleistet damit die Austauschbarkeit jedes einzelnen Triebwerksbauteils.

Allerdings sind die Anforderungen im Luftfahrtbereich an die 5-Achs-Verbindungsbearbeitung streng; die Geräte müssen gemäß dem GJB (Nationaler Militärstandard) zertifiziert sein, und das technische Personal muss den Luftfahrtsprozess sowie Kenntnisse in Präzisionsbearbeitung und anderen Bereichen beherrschen – dadurch stellt die Branche eine hohe Einstiegshürde dar. Mit der Entwicklung der Luftfahrtindustrie investieren jedoch immer mehr Unternehmen in Forschung und Entwicklung; so stieg die Lokalisierungsrate von Ausrüstung von 20 % auf 40 %, und die Ausbildung von Fachkräften wurde in die praktischen Lehrpläne von Luftfahrt-Hochschulen integriert. Künftig wird die 5-Achs-Verbindungsbearbeitung mit der Digital-Twin-Technologie verbunden werden, wodurch der Bearbeitungsprozess von Luftfahrtteilen virtuell simuliert und der Werkzeugweg bereits im Voraus optimiert sowie Risiken vermieden werden können. Dadurch wird die Luftfahrtfertigung intelligenter und zuverlässiger und begleitet weiterhin den Durchbruch bei hochwertigen Luftfahrtgeräten.

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Integration und Upgrade des Dreh- und Fräsbearbeitungsantriebs für einen Sprung in der Fertigungseffizienz

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Hochwertige Fertigung transformieren: Innovationen in spezialisierten Gießverfahren

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