ఏరోస్పేస్ విడిభాగాల కోసం సరైన 5-యాక్సిస్ మెషినింగ్ సెంటర్‌ను ఎలా ఎంచుకోవాలి
PFT, షెన్‌జెన్
వియుక్త
ఉద్దేశ్యం: అధిక-విలువైన ఏరోస్పేస్ భాగాలకు అంకితమైన 5-యాక్సిస్ మ్యాచింగ్ కేంద్రాలను ఎంచుకోవడానికి పునరుత్పాదక నిర్ణయ ఫ్రేమ్‌వర్క్‌ను ఏర్పాటు చేయడం. పద్ధతి: నాలుగు టైర్-1 ఏరోస్పేస్ ప్లాంట్ల నుండి 2020–2024 ఉత్పత్తి లాగ్‌లను సమగ్రపరిచే మిశ్రమ-పద్ధతుల డిజైన్ (n = 2 847 000 మ్యాచింగ్ గంటలు), Ti-6Al-4V మరియు Al-7075 కూపన్‌లపై భౌతిక కటింగ్ ట్రయల్స్ మరియు ఎంట్రోపీ-వెయిటెడ్ TOPSIS ను సున్నితత్వ విశ్లేషణతో కలిపే బహుళ-ప్రమాణాల నిర్ణయ నమూనా (MCDM). ఫలితాలు: స్పిండిల్ పవర్ ≥ 45 kW, ఏకకాలంలో 5-యాక్సిస్ కాంటౌరింగ్ ఖచ్చితత్వం ≤ ±6 µm, మరియు లేజర్-ట్రాకర్ వాల్యూమెట్రిక్ పరిహారం (LT-VEC) ఆధారంగా వాల్యూమెట్రిక్ లోపం పరిహారం పార్ట్ కన్ఫార్మెన్స్ (R² = 0.82) యొక్క మూడు బలమైన ప్రిడిక్టర్‌లుగా ఉద్భవించాయి. ఫోర్క్-టైప్ టిల్టింగ్ టేబుల్స్ ఉన్న కేంద్రాలు స్వివెల్లింగ్-హెడ్ కాన్ఫిగరేషన్‌లతో పోలిస్తే ఉత్పాదకత లేని రీపోజిషనింగ్ సమయాన్ని 31% తగ్గించాయి. MCDM యుటిలిటీ స్కోరు ≥ 0.78 స్క్రాప్ రేటులో 22% తగ్గింపుతో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది. ముగింపు: మూడు-దశల ఎంపిక ప్రోటోకాల్—(1) సాంకేతిక బెంచ్‌మార్కింగ్, (2) MCDM ర్యాంకింగ్, (3) పైలట్-రన్ ధ్రువీకరణ—AS9100 Rev D తో సమ్మతిని కొనసాగిస్తూ నాణ్యత లేని ఖర్చులో గణాంకపరంగా గణనీయమైన తగ్గింపులను అందిస్తుంది.
ఉద్దేశ్యం: అధిక-విలువైన ఏరోస్పేస్ భాగాలకు అంకితమైన 5-యాక్సిస్ మ్యాచింగ్ కేంద్రాలను ఎంచుకోవడానికి పునరుత్పాదక నిర్ణయ ఫ్రేమ్‌వర్క్‌ను ఏర్పాటు చేయడం. పద్ధతి: నాలుగు టైర్-1 ఏరోస్పేస్ ప్లాంట్ల నుండి 2020–2024 ఉత్పత్తి లాగ్‌లను సమగ్రపరిచే మిశ్రమ-పద్ధతుల డిజైన్ (n = 2 847 000 మ్యాచింగ్ గంటలు), Ti-6Al-4V మరియు Al-7075 కూపన్‌లపై భౌతిక కటింగ్ ట్రయల్స్ మరియు ఎంట్రోపీ-వెయిటెడ్ TOPSIS ను సున్నితత్వ విశ్లేషణతో కలిపే బహుళ-ప్రమాణాల నిర్ణయ నమూనా (MCDM). ఫలితాలు: స్పిండిల్ పవర్ ≥ 45 kW, ఏకకాలంలో 5-యాక్సిస్ కాంటౌరింగ్ ఖచ్చితత్వం ≤ ±6 µm, మరియు లేజర్-ట్రాకర్ వాల్యూమెట్రిక్ పరిహారం (LT-VEC) ఆధారంగా వాల్యూమెట్రిక్ లోపం పరిహారం పార్ట్ కన్ఫార్మెన్స్ (R² = 0.82) యొక్క మూడు బలమైన ప్రిడిక్టర్‌లుగా ఉద్భవించాయి. ఫోర్క్-టైప్ టిల్టింగ్ టేబుల్స్ ఉన్న కేంద్రాలు స్వివెల్లింగ్-హెడ్ కాన్ఫిగరేషన్‌లతో పోలిస్తే ఉత్పాదకత లేని రీపోజిషనింగ్ సమయాన్ని 31% తగ్గించాయి. MCDM యుటిలిటీ స్కోరు ≥ 0.78 స్క్రాప్ రేటులో 22% తగ్గింపుతో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది. ముగింపు: మూడు-దశల ఎంపిక ప్రోటోకాల్—(1) సాంకేతిక బెంచ్‌మార్కింగ్, (2) MCDM ర్యాంకింగ్, (3) పైలట్-రన్ ధ్రువీకరణ—AS9100 Rev D తో సమ్మతిని కొనసాగిస్తూ నాణ్యత లేని ఖర్చులో గణాంకపరంగా గణనీయమైన తగ్గింపులను అందిస్తుంది.
1 పరిచయం
2030 నాటికి ఎయిర్‌ఫ్రేమ్ ఉత్పత్తిలో 3.4% సమ్మేళన వార్షిక వృద్ధి రేటును గ్లోబల్ ఏరోస్పేస్ రంగం అంచనా వేసింది, దీని వలన 10 µm కంటే తక్కువ రేఖాగణిత సహనాలు కలిగిన నికర-ఆకారపు టైటానియం మరియు అల్యూమినియం నిర్మాణ భాగాలకు డిమాండ్ తీవ్రమవుతుంది. ఐదు-అక్షాల యంత్ర కేంద్రాలు ఆధిపత్య సాంకేతికతగా మారాయి, అయినప్పటికీ ప్రామాణిక ఎంపిక ప్రోటోకాల్ లేకపోవడం వల్ల సర్వే చేయబడిన సౌకర్యాలలో 18–34% తక్కువ వినియోగం మరియు 9% సగటు స్క్రాప్ ఏర్పడుతుంది. ఈ అధ్యయనం యంత్ర సేకరణ నిర్ణయాల కోసం లక్ష్యం, డేటా-ఆధారిత ప్రమాణాలను అధికారికీకరించడం ద్వారా జ్ఞాన అంతరాన్ని పరిష్కరిస్తుంది.
2030 నాటికి ఎయిర్‌ఫ్రేమ్ ఉత్పత్తిలో 3.4% సమ్మేళన వార్షిక వృద్ధి రేటును గ్లోబల్ ఏరోస్పేస్ రంగం అంచనా వేసింది, దీని వలన 10 µm కంటే తక్కువ రేఖాగణిత సహనాలు కలిగిన నికర-ఆకారపు టైటానియం మరియు అల్యూమినియం నిర్మాణ భాగాలకు డిమాండ్ తీవ్రమవుతుంది. ఐదు-అక్షాల యంత్ర కేంద్రాలు ఆధిపత్య సాంకేతికతగా మారాయి, అయినప్పటికీ ప్రామాణిక ఎంపిక ప్రోటోకాల్ లేకపోవడం వల్ల సర్వే చేయబడిన సౌకర్యాలలో 18–34% తక్కువ వినియోగం మరియు 9% సగటు స్క్రాప్ ఏర్పడుతుంది. ఈ అధ్యయనం యంత్ర సేకరణ నిర్ణయాల కోసం లక్ష్యం, డేటా-ఆధారిత ప్రమాణాలను అధికారికీకరించడం ద్వారా జ్ఞాన అంతరాన్ని పరిష్కరిస్తుంది.
2 పద్దతి
2.1 డిజైన్ అవలోకనం
మూడు-దశల వరుస వివరణాత్మక రూపకల్పనను స్వీకరించారు: (1) రెట్రోస్పెక్టివ్ డేటా మైనింగ్, (2) నియంత్రిత యంత్ర ప్రయోగాలు, (3) MCDM నిర్మాణం మరియు ధ్రువీకరణ.
మూడు-దశల వరుస వివరణాత్మక రూపకల్పనను స్వీకరించారు: (1) రెట్రోస్పెక్టివ్ డేటా మైనింగ్, (2) నియంత్రిత యంత్ర ప్రయోగాలు, (3) MCDM నిర్మాణం మరియు ధ్రువీకరణ.
2.2 డేటా వనరులు
- ఉత్పత్తి లాగ్‌లు: ISO/IEC 27001 ప్రోటోకాల్‌ల ప్రకారం అనామకంగా ఉంచబడిన నాలుగు ప్లాంట్ల నుండి MES డేటా.
- కటింగ్ ట్రయల్స్: 120 Ti-6Al-4V మరియు 120 Al-7075 ప్రిస్మాటిక్ బ్లాంకులు, 100 mm × 100 mm × 25 mm, పదార్థ వ్యత్యాసాన్ని తగ్గించడానికి ఒకే మెల్ట్ బ్యాచ్ నుండి తీసుకోబడ్డాయి.
- యంత్రాల జాబితా: 2018–2023 నిర్మాణ సంవత్సరాలతో వాణిజ్యపరంగా అందుబాటులో ఉన్న 18 5-యాక్సిస్ కేంద్రాలు (ఫోర్క్-టైప్, స్వివెల్-హెడ్ మరియు హైబ్రిడ్ కైనమాటిక్స్).
2.3 ప్రయోగాత్మక సెటప్
అన్ని ట్రయల్స్‌లో ఒకేలాంటి శాండ్‌విక్ కోరోమాంట్ సాధనాలు (Ø20 mm ట్రోకోయిడల్ ఎండ్ మిల్, గ్రేడ్ GC1740) మరియు 7% ఎమల్షన్ ఫ్లడ్ కూలెంట్ ఉపయోగించబడ్డాయి. ప్రాసెస్ పారామితులు: vc = 90 m min⁻¹ (Ti), 350 m min⁻¹ (Al); fz = 0.15 mm tooth⁻¹; ae = 0.2D. వైట్-లైట్ ఇంటర్‌ఫెరోమెట్రీ (టేలర్ హాబ్సన్ CCI MP-HS) ద్వారా ఉపరితల సమగ్రతను లెక్కించారు.
అన్ని ట్రయల్స్‌లో ఒకేలాంటి శాండ్‌విక్ కోరోమాంట్ సాధనాలు (Ø20 mm ట్రోకోయిడల్ ఎండ్ మిల్, గ్రేడ్ GC1740) మరియు 7% ఎమల్షన్ ఫ్లడ్ కూలెంట్ ఉపయోగించబడ్డాయి. ప్రాసెస్ పారామితులు: vc = 90 m min⁻¹ (Ti), 350 m min⁻¹ (Al); fz = 0.15 mm tooth⁻¹; ae = 0.2D. వైట్-లైట్ ఇంటర్‌ఫెరోమెట్రీ (టేలర్ హాబ్సన్ CCI MP-HS) ద్వారా ఉపరితల సమగ్రతను లెక్కించారు.
2.4 MCDM మోడల్
ఉత్పత్తి లాగ్‌లకు వర్తింపజేసిన షానన్ ఎంట్రోపీ నుండి ప్రమాణాల బరువులు తీసుకోబడ్డాయి (టేబుల్ 1). బరువు సున్నితత్వాన్ని పరీక్షించడానికి మోంటే-కార్లో పెర్టర్బేషన్ (10,000 పునరావృత్తులు) ద్వారా ధృవీకరించబడిన ప్రత్యామ్నాయాలను TOPSIS ర్యాంక్ చేసింది.
ఉత్పత్తి లాగ్‌లకు వర్తింపజేసిన షానన్ ఎంట్రోపీ నుండి ప్రమాణాల బరువులు తీసుకోబడ్డాయి (టేబుల్ 1). బరువు సున్నితత్వాన్ని పరీక్షించడానికి మోంటే-కార్లో పెర్టర్బేషన్ (10,000 పునరావృత్తులు) ద్వారా ధృవీకరించబడిన ప్రత్యామ్నాయాలను TOPSIS ర్యాంక్ చేసింది.
3 ఫలితాలు మరియు విశ్లేషణ
3.1 కీలక పనితీరు సూచికలు (KPIలు)
చిత్రం 1 స్పిండిల్ పవర్ వర్సెస్ కాంటౌరింగ్ ఖచ్చితత్వం యొక్క పారెటో సరిహద్దును వివరిస్తుంది; ఎగువ-ఎడమ క్వాడ్రంట్‌లోని యంత్రాలు ≥ 98 % పార్ట్ కన్ఫార్మెన్స్‌ను సాధించాయి. టేబుల్ 2 రిగ్రెషన్ కోఎఫీషియంట్‌లను నివేదిస్తుంది: స్పిండిల్ పవర్ (β = 0.41, p < 0.01), కాంటౌరింగ్ ఖచ్చితత్వం (β = –0.37, p < 0.01), మరియు LT-VEC లభ్యత (β = 0.28, p < 0.05).
చిత్రం 1 స్పిండిల్ పవర్ వర్సెస్ కాంటౌరింగ్ ఖచ్చితత్వం యొక్క పారెటో సరిహద్దును వివరిస్తుంది; ఎగువ-ఎడమ క్వాడ్రంట్‌లోని యంత్రాలు ≥ 98 % పార్ట్ కన్ఫార్మెన్స్‌ను సాధించాయి. టేబుల్ 2 రిగ్రెషన్ కోఎఫీషియంట్‌లను నివేదిస్తుంది: స్పిండిల్ పవర్ (β = 0.41, p < 0.01), కాంటౌరింగ్ ఖచ్చితత్వం (β = –0.37, p < 0.01), మరియు LT-VEC లభ్యత (β = 0.28, p < 0.05).
3.2 కాన్ఫిగరేషన్ పోలిక
ఫోర్క్-రకం టిల్టింగ్ టేబుల్స్ ప్రతి ఫీచర్‌కు సగటు మ్యాచింగ్ సమయాన్ని 3.2 నిమిషాల నుండి 2.2 నిమిషాలకు (95 % CI: 0.8–1.2 నిమిషాలు) తగ్గించాయి, అయితే ఫారమ్ ఎర్రర్ < 8 µm (చిత్రం 2)ని నిర్వహిస్తాయి. స్వివెల్-హెడ్ యంత్రాలు యాక్టివ్ థర్మల్ కాంపెన్సేషన్‌తో అమర్చబడకపోతే 4 గంటల నిరంతర ఆపరేషన్‌లో 11 µm థర్మల్ డ్రిఫ్ట్‌ను ప్రదర్శించాయి.
ఫోర్క్-రకం టిల్టింగ్ టేబుల్స్ ప్రతి ఫీచర్‌కు సగటు మ్యాచింగ్ సమయాన్ని 3.2 నిమిషాల నుండి 2.2 నిమిషాలకు (95 % CI: 0.8–1.2 నిమిషాలు) తగ్గించాయి, అయితే ఫారమ్ ఎర్రర్ < 8 µm (చిత్రం 2)ని నిర్వహిస్తాయి. స్వివెల్-హెడ్ యంత్రాలు యాక్టివ్ థర్మల్ కాంపెన్సేషన్‌తో అమర్చబడకపోతే 4 గంటల నిరంతర ఆపరేషన్‌లో 11 µm థర్మల్ డ్రిఫ్ట్‌ను ప్రదర్శించాయి.
3.3 MCDM ఫలితాలు
కాంపోజిట్ యుటిలిటీ ఇండెక్స్‌లో ≥ 0.78 స్కోర్ చేసిన కేంద్రాలు 22% స్క్రాప్ తగ్గింపును ప్రదర్శించాయి (t = 3.91, df = 16, p = 0.001). సున్నితత్వ విశ్లేషణ కేవలం 11% ప్రత్యామ్నాయాలకు స్పిండిల్ పవర్ బరువు మార్చబడిన ర్యాంకింగ్‌లలో ±5% మార్పును వెల్లడించింది, ఇది మోడల్ దృఢత్వాన్ని నిర్ధారిస్తుంది.
కాంపోజిట్ యుటిలిటీ ఇండెక్స్‌లో ≥ 0.78 స్కోర్ చేసిన కేంద్రాలు 22% స్క్రాప్ తగ్గింపును ప్రదర్శించాయి (t = 3.91, df = 16, p = 0.001). సున్నితత్వ విశ్లేషణ కేవలం 11% ప్రత్యామ్నాయాలకు స్పిండిల్ పవర్ బరువు మార్చబడిన ర్యాంకింగ్‌లలో ±5% మార్పును వెల్లడించింది, ఇది మోడల్ దృఢత్వాన్ని నిర్ధారిస్తుంది.
4 చర్చ
స్పిండిల్ పవర్ యొక్క ఆధిపత్యం టైటానియం మిశ్రమలోహాల యొక్క అధిక-టార్క్ రఫింగ్‌తో సమలేఖనం చేయబడింది, ఇది ఎజుగ్వు యొక్క శక్తి-ఆధారిత మోడలింగ్‌ను ధృవీకరిస్తుంది (2022, పేజీ 45). LT-VEC యొక్క అదనపు విలువ AS9100 Rev D కింద "కుడి-మొదటి-సారి" తయారీ వైపు ఏరోస్పేస్ పరిశ్రమ యొక్క మార్పును ప్రతిబింబిస్తుంది. పరిమితుల్లో ప్రిస్మాటిక్ భాగాలపై అధ్యయనం యొక్క దృష్టి ఉంటుంది; సన్నని-గోడ టర్బైన్-బ్లేడ్ జ్యామితి ఇక్కడ సంగ్రహించబడని డైనమిక్ సమ్మతి సమస్యలను హైలైట్ చేయవచ్చు. ఆచరణాత్మకంగా, సేకరణ బృందాలు మూడు-దశల ప్రోటోకాల్‌కు ప్రాధాన్యత ఇవ్వాలి: (1) KPI థ్రెషోల్డ్‌ల ద్వారా అభ్యర్థులను ఫిల్టర్ చేయండి, (2) MCDMని వర్తింపజేయండి, (3) 50-భాగాల పైలట్ రన్‌తో ధృవీకరించండి.
5 ముగింపు
KPI బెంచ్‌మార్కింగ్, ఎంట్రోపీ-వెయిటెడ్ MCDM మరియు పైలట్-రన్ వాలిడేషన్‌ను సమగ్రపరిచే గణాంకపరంగా ధృవీకరించబడిన ప్రోటోకాల్ ఏరోస్పేస్ తయారీదారులు AS9100 Rev D అవసరాలను తీరుస్తూ స్క్రాప్‌ను ≥ 20% తగ్గించే 5-యాక్సిస్ మ్యాచింగ్ సెంటర్‌లను ఎంచుకోవడానికి వీలు కల్పిస్తుంది. భవిష్యత్ పని డేటాసెట్‌ను CFRP మరియు Inconel 718 భాగాలను చేర్చడానికి మరియు జీవిత-చక్ర వ్యయ నమూనాలను చేర్చడానికి విస్తరించాలి.
KPI బెంచ్‌మార్కింగ్, ఎంట్రోపీ-వెయిటెడ్ MCDM మరియు పైలట్-రన్ వాలిడేషన్‌ను సమగ్రపరిచే గణాంకపరంగా ధృవీకరించబడిన ప్రోటోకాల్ ఏరోస్పేస్ తయారీదారులు AS9100 Rev D అవసరాలను తీరుస్తూ స్క్రాప్‌ను ≥ 20% తగ్గించే 5-యాక్సిస్ మ్యాచింగ్ సెంటర్‌లను ఎంచుకోవడానికి వీలు కల్పిస్తుంది. భవిష్యత్ పని డేటాసెట్‌ను CFRP మరియు Inconel 718 భాగాలను చేర్చడానికి మరియు జీవిత-చక్ర వ్యయ నమూనాలను చేర్చడానికి విస్తరించాలి.
పోస్ట్ సమయం: జూలై-19-2025
