滿足航太航天工件的表面處理需求
在航空航天領域，對於零件的表面處理有著極高的要求，這包括精密加工、拋光和提升零件的耐腐蝕性能。OTEC Präzisionsfinish的航空航天與國防業務開發經理Adrian Kofler向我們介紹了他們如何通過SF精拋光創新來滿足這些需求。
然而，開發航空航天零件表面處理加工設備時面臨著一些主要挑戰。OTEC已經在過去的25年中致力於表面處理技術的創新，並成功地製造出了一系列完美的精拋光跟電化學表面處理設備。然而由於航空航天零件的差異性，並不存在一種通用的解決方案。航空航天零件的大小、形狀和複雜度各不相同。一些零件非常小且精緻，如緊固件，而齒輪和渦輪盤則在尺寸和幾何形狀上存在著巨大的差異。此外，還有一些較大且較重的起落架部件以及具有複雜輪廓幾何形狀的整體葉盤、渦輪機和壓縮機葉片。
對於這些不同類型的零件，OTEC的SF-HP系列是流式精加工的理想選擇。他們通過設計、製造和改進一系列機器，針對每種類型的零件實現最佳性能。無論是小批量製造還是大規模在線生產，他們都致力於滿足不同需求，同時注重自動化和與工業4.0的整合。
對於較小的零件，如緊固件，他們的盤式精拋光加工機（如CF系列）非常適用。這些機器可以高效地進行大規模精加工，無論零件有多小或多薄。而對於較大的零件，則可以使用DF拖曳精拋光加工機，無需讓零件彼此接觸即可進行加工。此外，SF流精拋光加工機能夠精確控制重達200公斤的零件的表面處理，並且能夠準確定位特定的表面區域。
總結來說，OTEC Präzisionsfinish通過其創新的機器，成功地滿足了航空航天工件的表面處理需求。他們根據不同類型的零件設計和製造了一系列的精拋光跟電化學機器，以實現最佳性能和效率。無論是小型零件還是大型複雜零件，OTEC的機器都能提供高質量的表面處理，從而確保航空航天工件的性能和可靠性。
問）為什麼航空航天的需求如此特殊？
航空航天行業對於工件表面處理有著非常特殊且嚴格的要求。這主要是因為航空航天工件的功能和性能需求十分關鍵，任何微小的瑕疵或不均勻性都可能對整個系統的安全性和可靠性產生重大影響。
以下是一些解釋航空航天需求特殊性的關鍵因素：
高標準和認證要求：航空航天製造商必須符合AS9100、Nadcap等主要認證機構設定的非常高的標準。這些標準要求組件在突破極限的同時，仍需保持絕對精確的表面光潔度，同時不影響其幾何形狀和公差，以確保組件的目標性能。
製造過程一致性和可重複性：航空航天行業對於工藝過程的一致性和可重複性有著極高的要求。每個工件的表面處理結果必須相同且可重現，以確保在整個生產過程中的一致性和可靠性。
複雜緊湊的外形尺寸：航空航天工件通常具有非常複雜而緊湊的外形尺寸。為了最大程度地減少對昂貴工廠空間的需求，表面處理設備必須具備高效的設計和良好的自動化能力。
環境因素：航空航天行業對於 ESG 環境友好的工藝和資源回收有著高度關注。例如，回收工藝用水等環境因素對於減少資源消耗和碳足跡非常重要。
問）最近有哪些進展？
近年來，我們在均勻平滑和選擇性平滑方面取得了巨大的進展。我們開發的SF流光精拋光加工機使這一點變得更加準確。
舉例來說，渦輪機葉片的圓形邊緣必須在嚴格的公差範圍內，才能發揮最佳性能。過去，使用傳統的電動手動工具、數控機床甚至機器人進行拋光是極為困難和耗時的。特別是對於由導葉段組成的葉片等複雜幾何形狀，幾乎是不可能的。
在OTEC SF 設備中，航太葉片被夾緊，以保持在精加工過程中邊角位於頂部，幾乎從加工介質中露出。在這個過程中，葉片被引導向水流並以預定角度（例如±30°）來回擺動，以實現均勻的表面光潔度，同時不影響葉片的輪廓。根據所使用的加工介質，表面粗糙度值可達Ra 0.1μm。整個處理時間約在兩到三十分鐘之間。
總的來說，航空航天工件的表面處理需求非常特殊，並且對工藝、精度和效率有著極高的要求。通過不斷的研究和開發，OTEC Präzisionsfinish以及他們的航太合作夥伴等不斷努力提供創新的解決方案，以滿足航空航天行業對於高品質、一致性和可靠性的表面處理需求。
通過在SF機器上同時夾緊最多五個工件，可以實現更大的生產量。通過添加用於全自動裝卸的機器人單元，生產率進一步提高。另一個進步是元件尺寸。在新型 SF-HP 中，可容納直徑達 650 毫米、重量達 200 公斤的大型工件。非常適合以相同的精度對較大零件進行流精加工，例如起落架部件以及完整的整體葉盤和圓盤。
減速機、螺旋槳和直升機齒輪箱等高負載齒輪是流精加工如何進步的另一個很好的例子。通過改善表面光潔度可以節省燃油消耗、降低發動機噪音和降低發動機運行成本。齒輪齒形在防止點蝕和擦傷故障方面也發揮著重要作用。
在對高負載齒輪進行的測試中，高精度磨床達到了 ISO 1302 等級 N5 的表面粗糙度。通過 OTEC 的流精加工工藝，在短短 20 分鐘的時間內即可實現 ISO 1302 N3 級和 N2 級之間的表面粗糙度。值得注意的是，視覺磨削線也從零件上被移除。這種高精度還提高了對磨損和點蝕的抵抗力，這可能會導致變速箱的使用壽命顯著增加。
與傳統方法相比，SF 工藝沿漸開線實現了僅 1μm 的令人難以置信的低工藝變化。這有助於增加初始磨削過程的公差餘量，並降低生產中的廢品率。齒輪製造圖紙上也可以採用更嚴格的公差，從而減輕齒輪重量，這也是航空業的一個關鍵考慮因素。
至於工業 4.0 如何影響機器開發，所有 OTEC 機器均支持工業 4.0 (I4.0)。提供了 OTEC I4.0 高級套件以及用於 SF 機器的附加工業 PC，以實現更先進的數字化選項。這包括遠程維護、機器監控和流程優化等功能。此外，還在開發數字孿生模型，以實現遠程數字調試，從而更加容易進行機器調試。
即時性的網路支援也是重要的一環。雖然機器努力實現 100% 的可靠性，但仍可能出現故障，因此現場支持至關重要。通過可視化線上直接聯繫現場工程師，結合診斷傳感器信息，可以快速找到故障並指導維修，從而節省成本和時間。
在未來，機器核心流程的精煉將持續進行改進。對3D Print 增材製造部件表面光潔度的改善是其中一個重要的研發方向。同時，改善機器通信、網絡和遠程維護的虛擬現實等領域也將繼續帶來更多的效益。此外，人工智能在模擬磨料介質流動方面的應用也受到關注，這有助於更好地瞄準特定表面並優化精加工力。因此，可以期待在這些領域看到更多的創新和進展。
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