Као кључна компонента за постизање перформанси авио-мотора, лопатице имају типичне карактеристике као што су танкостенке, посебне облике, сложене структуре, тешке материјале за обраду и високе захтеве за прецизност обраде и квалитет површине. Како постићи прецизну и ефикасну обраду лопаћа је велики изазов у тренутној области производње авиона. Кроз анализу кључних фактора који утичу на тачност обраде лопате, садашњи статус истраживања о технологији и опреми за прецизну обраду лопате се свеобухватно сузбије и проспективно се предвиђа развојни тренд технологије обраде лопате авиона.
У ваздухопловној индустрији, лакотежни, јаки делови са танким зидовима се широко користе и кључне су компоненте за постизање перформанси важне опреме као што су авионски мотори [1]. На пример, лопате титанових легура авиона са великим просекним пропорцијама авиона (види слику 1) могу бити дуге до 1 м, са сложенијим профилима лопате и структурама за депонирање платформе, а дебелина најтјеснијег дела је само 1,2 мм, што је типи Као типичан танкостенски специјално обличан део слабе крутости, лопаћа је склона деформацији и вибрацијама током обраде [3]. Ови проблеми озбиљно утичу на тачност обраде и квалитет површине сече.
Перформансе мотора у великој мери зависе од нивоа производње лопаћа. Током рада мотора, лопатице морају да раде стабилно у екстремним радним окружењима као што су висока температура и висок притисак. Ово захтева да материјал за лопате има добру чврстоћу, отпорност на умору и отпорност на корозију на високе температуре и осигура стабилност конструкције [2]. Обично се титанијумске легуре или легуре високе температуре користе за лопатице авиона. Међутим, титанијумске легуре и легуре на високе температуре имају лошу обраду. Током процеса сечења, сила сечења је велика и алат се брзо носи. Како се повећава зној алата, сила сечења ће се додатно повећавати, што ће резултирати озбиљнијим деформацијама и вибрацијама обраде, што ће резултирати ниском прецизношћу димензија и лошим квалитетом површине делова. Да би се испунили захтеви за сервисне перформансе мотора у екстремним радним условима, прецизност обраде и квалитет површине лопатица су изузетно високи. Узмимо као пример лопате титањске легуре које се користе у домаћем турбофан мотору са високим степеном заобилаза, укупна дужина лопате је 681 мм, док је дебелина мања од 6 мм. Потреба за профилом је -0.12 до +0.03мм, димензионална тачност уносних и издувних ивица је -0.05 до +0.06мм, погрешка торзије секције лопате је у оквиру ±10′, а вредност површинске грубоће Ra је боља од 0,4 μ м. Ово обично захтева прецизну обраду на петосној ЦНЦ алатни машини. Међутим, због слабе крутости оштрице, сложене структуре и тешко обрађиваних материјала, како би се осигурала тачност и квалитет обраде, процесно особље мора више пута прилагодити параметре сечења током процеса обраде, што озбиљно ограничава перформансе ЦНЦ центра за обраду и узрокује огроман губи Због тога, са брзим развојем технологије ЦНЦ обраде, како постићи контролу деформација и супресију вибрација за обраду танких делова и у потпуности искористити капацитете за обраду ЦНЦ центрима за обраду постало је хитна потреба за напредне производничке компаније.
Истраживање о технологији контроле деформације танкостенних слабих крутих делова дуго је привлачило пажњу инжењера и истраживача. У раној производњој пракси, људи често користе стратегију водене линије наизменичног фрезирања са обе стране структура са танким зидовима, што може лако у одређеној мери смањити штетне ефекте деформације и вибрације на прецизност димензија. Поред тога, постоји и начин да се побољша крутост обраде постављањем префабрикованих жртвених структура као што су појачање ребра.
Да би се испунили захтеви стабилног рада под високом температуром и високим притиском, обично коришћени материјали за лопатице авиона су титанијумске легуре или легуре високе температуре. У последњих неколико година, титанијум-алуминијум интерметални једињења су такође постали материјал за лопате са великим потенцијалом за примену. Титанове легуре имају карактеристике ниске топлотне проводности, ниске пластичности, ниског еластичног модула и јаке афинитета, што их чини проблемима као што су велика сила сечења, висока температура сечења, тешко отежавање рада и велика зноја алата током сечења. Они су типични материјали који се тешко режу (морфологија микроструктуре види слику 2а) [7]. Главне карактеристике високотемпературних легура су висока пластичност и чврстоћа, лоша топлотна проводност и велика количина густог чврстог раствора унутар [8]. Пластична деформација током сечења изазива озбиљно искривљење мреже, високу отпорност на деформацију, велику силу сечења и озбиљан феномен хладног тврдења, који су такође типични материјали који се тешко сечу (морфологија микроструктуре види слику 2б). Због тога је веома важно развити ефикасну и прецизну технологију сечења за тешко сечене материјале као што су титанијумске легуре и легуре на високе температуре. Да би се постигла ефикасна и прецизна обрада тешко сечућих материјала, домаћи и страни научници су спровели дубоко истраживање из перспективе иновативних метода сечења, оптималних материјала алата за обраду и оптимизованих параметара сечења.
У смислу иновативних истраживања и развоја метода сечења, научници су увели помоћна средства као што су ласерско грејање и криогенско хлађење како би побољшали обраду материјала и постигли ефикасно сечење. Радни принцип ласерске загревања [9] (види слику 3а) је фокусирање ласерске зраке велике снаге на површину радног комада испред резе, омекшавање материјала локалним загревањем зрака, смањење чврстоће материјала, чиме се смањује сила резања и зношење алата и Криогенско хлађење помоћу обраде [10] (види слику 3б) користи течни азот, гас угљен-диоксида под високим притиском и друге средње за хлађење да би се прскао на дело за сечење како би се охладио процес сечења, избегао проблем прекомерне локалне температуре сечења Компанија Nuclear AMRC у Великој Британији успешно је користила гас угљен-диоксида под високим притиском за хлађење процеса обраде титанијумске легуре. У поређењу са сувим резањем, анализа показује да криогенско хлађење помоћу обраде не само да може смањити силу резања и побољшати квалитет површине резања, већ и ефикасно смањити зношење алата и повећати животни век алата. Поред тога, ултразвучна вибрацијска обработка [11, 12] (види слику 3ц) је такође ефикасна метода за ефикасно сечење тешко обрађиваних материјала. Примена високофреквентних вибрација мале амплитуде на алат, постиже се повремена раздвојеност између алата и радног комада током процеса обраде, што мења механизам уклањања материјала, повећава стабилност динамичког сечења, ефикасно избегава тријање између алата и обрађене површине, смањује температуру Његови одлични процеси су добили широку пажњу.
За материјале које је тешко сећи као што су титанијумске легуре, оптимизација материјала алата може ефикасно побољшати резултате сечења [8, 13]. Студије су показале да се за обраду титанијеве легуре могу одабрати различити алати у зависности од брзине обраде. За нискобрзо резање, користи се висококобалтски брз челик, за средње резање, користе се цементирани карбидни алати са премазом алуминијум оксида, а за брзо резање, користе се кубни борови нитрид (ЦБН); за обраду легура на висо
Параметри сечења су такође важан фактор који утиче на ефекат обраде. Употреба одговарајућих параметара резања за одговарајуће материјале може ефикасно побољшати квалитет и ефикасност обраде. Узмејући параметр брзине сечења као пример, ниска брзина сечења може лако формирати изграђену ивицу површине материјала, смањујући прецизност обраде површине; висока брзина сечења може лако изазвати акумулацију топлоте, изазивајући опекотине радног комада и алата. У том погледу, тим професора Цхаи Јуаншега на Харбин универзитету за науку и технологију анализирао је механичка и физичка својства обично употребљених тешко обрађиваних материјала и саставио препоручену табелу брзина сечења за тешко обрађиване материјале кроз експерименте ортогоналне обраде [14] Употреба алата и брзине сечења препоручених у табели за обраду може ефикасно смањити дефекте обраде и зношење алата и побољшати квалитет обраде.
У последњих неколико година, са брзим развојем ваздухопловне индустрије и растућом потражњом на тржишту, захтеви за ефикасну и прецизну обраду лопастица са танким зидовима све су већи, а потражња за технологијом контроле деформације са више прецизности постала је хитна. У контексту интелигентне производње технологије, комбиновање модерне електронске информационе технологије за постизање интелигентне контроле деформације и вибрације обраде лопасти авиона је постала врућа тема за многе истраживаче. Увођење интелигентних ЦНЦ система у прецизну обраду сложених закривљених површина лопаћа и активно компензовање грешака у процесу обраде на основу интелигентних ЦНЦ система може ефикасно сузбијати деформацију и вибрације.
За активну компензацију грешке у процесу обраде, како би се постигла оптимизација и контрола параметара обраде као што је пут алата, потребно је прво добити утицај параметара процеса на деформацију и вибрацију обраде. Постоје две обично коришћене методе: једна је да се анализирају и аргументишу резултати сваког алата који пролазе кроз мерење и анализу грешака на машини [15]; друга је да се успостави модел предвиђања за деформацију и вибрације обраде путем метода као што су динамичка анализа [16], моделирање коначних еле
На основу горе наведеног модела предвиђања или технологије мерења на машини, људи могу оптимизовати и чак контролисати параметре обраде у реалном времену. Главни правци су да се компензују грешке узроковане деформацијом и вибрацијама репрограмирањем пута алата. У овом правцу се обично користи "метод огледалне компензације" [20] (види слику 5). Ова метода компензује деформацију једног резања исправљањем номиналне трајекторије алата. Међутим, једна компензација ће произвести нову деформацију обраде. Стога је неопходно успоставити итеративну везу између снаге сечења и деформације обраде путем вишеструких компензација како би се деформација поједнако исправила. Поред методе активне компензације грешака засноване на планирању пута алата, многи научници такође проучавају како контролисати деформацију и вибрацију оптимизацијом и контролом параметара резања и параметара алата. За резање одређеног типа лопате авиона, параметри обраде су промењени за више пута ортогоналних испита. На основу података из испитивања анализирано је утицај сваког параметра резања и параметра алата на деформацију и одговор вибрација на обраду лопата [21-23]. Успостављен је емпиријски модел предвиђања за оптимизацију параметара обраде, ефикасно смањење деформације обраде и сузбијање вибрације резања.
На основу горе наведених модела и метода, многе компаније су развиле или побољшале ЦНЦ системе ЦНЦ-ових центра за обраду како би постигле адаптивну контролу параметара обраде танкостенних делова у реалном времену. Оптимални фрезерни систем израелске компаније ОМАТ [24] је типичан представник у овој области. Главно прилагођава брзину подавања путем адаптивне технологије како би се постигла сврха константног фрезирања силом и остварила висока ефикасност и квалитетна обрада сложених производа. Поред тога, Пекинг Јингдијао је примењивао и сличну технологију у класичном техничком случају завршетка гравирања обрасца површине јајце на површини путем адаптивне компензације мерења на машини [25]. Тхериен из ГЕ-а у Сједињеним Државама [26] предложио је методу корекције у реалном времену за ЦНЦ кодове за обраду током обраде, која је пружила основно техничко средство за адаптивно обраду и контролу у реалном времену сложених лопаћа са танким зидовима. Аутоматизовани систем за поправку компоненти турбина авиона у Европској унији (Аросатц) остварује адаптивно прецизно фрезирање након што се лопаћа поправи путем адитивне производње и примењен је на производњу поправке лопаћа немачке компаније МТУ и ирске компаније СИФЦО
Употреба интелигентне опреме за процес како би се побољшала крутост процеса и побољшале карактеристике за гушење је такође ефикасан начин да се потисне деформација и вибрација обраде танкостенних лопаћа, побољша прецизност обраде и побољша квалитет површине. У последњих неколико година, у обради различитих врста лопастица авиона-мотора користио се велики број различитих процесних опрема [28]. Пошто лопате авиомотора углавном имају танкостенке и неправилне структурне карактеристике, малу површину за запртљање и позиционирање, малу крутост обраде и локалну деформацију под дејством резања оптерећења, опрема за обраду лопате обично примењује помоћну подршку за ра Тонко-бојне и неправилне закривљене површине постављају два захтева за постављање и запртљавање алата: прво, сила запртљавања или сила контакта алата треба да буде што је могуће равномерније распоређена на закривљеној површини како би се избегло озбиљно локално деформација радног Као одговор на ова два захтева, научници су предложили флексибилан систем алата. Флексибилни системи алата могу се поделити на флексибилни алати за промену фазе и адаптивни флексибилни алати. Флексибилно алатно деловање за фазно мењање користи промене у крутости и отпоривању пре и после фазне промене течности: течност у течној фази или мобилној фази има ниску крутост и отпоривање и може се прилагодити сложеној закривљеној површини радног комада под ниским притиском Након тога, течност се трансформише у чврсту фазу или консолидује спољним силама као што су електрична енергија / магнетизам / топлота, а крутост и отпорност се значајно побољшавају, чиме се обезбеђује једнака и флексибилна подршка за дело и сузбија деформација
Процесна опрема у традиционалној технологији обраде лопатица авиона је да се за пуњење помоћног подршка користе материјали за промену фазе као што су легуре са ниском тачком топљења. То јест, након што је празна површина обраде постављена и причвршћена у шест тачака, референтна позиција обрада се баца у блок за ливање кроз легуру са ниском тачком топљења како би се пружила помоћна подршка за обрадни део, а сложено позиционирање тачке се претвара у редовно Овај метод процеса има очигледне недостатке: конверзија референтне позиције доводи до смањења тачности позиционирања; припрема производње је компликована, а ливање и топљење легуре са ниском тачком топљења такође изазива проблеме са остацима и чишћењем на површини радног комада. Истовремено, услови лијевања и топљења су такође релативно лоши [30]. Да би се решиле горе наведене грешке у процесу, уобичајени метод је увођење вишеточкове структуре подршке у комбинацији са материјалом за промену фазе [31]. Горњи крај подршке структуре контактира радни део за позиционирање, а доњи крај је уроњен у комору легуре са ниском тачком топљења. Флексибилна помоћна подршка се постиже на основу карактеристика промене фазе легуре са ниском тачком топљења. Иако увођење структуре подршке може избећи површинске дефекте узроковане легурама са ниском тачком топљења које су у контакту са лопатима, због ограничења перформанси материјала за промену фазе, флексибилна алатка за промену фазе не могу истовремено испунити два главна захтева високе
Да би се решили недостаци флексибилних алата за промене фазе, многи научници су укључили концепт прилагођавања у истраживање и развој флексибилних алата. Адаптивно флексибилно оруђање може прилагодљиво одговарати сложеним облицима сечива и могућим грешкама облика кроз електромеханичке системе. Да би се осигурало да је сила додирује равномерно распоређена на целом сечиву, алати обично користе вишеточкове помоћне подршке како би формирали матрицу подршке. Ван Хуи тим на Универзитету Цингхуа предложио је вишеточкову флексибилну помоћну опрему за процес обраде погодну за обраду лопате у облику блиској мрежи [32, 33] (види Слика 7). Уређај користи вишеструке флексибилне материјале за причвршћивање елемената како би помогао у подршци површине лопате блиске мрежног облика, повећавајући контактну површину , сваки контактни простор и осигурање да је сила зачепљења равномерно распоређена на сваком контактном делу и целом ножеву, чиме се побољшава крутост процеса и ефикасно спречава локална деформација ножеве. Оруђе има више пасивних степена слободе, који се могу прилагодити облику оштрице и њеним грешкама, избегавајући претерано позиционирање. Поред постизања адаптивне подршке кроз флексибилне материјале, принцип електромагнетне индукције се такође примењује на истраживање и развој адаптивних флексибилних алата. Тим Јанг Ицхина на Пекиншком универзитету за аеронаутику и астронаутику је измислио помоћни уређај за подршку заснован на принципу електромагнетне индукције [34]. Уређај користи флексибилан помоћни носилац који се узбуђује електромагнетним сигналом, што може променити карактеристике пригушења процесног система. Током процеса зачепљивања, помоћна подршка се адаптивно уклапа у облик радног комада под дејством трајног магнета. Током обраде, вибрација коју генерише радни део ће се преносити на помоћну подршку, а реверзна електромагнетна сила ће бити узбуђена према принципу електромагнетне индукције, чиме се потиска вибрација обраде танкостеног радног комада.
У овом тренутку, у процесу пројектовања процесне опреме, анализа коначних елемената, генетски алгоритам и друге методе се углавном користе за оптимизацију распореда вишеточних помоћних носача [35]. Међутим, резултат оптимизације обично може само да обезбеди да се деформација обраде у једној тачки минимизира, а не може гарантовати да се исти ефекат супресије деформације може постићи у другим деловима обраде. У процесу обраде лопате, серију пролаза алата обично обавља на радном делу на истој алатни машини, али захтеви за запртљавање за обраду различитих делова су различити и чак могу варирати у времену. За метод статичке вишеточне подршке, ако се резкост процеса побољша повећавањем броја помоћних подршка, с једне стране, маса и запремина алата ће се повећати, а с друге стране, простор кретања алата ће се сжалити. Ако се положај помоћне подршке ресетира приликом обраде различитих делова, процес обраде ће се неизбежно прекинути и ефикасност обраде ће се смањити. Стога је предложена опрема за праћење процеса [36-38] која аутоматски прилагођава распоред подршке и снагу подршке на мрежи у складу са процесом обраде. Процесна опрема за праћење (види листу 8) може постићи динамичку подршку кроз координирану сарадњу алата и алата на основу трајекторије алата и промена радног услова времена процеса сечења пре него што се почне било који процес обраде: прво померите помоћну подршку у положај који помаже у сузбијању радни комад је активно подржаван, док остали делови радног комад остају на положају са што мањим контактом, чиме се одговарају временским захтевима за запљачкање током процеса обраде.
Да би се додатно побољшала способност адаптивне динамичке подршке процесне опреме, одговарала сложенијим захтевима за запљачкање у процесу обраде и побољшала квалитет и ефикасност производње обраде лопате, праћа помоћна подршка се проширује у групу формирану вишеструким динамичким помоћним подршкама Свака динамичка помоћна подршка је потребна за координацију акција и аутоматски и брзо реконструисање контакта између групе подршке и радног комада у складу са временским захтевима производње. Процес реконструкције не омета позиционирање целог делова и не изазива локално померање или вибрације. Процесна опрема заснована на овом концепту назива се самореконфигурисану групу фиксера [39], која има предности флексибилности, реконфигурисаности и аутономије. Самоконфигурисан групни уређај може да распореди више помоћних подршка на различите положаје на поддржаној површини у складу са захтевима производње и може се прилагодити сложеним деловима сложене форме са великом површином, истовремено обезбеђујући довољну крутост и елиминишући непотребне подршке. Радни метод фикстера је да контролер шаље инструкције према програмираном програму, а мобилна база доводи опоравни елемент на циљну позицију према инструкцијама. Елемент за подршку прилагођава се локалном геометријском облику радног комада како би се постигла усаглашена подршка. Динамичке карактеристике (стидност и отпор) површине контакта између једног опоравног елемента и локалног радног комада могу се контролисати мењањем параметара опорадног елемента (на пример, хидраулички опорадни елемент обично може променити улазни хидраулички притисак како би променио карактеристике контакта). Динамичке карактеристике процесног система формирају се спајањем динамичких карактеристика контактне области између вишеточних елемената за подршку и радног комада и повезане су са параметрима сваког елемента за подршку и распоредом групе елемената за подршку. Проектирање шеме реконструкције вишеточне подршке самореконфигурисаног групаског фикста мора узети у обзир следеће три питања: прилагођавање геометријском облику радног комада, брзо репозиционирање елемената подршке и координисана сарадња вишеточних точка подршке [40]. Стога, када се користи самореконфигурисану групу фиксера, неопходно је користити облик радног комада, карактеристике оптерећења и састојке границе као улаз за решавање распореда вишеточне подршке и параметара подршке под различитим условима обраде, планирати пут покрета вишеточне подр Тренутно су домаћи и странски научници спровели нека истраживања и покушаје на самореконфигурисаним групачким фиксурима. У иностранству, пројекат ЕУ СвармИтФИКС развио је нови високо прилагодљив самоконфигурисан систем за фиксацију [41], који користи сет мобилних помоћних подршка за слободно кретање на радној траци и репозиционирање у реалном времену како би боље подржао обрађене делове. Прототип система СвармИтФИКС је имплементиран у овом пројекту (види слику 9а) и тестиран на локацији италијанског произвођача авиона. У Кини, тим Ванг Хуија на Универзитету Цингхуа развио је радни стол за запртњавање са четири тачке који се може управљати у координацији са алатом [42] (види слику 9б). Ова радна маса може подржати кантилеверен стреп и аутоматски избегавати алат током фине обраде стрепке лопате турбине. Током процеса обраде, помоћна подршка од четири тачке сарађује са ЦНЦ центрима за обраду како би реконструисала стање контакта од четири тачке према положају кретања алата, што не само да избегава мешање између алата и помоћне подршке, већ и осигурава ефекат подршке.
Како се захтеви за пројектовање односа погон-тежина авиона настављају повећавати, број делова постепено се смањује, а ниво стреса делова постаје све већи. Перформансе два главна традиционална конструкциона материјала за високе температуре су достигле своје границе. У последњих неколико година, нови материјали за лопатице авиона су се брзо развили, и све више високо-производних материјала се користи за израду танко-заграђених лопатица. Међу њима, γ -ТиАЛ легура[43] има одлична својства као што су висока специфична чврстоћа, отпорност на високе температуре и добра отпорност на оксидацију. У исто време, његова густина је 3,9 г/см3, што је само пола од високотемпературних легура. У будућности, има велики потенцијал као оштри нож у распону температуре од 700-800 ℃- Да ли је то истина? Иако γ -ТиАЛ легура има одлична механичка својства, његова висока тврдоћа, ниска топлотна проводност, ниска чврстоћа на кршење и висока крхкост доводе до лошег интегритета површине и ниске прецизности γ - ТиАЛ легурани материјал током сечења, што озбиљно утиче на живот делова. Стога, истраживање прераде γ -Лига ТиАЛ има важно теоријско значење и вредност, и то је важан истраживачки правц тренутне технологије обраде лопата.
Аеромоторска лопатица имају сложене закривљене површине и захтевају високу тачност облика. Тренутно, њихова прецизна обрада углавном користи геометријске адаптивне методе обраде засноване на планирању путања и реконструкцији модела. Ова метода може ефикасно смањити утицај грешака узрокованих позиционирањем, запртњавањем итд. на тачност обраде лопата. Утицај. Међутим, због неједнакости дебљине празног сеча за ковање штампања, дубина сечења у различитим деловима алата је различита током процеса сечења у складу са планираним путем, што доводи несигурне факторе у процес сечења и утиче на стабилност обраде. У будућности, током процеса адаптивне обраде ЦНЦ-ом, стварне промене стања обраде треба да се боље прате [44], чиме се значајно побољшава прецизност обраде сложених закривљених површина и формира метода адаптивне обраде са временском променљивом контролом која прилагођава параметре сечења
Као највећа врста делова у мотору, ефикасност производње лопаћа директно утиче на укупну производњу мотора, а квалитет производње лопаћа директно утиче на перформансе и живот мотора. Стога је интелигентно прецизно обрађивање лопаћа постало развојни правци производње лопаћа мотора у данашњем свету. Истраживање и развој алатних машина и опреме за процес је кључ за остваривање интелигентне обраде лопате. Са развојем ЦНЦ технологије, ниво интелигенције алатних машина брзо се побољшао, а капацитети обраде и производње су значајно побољшани. Стога је истраживање и развој и иновације интелигентне опреме за процес значајан развојни правц за ефикасну и прецизну обраду танкостенних лопаћа. Високо интелигентни ЦНЦ алати комбинују се са опремом за процес како би формирали интелигентан систем обраде лопате (види слику 10), који остварује високопрецизну, високоефикасну и адаптивну ЦНЦ обраду танкостенних лопате.
Топла вест2025-12-31
2024-12-31
2024-12-04
2024-12-03
2024-12-05
2024-11-27
Наш професионални тим за продају чека вашу консултацију.
EN
AR
BG
HR
CS
DA
NL
FI
FR
DE
EL
HI
IT
JA
KO
NO
PL
PT
RO
RU
ES
SV
TL
IW
LV
LT
SR
SK
SL
UK
VI
ET
HU
TH
TR
AF
MS
GA
IS
