Analiza procesu obróbki dużych tytanowych łopatek Turbo

---

Łopatki wentylatora silnika turbowentylatorowego o dużym współczynniku obejścia osiągnęły zasadniczo ponad 500 mm długości i rozmiaru. Ta wielkoskalowa cecha konstrukcyjna sprawia, że ​​siła odśrodkowa i naprężenia wibracyjne są bardzo duże podczas ich pracy, dlatego stał się również dużym silnikiem turbowentylatorowym. Bardzo ważnymi częściami.

Obecnie wiele silników turbowentylatorowych nadal wykorzystuje bardziej dojrzałe łopatki tłumiące ze stopu tytanu. Wąska i długa konstrukcja tego profilu łopatki uwydatnia jego słabą sztywność w postaci cienkościennej struktury w kierunku grzbietu niecki. Mała sztywność konstrukcji i duża powierzchnia profilu, trudny w obróbce charakter materiału, niekorzystnie wpływają na tradycyjne proces obróbki, co intuicyjnie przekłada się na dokładność wielkości konturu i dokładność położenia profilu. Trudno zagwarantować, wydajność polerowania ręcznego jest niska, pracochłonność duża, a rodzaj listka podatny na przypalanie i ablację. 

Istnienie powyższych problemów stanowi wąskie gardło w produkcji ostrzy. Wraz z rozwojem i zastosowaniem połączenia wieloosiowego Obróbka CNC technologii i badań nad technologią obróbki tego profilu łopatki, trudności związane z obróbką tego profilu łopatki zostały stopniowo przełamane, a jakość obróbki i poziom wydajności osiągnęły stosunkowo idealny stan.

---

Główna ścieżka technologiczna obróbki CNC dużego profilu łopatki wentylatora ze stopu tytanu

W przypadku obróbki dużego profilu łopatek wentylatora ze stopu tytanu, biorąc pod uwagę wszystkie aspekty związane z tradycyjnym procesem, jego niekorzystne skutki mają następujące aspekty.

1. Wpływ materiałów

1. ▶ Stop tytanu ma mały moduł sprężystości, który łatwo powoduje odkształcenie zaciskowe obróbki ostrza; zużycie powierzchni przyłożenia podczas obróbki może zwiększać siłę skrawania.
2. ▶ Słaba przewodność cieplna, ręcznie polerowane szlifowanie na sucho łatwo powoduje odkształcenia naprężeniowe, oparzenia i ablację.

2. Wpływ struktury ostrza

1. ▶ Całkowity obszar obróbki profilu jest duży, co ma duży wpływ na precyzję spowodowaną zużyciem podczas całego procesu narzędzia.
2. ▶ Ze względu na niedogodności w obsłudze ręczne polerowanie jest pracochłonne, a dokładność obróbki jest trudna do zagwarantowania.

3. Wpływ stanu wełny

Ze względu na wpływ materiałów i specyfikacji trudno jest uzyskać idealny rozkład brzeżny, co skutkuje fluktuacjami siły skrawania spowodowanymi nierównomiernym usuwaniem brzeżnej profilu i odkształceniami naprężeń.

4. Wpływ funkcji obrabiarki

1. ▶ Zakrzywiona struktura profilu ostrza, kierunek skrawania narzędzia, rzeczywisty kąt skrawania i parametry skrawania są różne, co powoduje zmiany siły skrawania.
2. ▶ Złe warunki chłodzenia, niedostateczne chłodzenie i brak chłodzenia powodują odkształcenia naprężeniowe.

Mając na celu trudne czynniki obróbki powierzchni łopatek dużych wentylatorów ze stopu tytanu, w oparciu o wszechstronne zalety obróbkowe wieloosiowej technologii obróbki CNC, wyznaczono główną trasę obróbki: 

Obróbka czopa i pomocniczego punktu odniesienia pozycjonowania → Profil ostrza Frezowanie zgrubne CNC Obróbka skrawaniem → Wyżarzanie odprężające → Pozycjonowanie Naprawa wzorcowa → Sterowanie numeryczne Frezowanie ostrzy CNC → Wykańczanie profili. 

Ogólna idea procesu ustalona przez powyższą ścieżkę procesu jest następująca: proces zgrubnego frezowania powierzchni CNC usuwa większość marginesu, a proces frezowania wykańczającego ma idealny rozkład marginesów; profil ostrza Precyzyjny proces frezowania CNC zapewnia geometrię profilu Dokładność pozycji zasadniczo spełnia końcowe wymagania dotyczące dokładności ostrza; wykończenie profilu łopaty zapewnia, że ​​jakość warstwy wierzchniej profilu spełnia wymagania.

Główne punkty frezowania CNC dużego profilu łopatki wentylatora ze stopu tytanu

Zgodnie z ogólnymi wymaganiami technologicznymi profilu łopatki, frezowanie profilu łopatki musi zapewniać, że dokładność położenia geometrycznego profilu zasadniczo spełnia wymagania projektowe i ma określoną jakość chropowatości powierzchni. Jednocześnie poprawa wydajności obróbki jest również celem frezowania profili Work one. 

Zgodnie ze zrozumieniem charakterystyki obróbki dużego profilu łopatek wentylatora ze stopu tytanu, konieczne jest kompleksowe rozważenie wpływu wielu czynników, takich jak sprzęt, narzędzia, pozycjonowanie obróbki i tak dalej. Do frezowania dużych łopatek wentylatora ze stopu tytanu konieczny jest wybór pięcioosiowego centrum obróbczego. Wybór dojrzałego pięcioosiowego centrum obróbkowego z ostrzami łączonymi wiąże się zarówno z względami wysokiej wydajności obróbki, jak i możliwościami zapewnienia dokładności obróbki. 

W przypadku obróbki profili z dużymi zmianami krzywizny funkcja kąta obrotu wrzeciona obrabiarki może być dobrze dostosowana do wymagań stałej siły skrawania odpowiadającej zmianie krzywizny profilu. Wysokociśnieniowy system chłodzenia obrabiarki znacznie obniża temperaturę skrawania i zapobiega szybkiemu zużyciu narzędzia. , Aby obróbka profili mogła uzyskać dobrą dokładność obróbki i jakość obróbki powierzchni. Aby zapobiec i zmniejszyć odkształcenia skrętne podczas mocowania i cięcia długiego ostrza, konieczne jest zapewnienie, że rotacja wałOstrza na przednim i tylnym końcu urządzenia mają funkcję synchronicznego obrotu, a celem jest zmiana mocowania jednego końca i jednego końca tradycyjnej technologii obróbki ostrzy. 

Metoda zaciskania ciasnego pozycjonowania w celu uniknięcia odkształceń gięcia podczas zaciskania ostrza i odkształceń skrętnych profilu ostrza w kierunku wzdłużnym spowodowanych przez toczenie jednego końca i jednego końca następującego podczas obróbki obrotowej ostrza. Aby spełnić wymagania dotyczące pozycjonowania i mocowania ostrza, pomocnicza część pozycjonująca na tylnym końcu ostrza ma ścisłe wymagania dotyczące dokładności pozycji w stosunku do odniesienia pozycjonowania czopów na przednim końcu. 

Po zakończeniu obróbki zgrubnej profilu, przód i tył ostrza z powodu odkształcenia naprężenia. Błąd dokładności położenia między punktami odniesienia położenia końcowego powinien zostać naprawiony. Po zamontowaniu przyrządów do obróbki profili łopatek na wałach obrotowych na przednim i tylnym końcu obrabiarki oraz po ustaleniu, że nie ma błędu współosiowości na wałach obrotowych na przednim i tylnym końcu obrabiarki, dokładność montażu z przodu i z tyłu armatura jest wykrywany i regulowany za pomocą specjalnego trzpienia. Upewnij się, że armatura na obu końcach mają dokładną zależność dokładności pozycjonowania, aby uniknąć dodatkowego naprężenia skręcającego spowodowanego synchroniczną funkcją obrotu przedniej i tylnej osi obrotowej obrabiarki ze względu na słabą dokładność mocowania armatura. Frezowanie zgrubne profilu ostrza ma na celu usunięcie dużego marginesu i pozostawienie jednolitego marginesu obróbki do wykańczania. Zgodnie z tym założeniem obróbka w tym procesie powinna zapewniać wysoką wydajność obróbki. Pięcioosiowe centrum obróbcze z lemieszem ma funkcję obróbki szerokorzędowej. 

Zasada jest taka, że ​​podczas frezowania ostrza linia środkowa narzędzia nie jest prostopadła do stycznej ostrza lub powierzchni frezowanej, ale w kierunku narzędzia i ostrza lub powierzchni frezowanej. Normalny kierunek jest pod pewnym kątem. Ten rodzaj frezowania wykorzystuje cylindryczny frez palcowy, a ścieżką frezowania jest szeroki łuk eliptyczny. W porównaniu z frezowaniem głowicy kulowej, frezowana jest ta sama wysokość szczytu profilu lub powierzchnia. Pod względem jakości odległość pomiędzy generowanymi ścieżkami narzędzi jest znacznie większa. Dlatego ten rodzaj obróbki charakteryzuje się wysoką wydajnością obróbki. W rzeczywistej obróbce stosuje się metodę obróbki obrotowej, która przesuwa się od jednego końca do drugiego końca na długości ostrza, czyli metodę frezowania spiralnego. Z punktu widzenia wydajności metoda frezowania spiralnego ma również wyższą wydajność obróbki w porównaniu z metodą frezowania wzdłużnego. Dokładne frezowanie profilu łopatki ma na celu uzyskanie większej dokładności geometrycznej i pozycyjnej, a jednocześnie sprawić, by poziom chropowatości profilu spełniał określone wymagania. Aby ograniczyć wpływ „odbicia” wywołanego obróbką materiałów stopowych tytanu oraz wpływ zużycia narzędzia na dokładność obróbki podczas obróbki profili wielkopowierzchniowych, narzędzie musi być ostre i unikać długotrwałej obróbki narzędzia. Z tego powodu, jeśli to możliwe, użyj frezu palcowego do frezowania wzdłużnego profilu. Frezowanie wzdłużne może wykorzystywać kilka narzędzi do frezowania tylnej powierzchni ostrza, powierzchni liści, krawędzi wlotowej i krawędzi wylotowej, aby uniknąć zużycia spowodowanego obróbką na dużą skalę jednego narzędzia i aby uzyskać poziom precyzji na powierzchni nóż. 

Niezgodność sprzyja ostatecznemu wykończeniu profilu. Podczas frezowania dużej łopatki wirnika wentylatora ze stopu tytanu, w celu poprawy warunków skrawania, konieczne są wszelkie środki, aby uniknąć zużycia narzędzia. Pod względem doboru materiałów narzędziowych i specyfikacji, cylindryczny frez kulkowy pokryty twardym stopem służy do obróbki wewnętrznej strony płyty krawędziowej ostrza, wewnętrznej strony płyty krawędziowej i łuku przejściowego profilu, profilu przejściowego zamknij do płyty krawędziowej 1. W przypadku krawędzi wlotowej i wylotowej wybierz frez palcowy z cylindryczną wkładką i ostrzem pokrytym twardym stopem, aby obrobić wielkopowierzchniową powierzchnię profilu doniczki z liśćmi i ostrza ostrza. 

Bardzo ważny jest dobór materiałów powłokowych do obróbki narzędzi ze stopów tytanu. Unikaj używania materiałów powłokowych, które mają powinowactwo ze stopami tytanu. Obecnie do obróbki stopów tytanu powszechnie stosuje się narzędzia powlekane metodą PVD. Powłoka PVD jest cienka i gładka. Kiedy są przymocowane do podłoża z węglika spiekanego narzędzia, wytwarzają również naprężenia szczątkowe. Naprężenie to sprzyja poprawie odporności narzędzia na uszkodzenia. PVD Może być ściśle przymocowany do narzędzia, co pomaga zachować ostry kształt krawędzi skrawającej. Narzędzie PVD ma dobrą odporność na ścieranie, stabilne właściwości chemiczne i nie jest łatwe do wytworzenia narostu na krawędzi. Podczas obróbki należy stosować wystarczającą ilość chłodziwa do chłodzenia narzędzia i poprawy wpływu tarcia, doboru rozsądnych parametrów skrawania oraz poprawy efektu siły skrawania.

---

Charakterystyka wykańczania CNC dużego profilu łopatek wentylatora z tytanu

Wykańczanie profilu łopatki ma zapewnić, aby chropowatość i falistość profilu spełniały wymagania projektowe, wydajność struktury materiału nie uległa zmianie, a wymiary geometryczne i dokładność położenia uzyskane dzięki frezowaniu w zasadzie nie uległy zmianie podczas obróbki. 

W przypadku rzeczywistej obróbki wykończenie profilu ostrza polega na usunięciu pozostałych śladów narzędzia w procesie frezowania w celu uzyskania wymaganej chropowatości i falistości. Ilość usuwanego metalu z każdej strony powierzchni formowania nie powinna być większa niż 0.05 mm. Obecnie zastosowanie szlifierek i polerek z taśmą ścierną CNC do wykańczania powierzchni ostrzy jest bardziej dojrzałą metodą do praktycznych zastosowań obróbczych, a zastosowanie szlifierek ściernicowych CNC do wykańczania powierzchni ostrzy jest zastosowaniem próbnym. Sposób. 

Powodem, dla którego te metody obróbki zostały wybrane do zastosowania, jest to, że mają one swoje własne cechy. Przede wszystkim dla metody obróbki maszyn do szlifowania i polerowania taśmą ścierną CNC posiada następujące cechy:

1. ▶ Ziarno ścierne taśmy ściernej jest ostre, a wydajność szlifowania wysoka, która osiągnęła 10-krotność frezowania i 5-krotność zwykłego szlifowania ściernic;
2. ▶ Tarcie pomiędzy szlifowaniem taśmy ściernej a przedmiotem obrabianym jest małe, szlifowanie wytwarza mało ciepła, obwód taśmy ściernej jest duży, a cząstki ścierne mają długi odstęp czasu na rozpraszanie ciepła. Łatwo jest uzyskać całkowite chłodzenie powietrza i chłodziwa, co może skutecznie zmniejszyć deformację obrabianego przedmiotu Przypalenia i ablację;
3. ▶ Miękkość taśmy ściernej i gumowa struktura korpusu na powierzchni koła roboczego zapewniają, że taśma ścierna styka się z obrabianym przedmiotem i ma dobry efekt docierania i polerowania;
4. ▶ Szlifowanie taśmy ściernej Istnieje stabilny rozmiar narzędzia ściernego, ponieważ taśma ścierna jest przymocowana do koła roboczego w celu szlifowania, rozmiar narzędzia ściernego ma lepszą stabilność;
5. ▶ Szlifowanie taśmą ścierną nie może być obrabiane przez długi czas z dużą ilością usuwania, a taśma ścierna zawiera Całkowita ilość ścierniwa jest ograniczona, a długotrwała obróbka z dużym usuwaniem nadmiaru szybko zużywa ścierniwo i jest to konieczne przerwać obróbkę i wymienić pas ścierny.

Wyżej wymienione cechy szlifowania taśmą ścierną umożliwiają polerowanie dużych powierzchni łopatek wentylatora ze stopu tytanu w celu realizacji zmechanizowanej produkcji w warunkach kontrolowanych programowo. Obecnie istnieją dwie metody do wyboru metody szlifowania taśmowego CNC stosowanej do polerowania ostrza: jedna to użycie sześcioosiowej szlifierki i polerki taśmowej CNC, a druga to użycie robota do polerowania taśmowego CNC. obróbka skrawaniem. Funkcja ruchu sześcioosiowej szlifierki i polerki taśmowej CNC jest podobna do pięcioosiowego centrum obróbczego CNC podczas frezowania. 

Różnica konstrukcyjna pomiędzy ściernicą taśmową a obróbką frezarską powoduje konieczność dostosowania obróbki profilowej do konstrukcji ostrza. Z funkcją kąta wychylenia w 2 kierunkach. Sześcioosiowa maszyna do szlifowania i polerowania taśm ściernych CNC posiada podwójną funkcję szlifowania profili i polerowania. Przekształcenie funkcji polega na przekształceniu głowicy napędowej w postaci szlifowania sztywnego i szlifowania pływającego. 

Podczas procesu polerowania aktywowany jest mechanizm stałego ciśnienia, dzięki czemu zmiana docisku szlifowania do przodu może być dokładnie kontrolowana przez czujnik ciśnienia, czujnik mocy szlifowania, cylinder stałego ciśnienia i inne mechanizmy w celu dostosowania się do różnicy w rozmiar każdego profilu łopatki w określonym zakresie. Polerowanie obróbki bez niszczenia dokładności profilu. Podczas wykonywania szlifowania profili mechanizm pływający koła stykowego jest blokowany, aby umożliwić sztywne szlifowanie profilu. 

Sztywny proces szlifowania profilu może uzupełnić lub zastąpić sytuację, w której precyzja wykonania profilu jest słaba, a wielkość ziarna stosowanej taśmy ściernej powinna być zmieniana adekwatnie do marginesu. Ta obróbka zmieni pierwotną dokładność położenia wymiarowego, aw stosunku do procesu frezowania, usunięcie nadmiernych marginesów spowoduje większe odkształcenie naprężenia. Dlatego nie zaleca się używania funkcji szlifowania przy założeniu, że proces frezowania ma możliwość zagwarantowania dokładności. Metoda polerowania taśmy ściernej Robot CNC polega na tym, że robot trzyma ostrze i wykonuje złożony ruch pod kontrolą programu, aby wykonać obróbkę polerowania na stałej maszynie z taśmą ścierną. Obróbka wykorzystuje technologię inżynierii odwrotnej. Przed obróbką robot trzyma część czopową ostrza, aby zeskanować profil profilu ostrza, a następnie mechanizm obróbki danych generuje program sterujący obróbką, a na koniec realizuje polerowanie ostrza pod kontrolą programu. Obecnie, ze względu na ograniczenie dokładności ruchu, metoda szlifowania zrobotyzowanej taśmy ściernej jest na ogół stosowana jedynie jako metoda polerowania profili. Metoda szlifowania ściernic diamentowych CNC należy do typowego szlifowania twardego i sztywnego. Zastosowany mechanizm ruchu obrabiarki jest w zasadzie taki sam jak w pięcioosiowym centrum obróbczym do frezowania ostrzy. Stosowanym narzędziem tnącym jest zmiana pionowego frezu na powierzchnię pokrytą proszkiem diamentowym. Ściernica cylindryczna. Podczas szlifowania stosowana jest szerokopasmowa technologia obróbki. Ten rodzaj obróbki to twarde i sztywne szlifowanie. Ponieważ sama tarcza diamentowa ma słabą przepuszczalność powietrza, nie może osiągnąć efektu rozpraszania ciepła poprzez przechowywanie i wymianę czynnika chłodzącego, dlatego nie nadaje się do szlifowania powierzchni części z dużą ilością usuwania, a nawet jest proces, który usuwa niewielki margines, a także łatwo jest wypalić szlifowanie powierzchni ostrza materiału ze stopu tytanu. 

Dlatego stosując tę ​​metodę do obróbki powierzchni ostrza ze stopu tytanu, konieczne jest znalezienie najbardziej odpowiednich parametrów skrawania i chłodzenia obrabiarki. Droga musi być bardzo efektywna. Ponadto twarde i sztywne właściwości ścierne tarczy diamentowej na powierzchni profilu mają również pewną „krawędź” noża. Choć można go poprawić, dostosowując program do specyfikacji ściernicy, nie da się go całkowicie usunąć. Wpływ wydajności zmęczeniowej łopat jest niekorzystny, dlatego należy podjąć dodatkowe działania w celu wyeliminowania „grzbietów” powierzchniowych. Może być również konieczne użycie obrabiarek CNC do szlifowania i polerowania taśmą ścierną do obróbki uzupełniającej pod kontrolą odpowiednich programów. Ponadto, dopuszczalne powinno być również wykorzystanie swobodnych właściwości ściernych metody wdmuchiwania mokrego piasku do obróbki uzupełniającej. Ze względu na wyżej wymienione cechy metody szlifowania ściernic diamentowych CNC, jej zastosowanie do obróbki skrawaniem jest jeszcze w fazie eksploracji. Obecnie metoda obrabiarek do szlifowania i polerowania taśm ściernych CNC staje się najbardziej odpowiednią metodą polerowania dużych profili ostrzy ze względu na swoje liczne zalety. Jego wszechstronną zaletą jest to, że może być stosowany do szlifowania na sucho i szlifowania na mokro. Może również wykonywać szlifowanie w ultraniskiej temperaturze przy chłodzeniu CO2, co jest bardzo korzystne, aby uniknąć poparzeń i ablacji polerowania profilu ostrza z dużego materiału ze stopu tytanu. 

Zastosowanie obrabiarek CNC do szlifowania i polerowania zmieniło ręczne polerowanie dużych ostrzy na dużą skalę, co odegrało ważną rolę w poprawie wydajności produkcji dużych ostrzy. Opracowanie i zastosowanie technologii wieloosiowej obróbki powiązań znacznie poprawiło dokładność i zapewnienie jakości kluczowego ogniwa obróbki profili łopatek wentylatora dużego silnika, a także osiągnęło zadowalające wyniki w wydajności obróbki. Wierzę, że wraz z procesem Ciągłe badania i doskonalenie technologii urządzeń, wielkoskalowa technologia obróbki profili łopatek wentylatora będzie się rozwijać w kierunku mechanizacji i automatyzacji.

Link do tego artykułu: Analiza procesu obróbki dużych łopatek turbiny tytanowej

Oświadczenie o przedruku: Jeśli nie ma specjalnych instrukcji, wszystkie artykuły na tej stronie są oryginalne. Proszę wskazać źródło przedruku: https://www.cncmachiningptj.com/，thanks！

---

PTJ® zapewnia pełen zakres niestandardowej precyzji obróbka cnc Chiny usługi.Certyfikat ISO 9001:2015 i AS-9100. 3, 4 i 5-osiowe usługi szybkiej precyzyjnej obróbki CNC, w tym frezowanie, toczenie zgodnie ze specyfikacją klienta, możliwość obróbki części metalowych i plastikowych z tolerancją +/- 0.005 mm. Usługi dodatkowe obejmują szlifowanie CNC i konwencjonalne, wiercenie,odlewanie,metalowa blacha i cechowanie.Zapewnienie prototypów, pełnych serii produkcyjnych, wsparcia technicznego i pełnej kontroli.Służy motoryzacyjny, Aerospace, forma i oprawa, oświetlenie led,medyczny,rower i konsument elektronika branże. Dostawa na czas.Opowiedz nam trochę o budżecie Twojego projektu i przewidywanym czasie realizacji. Opracujemy z tobą strategię, aby zapewnić najbardziej opłacalne usługi, które pomogą ci osiągnąć swój cel, zapraszamy do kontaktu z nami ( sprzedaz@pintejin.com ) bezpośrednio do nowego projektu.