Analisi del processo di lavorazione del profilo delle pale turbo in titanio di grandi dimensioni

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Le pale della ventola del motore turbofan a grande rapporto di bypass hanno sostanzialmente raggiunto più di 500 mm in termini di lunghezza e dimensioni. Questa caratteristica strutturale su larga scala rende la forza centrifuga e lo stress vibratorio molto grandi durante il loro lavoro, quindi è diventato anche un grande motore della ventola turbo Parti molto importanti.

Attualmente, molti motori turbofan utilizzano ancora le più mature pale della ventola di smorzamento in lega di titanio. La struttura stretta e lunga di questo profilo della pala rende più prominente la sua debole rigidità sotto forma di struttura a parete sottile nella direzione del bacino posteriore. La scarsa rigidità della struttura e l'ampia superficie del profilo, essendo il materiale di difficile lavorazione, si ripercuotono negativamente sul tradizionale processo di lavorazione, che si riflette intuitivamente nella precisione delle dimensioni del contorno e nella precisione della posizione del profilo È difficile da garantire, l'efficienza della lucidatura manuale è bassa, l'intensità del lavoro è elevata e il tipo di foglia è soggetto a bruciature e ablazione. 

L'esistenza dei suddetti problemi costituisce un collo di bottiglia per la produzione di lame. Con lo sviluppo e l'applicazione del collegamento multiasse Lavorazione CNC tecnologia e la ricerca sulla tecnologia di lavorazione di questo profilo della lama, le difficoltà di questa lavorazione del profilo della lama sono state gradualmente superate e la qualità della lavorazione e il livello di efficienza hanno raggiunto uno stato relativamente ideale.

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La principale via tecnologica della lavorazione CNC del profilo della pala della ventola in lega di titanio di grandi dimensioni

Per la lavorazione del profilo della pala del ventilatore in lega di titanio di grandi dimensioni, considerando tutti gli aspetti coinvolti nel processo tradizionale, i suoi effetti negativi hanno i seguenti aspetti.

1. Influenza dei materiali

1. ▶ La lega di titanio ha un piccolo modulo elastico, che è facile da causare la deformazione di bloccaggio della lavorazione della lama; l'usura della faccia laterale durante la lavorazione tende ad aumentare la forza di taglio.
2. ▶ La scarsa conduttività termica, la levigatura a secco lucidata a mano è facile da causare deformazioni da sollecitazione, ustioni e ablazione.

2. Influenza della struttura della lama

1. ▶ L'area di lavorazione complessiva del profilo è ampia e la precisione causata dall'usura durante l'intero processo dell'utensile è fortemente influenzata.
2. ▶ A causa dell'inconveniente nella manipolazione, la lucidatura manuale richiede molta manodopera e la precisione della lavorazione è difficile da garantire.

3. Influenza delle condizioni della lana

A causa dell'influenza dei materiali e delle specifiche, è difficile ottenere una distribuzione ideale dei margini, che si traduce in fluttuazioni della forza di taglio causate dalla rimozione irregolare del margine del profilo e dalla deformazione per sollecitazione.

4. Influenza delle funzioni della macchina utensile

1. ▶ La struttura curva del profilo della lama, la direzione di taglio dell'utensile, l'angolo di taglio effettivo e i parametri di taglio sono diversi, con conseguente variazione della forza di taglio.
2. ▶ Cattive condizioni di raffreddamento, raffreddamento insufficiente e nessun raffreddamento causano deformazioni da stress termico.

Mirando ai fattori difficili della lavorazione della superficie della lama di grandi ventilatori in lega di titanio, in base ai vantaggi di lavorazione completi della tecnologia di lavorazione CNC del collegamento multiasse, il percorso di lavorazione principale determinato è: 

la lavorazione del tenone della lama e del riferimento di posizionamento ausiliario → il profilo della lama Sgrossatura CNC Lavorazioni meccaniche → Ricottura di distensione → Riparazione benchmark di posizionamento → Fresatura lama CNC a controllo numerico → Finitura profilo. 

L'idea generale del processo stabilita dal percorso di processo di cui sopra è: il processo di fresatura di sgrossatura CNC di superficie rimuove la maggior parte del margine e il processo di fresatura di finitura ha una distribuzione del margine ideale; il processo di fresatura di precisione CNC del profilo della lama garantisce la geometria del profilo e l'accuratezza della posizione soddisfa sostanzialmente i requisiti di precisione finali della lama; la finitura del profilo della lama garantisce che la qualità dello strato superficiale del profilo soddisfi i requisiti.

I punti principali della fresatura CNC del profilo della pala della ventola in lega di titanio di grandi dimensioni

Secondo i requisiti tecnologici complessivi del profilo della lama, la fresatura del profilo della lama deve garantire che la precisione di posizione geometrica del profilo soddisfi sostanzialmente i requisiti di progettazione e abbia una certa qualità di rugosità superficiale. Allo stesso tempo, il miglioramento dell'efficienza nella lavorazione è anche al centro della fresatura di profili Work one. 

In base alla comprensione delle caratteristiche di lavorazione del profilo della pala della ventola in lega di titanio di grandi dimensioni, è necessario considerare in modo completo l'influenza di molti fattori come attrezzature, strumenti, posizionamento della lavorazione e così via. Per la fresatura di grandi pale del ventilatore in lega di titanio, è necessario selezionare un centro di lavoro a cinque assi. La selezione di un centro di lavoro per lame con leveraggio a cinque assi maturo ha sia considerazioni di lavorazione ad alta efficienza che capacità di garanzia della precisione di lavorazione. 

Per la lavorazione di profili con grandi variazioni di curvatura, la funzione dell'angolo di oscillazione del mandrino della macchina utensile può essere ben adattata ai requisiti di una forza di taglio costante corrispondente alla variazione della curvatura del profilo. Il sistema di raffreddamento ad alta pressione della macchina utensile riduce notevolmente la temperatura di taglio ed evita una rapida usura dell'utensile. , In modo che la lavorazione del profilo possa ottenere una buona precisione di lavorazione e qualità della lavorazione superficiale. Al fine di prevenire e ridurre la deformazione torsionale durante il bloccaggio e il taglio della lama lunga, è necessario assicurarsi che la rotazione alberos delle lame alle estremità anteriore e posteriore dell'attrezzatura hanno una funzione di rotazione sincrona e lo scopo è quello di cambiare un'estremità di bloccaggio e un'estremità della tradizionale tecnologia di lavorazione della lama. 

Metodo di bloccaggio a posizionamento stretto per evitare la deformazione da flessione durante il bloccaggio della lama e la deformazione torsionale del profilo della lama nella direzione longitudinale causata da un'estremità che gira e un'estremità che segue durante la lavorazione della rotazione della lama. Per soddisfare i requisiti di posizionamento e bloccaggio della lama, la parte di posizionamento ausiliaria all'estremità posteriore della lama ha requisiti di precisione di posizione rigorosi rispetto al riferimento di posizionamento del tenone all'estremità anteriore. 

Una volta completata la sgrossatura del profilo, la parte anteriore e posteriore della lama a causa della deformazione da sforzo deve essere riparata. L'errore di precisione della posizione tra i riferimenti di posizionamento finale. Dopo aver installato le maschere per la lavorazione del profilo della lama sugli alberi rotanti alle estremità anteriore e posteriore della macchina utensile e dopo aver determinato che non vi è alcun errore di concentricità sugli alberi rotanti alle estremità anteriore e posteriore della macchina utensile, la precisione di installazione della parte anteriore e posteriore and infissi viene rilevato e regolato mediante un mandrino speciale. Assicurarsi che il infissi ad entrambe le estremità hanno un accurato rapporto di precisione di posizione, in modo da evitare lo stress torsionale aggiuntivo causato dalla funzione di rotazione sincrona degli assi rotanti anteriore e posteriore della macchina utensile a causa della scarsa precisione di bloccaggio del infissi. La sgrossatura del profilo della lama consiste nel rimuovere un ampio margine e lasciare un margine di lavorazione uniforme per la finitura. Con questa premessa, la lavorazione di questo processo dovrebbe garantire un'elevata efficienza di lavorazione. Il centro di lavoro della lama di collegamento a cinque assi ha una funzione di lavorazione a file larghe. 

Il principio è che durante la fresatura della lama, la linea centrale dell'utensile non è perpendicolare alla tangente della punta o della superficie da fresare, ma nella direzione dell'utensile e della punta o superficie da fresare. La direzione normale è ad un certo angolo. Questo tipo di fresatura utilizza una fresa cilindrica e il percorso di fresatura è un ampio arco ellittico. Rispetto alla fresatura di una testa a sfera, viene fresata la stessa altezza di picco del profilo o la stessa superficie. In termini di qualità, la distanza tra i percorsi utensile generati è molto maggiore. Pertanto, questo tipo di lavorazione ha un'elevata efficienza di lavorazione. Nella lavorazione effettiva, viene utilizzato il metodo di lavorazione rotativa che si sposta da un'estremità all'altra nella lunghezza della lama, ovvero il metodo di fresatura a spirale. Dal punto di vista dell'efficienza, il metodo di fresatura a spirale ha anche una maggiore efficienza di lavorazione rispetto al metodo di fresatura longitudinale. La fresatura fine del profilo della lama serve per ottenere una maggiore precisione geometrica e di posizione, e allo stesso tempo far sì che il livello di rugosità del profilo soddisfi determinati requisiti. Al fine di ridurre l'impatto del "rimbalzo" causato dalla lavorazione di materiali in lega di titanio e l'impatto dell'usura dell'utensile sulla precisione di lavorazione durante la lavorazione di profili di grandi dimensioni, l'utensile deve essere affilato ed evitare una lavorazione prolungata di un utensile. Per questo motivo, se possibile, utilizzare una fresa per eseguire la fresatura longitudinale del profilo. La fresatura longitudinale può utilizzare diversi strumenti per fresare la superficie posteriore della lama, la superficie della foglia, il bordo di aspirazione e il bordo di scarico, per evitare l'usura causata da una lavorazione su larga scala di un utensile e per produrre un livello di precisione nella superficie del lama. 

L'incoerenza è favorevole alla finitura finale del profilo. Quando si fresa una grande pala del rotore del ventilatore in lega di titanio, per migliorare le condizioni di taglio, sono necessarie tutte le misure per evitare l'usura dell'utensile. In termini di selezione dei materiali e delle specifiche degli utensili, la fresa a sfere cilindrica rivestita in lega dura complessiva viene utilizzata per elaborare il lato interno della piastra del bordo della lama, il lato interno della piastra del bordo e l'arco di transizione del profilo, il profilo di transizione si chiude alla piastra del bordo 1. Per i bordi di aspirazione e scarico, selezionare una fresa a candela con un inserto cilindrico e una lama rivestita in lega dura per elaborare la superficie del profilo di ampia area del vaso della foglia della lama e del dorso della lama. 

La scelta dei materiali di rivestimento per la lavorazione di utensili in lega di titanio è molto importante. Evitare l'uso di materiali di rivestimento che hanno affinità con le leghe di titanio. Attualmente, gli utensili rivestiti in PVD sono comunemente usati per la lavorazione delle leghe di titanio. Il rivestimento PVD è sottile e liscio. Quando sono attaccati al substrato in metallo duro dell'utensile, produrranno anche uno stress residuo. Questa sollecitazione favorisce il miglioramento della resistenza ai danni dell'utensile. PVD Può essere fissato strettamente all'utensile, il che è utile per mantenere la forma affilata del tagliente. Lo strumento PVD ha una buona resistenza all'abrasione, proprietà chimiche stabili e non è facile produrre un tagliente di riporto. Durante la lavorazione, è necessario utilizzare una quantità di refrigerante sufficiente per raffreddare l'utensile e migliorare l'impatto dell'attrito, selezionare parametri di taglio ragionevoli e migliorare l'effetto della forza di taglio.

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Caratteristiche della finitura CNC del profilo della pala della ventola in titanio di grandi dimensioni

La finitura del profilo della lama serve a garantire che la rugosità e l'ondulazione del profilo soddisfino i requisiti di progettazione, le prestazioni della struttura del materiale non cambino e le dimensioni geometriche e l'accuratezza della posizione ottenute dalla fresatura siano sostanzialmente invariate durante la lavorazione. 

Per la lavorazione effettiva, la finitura del profilo della lama si basa sulla rimozione dei segni rimanenti dell'utensile durante il processo di fresatura per ottenere la rugosità e l'ondulazione richieste. La quantità di rimozione del metallo su ciascun lato della superficie di stampaggio non deve essere maggiore di 0.05 mm. Attualmente, l'uso di macchine utensili per levigatura e lucidatura a nastro abrasivo CNC per la finitura della superficie della lama è un metodo più maturo per applicazioni di lavorazione pratiche e l'uso di macchine utensili per rettifica con mola diamantata CNC per la finitura della superficie della lama è un'applicazione di prova. Lontano. 

Il motivo per cui questi metodi di lavorazione vengono selezionati per l'applicazione è perché hanno le loro caratteristiche. Innanzitutto, per il metodo di lavorazione delle macchine utensili per levigatura e lucidatura a nastro abrasivo CNC, ha le seguenti caratteristiche:

1. ▶ La grana abrasiva del nastro abrasivo è affilata e l'efficienza di rettifica è elevata, che ha raggiunto 10 volte la fresatura e 5 volte la normale rettifica della mola;
2. ▶ L'attrito tra la molatura del nastro abrasivo e il pezzo è piccolo, la molatura genera poco calore, la circonferenza del nastro abrasivo è grande e la particella abrasiva ha un lungo intervallo di tempo per la dissipazione del calore. È facile ottenere un raffreddamento completo dell'aria e del fluido da taglio, che può ridurre efficacemente la deformazione del pezzo Ustioni e ablazione;
3. ▶ La morbidezza del nastro abrasivo e la struttura del corpo in gomma sulla superficie della ruota di lavoro assicurano che il nastro abrasivo sia a contatto con il pezzo e abbia un buon effetto di rodaggio e lucidatura;
4. ▶ Rettifica a nastro abrasivo Esiste una dimensione dell'utensile abrasivo stabile, poiché il nastro abrasivo è fissato alla ruota di lavoro per la molatura, la dimensione dell'utensile abrasivo ha una migliore stabilità;
5. ▶ La levigatura del nastro abrasivo non può essere lavorata a lungo con una grande quantità di rimozione e il nastro abrasivo contiene La quantità totale di abrasivi è limitata e la lavorazione a lungo termine con una grande rimozione in eccesso consumerà rapidamente gli abrasivi ed è necessario interrompere la lavorazione e sostituire il nastro abrasivo.

Le caratteristiche sopra menzionate della levigatura del nastro abrasivo consentono alla lucidatura della superficie della pala del ventilatore in lega di titanio di grandi dimensioni di realizzare una produzione meccanizzata in condizioni controllate dal programma. Al momento, ci sono due metodi tra cui scegliere per il metodo di levigatura a nastro CNC utilizzato per la lucidatura della lama: uno consiste nell'utilizzare una levigatrice e lucidatrice a nastro CNC a sei assi e l'altro consiste nell'utilizzare un sistema di lucidatura a nastro CNC robotizzato. lavorazione. La funzione di movimento della levigatrice e lucidatrice a nastro CNC a sei assi è simile al centro di lavoro CNC a cinque assi durante la fresatura. 

La differenza strutturale tra la mola da lavoro a nastro e la lavorazione della fresa rende necessario adattare la lavorazione del profilo alla struttura della lama. Con funzione angolo di oscillazione in 2 direzioni. La levigatrice e lucidatrice a nastro abrasivo CNC a sei assi ha le doppie funzioni di levigatura e lucidatura del profilo. La trasformazione della funzione dipende dalla trasformazione della testa di potenza sotto forma di rettifica rigida e rettifica flottante. 

Durante il processo di lucidatura, viene attivato il meccanismo flottante a pressione costante, in modo che la variazione della pressione in avanti di rettifica possa essere controllata con precisione dal sensore di pressione, dal sensore di potenza di rettifica, dal cilindro a pressione costante e da altri meccanismi per adattarsi alla differenza nel dimensione di ogni profilo della lama entro un certo intervallo. Lavorazione di lucidatura senza distruggere la precisione del profilo. Quando si esegue la rettifica del profilo, il meccanismo flottante della ruota di contatto è bloccato per consentire la rettifica rigida del profilo. 

Il processo di rettifica rigida del profilo può integrare o sostituire la situazione in cui la precisione di precisione del profilo è scarsa e la granulometria del nastro abrasivo utilizzato deve essere modificata in base al margine. Questa lavorazione cambierà la precisione della posizione dimensionale originale e, rispetto al processo di fresatura, la rimozione di margini eccessivi produrrà una maggiore deformazione da sollecitazione. Pertanto, non è consigliabile utilizzare la funzione di rettifica con la premessa che il processo di fresatura abbia la capacità di garantire la precisione. Il metodo di lucidatura del nastro abrasivo CNC del robot consiste nel fatto che il robot tiene la lama ed esegue un movimento composto sotto il controllo del programma per eseguire la lavorazione di lucidatura su una macchina a nastro abrasivo fissa. La lavorazione utilizza la tecnologia di reverse engineering. Prima della lavorazione, il robot tiene la parte del tenone della lama per scansionare il profilo del profilo della lama, quindi il meccanismo di lavorazione dei dati genera un programma di controllo della lavorazione e infine realizza la lucidatura della lama sotto il controllo del programma. Attualmente, a causa della limitazione della precisione del movimento, il metodo di levigatura del nastro abrasivo del robot viene generalmente utilizzato solo come metodo di lucidatura del profilo. Il metodo di rettifica delle mole diamantate CNC appartiene alla tipica rettifica dura e rigida. Il meccanismo di movimento della macchina utensile utilizzato è fondamentalmente lo stesso del centro di lavoro di fresatura della lama con leveraggio a cinque assi. L'utensile da taglio utilizzato è quello di sostituire la fresa verticale con la superficie rivestita con polvere di diamante. Mola cilindrica. Durante la rettifica, viene utilizzata la tecnologia di lavorazione a linea larga. Questo tipo di metodo di lavorazione è la rettifica dura e rigida. Poiché la mola diamantata stessa ha una scarsa permeabilità all'aria, non può ottenere l'effetto della dissipazione del calore immagazzinando e scambiando il mezzo di raffreddamento, quindi non è adatta per levigare la superficie della parte con una grande quantità di rimozione, e anche È un processo che rimuove un piccolo margine ed è anche facile bruciare la molatura della superficie della lama del materiale in lega di titanio. 

Pertanto, quando si utilizza questo metodo per elaborare la superficie della lama della lama in lega di titanio, è necessario scoprire i parametri di taglio e il raffreddamento della macchina utensile più adatti. Il modo deve essere molto efficace. Inoltre, le proprietà di molatura dure e rigide della mola diamantata sulla superficie del profilo hanno anche un certo "spigolo" della fresa. Sebbene possa essere migliorato adattando il programma alle specifiche della mola, non può essere rimosso completamente. L'impatto delle prestazioni a fatica della lama è sfavorevole, quindi è necessario adottare misure supplementari per eliminare le "creste" superficiali. Potrebbe anche essere necessario utilizzare macchine utensili per levigatura e lucidatura a nastro abrasivo CNC per lavorazioni supplementari sotto il controllo di programmi corrispondenti. Inoltre, anche l'uso delle proprietà abrasive libere del metodo di soffiaggio con sabbia umida per la lavorazione supplementare dovrebbe essere un metodo fattibile. A causa delle caratteristiche sopra menzionate del metodo di rettifica della mola diamantata CNC, la sua applicazione di lavorazione è ancora in fase esplorativa. Attualmente, il metodo della macchina utensile di levigatura e lucidatura a nastro abrasivo CNC sta diventando il metodo più adatto per la lucidatura di profili di lame di grandi dimensioni grazie ai suoi numerosi vantaggi. Il suo vantaggio completo è che può essere utilizzato per la molatura a secco e la molatura a umido. Può anche eseguire la rettifica a bassissima temperatura con il raffreddamento a CO2, il che è molto vantaggioso per evitare ustioni e l'ablazione della lucidatura del profilo della lama in materiale in lega di titanio di grandi dimensioni. 

L'applicazione di macchine utensili per la molatura e la lucidatura CNC ha cambiato la lucidatura manuale su larga scala dei profili di lame di grandi dimensioni, che ha svolto un ruolo importante nel migliorare l'efficienza di produzione delle lame di grandi dimensioni. Lo sviluppo e l'applicazione della tecnologia di lavorazione del collegamento multiasse ha notevolmente migliorato l'accuratezza e la capacità di garanzia della qualità del collegamento di lavorazione chiave della lavorazione del profilo della pala della ventola del motore di grandi dimensioni e ha anche ottenuto risultati soddisfacenti nell'efficienza della lavorazione. Credo che con il processo La ricerca continua e il miglioramento della tecnologia delle apparecchiature, la tecnologia di lavorazione del profilo delle pale della ventola su larga scala si svilupperà nella direzione della meccanizzazione e dell'automazione.

Link a questo articolo： Analisi del processo di lavorazione del profilo di pale di turbine in titanio di grandi dimensioni

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