Ca o componentă cheie pentru a obține performanța aero-motorilor, lamele au caracteristici tipice, cum ar fi structuri complexe cu pereți subțiri, cu pereți subțiri, structuri complexe, materiale dificile de procesat și cerințe ridicate pentru prelucrarea preciziei și a calității suprafeței. Cum se realizează prelucrarea precisă și eficientă a lamelor este o provocare majoră în actualul domeniu de fabricație aero-motor. Prin analiza factorilor cheie care afectează precizia procesării lamei, starea actuală a cercetării asupra tehnologiei și echipamentelor de procesare a preciziei lamei este rezumată în mod cuprinzător, iar tendința de dezvoltare a tehnologiei de procesare a lamei aero-motor este prospectată.
În industria aerospațială, piesele ușoare, cu pereți subțiri de înaltă rezistență sunt utilizate pe scară largă și sunt componente cheie pentru realizarea performanței echipamentelor importante, cum ar fi motoarele aeronavelor [1]. De exemplu, lamele ventilatorului din aliaj de titan cu motoare de aeronave cu raport de bypass mare (vezi figura 1) pot avea o lungime de până la 1 metru, cu profiluri complexe de lame și structuri de platformă de amortizare, iar grosimea părții cele mai subțiri este de doar 1,2 mm, care este o parte tipică de dimensiuni mari cu perete subțire [2]. Ca o parte tipică de rigiditate slabă cu pereți subțiri subțiri, lama este predispusă la prelucrarea deformării și vibrațiilor în timpul procesării [3]. Aceste probleme afectează serios precizia procesării și calitatea suprafeței lamei.
Performanța motorului depinde în mare măsură de nivelul de fabricație al lamelor. În timpul funcționării motorului, lamele trebuie să funcționeze stabil în medii de operare extreme, cum ar fi temperatura ridicată și presiunea ridicată. Acest lucru necesită ca materialul lamei să aibă o rezistență bună, rezistență la oboseală și rezistență la coroziune la temperatură ridicată și să asigure stabilitatea structurală [2]. De obicei, aliajele de titan sau aliaje de temperatură ridicată sunt utilizate pentru lamele motorului aeronavei. Cu toate acestea, aliajele de titan și aliajele cu temperaturi ridicate au o mașina de ansamblu. În timpul procesului de tăiere, forța de tăiere este mare, iar instrumentul se poartă rapid. Pe măsură ce uzura sculei crește, forța de tăiere va crește și mai mult, ceea ce duce la o deformare și vibrații mai grave a prelucrării, ceea ce duce la o precizie dimensională scăzută și o calitate slabă a suprafeței părților. Pentru a îndeplini cerințele de performanță a serviciului motorului în condiții de muncă extreme, precizia prelucrării și calitatea suprafeței lamelor sunt extrem de mari. Luând lamele ventilatorului din aliaj de titan utilizat într -un motor turbofan cu raport de bypass ridicat intern, ca exemplu, lungimea totală a lamei este de 681mm, în timp ce grosimea este mai mică de 6mm. Cerința de profil este -0. 12 până la +0. 0 3mm, precizia dimensională a marginilor de intrare și evacuare este -0. 05 până la +0. 06mm, eroarea de torsiune a secțiunii de la Blade se află în intervalul ± 10 ′, iar suprafața de rautate este mai bine. Acest lucru necesită, de obicei, prelucrare de precizie pe o mașină-unelte CNC cu cinci axe. Cu toate acestea, din cauza rigidității slabe, a structurii complexe și a materialelor dificil de procesat, pentru a asigura precizia și calitatea prelucrării, personalul procesului trebuie să ajusteze parametrii de tăiere de mai multe ori în timpul procesului de prelucrare, ceea ce limitează serios performanța centrului de prelucrare CNC și provoacă deșeuri de eficiență uriașe [4]. Prin urmare, odată cu dezvoltarea rapidă a tehnologiei de prelucrare a CNC, cum să obțineți controlul deformării și suprimarea vibrațiilor pentru prelucrarea pieselor cu pereți subțiri și să acordați un joc complet capacităților de prelucrare a centrelor de prelucrare CNC a devenit o nevoie urgentă de companii de producție avansate.
Cercetările privind tehnologia de control de deformare a pieselor rigide slabe cu pereți subțiri au atras atenția inginerilor și cercetătorilor pentru o lungă perioadă de timp. În practica de producție timpurie, oamenii folosesc adesea strategia liniei de apă pentru a alternative frezarea pe ambele părți ale structurilor cu pereți subțiri, ceea ce poate reduce cu ușurință efectele adverse ale deformării și vibrațiilor asupra preciziei dimensionale într-o anumită măsură. În plus, există, de asemenea, o modalitate de a îmbunătăți rigiditatea procesării prin stabilirea structurilor de sacrificiu prefabricate, cum ar fi consolidarea coastelor.
Tăierea tehnologiei pentru materiale dificil de tăiat
Pentru a îndeplini cerințele serviciului stabil sub un mediu de înaltă temperatură și de înaltă presiune, materialele utilizate în mod obișnuit pentru lamele motorului aeronavei sunt aliaje de titan sau aliaje de temperatură ridicată. În ultimii ani, compușii intermetalici din titan-aluminiu au devenit, de asemenea, un material de lamă cu un potențial mare de aplicare. Aliajele de titan au caracteristicile conductivității termice scăzute, plasticității scăzute, modulului elastic scăzut și afinității puternice, ceea ce le face să aibă probleme precum forța de tăiere mare, temperatura de tăiere ridicată, întărirea severă a muncii și uzura mare a sculei în timpul tăierii. Sunt materiale tipice dificil de tăiat (morfologie microstructurii a se vedea figura 2A) [7]. Principalele caracteristici ale aliajelor de temperatură ridicată sunt plasticitatea și rezistența ridicată, conductivitatea termică slabă și o cantitate mare de soluție solidă densă în interiorul [8]. Deformarea plastică în timpul tăierii provoacă o distorsiune severă a zăbrelei, rezistență de deformare ridicată, forță de tăiere mare și fenomen severe de întărire la rece, care sunt, de asemenea, materiale tipice dificil de tăiat (morfologie microstructurii a se vedea figura 2B). Prin urmare, este foarte important să se dezvolte o tehnologie de tăiere eficientă și precisă pentru materiale dificil de tăiat, cum ar fi aliaje de titan și aliaje de temperatură ridicată. Pentru a realiza o prelucrare eficientă și precisă a materialelor dificil de tăiat, savanții interni și străini au efectuat cercetări aprofundate din perspectivele metodelor de tăiere inovatoare, a materialelor optime de instrumente de prelucrare și a parametrilor de tăiere optimizați.
2.1 Inovația metodelor de procesare a tăierii
În ceea ce privește cercetarea inovatoare și dezvoltarea metodelor de tăiere, savanții au introdus mijloace auxiliare, cum ar fi încălzirea cu laser și răcirea criogenă pentru a îmbunătăți mașina de materiale și pentru a obține o tăiere eficientă. Principiul de lucru al procesării asistate de încălzire cu laser [9] (a se vedea figura 3A) este de a concentra un fascicul laser de mare putere pe suprafața piesei de lucru în fața tăierii, înmuierea materialului prin încălzirea locală a fasciculului, reduce rezistența la randament a materialului, reducând astfel forța de tăiere și uzura sculei și îmbunătățind calitatea și eficiența tăierii. Procesarea asistată de răcire criogenă [10] (a se vedea figura 3B) folosește azot lichid, gaze de dioxid de carbon de înaltă presiune și alte medii de răcire pentru a pulveriza pe partea de tăiere pentru a răci procesul de tăiere, pentru a evita problema temperaturii excesive de tăiere locală cauzată de conductivitatea termică slabă a materialului și pentru a face piesa de lucru la nivel local la rece și fragil, prin urmare, îmbunătățind efectul de rupere a cipului. Compania nucleară AMRC din Marea Britanie a folosit cu succes gaz de dioxid de carbon de înaltă presiune pentru a răci procesul de procesare a aliajului de titan. În comparație cu starea de tăiere uscată, analiza arată că procesarea asistată de răcire criogenă nu poate doar să reducă forța de tăiere și să îmbunătățească calitatea suprafeței de tăiere, ci și să reducă eficient uzura sculei și să crească durata de viață a instrumentului. În plus, procesarea asistată de vibrații cu ultrasunete [11, 12] (a se vedea figura 3C) este, de asemenea, o metodă eficientă pentru tăierea eficientă a materialelor dificil de procesat. Prin aplicarea vibrațiilor de înaltă frecvență, de amplitudine mică la instrument, se realizează o separare intermitentă între instrument și piesa de lucru în timpul procesului de prelucrare, ceea ce schimbă mecanismul de îndepărtare a materialului, îmbunătățește stabilitatea tăierii dinamice, evită efectiv frecarea dintre instrument și suprafața prelucrată, reduce temperatura de tăiere și tăierea forței, reduce valorile rugozității suprafeței și reduce uzura instrumentului. Efectele sale excelente de proces au primit o atenție pe scară largă.
2.2 Selectarea materialelor de instrumente
Pentru materiale dificil de tăiat, cum ar fi aliaje de titan, optimizarea materialelor de scule pot îmbunătăți eficient rezultatele tăierii [8, 13]. Studiile au arătat că pentru procesarea aliajului de titan, diferite instrumente pot fi selectate în funcție de viteza de procesare. Pentru tăiere cu viteză mică, se utilizează oțel de mare viteză cu mare viteză, pentru tăiere cu viteză medie, se folosesc unelte de carbură cimentate cu acoperire cu oxid de aluminiu, iar pentru tăiere de mare viteză, se folosesc unelte cu cub de nitru de bor (CBN); Pentru prelucrarea aliajului de temperatură ridicată, pentru procesare ar trebui utilizate unelte de carbură cimentate de mare viteză cu danadiu ridicat, cu duritate ridicată și rezistență bună la uzură.
2.3 Parametri de tăiere optimi
Parametrii de tăiere sunt, de asemenea, un factor important care afectează efectul de prelucrare. Utilizarea parametrilor de tăiere corespunzători pentru materialele corespunzătoare poate îmbunătăți eficient calitatea și eficiența prelucrării. Luând ca exemplu parametrul de viteză de tăiere, viteza mică de tăiere poate forma cu ușurință o zonă de margine încorporată pe suprafața materialului, reducând precizia prelucrării suprafeței; Viteza mare de tăiere poate provoca cu ușurință acumularea de căldură, provocând arsuri la piesa de prelucrat și instrument. În această privință, echipa profesorului Zhai Yuansheng de la Universitatea de Știință și Tehnologie din Harbin a analizat proprietățile mecanice și fizice ale materialelor dificile de mașină utilizate în mod obișnuit și a rezumat un tabel recomandat de viteze de tăiere pentru materialele dificil de mașinii prin experimente de prelucrare ortogonală [14] (vezi Tabelul 1). Utilizarea instrumentelor și a vitezei de tăiere recomandate în tabel pentru prelucrare poate reduce eficient defectele de prelucrare și uzura sculei și poate îmbunătăți calitatea prelucrării.
3 Tehnologie de prelucrare CNC Precision pentru suprafețe complexe lame
În ultimii ani, odată cu dezvoltarea rapidă a industriei aviației și a cererii de piață în creștere, cerințele pentru procesarea eficientă și precisă a lamelor cu pereți subțiri au fost din ce în ce mai mari, iar cererea de tehnologie de control de deformare cu precizie mai mare a devenit mai urgentă. În contextul tehnologiei inteligente de fabricație, combinarea tehnologiei electronice moderne a informației pentru a obține un control inteligent al deformării și vibrației procesării lamei motorului aeronavei a devenit un subiect fierbinte pentru mulți cercetători. Introducerea sistemelor CNC inteligente în procesarea de precizie a suprafețelor curbate complexe ale lamelor și compensarea activă a erorilor în procesul de procesare bazat pe sisteme inteligente CNC, poate suprima eficient deformarea și vibrațiile.
Pentru compensarea activă a erorilor în procesul de prelucrare, pentru a obține optimizarea și controlul parametrilor de prelucrare, cum ar fi calea sculei, este necesar să obțineți mai întâi influența parametrilor procesului asupra deformării și vibrațiilor prelucrării. Există două metode utilizate în mod obișnuit: una este de a analiza și de a motiva rezultatele fiecărui instrument trec prin măsurarea și analiza erorilor pe mAchine [15]; Cealaltă este de a stabili un model de predicție pentru deformarea și vibrațiile prelucrării prin metode precum analiza dinamică [16], modelarea elementelor finite [17], experimente [18] și rețele neuronale [19] (a se vedea figura 4).
Pe baza modelului de predicție de mai sus sau a tehnologiei de măsurare pe mașini, oamenii pot optimiza și chiar controla parametrii de prelucrare în timp real. Direcția principală este de a compensa erorile cauzate de deformare și vibrație prin înlocuirea căii sculei. Metoda utilizată frecvent în această direcție este „metoda de compensare a oglinzilor” [20] (a se vedea figura 5). Această metodă compensează deformarea unei singure tăieturi prin corectarea traiectoriei de scule nominale. Cu toate acestea, o singură compensație va produce o nouă deformare a prelucrării. Prin urmare, este necesar să se stabilească o relație iterativă între forța de tăiere și deformarea prelucrării prin mai multe compensații pentru a corecta deformarea una câte una. În plus față de metoda de compensare a erorilor active bazate pe planificarea căii de scule, mulți savanți studiază, de asemenea, modul de control de deformare și vibrație prin optimizarea și controlul parametrilor de tăiere și parametrii sculei. Pentru tăierea unui anumit tip de lamă a motorului aeronavei, parametrii de prelucrare au fost schimbați pentru mai multe runde de teste ortogonale. Pe baza datelor de testare, a fost analizată influența fiecărui parametru de tăiere și a parametrului instrumentului asupra deformării prelucrării lamei și a răspunsului vibrației [{21-23]. A fost stabilit un model de predicție empirică pentru a optimiza parametrii de prelucrare, pentru a reduce eficient deformarea prelucrării și a suprima vibrațiile de tăiere.
Pe baza modelelor și metodelor de mai sus, multe companii au dezvoltat sau îmbunătățit sistemele CNC ale centrelor de prelucrare CNC pentru a obține un control adaptiv în timp real al parametrilor de procesare a pieselor cu pereți subțiri. Sistemul optim de frezare al companiei OMAT din Israel [24] este un reprezentant tipic în acest domeniu. Ajustă în principal viteza de alimentare prin tehnologia adaptativă pentru a atinge scopul frecării constante a forțelor și a realiza procesarea de înaltă eficiență și de înaltă calitate a produselor complexe. În plus, Beijing Jingdiao a aplicat, de asemenea, o tehnologie similară în cazul tehnic clasic de completare a gravurii modelului de suprafață de coajă de ouă prin compensarea adaptativă de măsurare a mașinii [25]. Therrien of GE din Statele Unite [26] a propus o metodă de corecție în timp real pentru codurile de prelucrare CNC în timpul prelucrării, care a oferit un mijloc tehnic de bază pentru prelucrarea adaptativă și controlul în timp real al lamelor complexe cu pereți subțiri. Sistemul de reparații automate a Uniunii Europene pentru componentele turbinei motorului cu aeronave (AROSATEC) realizează măcinarea adaptivă de precizie după ce lama este reparată de producția de aditivi și a fost aplicată la producția de reparații lamă a companiei MTU din Germania și a Irlandei Sifco Company [27].
Îmbunătățirea rigidității procesării pe baza echipamentelor de proces inteligente
Utilizarea echipamentelor de proces inteligente pentru a îmbunătăți rigiditatea sistemului de proces și pentru a îmbunătăți caracteristicile de amortizare este, de asemenea, o modalitate eficientă de a suprima deformarea și vibrația procesării lamei cu pereți subțiri, de a îmbunătăți precizia procesării și de a îmbunătăți calitatea suprafeței. În ultimii ani, un număr mare de echipamente de proces diferite au fost utilizate în procesarea diferitelor tipuri de lame aero-motor [28]. Deoarece lamele aero-motor au, în general, caracteristici structurale cu pereți subțiri și neregulați, o mică zonă de prindere și poziționare, rigiditate scăzută de procesare și deformare locală sub acțiunea de tăiere a sarcinilor, echipamentele de procesare a lamei aplică de obicei sprijin auxiliar la piesa de lucru pe baza satisfacerii principiului de poziționare a șase puncte [29] pentru a optimiza rigiditatea sistemului de procesare a sistemului de prelucrare a procesării. Suprafețele curbate cu pereți subțiri și neregulați au prezentat două cerințe pentru poziționarea și prindere a sculelor: În primul rând, forța de prindere sau forța de contact a sculelor ar trebui să fie distribuite cât mai uniform pe suprafața curbată pentru a evita deformarea locală gravă a piesei de lucru sub acțiunea forței de prindere; În al doilea rând, elementele de poziționare, de prindere și de sprijin auxiliar ale sculelor trebuie să se potrivească mai bine cu suprafața curbată complexă a piesei de lucru pentru a genera o forță de contact de suprafață uniformă la fiecare punct de contact. Ca răspuns la aceste două cerințe, savanții au propus un sistem de unelte flexibil. Sistemele de scule flexibile pot fi împărțite în modificări de fază instrumente flexibile și unelte adaptive flexibile. Schimbarea de fază Instrumente flexibile utilizează modificările de rigiditate și amortizare înainte și după modificarea fazei a fluidului: fluidul din faza lichidă sau faza mobilă are o rigiditate și o amortizare scăzută și se poate adapta la suprafața curbă complexă a piesei de presiune sub presiune scăzută. După aceea, fluidul este transformat într -o fază solidă sau consolidat de forțe externe, cum ar fi electricitatea/magnetismul/căldura, iar rigiditatea și amortizarea sunt mult îmbunătățite, oferind astfel suport uniform și flexibil pentru piesa de lucru și suprimarea deformării și vibrațiilor.
Echipamentul de proces în tehnologia tradițională de procesare a lamelor motorului aeronavei este de a utiliza materiale de schimbare de fază, cum ar fi aliaje de punct de topire scăzut pentru umplerea suportului auxiliar. Adică, după ce piesa de lucru este poziționată și fixată în șase puncte, referința de poziționare a piesei de lucru este aruncată într -un bloc de turnare prin aliajul cu punct de topire scăzut pentru a oferi sprijin auxiliar pentru piesa de lucru, iar poziționarea complexă a punctului este transformată în poziționarea regulată a suprafeței, iar apoi procesarea de precizie a părții care trebuie procesată este realizată (a se vedea figura 6). Această metodă de proces are defecte evidente: conversia de referință de poziționare duce la o scădere a exactității poziționării; Pregătirea producției este complicată, iar turnarea și topirea aliajului cu punct de topire scăzut aduce, de asemenea, reziduuri și probleme de curățare pe suprafața piesei de lucru. În același timp, condițiile de turnare și topire sunt, de asemenea, relativ slabe [30]. Pentru a rezolva defectele procesului de mai sus, o metodă comună este introducerea unei structuri de asistență cu mai multe puncte combinate cu un material de schimbare de fază [31]. Capătul superior al structurii de sprijin contactează piesa de lucru pentru poziționare, iar capătul inferior este cufundat în camera de aliaj cu punct de topire scăzut. Suportul auxiliar flexibil este obținut pe baza caracteristicilor de schimbare a fazelor din aliajul cu punct de topire scăzut. Deși introducerea unei structuri de sprijin poate evita defectele de suprafață cauzate de aliajele cu punct de topire scăzut care contactează lamele, datorită limitărilor de performanță ale materialelor de schimbare a fazelor, schimbarea de fază Instrumente flexibile nu pot îndeplini simultan cele două cerințe majore de rigiditate ridicată și viteză de răspuns ridicat și este dificil de aplicat producției automate de înaltă eficiență.
Pentru a rezolva dezavantajele schimbărilor de fază instrumente flexibile, mulți savanți au încorporat conceptul de adaptare în cercetarea și dezvoltarea instrumentelor flexibile. Instrumentele flexibile adaptive pot corespunde în mod adaptiv formele complexe ale lamei și erorile de formă posibile prin sisteme electromecanice. Pentru a se asigura că forța de contact este distribuită uniform pe întreaga lamă, instrumentul folosește de obicei suporturi auxiliare cu mai multe puncte pentru a forma o matrice de asistență. Echipa lui Wang Hui de la Universitatea Tsinghua a propus un echipament de proces auxiliar flexibil cu mai multe puncte, adecvat pentru procesarea lamei aproape net [32, 33] (a se vedea figura 7). Instrumentul folosește mai multe elemente flexibile de prindere a materialului pentru a ajuta la susținerea suprafeței lamei a lamei aproape net, pentru creșterea zonei de contact a fiecărei zone de contact și asigurându-se că forța de prindere este distribuită uniform pe fiecare parte de contact și întreaga lamă, îmbunătățind astfel rigiditatea sistemului de proces și prevenind în mod eficient deformarea locală a lamei. Instrumentul are mai multe grade pasive de libertate, care pot potrivi în mod adaptiv forma lamei și eroarea acesteia, evitând în același timp poziționarea excesivă. Pe lângă obținerea suportului adaptativ prin materiale flexibile, principiul inducției electromagnetice este aplicat și la cercetarea și dezvoltarea uneltelor flexibile adaptive. Echipa lui Yang Yiqing de la Universitatea de Aeronautică și Astronautică din Beijing a inventat un dispozitiv de asistență auxiliară pe baza principiului inducției electromagnetice [34]. Instrumentul folosește un suport auxiliar flexibil excitat de un semnal electromagnetic, care poate modifica caracteristicile de amortizare ale sistemului de proces. În timpul procesului de prindere, suportul auxiliar se potrivește în mod adaptiv cu forma piesei de prelucrat sub acțiunea unui magnet permanent. În timpul procesării, vibrațiile generate de piesa de lucru va fi transmisă suportului auxiliar, iar forța electromagnetică inversă va fi excitată în funcție de principiul inducției electromagnetice, suprimând astfel vibrația procesării piesei de lucru cu pereți subțiri.
În prezent, în procesul de proiectare a echipamentelor de proces, analiza elementelor finite, algoritmul genetic și alte metode sunt utilizate în general pentru a optimiza aspectul suporturilor auxiliare cu mai multe puncte [35]. Cu toate acestea, rezultatul optimizării poate asigura, de obicei, doar că deformarea procesării la un moment dat este redusă la minimum și nu poate garanta că același efect de suprimare a deformațiilor poate fi obținut în alte părți de procesare. În procesul de procesare a lamei, o serie de treceri de scule sunt de obicei efectuate pe piesa de prelucrat pe aceeași mașină-unelte, dar cerințele de prindere pentru procesarea diferitelor părți sunt diferite și pot chiar să funcționeze în timp. Pentru metoda statică de susținere cu mai multe puncte, dacă rigiditatea sistemului de proces este îmbunătățită prin creșterea numărului de suporturi auxiliare, pe de o parte, masa și volumul instrumentului vor crește, iar pe de altă parte, spațiul de mișcare al instrumentului va fi comprimat. Dacă poziția suportului auxiliar este resetată la procesarea diferitelor părți, procesul de procesare va fi întrerupt inevitabil și eficiența de procesare va fi redusă. Prin urmare, au fost propuse echipamente de proces de urmărire [36-38] care ajustează automat aspectul de asistență și forța de asistență online conform procesului de procesare. Echipamentele de proces de urmărire (a se vedea figura 8) pot obține un sprijin dinamic prin cooperarea coordonată a instrumentului și a sculelor bazate pe traiectoria instrumentului și modificările condițiilor de lucru ale procesului de tăiere care variază în timp înainte de începerea oricărei proceduri de procesare: First Mutați sprijinul auxiliar într-o poziție care ajută la suprimarea actuală a procesării, astfel încât zona de procesare să rămână în funcție de posibilă, în timp ce este posibil să fie suprimat, în timp ce alte piese de lucru, astfel potrivind astfel cerințele de prindere care variază în timp în timpul procesului de procesare.
Pentru a îmbunătăți în continuare capacitatea de asistență dinamică adaptativă a echipamentelor de proces, să corespundă cerințelor de prindere mai complexe în procesul de procesare și să îmbunătățească calitatea și eficiența producției de procesare a lamei, suportul auxiliar de urmărire este extins într-un grup format de mai multe suporturi auxiliare dinamice. Fiecare suport auxiliar dinamic este necesar pentru a coordona acțiunile și a reconstrui automat și rapid contactul dintre grupul de asistență și piesa de lucru în funcție de cerințele care variază în timp ale procesului de fabricație. Procesul de reconstrucție nu interferează cu poziționarea întregii piese de lucru și nu provoacă deplasare sau vibrații locale. Echipamentul de proces bazat pe acest concept se numește un grup de grup auto-reconfigurabil [39], care are avantajele flexibilității, reconfigurabilității și autonomiei. Programul de grup auto-reconfigurabil poate aloca mai multe suporturi auxiliare la diferite poziții pe suprafața susținută în funcție de cerințele procesului de fabricație și se poate adapta la piese de lucru în formă complexă, cu o suprafață mare, asigurând în același timp o rigiditate suficientă și eliminarea suporturilor redundante. Metoda de lucru a echipamentului este că controlerul trimite instrucțiuni în funcție de programul programat, iar baza mobilă aduce elementul de asistență în poziția țintă în conformitate cu instrucțiunile. Elementul de asistență se adaptează la forma geometrică locală a piesei de prelucrat pentru a obține suport conform. Caracteristicile dinamice (rigiditate și amortizare) ale zonei de contact între un singur element de suport și piesa de lucru locală pot fi controlate prin modificarea parametrilor elementului de suport (de exemplu, elementul de suport hidraulic poate modifica de obicei presiunea hidraulică de intrare pentru a schimba caracteristicile de contact). Caracteristicile dinamice ale sistemului de proces sunt formate prin cuplarea caracteristicilor dinamice ale zonei de contact între mai multe elemente de asistență și piesa de lucru și sunt legate de parametrii fiecărui element de asistență și aspectul grupului de elemente de asistență. Proiectarea schemei de reconstrucție a suportului în mai multe puncte a grupului de grup auto-reconfigurabil trebuie să ia în considerare următoarele trei probleme: adaptarea la forma geometrică a piesei de lucru, repoziționarea rapidă a elementelor de sprijin și cooperarea coordonată a multiplelor puncte de sprijin [40]. Prin urmare, atunci când utilizați elementul de grup auto-reconfigurabil, este necesar să utilizați forma piesei de lucru, caracteristicile de încărcare și condițiile de delimitare inerente ca intrare pentru a rezolva aspectul de suport în mai multe puncte și parametrii de susținere în condiții de procesare diferite, planificați calea de mișcare a suportului în mai multe puncte, generați codul de control din rezultatele soluției și importați-l în controler. În prezent, savanții interni și străini au efectuat unele cercetări și încercări de ansamblu de grupuri de auto-reconfigurabil. În țările străine, proiectul UE Swarmitfix a dezvoltat un nou sistem de fixare auto-reconfigurabil extrem de adaptabil [41], care folosește un set de suporturi auxiliare mobile pentru a se deplasa liber pe bancul de lucru și repoziționarea în timp real pentru a susține mai bine piesele procesate. Prototipul sistemului Swarmitfix a fost implementat în acest proiect (a se vedea figura 9A) și testat pe locul unui producător de aeronave italiene. În China, echipa lui Wang Hui de la Universitatea Tsinghua a dezvoltat un banc de lucru de asistență în patru puncte care poate fi controlat în coordonare cu o mașină-unelte [42] (a se vedea figura 9B). Această bancă de lucru poate susține tenonul cantilevered și poate evita automat instrumentul în timpul prelucrării fine a tenonului unei lame de turbină. În timpul procesului de prelucrare, suportul auxiliar în patru puncte cooperează cu centrul de prelucrare CNC pentru a reconstrui starea de contact în patru puncte în funcție de poziția de mișcare a sculei, care nu numai că evită interferența dintre instrument și suportul auxiliar, dar asigură și efectul de susținere.
5 Discuții despre tendințele de dezvoltare viitoare
5.1 Materiale noi
Pe măsură ce cerințele de proiectare a raportului de tracțiune-greutate ale motoarelor aeronavelor continuă să crească, numărul de piese este redus treptat, iar nivelul de stres al pieselor este din ce în ce mai mare. Performanța celor două materiale structurale tradiționale de temperatură tradițională a atins limita. În ultimii ani, materialele noi pentru lamele motorului aeronavei s-au dezvoltat rapid și din ce în ce mai multe materiale de înaltă performanță sunt utilizate pentru a face lame cu pereți subțiri. Printre ele, -Tial aliaj [43] are proprietăți excelente, cum ar fi rezistența specifică ridicată, rezistența la temperatură ridicată și o bună rezistență la oxidare. În același timp, densitatea sa este de 3,9 g/cm3, ceea ce reprezintă doar jumătate din cea a aliajelor de temperatură ridicată. În viitor, are un potențial mare ca o lamă în intervalul de temperatură de grad 700-800. Deși -Tial aliaj are proprietăți mecanice excelente, duritatea ridicată, conductivitatea termică scăzută, duritatea scăzută a fracturilor și o fragilitate ridicată duc la o integritate slabă a suprafeței și la o precizie scăzută a materialului din aliaj -tial în timpul tăierii, ceea ce afectează serios durata de viață a pieselor. Prin urmare, cercetarea de procesare a aliajului -Tial are o semnificație și valoare teoretică importantă și este o direcție importantă de cercetare a tehnologiei actuale de procesare a lamei.
5.2 Prelucrarea adaptativă care variază în timp
Lamele de aeroEngine au suprafețe curbate complexe și necesită o precizie de înaltă formă. În prezent, prelucrarea lor de precizie folosește în principal metode de prelucrare geometrică adaptativă bazată pe planificarea căilor și reconstrucția modelului. Această metodă poate reduce eficient impactul erorilor cauzate de poziționare, prindere etc. asupra preciziei prelucrării lamei. Influenţa. Cu toate acestea, din cauza grosimii inegale a lamei de forjare a matriței, adâncimea de tăiere în diferite zone ale instrumentului este diferită în timpul procesului de tăiere în funcție de calea planificată, ceea ce aduce factori incerti la procesul de tăiere și afectează stabilitatea procesării. În viitor, în timpul procesului de prelucrare adaptativă CNC, modificările efective ale stării de prelucrare ar trebui să fie mai bine urmărite [44], îmbunătățind astfel semnificativ precizia prelucrării suprafețelor curbate complexe și formând o metodă de prelucrare adaptativă care variază în timp, care ajustează parametrii de tăiere pe baza datelor de feedback în timp real.
5.3 Echipamente de proces inteligente
Ca cel mai mare tip de piese din motor, eficiența de fabricație a lamelor afectează în mod direct eficiența generală a producției a motorului, iar calitatea de fabricație a lamelor afectează în mod direct performanța și durata de viață a motorului. Prin urmare, prelucrarea inteligentă de precizie a lamelor a devenit direcția de dezvoltare a producției de lame de motor în lume astăzi. Cercetarea și dezvoltarea mașinilor -unelte și echipamente de proces este cheia realizării procesării inteligente a lamelor. Odată cu dezvoltarea tehnologiei CNC, nivelul de informații al mașinilor -unelte s -a îmbunătățit rapid, iar capacitatea de procesare și producție a fost mult îmbunătățită. Prin urmare, cercetarea și dezvoltarea și inovația echipamentelor de proces inteligente este o direcție importantă de dezvoltare pentru prelucrarea eficientă și precisă a lamelor cu pereți subțiri. Mașinile-unelte CNC extrem de inteligente sunt combinate cu echipamentele de proces pentru a forma un sistem inteligent de procesare a lamelor (a se vedea figura 10), care realizează prelucrarea CNC de înaltă precizie, de înaltă eficiență și adaptivă a lamelor cu pereți subțiri.
