Análise do processo de usinagem de grandes lâminas turbo de titânio

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As pás do ventilador do motor turbofan de grande relação de bypass atingiram basicamente mais de 500 MM em termos de comprimento e tamanho. Esta característica estrutural em grande escala faz com que a força centrífuga e a tensão de vibração sejam muito grandes durante o trabalho, por isso também se tornou um grande motor turbo-ventilador. Peças muito importantes.

Atualmente, muitos motores turbofan ainda usam as pás do ventilador de amortecimento de liga de titânio mais desenvolvidas. A estrutura estreita e longa deste perfil de lâmina torna a sua rigidez fraca na forma de estrutura de paredes finas na direção do fundo da bacia mais proeminente. A fraca rigidez da estrutura e a grande área de superfície do perfil, a natureza do material sendo difícil de processar, têm um efeito adverso no tradicional Processo de usinagem, que se reflete intuitivamente na precisão do tamanho do contorno e na precisão da posição do perfil. É difícil garantir, a eficiência do polimento manual é baixa, a intensidade do trabalho é grande e o tipo de folha está sujeito a queimaduras e ablação. 

A existência dos problemas acima constitui um gargalo para a produção de lâminas. Com o desenvolvimento e aplicação de articulação multi-eixo usinagem CNC e a pesquisa sobre a tecnologia de usinagem desse perfil de lâmina, as dificuldades dessa usinagem de perfil de lâmina foram gradualmente superadas e a qualidade de usinagem e o nível de eficiência atingiram um estado relativamente ideal.

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A principal rota tecnológica de usinagem CNC de grandes perfis de pás de leque de liga de titânio

Para a usinagem do perfil de pá de leque de grande liga de titânio, considerando todos os aspectos envolvidos no processo tradicional, seus efeitos adversos têm os seguintes aspectos.

1. Influência de materiais

1. ▶ A liga de titânio possui um pequeno módulo de elasticidade, o que é fácil de causar a deformação por aperto da lâmina de usinagem; o desgaste da face do flanco durante a usinagem tende a aumentar a força de corte.
2. ▶ Baixa condutividade térmica, lixamento a seco polido à mão é fácil de causar deformação por estresse, queimaduras e ablação.

2. Influência da estrutura da lâmina

1. ▶ A área geral de usinagem do perfil é grande e a precisão causada pelo desgaste durante todo o processo da ferramenta é bastante afetada.
2. ▶ Devido à inconveniência no manuseio, o polimento manual exige muito trabalho e a precisão da usinagem é difícil de garantir.

3. Influência da condição da lã

Devido à influência dos materiais e especificações, é difícil obter uma distribuição de margem ideal, o que resulta em flutuações da força de corte causadas pela remoção irregular da margem do perfil e deformação por tensão.

4. Influência das funções da máquina-ferramenta

1. ▶ A estrutura curva do perfil da lâmina, a direção de corte da ferramenta, o ângulo de corte real e os parâmetros de corte são diferentes, resultando em alterações na força de corte.
2. ▶ Condições de resfriamento ruins, resfriamento insuficiente e nenhum resfriamento causam deformação por estresse térmico.

Visando os fatores difíceis da usinagem da superfície da lâmina de grandes ventiladores de liga de titânio, com base nas vantagens de usinagem abrangentes da tecnologia de usinagem CNC de articulação multieixo, a principal rota de usinagem determinada é: 

a usinagem da espiga da lâmina e o dado de posicionamento auxiliar → o perfil da lâmina CNC fresamento em desbaste Usinagem → Recozimento de alívio de tensão → Reparo de referência de posicionamento → Controle numérico Fresamento de lâmina CNC → Acabamento de perfil. 

A ideia geral do processo estabelecida pela rota do processo acima é: o processo de fresamento em desbaste CNC de superfície remove a maior parte da margem e o processo de fresamento de acabamento tem uma distribuição de margem ideal; o processo de fresagem de precisão CNC do perfil da lâmina garante a geometria do perfil E a precisão de posicionamento atende basicamente aos requisitos de precisão final da lâmina; o acabamento do perfil da lâmina garante que a qualidade da camada superficial do perfil atenda aos requisitos.

Os principais pontos de fresamento CNC do perfil da lâmina do ventilador de grande liga de titânio

De acordo com os requisitos tecnológicos gerais do perfil da lâmina, o fresamento do perfil da lâmina deve garantir que a precisão da posição geométrica do perfil atenda basicamente aos requisitos do projeto e tenha uma certa qualidade de rugosidade superficial. Ao mesmo tempo, a melhoria da eficiência na usinagem também é o foco do trabalho de fresamento de perfil um. 

De acordo com a compreensão das características de usinagem do grande perfil da pá do ventilador de liga de titânio, é necessário considerar de forma abrangente a influência de muitos fatores, como equipamentos, ferramentas, posicionamento de usinagem e assim por diante. Para fresamento de grandes pás de ventilador de liga de titânio, é necessário selecionar um centro de usinagem de cinco eixos. A seleção de um centro de usinagem de lâmina de articulação de cinco eixos desenvolvido tem considerações de usinagem de alta eficiência e recursos de garantia de precisão de usinagem. 

Para usinagem de perfil com grandes mudanças na curvatura, a função do ângulo de giro do fuso da máquina-ferramenta pode ser bem adaptada aos requisitos de força de corte consistente correspondente à mudança na curvatura do perfil. O sistema de resfriamento de alta pressão da máquina-ferramenta reduz bastante a temperatura de corte e evita o desgaste rápido da ferramenta. , Para que a usinagem do perfil possa obter uma boa precisão de usinagem e qualidade de usinagem de superfície. A fim de prevenir e reduzir a deformação de torção durante o aperto e corte de lâmina longa, é necessário garantir que o eixos das lâminas nas extremidades dianteira e traseira do equipamento têm uma função de rotação síncrona, e o objetivo é mudar a fixação de uma extremidade e uma extremidade da tecnologia tradicional de usinagem de lâmina. 

Método de fixação com posicionamento rígido para evitar deformação por flexão durante a fixação da lâmina e deformação torcional do perfil da lâmina na direção longitudinal causada por um giro de extremidade e uma extremidade seguindo durante a usinagem de rotação da lâmina. Para atender aos requisitos de posicionamento e fixação da lâmina, a parte auxiliar de posicionamento na extremidade posterior da lâmina possui requisitos de precisão de posição rígidos em relação à referência de posicionamento da espiga na extremidade frontal. 

Depois de concluído o desbaste do perfil, a frente e a traseira da lâmina devido à deformação por tensão. O erro de precisão de posição entre as referências de posicionamento finais deve ser reparado. Depois de instalar os gabaritos para usinagem do perfil da lâmina nos eixos rotativos nas extremidades dianteira e traseira da máquina-ferramenta, e depois de determinar que não há erro de concentricidade nos eixos rotativos nas extremidades dianteira e traseira da máquina-ferramenta, a precisão de instalação da frente e de trás luminárias é detectado e ajustado usando um mandril especial. Certifique-se de que o luminárias em ambas as extremidades tem uma relação de precisão posicional precisa, de modo a evitar o estresse de torção adicional causado pela função de rotação síncrona dos eixos rotativos dianteiro e traseiro da máquina-ferramenta devido à baixa precisão de fixação do luminárias. O fresamento em desbaste do perfil da lâmina remove uma grande margem e deixa uma margem de usinagem uniforme para o acabamento. Sob essa premissa, a usinagem desse processo deve garantir alta eficiência de usinagem. O centro de usinagem da lâmina de articulação de cinco eixos tem uma função de usinagem de fileiras largas. 

O princípio é que ao fresar a lâmina, a linha de centro da ferramenta não é perpendicular à tangente do ponto ou superfície sendo fresada, mas na direção da ferramenta e do ponto ou superfície sendo fresada. A direção normal está em um determinado ângulo. Este tipo de fresamento usa uma fresa de topo cilíndrica e o caminho de fresagem é um amplo arco elíptico. Em comparação com o fresamento de uma cabeça esférica, a mesma altura ou superfície do pico do perfil é fresada. Em termos de qualidade, a distância entre os caminhos de ferramentas gerados é muito maior. Portanto, este tipo de usinagem apresenta uma alta eficiência de usinagem. Na usinagem real, o método de usinagem rotativo que se move de uma extremidade à outra extremidade no comprimento da lâmina, ou seja, o método de fresamento em espiral é usado. Do ponto de vista da eficiência, o método de fresamento em espiral também tem maior eficiência de usinagem em comparação com o método de fresamento longitudinal. O fresamento fino do perfil da lâmina visa obter uma maior precisão geométrica e de posicionamento e, ao mesmo tempo, fazer com que o nível de rugosidade do perfil atenda a certos requisitos. Para reduzir o impacto de "rebote" causado pela usinagem de materiais de liga de titânio e o impacto do desgaste da ferramenta na precisão de usinagem durante a usinagem de perfis de grandes áreas, a ferramenta deve ser afiada e evitar a usinagem prolongada de uma ferramenta. Por este motivo, se possível, use uma fresa de topo para fazer o fresamento longitudinal do perfil. O fresamento longitudinal pode usar várias ferramentas para fresar a superfície traseira da lâmina, superfície da folha, borda de entrada e borda de escape, para evitar o desgaste causado por uma usinagem em grande escala de uma ferramenta e para produzir um nível de precisão na superfície do lâmina. 

A inconsistência favorece o acabamento final do perfil. Ao fresar uma grande lâmina de rotor de ventilador de liga de titânio, a fim de melhorar as condições de corte, todas as medidas para evitar o desgaste da ferramenta são necessárias. Em termos de seleção de materiais e especificações da ferramenta, a fresa de esferas cilíndrica revestida com liga dura geral é usada para processar o lado interno da placa da borda da lâmina, o lado interno da placa da borda e o arco de transição do perfil, o perfil de transição fechado para a placa de borda 1. Para as bordas de admissão e exaustão, selecione uma fresa de topo com uma inserção cilíndrica e uma lâmina revestida de liga dura para processar a superfície do perfil de grande área do potenciômetro da lâmina da lâmina e de volta da lâmina. 

A seleção de materiais de revestimento para usinagem de ferramentas de liga de titânio é muito importante. Evite usar materiais de revestimento que tenham afinidade com ligas de titânio. Atualmente, as ferramentas revestidas com PVD são comumente usadas para usinar ligas de titânio. O revestimento PVD é fino e liso. Quando eles são fixados ao substrato de metal duro da ferramenta, eles também produzem uma tensão residual. Esse estresse é propício para melhorar a resistência a danos da ferramenta. PVD Ele pode ser bem preso à ferramenta, o que é útil para manter a forma da aresta de corte afiada. A ferramenta PVD tem boa resistência à abrasão, propriedades químicas estáveis ​​e não é fácil de produzir aresta postiça. Durante a usinagem, refrigerante suficiente deve ser usado para resfriar a ferramenta e melhorar o impacto do atrito, selecionar parâmetros de corte razoáveis ​​e melhorar o efeito da força de corte.

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Características do Acabamento CNC de Perfil Grande de Lâmina de Ventilador de Titânio

O acabamento do perfil da lâmina visa garantir que a rugosidade e a ondulação do perfil atendam aos requisitos do projeto, que o desempenho da estrutura do material não se altere e que as dimensões geométricas e a precisão da posição obtidas pelo fresamento permaneçam basicamente inalteradas durante a usinagem. 

Para a usinagem real, o acabamento do perfil da lâmina é baseado na remoção das marcas de ferramenta restantes no processo de fresamento para obter a rugosidade e ondulação necessárias. A quantidade de remoção de metal em cada lado da superfície de moldagem não deve ser maior que 0.05 MM. Atualmente, o uso de máquinas-ferramenta de polimento e retificação de cinta abrasiva CNC para o acabamento da superfície da lâmina é um método mais maduro para aplicações práticas de usinagem, e o uso de máquinas-ferramenta de retífica de diamante CNC para acabamento de superfície de lâmina é uma aplicação experimental. Fora. 

A razão pela qual esses métodos de usinagem são selecionados para aplicação é porque eles têm suas próprias características. Em primeiro lugar, para o método de usinagem de máquinas-ferramenta de polimento e retificação de cinta abrasiva CNC, ele tem as seguintes características:

1. ▶ O grão abrasivo da cinta abrasiva é afiado e a eficiência de retificação é alta, que atingiu 10 vezes de moagem e 5 vezes de moagem de rebolo normal;
2. ▶ O atrito entre a retífica da cinta abrasiva e a peça de trabalho é pequeno, a retificação gera pouco calor, a circunferência da cinta abrasiva é grande e a partícula abrasiva tem um longo intervalo de tempo para dissipação de calor. É fácil obter o resfriamento completo do ar e do fluido de corte, o que pode efetivamente reduzir a deformação da peça. Queimaduras e ablação;
3. ▶ A maciez da cinta de lixa e a estrutura do corpo de borracha na superfície da roda de trabalho garantem que a cinta de lixa esteja em contato com a peça de trabalho e tenha um bom amaciamento e efeito de polimento;
4. ▶ Esmerilhamento com cinta abrasiva Há um tamanho de ferramenta abrasiva estável, porque a cinta abrasiva é fixada ao disco de trabalho para esmerilhar, o tamanho da ferramenta abrasiva tem melhor estabilidade;
5. ▶ O desbaste de cinta abrasiva não pode ser processado por muito tempo com uma grande quantidade de remoção, e a cinta abrasiva contém. A quantidade total de abrasivos é limitada, e a usinagem de longo prazo com grande remoção de excesso consumirá rapidamente os abrasivos, e é necessário interromper a usinagem e substituir a cinta abrasiva.

As características acima mencionadas de lixamento de cinta abrasiva tornam possível para o polimento da superfície da lâmina do ventilador de grande liga de titânio realizar a produção mecanizada sob condições controladas por programa. No momento, existem dois métodos para escolher o método de retificação de correia CNC usado para polimento de lâmina: um é usar uma máquina de polimento e retificação de correia CNC de seis eixos e o outro é usar um sistema de polimento de correia CNC de robô. usinagem. A função de movimento da máquina de polimento e lixadeira CNC de seis eixos é semelhante à do centro de usinagem CNC de cinco eixos durante a fresagem. 

A diferença estrutural entre o rebolo de retífica com correia e a usinagem da fresa de topo torna necessário adaptar a usinagem do perfil à estrutura da lâmina. Com função de ângulo de giro em 2 direções. A máquina de polimento e lixadeira de cinta abrasiva CNC de seis eixos tem as funções duplas de lixamento e polimento de perfil. A transformação da função depende da transformação da cabeça motorizada na forma de retificação rígida e retificação flutuante. 

Durante o processo de polimento, o mecanismo de flutuação de pressão constante é ativado, de modo que a mudança da pressão direta de moagem possa ser controlada com precisão pelo sensor de pressão, o sensor de potência de moagem, o cilindro de pressão constante e outros mecanismos para se adaptar à diferença no tamanho de cada perfil de lâmina dentro de um determinado intervalo. Polir a usinagem sem destruir a precisão do perfil. Ao executar o desbaste de perfil, o mecanismo de flutuação da roda de contato é travado para permitir o desbaste rígido do perfil. 

O processo de retificação rígida do perfil pode complementar ou substituir a situação em que a precisão de precisão do perfil é pobre, e o tamanho do grão da cinta abrasiva utilizada deve ser alterado de acordo com a margem. Esta usinagem mudará a precisão da posição dimensional original e, em relação ao processo de fresamento, a remoção de margens excessivas produzirá maior deformação por tensão. Portanto, não é recomendável usar a função de moagem sob a premissa de que o processo de moagem tem a capacidade de garantir precisão. O método de polimento de correia abrasiva do robô CNC consiste em que o robô segura a lâmina e executa o movimento composto sob o controle do programa para realizar a usinagem de polimento em uma máquina de correia abrasiva fixa. A usinagem usa tecnologia de engenharia reversa. Antes da usinagem, o robô segura a parte da espiga da lâmina para escanear o perfil do perfil da lâmina e, em seguida, o mecanismo de usinagem de dados gera um programa de controle de usinagem e, finalmente, realiza o polimento da lâmina sob o controle do programa. No momento, por causa da limitação da precisão do movimento, o método de retificação da cinta abrasiva do robô é geralmente usado apenas como um método de polimento de perfil. O método de retificação de discos de retificação de diamante CNC pertence à retificação dura e rígida típica. O mecanismo de movimento da máquina-ferramenta usado é basicamente o mesmo que o centro de usinagem da lâmina de ligação de cinco eixos. A ferramenta de corte usada é para mudar a fresa vertical para a superfície revestida com pó de diamante. Rebolo cilíndrico. Durante a retificação, a tecnologia de usinagem de linha ampla é usada. Este tipo de método de usinagem é uma retificação dura e rígida. Como o disco de diamante em si tem baixa permeabilidade ao ar, ele não pode alcançar o efeito de dissipação de calor armazenando e trocando o meio de resfriamento, portanto, não é adequado para retificar a superfície da peça com uma grande quantidade de remoção, e mesmo processo que remove uma pequena margem, e também é fácil de queimar o esmerilhamento da superfície da lâmina do material de liga de titânio. 

Portanto, ao usar este método para processar a superfície da lâmina da lâmina de liga de titânio, é necessário descobrir os parâmetros de corte e resfriamento da máquina-ferramenta mais adequados. O caminho deve ser muito eficaz. Além disso, as propriedades de retificação rígidas e duras do disco diamantado na superfície do perfil também apresentam uma certa "aresta" da fresa. Embora possa ser melhorado ajustando o programa às especificações do rebolo, não pode ser completamente removido. O impacto do desempenho da fadiga da lâmina é desfavorável, portanto, medidas complementares devem ser tomadas para eliminar as "cristas" da superfície. Também pode ser necessário usar máquinas-ferramentas de polimento e lixamento de cinta abrasiva CNC para usinagem suplementar sob o controle de programas correspondentes. Além disso, o uso de propriedades abrasivas livres do método de sopro de areia úmida para usinagem suplementar também deve ser um método viável. Devido às características acima mencionadas do método de retificação de rebolo diamantado CNC, sua aplicação de usinagem ainda está em estágio exploratório. Atualmente, o método da máquina ferramenta de polimento e lixamento de cinta abrasiva CNC está se tornando o método mais adequado para o polimento de perfis de lâminas grandes devido às suas muitas vantagens. Sua vantagem abrangente é que ele pode ser usado para desbaste a seco e úmido. Ele também pode realizar moagem em temperatura ultrabaixa sob resfriamento de CO2, o que é muito benéfico para evitar queimaduras e ablação do polimento de perfil de lâmina de grande material de liga de titânio. 

A aplicação de ferramentas de retificação e polimento CNC mudou o polimento manual em grande escala de perfis de lâminas grandes, o que desempenhou um papel importante na melhoria da eficiência de produção de lâminas grandes. O desenvolvimento e a aplicação da tecnologia de usinagem de articulação de múltiplos eixos melhorou muito a precisão e a capacidade de garantia de qualidade do elo de usinagem principal da usinagem de perfil de pá de ventilador de motor grande e também obteve resultados satisfatórios na eficiência de usinagem. Acredito que com o processo de pesquisa e melhoria contínua da tecnologia de equipamentos, a tecnologia de usinagem de perfil de pás de leque em grande escala se desenvolverá na direção da mecanização e automação.

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