باعتبارها مكونًا رئيسيًا لتحقيق أداء محركات الطائرات، تتميز الشفرات بخصائص نموذجية مثل الجدران الرقيقة والشكل الخاص والهياكل المعقدة والمواد الصعبة في المعالجة والمتطلبات العالية لدقة المعالجة وجودة السطح. إن كيفية تحقيق معالجة دقيقة وفعالة للشفرات تشكل تحديًا كبيرًا في مجال تصنيع محركات الطائرات الحالي. من خلال تحليل العوامل الرئيسية التي تؤثر على دقة معالجة الشفرات، يتم تلخيص الوضع الحالي للبحث في تكنولوجيا ومعدات معالجة دقة الشفرات بشكل شامل، ويتم توقع اتجاه تطوير تكنولوجيا معالجة شفرات محركات الطائرات.
في صناعة الطيران، تُستخدم على نطاق واسع الأجزاء خفيفة الوزن وعالية القوة وذات الجدران الرقيقة وهي مكونات رئيسية لتحقيق أداء المعدات المهمة مثل محركات الطائرات [1]. على سبيل المثال، يمكن أن يصل طول شفرات المروحة المصنوعة من سبائك التيتانيوم لمحركات الطائرات ذات نسبة الالتفافية الكبيرة (انظر الشكل 1) إلى متر واحد، مع ملفات تعريف شفرة معقدة وهياكل منصة تخميد، وسمك الجزء الأرق هو 1 مم فقط، وهو جزء نموذجي كبير الحجم ذو جدران رقيقة وشكل خاص [1.2]. وباعتبارها جزءًا نموذجيًا ذو جدران رقيقة وشكل خاص ضعيف الصلابة، فإن الشفرة معرضة لتشوه المعالجة والاهتزاز أثناء المعالجة [2]. تؤثر هذه المشاكل بشكل خطير على دقة المعالجة وجودة سطح الشفرة.
يعتمد أداء المحرك إلى حد كبير على مستوى تصنيع الشفرات. أثناء تشغيل المحرك، تحتاج الشفرات إلى العمل بثبات في بيئات تشغيل شديدة مثل درجات الحرارة العالية والضغط العالي. وهذا يتطلب أن تتمتع مادة الشفرة بقوة جيدة ومقاومة للتعب ومقاومة للتآكل في درجات الحرارة العالية، وضمان الاستقرار الهيكلي [2]. عادة، يتم استخدام سبائك التيتانيوم أو سبائك درجات الحرارة العالية لشفرات محركات الطائرات. ومع ذلك، فإن سبائك التيتانيوم وسبائك درجات الحرارة العالية لها قابلية تصنيع ضعيفة. أثناء عملية القطع، تكون قوة القطع كبيرة وتتآكل الأداة بسرعة. ومع زيادة تآكل الأداة، ستزداد قوة القطع بشكل أكبر، مما يؤدي إلى تشوه واهتزاز أكثر خطورة في التصنيع، مما يؤدي إلى دقة أبعاد منخفضة وجودة سطح رديئة للأجزاء. من أجل تلبية متطلبات أداء الخدمة للمحرك في ظل ظروف العمل القاسية، تكون دقة التصنيع وجودة سطح الشفرات عالية للغاية. مع أخذ شفرات المروحة المصنوعة من سبائك التيتانيوم المستخدمة في محرك توربوفان عالي التجاوز يتم إنتاجه محليًا كمثال، يبلغ الطول الإجمالي للشفرة 681 مم، بينما يقل سمكها عن 6 مم. متطلبات الملف الشخصي هي -0.12 إلى +0.03 مم، ودقة أبعاد حواف المدخل والعادم هي -0.05 إلى +0.06 مم، وخطأ الالتواء لقسم الشفرة في حدود ±10'، وقيمة خشونة السطح Ra أفضل من 0.4μم. يتطلب هذا عادةً تشغيلًا دقيقًا على آلة CNC بخمسة محاور. ومع ذلك، نظرًا لضعف صلابة الشفرة والبنية المعقدة والمواد التي يصعب معالجتها، من أجل ضمان دقة وجودة التشغيل، يتعين على موظفي العملية ضبط معلمات القطع عدة مرات أثناء عملية التشغيل، مما يحد بشكل خطير من أداء مركز التشغيل CNC ويسبب هدرًا كبيرًا في الكفاءة [4]. لذلك، مع التطور السريع لتكنولوجيا التشغيل CNC، أصبحت كيفية تحقيق التحكم في التشوه وقمع الاهتزاز لتصنيع الأجزاء ذات الجدران الرقيقة وإعطاء اللعب الكامل لقدرات التشغيل لمراكز التشغيل CNC حاجة ملحة لشركات التصنيع المتقدمة.
لقد جذبت الأبحاث المتعلقة بتقنية التحكم في تشوه الأجزاء الصلبة الضعيفة ذات الجدران الرقيقة انتباه المهندسين والباحثين لفترة طويلة. في ممارسات الإنتاج المبكرة، غالبًا ما يستخدم الناس استراتيجية خط الماء للطحن المتناوب على جانبي الهياكل ذات الجدران الرقيقة، مما قد يقلل بسهولة من التأثيرات الضارة للتشوه والاهتزاز على دقة الأبعاد إلى حد ما. بالإضافة إلى ذلك، هناك أيضًا طريقة لتحسين صلابة المعالجة من خلال وضع هياكل التضحية الجاهزة مثل الأضلاع المقواة.
من أجل تلبية متطلبات الخدمة المستقرة في بيئة درجات الحرارة العالية والضغط العالي، فإن المواد المستخدمة بشكل شائع لشفرات محركات الطائرات هي سبائك التيتانيوم أو سبائك درجات الحرارة العالية. في السنوات الأخيرة، أصبحت مركبات التيتانيوم والألومنيوم البينترميكية أيضًا مادة شفرات ذات إمكانات تطبيق كبيرة. تتميز سبائك التيتانيوم بخصائص الموصلية الحرارية المنخفضة، واللدونة المنخفضة، ومعامل المرونة المنخفض والتقارب القوي، مما يجعلها تعاني من مشاكل مثل قوة القطع الكبيرة، ودرجة حرارة القطع العالية، والتصلب الشديد أثناء العمل وتآكل الأداة الكبير أثناء القطع. إنها مواد نموذجية يصعب قطعها (شكل البنية الدقيقة انظر الشكل 2 أ) [7]. الخصائص الرئيسية للسبائك عالية الحرارة هي اللدونة العالية والقوة، والتوصيل الحراري الضعيف، وكمية كبيرة من المحلول الصلب الكثيف بالداخل [8]. يتسبب التشوه البلاستيكي أثناء القطع في تشوه شديد للشبكة، ومقاومة تشوه عالية، وقوة قطع كبيرة وظاهرة تصلب شديد بالبرودة، وهي أيضًا مواد نموذجية يصعب قطعها (شكل البنية الدقيقة انظر الشكل 2 ب). لذلك، من المهم جدًا تطوير تقنية قطع فعالة ودقيقة للمواد التي يصعب قطعها مثل سبائك التيتانيوم والسبائك عالية الحرارة. من أجل تحقيق تشغيل فعال ودقيق للمواد التي يصعب قطعها، أجرى العلماء المحليون والأجانب أبحاثًا متعمقة من منظور طرق القطع المبتكرة ومواد أدوات التشغيل المثالية ومعلمات القطع المحسنة.
من حيث البحث والتطوير المبتكر لطرق القطع، قدم العلماء وسائل مساعدة مثل التسخين بالليزر والتبريد بالتبريد العميق لتحسين قابلية تصنيع المواد وتحقيق قطع فعال. مبدأ عمل المعالجة بمساعدة التسخين بالليزر [9] (انظر الشكل 3أ) هو تركيز شعاع ليزر عالي الطاقة على سطح قطعة العمل أمام حافة القطع، وتليين المادة عن طريق التسخين المحلي للشعاع، وتقليل قوة خضوع المادة، وبالتالي تقليل قوة القطع وتآكل الأداة، وتحسين جودة وكفاءة القطع. تستخدم المعالجة بمساعدة التبريد بالتبريد العميق [10] (انظر الشكل 3ب) النيتروجين السائل وغاز ثاني أكسيد الكربون عالي الضغط ووسائط تبريد أخرى للرش على جزء القطع لتبريد عملية القطع، وتجنب مشكلة درجة حرارة القطع المحلية المفرطة الناجمة عن ضعف التوصيل الحراري للمادة، وجعل قطعة العمل باردة وهشة محليًا، وبالتالي تعزيز تأثير كسر الرقاقة. استخدمت شركة Nuclear AMRC في المملكة المتحدة بنجاح غاز ثاني أكسيد الكربون عالي الضغط لتبريد عملية معالجة سبائك التيتانيوم. بالمقارنة مع حالة القطع الجافة، يُظهر التحليل أن المعالجة بمساعدة التبريد بالتبريد العميق لا يمكنها فقط تقليل قوة القطع وتحسين جودة سطح القطع، بل إنها تقلل أيضًا بشكل فعال من تآكل الأداة وتزيد من عمر خدمة الأداة. بالإضافة إلى ذلك، تعد المعالجة بمساعدة الاهتزاز بالموجات فوق الصوتية [11، 12] (انظر الشكل 3ج) أيضًا طريقة فعالة للقطع الفعال للمواد التي يصعب معالجتها. من خلال تطبيق اهتزازات عالية التردد وصغيرة السعة على الأداة، يتم تحقيق فصل متقطع بين الأداة وقطعة العمل أثناء عملية التصنيع، مما يغير آلية إزالة المواد، ويعزز استقرار القطع الديناميكي، ويتجنب بشكل فعال الاحتكاك بين الأداة والسطح الميكانيكي، ويقلل من درجة حرارة القطع وقوة القطع، ويقلل من قيم خشونة السطح، ويقلل من تآكل الأداة. وقد حظيت تأثيرات عملية ممتازة باهتمام واسع النطاق.
بالنسبة للمواد التي يصعب قطعها مثل سبائك التيتانيوم، فإن تحسين مواد الأدوات يمكن أن يحسن نتائج القطع بشكل فعال [8، 13]. أظهرت الدراسات أنه بالنسبة لمعالجة سبائك التيتانيوم، يمكن اختيار أدوات مختلفة وفقًا لسرعة المعالجة. بالنسبة للقطع منخفض السرعة، يتم استخدام الفولاذ عالي السرعة عالي الكوبالت، وللقطع متوسط السرعة، يتم استخدام أدوات كربيد أسمنتي مع طلاء أكسيد الألومنيوم، وللقطع عالي السرعة، يتم استخدام أدوات نيتريد البورون المكعب (CBN)؛ لمعالجة السبائك عالية الحرارة، يجب استخدام الفولاذ عالي السرعة عالي الفاناديوم أو أدوات كربيد أسمنتي YG ذات صلابة عالية ومقاومة جيدة للتآكل للمعالجة.
تعتبر معلمات القطع أيضًا عاملًا مهمًا يؤثر على تأثير التصنيع. يمكن أن يؤدي استخدام معلمات القطع المناسبة للمواد المقابلة إلى تحسين جودة التصنيع وكفاءته بشكل فعال. مع أخذ معلمة سرعة القطع كمثال، يمكن لسرعة القطع المنخفضة أن تشكل بسهولة منطقة حافة مبنية على سطح المادة، مما يقلل من دقة تصنيع السطح؛ يمكن أن تتسبب سرعة القطع العالية بسهولة في تراكم الحرارة، مما يتسبب في حروق لقطعة العمل والأداة. في هذا الصدد، قام فريق البروفيسور تشاي يوان شنغ في جامعة هاربين للعلوم والتكنولوجيا بتحليل الخصائص الميكانيكية والفيزيائية للمواد التي يصعب تصنيعها بشكل شائع ولخص جدولًا موصى به لسرعات القطع للمواد التي يصعب تصنيعها من خلال تجارب التصنيع المتعامدة [14] (انظر الجدول 1). يمكن أن يؤدي استخدام الأدوات وسرعات القطع الموصى بها في الجدول للتصنيع إلى تقليل عيوب التصنيع وتآكل الأدوات بشكل فعال، وتحسين جودة التصنيع.
في السنوات الأخيرة، مع التطور السريع لصناعة الطيران والطلب المتزايد في السوق، زادت متطلبات المعالجة الدقيقة والفعّالة للشفرات ذات الجدران الرقيقة بشكل متزايد، وأصبح الطلب على تقنية التحكم في التشوه عالية الدقة أكثر إلحاحًا. في سياق تكنولوجيا التصنيع الذكية، أصبح الجمع بين تكنولوجيا المعلومات الإلكترونية الحديثة لتحقيق التحكم الذكي في تشوه واهتزاز معالجة شفرات محرك الطائرات موضوعًا ساخنًا للعديد من الباحثين. إن إدخال أنظمة CNC الذكية في المعالجة الدقيقة للأسطح المنحنية المعقدة للشفرات، والتعويض بنشاط عن الأخطاء في عملية المعالجة بناءً على أنظمة CNC الذكية، يمكن أن يقمع التشوه والاهتزاز بشكل فعال.
بالنسبة للتعويض عن الخطأ النشط في عملية التصنيع، من أجل تحقيق التحسين والتحكم في معلمات التصنيع مثل مسار الأداة، من الضروري أولاً الحصول على تأثير معلمات العملية على تشوه التصنيع والاهتزاز. هناك طريقتان شائعتا الاستخدام: الأولى هي تحليل وتفسير نتائج كل مرور للأداة من خلال القياس على الماكينة وتحليل الأخطاء [15]؛ والأخرى هي إنشاء نموذج تنبؤ لتشوه التصنيع والاهتزاز من خلال طرق مثل التحليل الديناميكي [16]، ونمذجة العناصر المحدودة [17]، والتجارب [18] والشبكات العصبية [19] (انظر الشكل 4).
بناءً على نموذج التنبؤ أعلاه أو تقنية القياس على الآلة، يمكن للأشخاص تحسين وحتى التحكم في معلمات التصنيع في الوقت الفعلي. الاتجاه السائد هو التعويض عن الأخطاء الناجمة عن التشوه والاهتزاز عن طريق إعادة تخطيط مسار الأداة. الطريقة المستخدمة بشكل شائع في هذا الاتجاه هي "طريقة تعويض المرآة" [20] (انظر الشكل 5). تعوض هذه الطريقة تشوه القطع الفردي عن طريق تصحيح مسار الأداة الاسمي. ومع ذلك، فإن التعويض الفردي سينتج تشوه تصنيع جديد. لذلك، من الضروري إقامة علاقة تكرارية بين قوة القطع وتشوه التصنيع من خلال تعويضات متعددة لتصحيح التشوه واحدًا تلو الآخر. بالإضافة إلى طريقة تعويض الخطأ النشط القائمة على تخطيط مسار الأداة، يدرس العديد من العلماء أيضًا كيفية التحكم في التشوه والاهتزاز عن طريق تحسين ومراقبة معلمات القطع ومعلمات الأداة. بالنسبة لقطع نوع معين من شفرة محرك الطائرة، تم تغيير معلمات التصنيع لجولات متعددة من الاختبارات المتعامدة. بناءً على بيانات الاختبار، تم تحليل تأثير كل معلمة قطع ومعلمة أداة على تشوه تشغيل الشفرة واستجابة الاهتزاز [21-23]. تم إنشاء نموذج تنبؤ تجريبي لتحسين معلمات التشغيل، وتقليل تشوه التشغيل بشكل فعال، وقمع اهتزاز القطع.
بناءً على النماذج والطرق المذكورة أعلاه، طورت العديد من الشركات أو حسنت أنظمة CNC لمراكز التصنيع باستخدام الحاسب الآلي لتحقيق التحكم التكيفي في الوقت الفعلي لمعلمات معالجة الأجزاء ذات الجدران الرقيقة. يعد نظام الطحن الأمثل لشركة OMAT الإسرائيلية [24] ممثلًا نموذجيًا في هذا المجال. إنه يضبط بشكل أساسي سرعة التغذية من خلال التكنولوجيا التكيفية لتحقيق غرض الطحن بقوة ثابتة وتحقيق معالجة عالية الكفاءة وعالية الجودة للمنتجات المعقدة. بالإضافة إلى ذلك، طبقت شركة Beijing Jingdiao أيضًا تقنية مماثلة في الحالة التقنية الكلاسيكية لإكمال نقش نمط سطح قشر البيض من خلال التعويض التكيفي للقياس على الماكينة [25]. اقترح THERRIEN من شركة GE في الولايات المتحدة [26] طريقة تصحيح في الوقت الفعلي لرموز التصنيع باستخدام الحاسب الآلي أثناء التصنيع، والتي وفرت وسيلة تقنية أساسية للتصنيع التكيفي والتحكم في الوقت الفعلي في الشفرات المعقدة ذات الجدران الرقيقة. يحقق نظام الإصلاح الآلي لمكونات توربينات محركات الطائرات التابع للاتحاد الأوروبي (AROSATEC) طحنًا دقيقًا متكيفًا بعد إصلاح الشفرة عن طريق التصنيع الإضافي، وقد تم تطبيقه على إنتاج إصلاح الشفرات لشركة MTU الألمانية وشركة SIFCO الأيرلندية [27].
إن استخدام معدات المعالجة الذكية لتحسين صلابة نظام المعالجة وتحسين خصائص التخميد هي أيضًا طريقة فعالة لقمع تشوه واهتزاز معالجة الشفرات ذات الجدران الرقيقة، وتحسين دقة المعالجة، وتحسين جودة السطح. في السنوات الأخيرة، تم استخدام عدد كبير من معدات المعالجة المختلفة في معالجة أنواع مختلفة من شفرات محركات الطائرات [28]. نظرًا لأن شفرات محركات الطائرات تتميز عمومًا بخصائص هيكلية رقيقة الجدران وغير منتظمة، ومنطقة تثبيت وتحديد موقع صغيرة، وصلابة معالجة منخفضة، وتشوه موضعي تحت تأثير أحمال القطع، فإن معدات معالجة الشفرات تطبق عادةً دعمًا مساعدًا لقطعة العمل على أساس تلبية مبدأ تحديد المواقع ذي النقاط الست [29] لتحسين صلابة نظام المعالجة وقمع تشوه المعالجة. تطرح الأسطح المنحنية ذات الجدران الرقيقة وغير المنتظمة متطلبين لوضع الأدوات وتثبيتها: أولاً، يجب توزيع قوة التثبيت أو قوة تلامس الأدوات بالتساوي قدر الإمكان على السطح المنحني لتجنب التشوه المحلي الخطير لقطعة العمل تحت تأثير قوة التثبيت؛ ثانيًا، يجب أن تتوافق عناصر التثبيت والدعم المساعد والتثبيت للأدوات بشكل أفضل مع السطح المنحني المعقد لقطعة العمل لتوليد قوة تلامس سطحية موحدة عند كل نقطة اتصال. استجابة لهذين المتطلبين، اقترح العلماء نظام أدوات مرن. يمكن تقسيم أنظمة الأدوات المرنة إلى أدوات مرنة متغيرة الطور وأدوات مرنة قابلة للتكيف. تستفيد الأدوات المرنة متغيرة الطور من التغييرات في الصلابة والتخميد قبل وبعد تغيير طور السائل: السائل في الطور السائل أو الطور المتحرك له صلابة وتخميد منخفضان، ويمكنه التكيف مع السطح المنحني المعقد لقطعة العمل تحت ضغط منخفض. بعد ذلك، يتم تحويل السائل إلى مرحلة صلبة أو يتم توحيده بواسطة قوى خارجية مثل الكهرباء / المغناطيسية / الحرارة، ويتم تحسين الصلابة والتخميد بشكل كبير، وبالتالي توفير دعم موحد ومرن لقطعة العمل وقمع التشوه والاهتزاز.
تتمثل معدات العملية في تكنولوجيا المعالجة التقليدية لشفرات محركات الطائرات في استخدام مواد تغيير الطور مثل السبائك ذات نقطة الانصهار المنخفضة لملء الدعم المساعد. أي أنه بعد وضع قطعة العمل وتثبيتها في ست نقاط، يتم صب مرجع وضع قطعة العمل في كتلة صب من خلال سبيكة نقطة الانصهار المنخفضة لتوفير دعم مساعد لقطعة العمل، ويتم تحويل وضع النقطة المعقدة إلى وضع سطح منتظم، ثم يتم إجراء المعالجة الدقيقة للجزء المراد معالجته (انظر الشكل 6). تحتوي طريقة العملية هذه على عيوب واضحة: يؤدي تحويل مرجع الوضع إلى انخفاض في دقة الوضع؛ يكون تحضير الإنتاج معقدًا، كما يؤدي صب وصهر سبيكة نقطة الانصهار المنخفضة أيضًا إلى مشاكل البقايا والتنظيف على سطح قطعة العمل. في الوقت نفسه، تكون ظروف الصب والصهر سيئة نسبيًا أيضًا [30]. من أجل حل عيوب العملية المذكورة أعلاه، تتمثل إحدى الطرق الشائعة في تقديم هيكل دعم متعدد النقاط مقترنًا بمادة تغيير الطور [31]. يتصل الطرف العلوي لهيكل الدعم بقطعة العمل من أجل تحديد الموضع، ويتم غمر الطرف السفلي في حجرة السبائك ذات نقطة الانصهار المنخفضة. يتم تحقيق دعم مساعد مرن بناءً على خصائص تغير الطور للسبائك ذات نقطة الانصهار المنخفضة. على الرغم من أن إدخال هيكل الدعم يمكن أن يتجنب عيوب السطح الناتجة عن ملامسة السبائك ذات نقطة الانصهار المنخفضة للشفرات، إلا أنه بسبب قيود الأداء لمواد تغيير الطور، لا يمكن للأدوات المرنة لتغيير الطور تلبية المتطلبين الرئيسيين للصلابة العالية وسرعة الاستجابة العالية في نفس الوقت، ومن الصعب تطبيقها على الإنتاج الآلي عالي الكفاءة.
من أجل حل عيوب الأدوات المرنة لتغيير الطور، أدرج العديد من العلماء مفهوم التكيف في البحث والتطوير للأدوات المرنة. يمكن للأدوات المرنة التكيفية أن تتطابق بشكل تكيفي مع أشكال الشفرة المعقدة وأخطاء الشكل المحتملة من خلال الأنظمة الكهروميكانيكية. من أجل ضمان توزيع قوة التلامس بالتساوي على الشفرة بأكملها، تستخدم الأدوات عادةً دعامات مساعدة متعددة النقاط لتشكيل مصفوفة دعم. اقترح فريق وانج هوي في جامعة تسينغهوا معدات عملية دعم مساعدة مرنة متعددة النقاط مناسبة لمعالجة الشفرة ذات الشكل الصافي القريب [32، 33] (انظر الشكل 7). تستخدم الأدوات عناصر تثبيت متعددة من مواد مرنة للمساعدة في دعم سطح الشفرة ذات الشكل الصافي القريب، مما يزيد من مساحة التلامس â € <â € <كل منطقة اتصال وضمان توزيع قوة التثبيت بالتساوي على كل جزء اتصال والشفرة بأكملها، وبالتالي تحسين صلابة نظام العملية ومنع التشوه المحلي للشفرة بشكل فعال. تحتوي الأدوات على درجات متعددة من الحرية السلبية، والتي يمكن أن تتناسب بشكل تكيفي مع شكل الشفرة وخطأها مع تجنب الإفراط في التموضع. بالإضافة إلى تحقيق الدعم التكيفي من خلال المواد المرنة، يتم أيضًا تطبيق مبدأ الحث الكهرومغناطيسي على البحث والتطوير للأدوات المرنة التكيفية. اخترع فريق يانغ يي تشينغ في جامعة بكين للملاحة الجوية والفضائية جهاز دعم مساعد يعتمد على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي [34]. تستخدم الأدوات دعمًا مساعدًا مرنًا متحمسًا بإشارة كهرومغناطيسية، والتي يمكن أن تغير خصائص التخميد لنظام العملية. أثناء عملية التثبيت، يتطابق الدعم المساعد بشكل تكيفي مع شكل قطعة العمل تحت تأثير مغناطيس دائم. أثناء المعالجة، سيتم نقل الاهتزاز الناتج عن قطعة العمل إلى الدعم المساعد، وسيتم إثارة القوة الكهرومغناطيسية العكسية وفقًا لمبدأ الحث الكهرومغناطيسي، وبالتالي قمع اهتزاز معالجة قطعة العمل ذات الجدران الرقيقة.
في الوقت الحاضر، في عملية تصميم معدات العملية، يتم استخدام تحليل العناصر المحدودة والخوارزمية الوراثية والطرق الأخرى بشكل عام لتحسين تخطيط الدعامات المساعدة متعددة النقاط [35]. ومع ذلك، فإن نتيجة التحسين يمكنها عادةً ضمان تقليل تشوه المعالجة عند نقطة واحدة فقط، ولا يمكنها ضمان إمكانية تحقيق نفس تأثير قمع التشوه في أجزاء المعالجة الأخرى. في عملية معالجة الشفرة، يتم عادةً إجراء سلسلة من تمريرات الأداة على قطعة العمل على نفس أداة الماكينة، ولكن متطلبات المشبك لمعالجة أجزاء مختلفة مختلفة وقد تكون متغيرة بمرور الوقت. بالنسبة لطريقة الدعم متعدد النقاط الثابتة، إذا تم تحسين صلابة نظام العملية عن طريق زيادة عدد الدعامات المساعدة، فمن ناحية، ستزداد كتلة وحجم الأدوات، ومن ناحية أخرى، سيتم ضغط مساحة حركة الأداة. إذا تم إعادة تعيين موضع الدعامة المساعدة عند معالجة أجزاء مختلفة، فسوف تنقطع عملية المعالجة حتمًا وستنخفض كفاءة المعالجة. لذلك، تم اقتراح معدات عملية المتابعة [36-38] التي تضبط تلقائيًا تخطيط الدعم وقوة الدعم عبر الإنترنت وفقًا لعملية المعالجة. يمكن لمعدات عملية المتابعة (انظر الشكل 8) تحقيق دعم ديناميكي من خلال التعاون المنسق للأداة والأدوات بناءً على مسار الأداة وتغييرات ظروف العمل لعملية القطع المتغيرة بمرور الوقت قبل بدء أي إجراء معالجة: أولاً، حرك الدعم المساعد إلى موضع يساعد على قمع تشوه المعالجة الحالي، بحيث تكون منطقة المعالجة يتم دعم قطعة العمل بشكل نشط، بينما تظل الأجزاء الأخرى من قطعة العمل في موضعها مع أقل قدر ممكن من الاتصال، وبالتالي مطابقة متطلبات التثبيت المتغيرة مع الوقت أثناء عملية المعالجة.
من أجل تعزيز قدرة الدعم الديناميكي التكيفي لمعدات العملية بشكل أكبر، ومطابقة متطلبات التثبيت الأكثر تعقيدًا في عملية المعالجة، وتحسين جودة وكفاءة إنتاج معالجة الشفرة، يتم توسيع الدعم المساعد المتابع إلى مجموعة مكونة من دعامات مساعدة ديناميكية متعددة. كل دعم مساعد ديناميكي مطلوب منه تنسيق الإجراءات وإعادة بناء الاتصال بين مجموعة الدعم وقطعة العمل تلقائيًا وبسرعة وفقًا للمتطلبات المتغيرة مع مرور الوقت لعملية التصنيع. لا تتداخل عملية إعادة البناء مع وضع قطعة العمل بأكملها ولا تسبب إزاحة أو اهتزازًا محليًا. تسمى معدات العملية القائمة على هذا المفهوم بتركيبات المجموعة القابلة لإعادة التكوين ذاتيًا [39]، والتي تتمتع بمزايا المرونة وإمكانية إعادة التكوين والاستقلالية. يمكن لمجموعة التثبيت القابلة لإعادة التكوين ذاتيًا تخصيص دعامات مساعدة متعددة لمواضع مختلفة على السطح المدعوم وفقًا لمتطلبات عملية التصنيع، ويمكنها التكيف مع قطع العمل ذات الشكل المعقد مع مساحة كبيرة، مع ضمان الصلابة الكافية والقضاء على الدعامات الزائدة. طريقة عمل التثبيت هي أن وحدة التحكم ترسل التعليمات وفقًا للبرنامج المبرمج، وتقوم القاعدة المتنقلة بإحضار عنصر الدعم إلى الموضع المستهدف وفقًا للتعليمات. يتكيف عنصر الدعم مع الشكل الهندسي المحلي لقطعة العمل لتحقيق دعم متوافق. يمكن التحكم في الخصائص الديناميكية (الصلابة والتخميد) لمنطقة التلامس بين عنصر دعم واحد وقطعة العمل المحلية عن طريق تغيير معلمات عنصر الدعم (على سبيل المثال، يمكن لعنصر الدعم الهيدروليكي عادةً تغيير الضغط الهيدروليكي المدخل لتغيير خصائص التلامس). يتم تشكيل الخصائص الديناميكية لنظام العملية من خلال اقتران الخصائص الديناميكية لمنطقة الاتصال بين عناصر الدعم المتعددة وقطعة العمل، وترتبط بمعلمات كل عنصر دعم وتخطيط مجموعة عناصر الدعم. يحتاج تصميم مخطط إعادة بناء الدعم متعدد النقاط لمجموعة التثبيت القابلة لإعادة التكوين إلى مراعاة القضايا الثلاث التالية: التكيف مع الشكل الهندسي لقطعة العمل، وإعادة وضع عناصر الدعم بسرعة، والتعاون المنسق لنقاط الدعم المتعددة [40]. لذلك، عند استخدام تركيبات المجموعة القابلة لإعادة التكوين ذاتيًا، من الضروري استخدام شكل قطعة العمل وخصائص الحمل وظروف الحدود المتأصلة كمدخلات لحل تخطيط الدعم متعدد النقاط ومعلمات الدعم في ظل ظروف معالجة مختلفة، وتخطيط مسار حركة الدعم متعدد النقاط، وإنشاء رمز التحكم من نتائج الحل، واستيراده إلى وحدة التحكم. في الوقت الحاضر، أجرى علماء محليون وأجانب بعض الأبحاث ومحاولات بشأن تركيبات المجموعة القابلة لإعادة التكوين الذاتي. في البلدان الأجنبية، قام مشروع الاتحاد الأوروبي SwarmItFIX بتطوير نظام تثبيت جديد عالي التكيف وقابل لإعادة التكوين الذاتي [41]، والذي يستخدم مجموعة من الدعامات المساعدة المتنقلة للتحرك بحرية على طاولة العمل وإعادة التموضع في الوقت الفعلي لدعم الأجزاء المعالجة بشكل أفضل. تم تنفيذ النموذج الأولي لنظام SwarmItFIX في هذا المشروع (انظر الشكل 9أ) وتم اختباره في موقع إحدى شركات تصنيع الطائرات الإيطالية. في الصين، قام فريق وانج هوي بجامعة تسينغهوا بتطوير طاولة عمل لدعم المشبك بأربع نقاط يمكن التحكم فيها بالتنسيق مع أداة آلية [42] (انظر الشكل 9ب). يمكن لطاولة العمل هذه دعم المسمار المعلق وتجنب الأداة تلقائيًا أثناء التشغيل الدقيق للمسمار في شفرة التوربين.
مع استمرار زيادة متطلبات تصميم نسبة الدفع إلى الوزن لمحركات الطائرات، يتم تقليل عدد الأجزاء تدريجيًا، ويزداد مستوى إجهاد الأجزاء بشكل متزايد. وصل أداء المادتين الهيكليتين التقليديتين الرئيسيتين عاليتي الحرارة إلى حده الأقصى. في السنوات الأخيرة، تطورت مواد جديدة لشفرات محركات الطائرات بسرعة، ويتم استخدام المزيد والمزيد من المواد عالية الأداء لصنع شفرات رقيقة الجدران. من بينها، γ- تتمتع سبيكة TiAl [43] بخصائص ممتازة مثل القوة النوعية العالية ومقاومة درجات الحرارة العالية ومقاومة الأكسدة الجيدة. وفي الوقت نفسه، تبلغ كثافتها 3.9 جم/سم3، وهو نصف كثافة السبائك عالية الحرارة فقط. وفي المستقبل، تتمتع بإمكانات كبيرة كشفرة في نطاق درجة حرارة 700-800 درجة مئوية.℃. رغم أن γ- تتمتع سبيكة TiAl بخصائص ميكانيكية ممتازة، كما أن صلابتها العالية وموصليتها الحرارية المنخفضة ومتانتها المنخفضة للكسر وهشاشتها العالية تؤدي إلى ضعف سلامة السطح وانخفاض دقة γ- مادة سبائك TiAl أثناء القطع، مما يؤثر بشكل خطير على عمر خدمة الأجزاء. لذلك، فإن أبحاث المعالجة γ- تتمتع سبيكة TiAl بأهمية وقيمة نظرية مهمة، وهي اتجاه بحثي مهم في تكنولوجيا معالجة الشفرات الحالية.
تتميز شفرات المحرك الهوائي بأسطح منحنية معقدة وتتطلب دقة عالية في الشكل. حاليًا، تستخدم الآلات الدقيقة الخاصة بها بشكل أساسي طرق الآلات التكيفية الهندسية القائمة على تخطيط المسار وإعادة بناء النموذج. يمكن لهذه الطريقة أن تقلل بشكل فعال من تأثير الأخطاء الناجمة عن التموضع والمشابك وما إلى ذلك على دقة تصنيع الشفرة. التأثير. ومع ذلك، نظرًا للسمك غير المتساوي لقطعة شفرة التشكيل بالقالب، فإن عمق القطع في مناطق مختلفة من الأداة يختلف أثناء عملية القطع وفقًا للمسار المخطط له، مما يجلب عوامل غير مؤكدة إلى عملية القطع ويؤثر على استقرار المعالجة. في المستقبل، أثناء عملية الآلات التكيفية CNC، يجب تتبع تغييرات حالة الآلات الفعلية بشكل أفضل [44]، وبالتالي تحسين دقة تصنيع الأسطح المنحنية المعقدة بشكل كبير وتشكيل طريقة آلات تكيفية للتحكم المتغيرة بمرور الوقت والتي تضبط معلمات القطع بناءً على بيانات ردود الفعل في الوقت الفعلي.
نظرًا لأن الشفرات هي أكبر أنواع الأجزاء في المحرك، فإن كفاءة تصنيع الشفرات تؤثر بشكل مباشر على كفاءة التصنيع الإجمالية للمحرك، كما تؤثر جودة تصنيع الشفرات بشكل مباشر على أداء المحرك وعمره. لذلك، أصبح التصنيع الدقيق الذكي للشفرات اتجاه تطوير تصنيع شفرات المحرك في العالم اليوم. يعد البحث والتطوير لأدوات الماكينة ومعدات العمليات هو المفتاح لتحقيق معالجة ذكية للشفرات. مع تطور تقنية CNC، تحسن مستوى ذكاء أدوات الماكينة بسرعة، وتم تعزيز قدرة المعالجة والإنتاج بشكل كبير. لذلك، يعد البحث والتطوير والابتكار لمعدات العمليات الذكية اتجاهًا مهمًا لتطوير المعالجة الفعالة والدقيقة للشفرات ذات الجدران الرقيقة. يتم دمج أدوات الماكينة CNC عالية الذكاء مع معدات العمليات لتشكيل نظام معالجة شفرة ذكي (انظر الشكل 10)، والذي يحقق معالجة CNC عالية الدقة وعالية الكفاءة وقابلة للتكيف للشفرات ذات الجدران الرقيقة.
احدث الموضوعات2024-12-31
2024-12-04
2024-12-03
2024-12-05
2024-11-27
2024-11-26
ينتظر فريق المبيعات المحترف لدينا استشارتك.
EN
AR
BG
HR
CS
DA
NL
FI
FR
DE
EL
HI
IT
JA
KO
لا
PL
PT
RO
RU
ES
SV
TL
IW
LV
LT
SR
SK
SL
UK
VI
ET
HU
TH
TR
AF
MS
GA
IS
