بصفتها مكونًا رئيسيًا لتحقيق أداء المحركات النفاثة، تتميز الشفرات بخصائص نموذجية مثل الجدران الرقيقة، والأشكال الخاصة، والهياكل المعقدة، والمواد الصعبة التعامل معها، والمطالب العالية بدقة المعالجة وجودة السطح. كيف يمكن تحقيق معالجة دقيقة وكفؤة للشفرات هو تحدي رئيسي في مجال تصنيع المحركات النفاثة الحالي. من خلال تحليل العوامل الرئيسية التي تؤثر على دقة معالجة الشفرات، يتم تلخيص الوضع الحالي لأبحاث تقنية ومعاير معالجة الدقة للشفرات بشكل شامل، وتُتوقع اتجاهات تطور تقنية معالجة شفرات المحركات النفاثة.
في صناعة الطيران الفضائي، يتم استخدام الأجزاء الخفيفة الوزن ذات القوة العالية والجدران الرقيقة على نطاق واسع وهي مكونات أساسية لتحقيق أداء المعدات الهامة مثل محركات الطائرات [1]. على سبيل المثال، شفرات المروحة المصنوعة من سبيكة التيتانيوم لمحركات الطائرات ذات نسبة التجاوز الكبيرة (انظر الشكل 1) يمكن أن تصل إلى طول متر واحد، مع ملفات شفرات معقدة وهياكل منصة رطوبة، وسمك الجزء الأرق يصل فقط إلى 1.2 مم، وهو جزء خاص كبير الحجم ذو جدران رقيقة نموذجية [2]. باعتبارها قطعة خاصة ذات جدران رقيقة وضعف في الصلابة، فإن الشفرة عرضة للتشوه والتذبذب أثناء المعالجة [3]. هذه المشاكل تؤثر بشكل خطير على دقة المعالجة وجودة السطح للشفرة.
يعتمد أداء المحرك بشكل كبير على مستوى تصنيع الشفرات. أثناء تشغيل المحرك، تحتاج الشفرات إلى العمل بثبات تحت بيئات تشغيل متطرفة مثل درجات الحرارة العالية والضغوط المرتفعة. هذا يتطلب أن يكون مادة الشفرة ذات قوة جيدة، مقاومة للإجهاد التعبوي، ومقاومة للتآكل عند درجات الحرارة العالية، مع ضمان الاستقرار الهيكلي [2]. عادةً ما تُستخدم السبائك التيتانيومية أو السبائك عالية الحرارة لشفرات محرك الطائرة. ومع ذلك، فإن السبائك التيتانيومية والسبائك عالية الحرارة لها قابلية تصنيع سيئة. أثناء عملية القطع، تكون قوة القطع كبيرة وتتآكل الأداة بسرعة. مع زيادة ارتداء الأداة، سترتفع قوة القطع أكثر، مما يؤدي إلى تشوه واهتزاز تصنيعي أكثر خطورة، مما يؤدي إلى دقة أبعاد منخفضة وجودة سطحية سيئة للأجزاء. من أجل تحقيق متطلبات الأداء التشغيلي للمحرك تحت الظروف العملية المتطرفة، فإن دقة التصنيع وجودة السطح للشفرات مرتفعة للغاية. على سبيل المثال، خذ شفرات المروحة المصنوعة من سبيكة التيتانيوم المستخدمة في محرك توربيني ذو نسبة انحراف عالية محلية الصنع، طول الشفرة الإجمالي هو 681 مم، بينما سمكها أقل من 6 مم. متطلب الملف هو -0.12 إلى +0.03 مم، ودقة الأبعاد للحواف الدخول والخروج هي -0.05 إلى +0.06 مم، وخطأ التواء قسم الشفرة يكون ضمن ± 10′, وقيمة خشونة السطح Ra أفضل من 0.4 μ م. عادةً ما يتطلب هذا النوع من الدقة معالجة باستخدام أداة CNC ذات خمس محاور. ومع ذلك، بسبب ضعف صلابة الشفرة، والهيكل المعقد، والمواد الصعبة في المعالجة، لضمان دقة التصنيع وجودته، يجب على العاملين في العملية تعديل معلمات القطع عدة مرات أثناء عملية التصنيع، مما يحد بشدة من أداء مركز التصنيع باستخدام الحاسوب CNC ويتسبب في هدر كبير للكفاءة [4]. لذلك، مع التطور السريع لتكنولوجيا تصنيع CNC، كيف يمكن تحقيق السيطرة على التشوه وكبت الاهتزاز أثناء تصنيع الأجزاء ذات الجدران الرقيقة واستغلال قدرات تصنيع مراكز CNC بالكامل أصبح حاجة ملحة للشركات المصنعة المتقدمة.
جذب البحث حول تقنية التحكم في التشوه للأجزاء ذات الصلابة الضعيفة ذات الجدران الرقيقة اهتمام المهندسين والباحثين لفترة طويلة. في الممارسة الإنتاجية المبكرة، كان الناس يستخدمون غالبًا استراتيجية خط المياه عن طريق الحفر البديل على جانبي الهياكل الرقيقة، مما يمكن أن يقلل بسهولة من التأثيرات السلبية للتشوه والاهتزاز على الدقة الأبعادية إلى حد معين. بالإضافة إلى ذلك، هناك أيضًا طريقة لتحسين صلابة المعالجة من خلال إضافة هياكل تضحية مسبقة الصنع مثل أضلاع التقوية.
من أجل تلبية متطلبات الخدمة المستقرة في بيئة درجات حرارة عالية وضغط عالٍ، فإن المواد الشائعة المستخدمة في شفرات محركات الطائرات هي سبائك التيتانيوم أو السبائك ذات درجة الحرارة العالية. في السنوات الأخيرة، أصبحت المركبات بين معدني التيتانيوم والألومنيوم أيضًا مادة لشفرات ذات إمكانيات تطبيقية كبيرة. تتميز سبائك التيتانيوم بخصائص مثل انخفاض نقل الحرارة، انخفاض اللدونة، انخفاض معامل المرونة والانجذاب القوي، مما يجعلها تواجه مشاكل مثل قوة القطع الكبيرة، درجة حرارة القطع العالية، التشديد الشديد أثناء العمل والتآكل الكبير للأدوات أثناء القطع. إنها مواد صعبة القطع بشكل نموذجي (شكل البنية الدقيقة راجع الشكل 2أ) [7]. أهم خصائص السبائك ذات درجة الحرارة العالية هي اللدونة العالية والقوة، نقل الحرارة السيء وكثافة الحل الصلب الكبير داخل المادة [8]. يؤدي تشوه الشبكة البلورية نتيجة للتشوه الكبير أثناء عملية القطع إلى مقاومة تشكيل عالية، قوة قطع كبيرة وظاهرة تصلب بارد شديدة، وهي أيضًا من المواد الصعبة القطع بشكل نموذجي (شكل البنية الدقيقة راجع الشكل 2ب). لذلك، من المهم جدًا تطوير تقنية قطع فعالة ودقيقة للمواد الصعبة القطع مثل سبائك التيتانيوم والسبائك ذات درجة الحرارة العالية. لتحقيق قطع فعال ودقيق لهذه المواد الصعبة، أجرى الباحثون المحليون والأجانب أبحاثًا عميقة من حيث أساليب القطع الابتكارية، المواد الأمثل لأدوات القطع والمعلمات المحسّنة لعملية القطع.
فيما يتعلق بالأبحاث الابتكارية وتطوير طرق القطع، قدّم العلماء وسائل مساعدة مثل تسخين الليزر وتبريد درجات الحرارة المنخفضة جدًا لتحسين قابلية المواد للتصنيع وتحقيق قطع فعال. مبدأ عمل معالجة المساعدة بتسخين الليزر [9] (انظر الشكل 3أ) هو تركيز شعاع ليزري عالي الطاقة على سطح peace أمام حافة القطع، مما يؤدي إلى تليين المادة عن طريق تسخين الشعاع محليًا، وتقليل مقاومة التدفق للمادة، وبالتالي تقليل قوة القطع وتآكل الأداة وتحسين جودة وكفاءة القطع. أما معالجة المساعدة بتبريد درجات الحرارة المنخفضة جدًا [10] (انظر الشكل 3ب) فتستخدم وسائل تبريد مثل النيتروجين السائل والغاز الكربوني ثنائي الأكسيد تحت ضغط عالٍ لتبريدها ورشها على جزء القطع لتبريد عملية القطع، مما يتجنب مشكلة ارتفاع درجة حرارة القطع المحلية المفرطة بسبب سوء نقل الحرارة في المادة، ويجعل peace هشًا محليًا، مما يعزز من تأثير كسر الرقائق. قامت شركة Nuclear AMRC في المملكة المتحدة باستخدام غاز ثاني أكسيد الكربون تحت ضغط عالٍ بنجاح لتبريد عملية تصنيع السبائك التيتانيومية. بالمقارنة مع حالة القطع الجاف، تشير التحليلات إلى أن معالجة المساعدة بتبريد درجات الحرارة المنخفضة يمكنها ليس فقط تقليل قوة القطع وتحسين جودة سطح القطع، ولكن أيضًا تقليل تآكل الأداة بشكل فعال وزيادة عمر الأداة الافتراضي. بالإضافة إلى ذلك، تعتبر معالجة المساعدة بالاهتزاز فوق الصوتي [11، 12] (انظر الشكل 3ج) أيضًا طريقة فعالة لقطع المواد الصعبة. من خلال تطبيق اهتزازات عالية التردد وذات نطاق صغير على الأداة، يتم تحقيق انفصال متقطع بين الأداة والpeace أثناء عملية التصنيع، مما يغيّر آلية إزالة المادة، ويحسن استقرار القطع الديناميكي، ويتجنب بشكل فعال الاحتكاك بين الأداة والسطح المصنوع، ويقلل من درجة حرارة القطع وقوة القطع، ويقلل من قيم الخشونة السطحية وتآكل الأداة. لقد لاقت تأثيراتها العملية الممتازة انتشارًا واسعًا.
للمواد الصعبة القطع مثل سبائك التيتانيوم، يمكن أن يحسن اختيار مواد الأدوات بشكل فعال نتائج القطع [8، 13]. أظهرت الدراسات أنه بالنسبة لمعالجة سبائك التيتانيوم، يمكن اختيار أدوات مختلفة بناءً على سرعة المعالجة. بالنسبة للقطع بسرعة منخفضة، يتم استخدام الصلب عالي السرعة ذو المحتوى العالي من الكوبالت، وللحفر بسرعة متوسطة، يتم استخدام أدوات السيراميك المغلفة بокسيد الألومنيوم، وبحيث يكون القطع بسرعة عالية، تُستخدم أدوات النتروجين البوروني المكعب (CBN)؛ أما لمعالجة السبائك ذات درجات الحرارة العالية، فيجب استخدام الصلب عالي السرعة ذي المحتوى العالي من الفاناديوم أو أدوات السيراميك YG ذات الصلابة العالية والمقاومة الجيدة للتآكل.
إن معلمات القطع تعد أيضًا عاملًا مهمًا يؤثر على نتيجة التشغيل. استخدام معلمات قطع مناسبة للمواد المقابلة يمكن أن يحسن بشكل فعال جودة وفعالية التشغيل. بأخذ معامل سرعة القطع كمثال، فإن السرعة المنخفضة للقطع قد تؤدي إلى تكوين منطقة حافة متراكمة على سطح المادة، مما يقلل من دقة تشغيل السطح؛ أما السرعة العالية للقطع فقد تسبب تراكم الحرارة بسهولة، مما يؤدي إلى احتراق peace العمل والآلة. في هذا الصدد، قامت فريق البروفيسور زhai Yuansheng في جامعة هاربين للتكنولوجيا والعلوم بتحليل الخصائص الميكانيكية والفيزيائية للمواد الصعبة التشغيل المستخدمة بشكل شائع وجمعت جدول توصيات لسرعات القطع الخاصة بالمواد الصعبة التشغيل من خلال تجارب تشغيل متعامدة [14] (انظر الجدول 1). استخدام الأدوات وسرعات القطع الموصى بها في الجدول للتشغيل يمكن أن يقلل بشكل فعال من عيوب التشغيل وتآكل الأدوات، ويعزز جودة التشغيل.
في السنوات الأخيرة، ومع التطور السريع لصناعة الطيران والزيادة في الطلب على السوق، زادت المتطلبات الخاصة بمعالجة كفاءة ودقة الشفرات الرقيقة بشكل متزايد، كما أصبحت الحاجة إلى تقنية تحكم أكثر دقة في التشوه أكثر إلحاحًا. وفي سياق تقنية التصنيع الذكي، الجمع بين تقنيات المعلومات والإلكترونيات الحديثة لتحقيق التحكم الذكي في التشوه والاهتزاز أثناء معالجة شفرات محركات الطائرات أصبح موضوعًا ساخنًا لكثير من الباحثين. إدخال أنظمة CNC الذكية في معالجة الدقة للأسطح المنحنية المعقدة للشفرات، وتعويض الأخطاء بناءً على أنظمة CNC الذكية بشكل نشط، يمكن أن يقمع بفعالية التشوه والاهتزاز.
لتعويض الخطأ النشط في عملية التصنيع، من أجل تحقيق تحسين وتحكم في معلمات التصنيع مثل مسار الأداة، من الضروري أولاً الحصول على تأثير معلمات العملية على تشوه التصنيع والاهتزاز. هناك طريقتان شائعتان الاستخدام: الأولى هي تحليل واستنتاج نتائج كل مرور للأداة من خلال قياس على الجهاز وتحليل الخطأ [15]؛ أما الثانية فهي إنشاء نموذج تنبؤي لتشوه التصنيع والاهتزاز باستخدام طرق مثل التحليل الديناميكي [16]، النمذجة العناصر المحدودة [17]، التجارب [18] والشبكات العصبية [19] (انظر الشكل 4).
بناءً على نموذج التنبؤ أو تقنية القياس على الجهاز المذكورة أعلاه، يمكن للأشخاص تحسين ومعالجة معلمات التشغيل في الوقت الفعلي. الاتجاه الرئيسي هو تعويض الأخطاء الناتجة عن التشوه والاهتزاز بإعادة تخطيط مسار الأداة. الطريقة الأكثر استخدامًا في هذا الاتجاه هي "طريقة التعويض المرآتي" [20] (انظر الشكل 5). هذه الطريقة تعوض تشوه القطع الواحد من خلال تصحيح مسار الأداة الاسمي. ومع ذلك، فإن التعويض الوحيد سيتسبب في تشوه جديد أثناء التشغيل. لذلك، من الضروري إنشاء علاقة تكرارية بين قوة القطع وتشوه التشغيل من خلال تعويضات متعددة لتصحيح التشوهات واحدة تلو الأخرى. بالإضافة إلى طريقة التعويض النشط للأخطاء بناءً على تخطيط مسار الأداة، يدرس العديد من العلماء كيفية السيطرة على التشوه والاهتزاز من خلال تحسين ومعالجة معلمات القطع ومعلمات الأداة. بالنسبة لقطع نوع معين من شفرات محرك الطائرة، تم تغيير معلمات التشغيل وإجراء اختبارات متعامدة متعددة. بناءً على بيانات الاختبار، تم تحليل تأثير كل معلمة قطع ومعلمة أداة على تشوه تشغيل الشفرة واستجابة الاهتزاز [21-23]. تم إنشاء نموذج تنبؤ خبرة لتحسين معلمات التشغيل، وتقليل تشوه التشغيل بشكل فعال، وقمع اهتزاز القطع.
بناءً على هذه النماذج والطرق، قامت العديد من الشركات بتطوير أو تحسين أنظمة التحكم العددي (CNC) لمراكز التشغيل الرقمي لتحقيق التحكم التكيفي في الوقت الفعلي لمعالم معالجة الأجزاء ذات الجدران الرقيقة. يعتبر نظام الحفر الأمثل لشركة OMAT الإسرائيلية [24] ممثلًا نموذجيًا في هذا المجال. يركز بشكل أساسي على تعديل سرعة التغذية باستخدام تقنية التكيف لتحقيق هدف الحفر تحت ضغط ثابت وتحقيق معالجة كفاءة وجودة عالية للمنتجات المعقدة. بالإضافة إلى ذلك، طبقت شركة جينغداو بيجينغ تقنية مشابهة في حالة تقنية كلاسيكية لإكمال نقش أنماط على سطح قشرة البيض من خلال التعويض التكيفي أثناء القياس المباشر على الجهاز [25]. كما اقترح THERRIEN من شركة GE الأمريكية [26] طريقة تصحيح فوري لأكواد تشغيل CNC أثناء العملية، مما قدم وسيلة تقنية أساسية للتصنيع التكيفي والتحكم الفوري للأجزاء ذات الجدران الرقيقة المعقدة. أما النظام الأوروبي لإصلاح مكونات توربين محرك الطائرة (AROSATEC)، فإنه يحقق الحفر الدقيق التكيفي بعد إصلاح الشفرة باستخدام التصنيع الإضافي، وقد تم تطبيقه في إنتاج إصلاح الشفرات لشركة MTU الألمانية وشركة SIFCO الإيرلندية [27].
استخدام المعدات العملية الذكية لتحسين صلابة نظام العملية وتحسين خصائص التخميد هو أيضًا وسيلة فعالة لقمع التشوه والاهتزاز في معالجة الألواح الرقيقة، وتحسين دقة المعالجة وجودة السطح. في السنوات الأخيرة، تم استخدام كميات كبيرة من أنواع مختلفة من المعدات العملية في معالجة شفرات محركات الطائرات المختلفة [28]. نظرًا لأن شفرات محركات الطائرات تتميز عادةً بخصائص هيكلية رقيقة وغير منتظمة، ومنطقة صغيرة للتشديد والتوجيه، وصلابة معالجة منخفضة، والتشوه المحلي تحت تأثير أحمال القطع، فإن معدات معالجة الشفرات تطبق عادة الدعم المساعد على قطعة العمل بناءً على مبدأ توجيه النقاط الستة [29] لتحسين صلابة نظام العملية وقمع تشوه المعالجة. تضع الألواح الرقيقة والسطوح المنحنية غير المنتظمة متطلباتين على تحديد وتثبيت أدوات التجهيز: أولًا، يجب توزيع قوة التثبيت أو القوة التلامسية للأدوات بشكل متساوٍ قدر الإمكان على السطح المنحني لتجنب التشوه المحلي الشديد لقطعة العمل تحت تأثير قوة التثبيت؛ ثانيًا، تحتاج عناصر التوجيه والتثبيت والدعم المساعد للأدوات إلى مطابقة أفضل للسطح المنحني المعقد لقطعة العمل لإنتاج قوة تلامس سطحية موحدة عند كل نقطة تلامس. استجابة لهذه المتطلبات، اقترح الباحثون نظام أدوات مرنة. يمكن تقسيم أنظمة الأدوات المرنة إلى أدوات مرنة بتغير الطور وأدوات مرنة متكيفة. تستفيد أدوات التجهيز المرنة بتغير الطور من التغيرات في الصلابة والتخفيف قبل وبعد تغيير الطور للسائل: السائل في الطور السائل أو المتنقل لديه صلابة وتخفيف منخفضان ويمكنه التكيف مع السطح المنحني المعقد لقطعة العمل تحت ضغط منخفض. بعد ذلك، يتم تحويل السائل إلى طور صلب أو تثبيته بواسطة قوى خارجية مثل الكهرباء/المغناطيسية/الحرارة، مما يزيد بشكل كبير من الصلابة والتخفيف، وبالتالي توفير دعم مرن وموحد لقطعة العمل وقمع التشوه والاهتزاز.
تستخدم معدات العملية في التكنولوجيا التقليدية لمعالجة شفرات محركات الطائرات المواد التي تتغير حالاتها مثل السبائك ذائبة النقطة المنخفضة كوسيلة دعم مساعدة. أي بعد تثبيت وتحديد موقع قطعة العمل الخام بنقاط الستة، يتم صب مرجع تحديد الموقع الخاص بقطعة العمل في كتلة صب باستخدام سبيكة ذائبة النقطة المنخفضة لتوفير دعم مساعد للعملية، ويتم تحويل تحديد الموقع المعقد إلى تحديد موقع الأسطح المنتظمة، ثم يتم تنفيذ معالجة دقيقة للجزء المطلوب (انظر الشكل 6). تحتوي هذه الطريقة العملية على عيوب واضحة: يؤدي تحويل مرجع تحديد الموقع إلى انخفاض دقة تحديد الموقع؛ تكون إعدادات الإنتاج معقدة، كما أن عملية الصب والذوبان للسبائك ذائبة النقطة المنخفضة تسبب مشاكل من نوع الرواسب وتنظيف سطح قطعة العمل. وفي الوقت نفسه، تكون ظروف الصب والذوبان سيئة نسبيًا [30]. من أجل حل العيوب العملية المذكورة أعلاه، فإن الطريقة الشائعة هي إدخال هيكل دعم متعدد النقاط مدمج مع مادة تتغير حالتها [31]. يلامس الجزء العلوي من هيكل الدعم قطعة العمل لموقعها، بينما يغمر الجزء السفلي غرفة السبيكة ذائبة النقطة المنخفضة. يتم تحقيق الدعم المساعد المرنة بناءً على خصائص تغيير الحالة للسبيكة ذائبة النقطة المنخفضة. وعلى الرغم من أن إدخال هيكل الدعم يمكن أن يتجنب حدوث تشوهات سطحية بسبب اتصال السبائك ذائبة النقطة المنخفضة بالشفرات، إلا أن أداء مواد تغيير الحالة يفرض قيودًا، فلا يمكن للمعدات المرنة القائمة على تغيير الحالة أن تلبي في نفس الوقت الشرطين الأساسيين وهما الصلابة العالية والسرعة العالية في الاستجابة، مما يجعل من الصعب تطبيقها في الإنتاج الآلي الفعال.
من أجل حل مشاكل الأدوات المرنة ذات التغيير الطوري، قام العديد من العلماء بدمج مفهوم التكيف في البحث والتطوير حول الأدوات المرنة. يمكن للأدوات المرنة التكيفية أن تتطابق بشكل تكيفي مع أشكال الشفرات المعقدة وأخطاء الشكل المحتملة من خلال أنظمة كهروميكانيكية. ومن أجل ضمان توزيع القوة التلامسية بشكل متساوٍ على كامل الشفرة، فإن الأدوات عادة ما تستخدم دعائم متعددة النقاط لتشكيل مصفوفة دعم. اقترح فريق وانغ هوي من جامعة تسينغوا دعامة عملية مرنة متعددة النقاط مناسبة لمعالجة الشفرات بالشكل القريب من الشكل النهائي [32، 33] (انظر الشكل 7). تستخدم الأداة عناصر تثبيت مرنة متعددة للمساعدة في دعم سطح الشفرة للشفرة بالقرب من الشكل النهائي، مما يزيد من مساحة التلامس. كل منطقة تلامس وضمان توزيع قوة التثبيت بشكل متساوٍ على كل جزء من الأجزاء الملامسة وعلى الشفرة بالكامل، مما يحسن صلابة نظام العملية ويمنع بشكل فعال التشوه المحلي للشفرة. تحتوي الأدوات على درجات متعددة من الحرية السلبية، والتي يمكنها التوافق مع شكل الشفرة وأخطائها بينما تتجنب التوضع الزائد. بالإضافة إلى تحقيق الدعم التكيفي باستخدام المواد المرنة، يتم أيضًا تطبيق مبدأ الاستقراء الكهرومغناطيسي في البحث والتطوير للأدوات المرنة التكيفية. اخترع فريق يانغ ييتشينغ في جامعة بكين للطيران والفضاء جهاز دعم مساعد بناءً على مبدأ الاستقراء الكهرومغناطيسي [34]. تستخدم الأدوات دعمًا مساعدًا مرناً محفزًا بإشارة كهرومغناطيسية، والذي يمكنه تغيير خصائص الامتصاص لنظام العملية. أثناء عملية التثبيت، يتلاءم الدعم المساعد مع شكل peace تحت تأثير المغناطيس الدائم. أثناء المعالجة، ستُنقل الاهتزازات الناتجة عن peace إلى الدعم المساعد، وسيتم تحفيز القوة الكهرومغناطيسية العكسية وفقًا لمبدأ الاستقراء الكهرومغناطيسي، مما يقمع اهتزاز معالجة peace ذات الجدران الرقيقة.
في الوقت الحاضر، أثناء تصميم معدات العمليات، يتم استخدام طرق مثل التحليل العنصري المحدود والخوارزمية الجينية وغيرها لتحسين تخطيط الدعائم المساعدة متعددة النقاط [35]. ومع ذلك، فإن نتيجة التحسين يمكن أن تضمن فقط تقليل تشوه المعالجة عند نقطة واحدة، ولا يمكنها ضمان تحقيق نفس تأثير كبح التشوه في أجزاء أخرى من المعالجة. في عملية معالجة الشفرة، يتم عادةً تنفيذ سلسلة من عمليات الأداة على قطعة العمل على نفس آلة التنظيف، ولكن متطلبات التثبيت لمعالجة أجزاء مختلفة تكون مختلفة وقد تتغير حتى مع مرور الوقت. بالنسبة لطريقة الدعم متعدد النقاط الساكنة، إذا تم تحسين صلابة نظام العملية عن طريق زيادة عدد الدعائم المساعدة، فمن ناحية ستزيد كتلة وحجم أدوات الإنتاج، ومن ناحية أخرى سيتم ضغط مساحة حركة الأداة. إذا تم إعادة ضبط موقع الدعامة المساعدة أثناء معالجة أجزاء مختلفة، سيتعين بالضرورة إيقاف العملية، مما يؤدي إلى تقليل كفاءة المعالجة. لذلك، تم اقتراح معدات العمليات المتتابعة [36-38] التي تقوم بتعديل تخطيط الدعم وقوة الدعم تلقائيًا عبر الإنترنت بناءً على عملية المعالجة. يمكن لمعدات العمليات المتتابعة (انظر الشكل 8) تحقيق دعم ديناميكي من خلال التعاون المنسق بين الأداة وأدوات الإنتاج بناءً على مسار الأداة وتغيرات الظروف التشغيلية لعملية القطع المتغيرة زمنيًا قبل بدء أي إجراء معالجة: أولاً، يتم تحريك الدعامة المساعدة إلى موقع يساعد على كبح تشوه المعالجة الحالي، بحيث يتم تقليل منطقة المعالجة. يتم دعم قطعة العمل بشكل نشط، بينما تبقى الأجزاء الأخرى من قطعة العمل في مكانها مع أقل اتصال ممكن، مما يتوافق مع متطلبات التثبيت المتغيرة مع الزمن خلال عملية المعالجة.
من أجل تحسين قدرة الدعم الديناميكي التكيفية للمعدات العملية بشكل أكبر، والتوافق مع متطلبات التثبيت الأكثر تعقيدًا أثناء العملية، وتحسين جودة وكفاءة إنتاج معالجة الشفرات، تم توسيع الدعم المساعد اللاحق إلى مجموعة تتكون من عدة دعائم مساعدة ديناميكية. يتطلب كل دعامة مساعدة ديناميكية التنسيق في الأفعال وإعادة بناء الاتصال تلقائيًا وسريعاً بين مجموعة الدعائم والقطعة المعملية وفقًا لمتطلبات العملية الصناعية المتغيرة بمرور الوقت. لا يتدخل عملية إعادة البناء مع تحديد موقع القطعة المعملية بالكامل ولا يسبب انزياحًا أو اهتزازًا محليًا. تُسمى معدات العملية المستندة إلى هذا المفهوم بمجموعة أداة ذاتية إعادة التكوين [39]، والتي تتميز بالمرونة وإعادة التشكيل والاستقلالية. يمكن لمجموعة الأدوات ذاتية إعادة التكوين تخصيص عدة دعائم مساعدة لمواقع مختلفة على سطح الدعم حسب متطلبات العملية الصناعية ويمكنها التكيف مع القطع المعملية ذات الأشكال المعقدة والمجالات الكبيرة، مع ضمان صلابة كافية والتخلص من الدعائم الزائدة. طريقة عمل الأداة هي أن المحكم يرسل التعليمات وفقًا للبرنامج المبرمج، ويقوم القاعدة المتنقلة بإحضار عنصر الدعم إلى الموقع المستهدف وفقًا للتعليمات. يتكيف عنصر الدعم مع الشكل الهندسي المحلي للقطعة المعملية لتحقيق دعم مرن. يمكن التحكم في الخصائص الديناميكية (الصلادة والرطوبة) لمنطقة الاتصال بين عنصر الدعم الواحد والقطعة المعملية المحلية بتغيير معلمات عنصر الدعم (على سبيل المثال، يمكن لتغير الضغط الهيدروليكي عادةً تغيير خصائص الاتصال). تتشكل الخصائص الديناميكية لنظام العملية من خلال Kopling للخصائص الديناميكية لمنطقة الاتصال بين عدة عناصر دعم والقطعة المعملية، وهي مرتبطة بمعلمات كل عنصر دعم وتخطيط مجموعة عناصر الدعم. يجب أن تأخذ تصميم مخطط إعادة بناء الدعم متعدد النقاط لمجموعة الأدوات ذاتية إعادة التكوين في الاعتبار الثلاث قضايا التالية: التوافق مع الشكل الهندسي للقطعة المعملية، إعادة وضع عناصر الدعم بسرعة، والتعاون المنسق بين نقاط الدعم المتعددة [40]. لذلك، عند استخدام مجموعة الأدوات ذاتية إعادة التكوين، يجب استخدام شكل القطعة المعملية وخصائص الحمل والشروط الحدية الأصلية كمدخلات لحل تخطيط الدعم متعدد النقاط ومعلمات الدعم تحت ظروف المعالجة المختلفة، والتخطيط لمسار حركة الدعم متعدد النقاط، وإنشاء رمز التحكم من نتائج الحل واستيراده إلى المحكم. حاليًا، قام الباحثون المحليون والأجانب بإجراء بعض الأبحاث والمحاولات حول مجموعات الأدوات ذاتية إعادة التكوين. في الخارج، قامت مشروع SwarmItFIX الأوروبي بتطوير نظام أداة جديد ذاتي إعادة تكوين ذو مرونة عالية [41]، والذي يستخدم مجموعة من الدعائم المساعدة المتنقلة للتحرك بحرية على الطاولة العاملية وإعادة التوضع في الوقت الفعلي لدعم أفضل للأجزاء المصنعة. تم تنفيذ نموذج SwarmItFIX في هذا المشروع (انظر الشكل 9a) واختباره في موقع شركة الطيران الإيطالية. في الصين، طور فريق وانغ هوي من جامعة تسينغوا منضدة دعم رباعي النقطة يمكن التحكم فيها بالتنسيق مع آلة CNC [42] (انظر الشكل 9b). يمكن لهذه المنضدة دعم الساق المعلقة وتتجنب الأدوات تلقائيًا أثناء التشغيل الدقيق للساق لشفرة التوربين. أثناء العملية، يتم تنسيق الدعم المساعد الرباعي مع مركز التصنيع باستخدام الحاسوب لإعادة بناء حالة الاتصال الرباعي وفقًا لموقع حركة الأداة، مما يتجنب التداخل بين الأداة والدعم المساعد ويضمن تأثير الدعم.
مع استمرار زيادة متطلبات تصميم نسبة الدفع إلى الوزن لمحركات الطائرات، يتم تقليل عدد الأجزاء تدريجياً، ويزداد مستوى الإجهاد على الأجزاء. لقد وصلت خصائص المادتين الرئيسيتين التقليديتين للمواد الهيكلية عالية الحرارة إلى حدودها. في السنوات الأخيرة، تطورت المواد الجديدة لأشرطة محركات الطائرات بسرعة، واستُخدمت المزيد من المواد ذات الأداء العالي لصنع الأشرطة الرقيقة. ومن بينها، γ - سبيكة TiAl[43] لديها خصائص ممتازة مثل القوة النوعية العالية، مقاومة درجات الحرارة العالية والمقاومة الجيدة للتآكل. في الوقت نفسه، كثافتها هي 3.9g/cm3، وهي فقط نصف كثافة السبائك عالية الحرارة. في المستقبل، لديها إمكانات كبيرة كشفرة ضمن نطاق درجة حرارة 700-800 ℃ . على الرغم من γ - خليط TiAl يتمتع بخصائص ميكانيكية ممتازة، حيث يؤدي صلابته العالية، وقلة قدرته على إجراء الحرارة، وكسره الهش والمتانة المنخفضة إلى سوء سلامة السطح ودقة منخفضة أثناء γ - معالجة مادة خليط TiAl، مما يؤثر بشكل خطير على عمر الأجزاء الخدمي. لذلك، البحث في معالجة γ - خليط TiAl له أهمية نظرية وقيمة كبيرة، وهو اتجاه بحث مهم للتكنولوجيا الحالية لمعالجة الشفرات.
لدى شفرات محرك الطيران أسطح منحنية معقدة وتتطلب دقة عالية في الشكل. حاليًا، تعتمد عملية تشغيلها بدقة بشكل أساسي على طرق التصنيع الهندسي التكيفي المستندة إلى تخطيط المسار وإعادة بناء النموذج. يمكن لهذه الطريقة أن تقلل بشكل فعال من تأثير الأخطاء الناتجة عن التوضع والتشديد وما إلى ذلك على دقة تصنيع الشفرات. ومع ذلك، بسبب عدم انتظام سماكة مادة القالب المسبوك للشفرة، فإن عمق القطع يكون مختلفًا في مناطق مختلفة أثناء عملية القطع وفقًا للمسار المخطط، مما يجلب عوامل غير مؤكدة إلى عملية القطع ويؤثر على استقرار التشغيل. في المستقبل، خلال عملية التصنيع التكيفي باستخدام الحاسوب الرقمي (CNC)، يجب تتبع التغيرات في حالة التشغيل الفعلية بشكل أفضل [44]، وبالتالي تحسين دقة تصنيع الأسطح المنحنية المعقدة بشكل كبير وتشكيل طريقة تصنيع تكيفي مع التحكم الزمني المتغير التي تقوم بتعديل معلمات القطع بناءً على بيانات رد الفعل الفوري.
بصفتها أكبر نوع من الأجزاء في المحرك، فإن كفاءة تصنيع الشفرات تؤثر بشكل مباشر على الكفاءة الإجمالية لتصنيع المحرك، وتأتي جودة تصنيع الشفرات لتؤثر مباشرة على أداء وعمر المحرك. لذلك، أصبحت معالجة الشفرات بدقة ذكية اتجاه تطوير تصنيع شفرات المحركات في العالم اليوم. إن البحث والتطوير في ماكينات الأدوات والمعدات العملية هو المفتاح لتحقيق معالجة الشفرات الذكية. ومع تطور تقنية التحكم العددي (CNC)، تحسنت مستوى الذكاء في الآلات بشكل سريع، مما زاد بشكل كبير من قدرة الإنتاج والتجميع. لذلك، يُعتبر البحث والتطوير والإبداع في المعدات العملية الذكية اتجاهًا مهمًا للتنمية لتحقيق معالجة دقيقة وكفؤة للشفرات ذات الجدران الرقيقة. يتم دمج الآلات الرقمية عالية الذكاء مع المعدات العملية لتكوين نظام معالجة شفرات ذكية (راجع الشكل 10)، والذي يحقق معالجة رقمية دقيقة وكفؤة وقابلة للتكيّف للشفرات ذات الجدران الرقيقة.
أخبار ساخنة2024-12-31
2024-12-04
2024-12-03
2024-12-05
2024-11-27
2024-11-26
فريق المبيعات المحترف لدينا في انتظار استشارتك.
EN
AR
BG
HR
CS
DA
NL
FI
FR
DE
EL
HI
IT
JA
KO
NO
PL
PT
RO
RU
ES
SV
TL
IW
LV
LT
SR
SK
SL
UK
VI
ET
HU
TH
TR
AF
MS
GA
IS
