Præcisionsbearbejdningsteknologi og udstyr til tyndvæggede, specialformede og komplekse blade af flymotorer

Som en nøglekomponent for at opnå flymotorers ydeevne har blade typiske egenskaber såsom tyndvæggede, specialformede, komplekse strukturer, vanskelige materialer at bearbejde og høje krav til bearbejdningsnøjagtighed og overfladekvalitet. Hvordan man opnår præcis og effektiv bearbejdning af vinger er en stor udfordring inden for det nuværende produktionsområde for flymotorer. Gennem analysen af ​​nøglefaktorerne, der påvirker knivens bearbejdningsnøjagtighed, opsummeres den nuværende status for forskning i knivpræcisionsbehandlingsteknologi og -udstyr omfattende, og udviklingstendensen inden for aero-motor vingebehandlingsteknologi forventes.

I rumfartsindustrien er lette, højstyrke tyndvæggede dele meget udbredt og er nøglekomponenter for at opnå ydeevnen af ​​vigtigt udstyr såsom flymotorer [1]. For eksempel kan titaniumlegeringsventilatorbladene på flymotorer med stort bypassforhold (se figur 1) være op til 1 meter lange, med komplekse vingeprofiler og dæmpende platformstrukturer, og tykkelsen af ​​den tyndeste del er kun 1.2 mm, hvilket er en typisk stor tyndvægget specialformet del [2]. Som en typisk tyndvægget specialformet del med svag stivhed er bladet tilbøjeligt til at bearbejde deformation og vibrationer under bearbejdningen [3]. Disse problemer påvirker i høj grad bearbejdningsnøjagtigheden og overfladekvaliteten af ​​bladet.

Motorens ydeevne afhænger i høj grad af knivenes produktionsniveau. Under driften af ​​motoren skal knivene arbejde stabilt under ekstreme driftsmiljøer såsom høj temperatur og højt tryk. Dette kræver, at bladets materiale skal have god styrke, udmattelsesbestandighed og højtemperaturkorrosionsbestandighed og sikre strukturel stabilitet [2]. Normalt bruges titanlegeringer eller højtemperaturlegeringer til flymotorblade. Imidlertid har titanlegeringer og højtemperaturlegeringer dårlig bearbejdelighed. Under skæreprocessen er skærekraften stor, og værktøjet slides hurtigt. Efterhånden som værktøjets slid øges, vil skærekraften stige yderligere, hvilket resulterer i mere alvorlige bearbejdningsdeformationer og vibrationer, hvilket resulterer i lav dimensionsnøjagtighed og dårlig overfladekvalitet af delene. For at opfylde motorens serviceydelseskrav under ekstreme arbejdsforhold er knivenes bearbejdningsnøjagtighed og overfladekvalitet ekstremt høj. Tager vi titaniumlegeringsventilatorbladene, der bruges i en indenlandsk produceret turbofanmotor med højt bypassforhold, som et eksempel, er den samlede længde af vingen 681 mm, mens tykkelsen er mindre end 6 mm. Profilkravet er -0.12 til +0.03 mm, dimensionsnøjagtigheden af ​​indløbs- og udstødningskanterne er -0.05 til +0.06 mm, torsionsfejlen for vingesektionen er inden for ±10', og overfladeruhedsværdien Ra er bedre end 0.4μm. Dette kræver normalt præcisionsbearbejdning på en femakset CNC-værktøjsmaskine. Men på grund af klingens svage stivhed, komplekse struktur og vanskelige at bearbejde materialer, for at sikre bearbejdningsnøjagtighed og kvalitet, skal procespersonale justere skæreparametrene flere gange under bearbejdningsprocessen, hvilket alvorligt begrænser ydeevnen af ​​CNC-bearbejdningscentret og forårsager enormt effektivitetsspild [4]. Derfor, med den hurtige udvikling af CNC-bearbejdningsteknologi, er det blevet et presserende behov for avancerede fremstillingsvirksomheder, hvordan man opnår deformationskontrol og vibrationsdæmpning for bearbejdning af tyndvæggede dele og giver fuld udfoldelse til bearbejdningskapaciteterne i CNC-bearbejdningscentre.

Forskningen i deformationskontrolteknologi af tyndvæggede svage stive dele har tiltrukket ingeniørers og forskeres opmærksomhed i lang tid. I tidlig produktionspraksis bruger folk ofte vandlinjestrategien med vekslende fræsning på begge sider af tyndvæggede strukturer, hvilket let kan reducere de negative virkninger af deformation og vibrationer på dimensionsnøjagtigheden til en vis grad. Derudover er der også en måde at forbedre bearbejdningsstivheden ved at sætte præfabrikerede offerstrukturer såsom forstærkningsribber.

Skæreteknologi til svære at skære materialer

For at opfylde kravene til stabil service under høje temperaturer og højtryksmiljøer er de almindeligt anvendte materialer til flymotorblade titanlegeringer eller højtemperaturlegeringer. I de senere år er titanium-aluminium intermetalliske forbindelser også blevet et bladmateriale med stort anvendelsespotentiale. Titaniumlegeringer har egenskaberne lav varmeledningsevne, lav plasticitet, lavt elasticitetsmodul og stærk affinitet, hvilket gør, at de har problemer som stor skærekraft, høj skæretemperatur, hård arbejdshærdning og stort værktøjsslid under skæring. De er typiske materialer, der er svære at skære (mikrostrukturmorfologi se figur 2a) [7]. De vigtigste egenskaber ved højtemperaturlegeringer er høj plasticitet og styrke, dårlig varmeledningsevne og en stor mængde tæt fast opløsning indeni [8]. Plastisk deformation under skæring forårsager alvorlig forvrængning af gitteret, høj deformationsmodstand, stor skærekraft og alvorligt koldhærdningsfænomen, som også er typiske svært skærbare materialer (mikrostrukturmorfologi se figur 2b). Derfor er det meget vigtigt at udvikle effektiv og præcis skæreteknologi til svært skærbare materialer som titanlegeringer og højtemperaturlegeringer. For at opnå effektiv og præcis bearbejdning af svært skærbare materialer har indenlandske og udenlandske forskere udført dybdegående forskning ud fra perspektiverne af innovative skæremetoder, optimale bearbejdningsværktøjsmaterialer og optimerede skæreparametre.

2.1 Innovation af skærebearbejdningsmetoder

Med hensyn til innovativ forskning og udvikling af skæremetoder har forskere introduceret hjælpemidler såsom laseropvarmning og kryogenisk køling for at forbedre bearbejdeligheden af ​​materialer og opnå effektiv skæring. Arbejdsprincippet for laseropvarmningsassisteret behandling [9] (se figur 3a) er at fokusere en højeffekt laserstråle på emnets overflade foran skærekanten, blødgøre materialet ved lokal opvarmning af strålen, reducere materialets flydespænding og derved reducere skærekraften og værktøjsslid, og forbedre kvaliteten og effektiviteten af ​​skæringen. Kryogen afkølingsassisteret behandling [10] (se figur 3b) bruger flydende nitrogen, højtrykskuldioxidgas og andre kølemedier til at sprøjte på skæredelen for at afkøle skæreprocessen, undgå problemet med for høj lokal skæretemperatur forårsaget af dårlig varmeledningsevne af materialet, og gøre emnet lokalt koldt og skørt, hvilket gør spånen kold og skør. Nuclear AMRC-virksomheden i Storbritannien brugte med succes højtrykskuldioxidgas til at afkøle titanlegeringsprocessen. Sammenlignet med den tørre skæretilstand viser analysen, at kryogen afkølingsassisteret behandling ikke kun kan reducere skærekraften og forbedre kvaliteten af ​​skæreoverfladen, men også effektivt reducere værktøjsslid og øge værktøjets levetid. Derudover er ultralydsvibrationsassisteret behandling [11, 12] (se figur 3c) også en effektiv metode til effektiv skæring af materialer, der er svære at behandle. Ved at påføre højfrekvente vibrationer med lille amplitude på værktøjet opnås intermitterende adskillelse mellem værktøjet og emnet under bearbejdningsprocessen, hvilket ændrer materialefjernelsesmekanismen, øger stabiliteten af ​​dynamisk skæring, undgår effektivt friktion mellem værktøjet og den bearbejdede overflade, reducerer skæretemperatur og skærekraft, reducerer slid, overfladeruhedværdier. Dens fremragende proceseffekter har fået bred opmærksomhed.

2.2 Valg af værktøjsmaterialer

For materialer, der er svære at skære, såsom titanlegeringer, kan optimering af værktøjsmaterialer effektivt forbedre skæreresultaterne [8, 13]. Undersøgelser har vist, at til behandling af titanlegering kan forskellige værktøjer vælges i henhold til forarbejdningshastigheden. Til lavhastighedsskæring anvendes høj-kobolt højhastighedsstål, til medium-speed skæring anvendes hårdmetalværktøjer med aluminiumoxidbelægning, og til højhastighedsskæring anvendes kubisk bornitrid (CBN) værktøjer; til højtemperaturlegeringsbearbejdning bør høj-vanadium højhastighedsstål eller YG hårdmetalværktøjer med høj hårdhed og god slidstyrke anvendes til bearbejdning.

2.3 Optimale skæreparametre

Skæreparametre er også en vigtig faktor, der påvirker bearbejdningseffekten. Brug af passende skæreparametre for de tilsvarende materialer kan effektivt forbedre bearbejdningskvaliteten og effektiviteten. Tager man skærehastighedsparameteren som et eksempel, kan lav skærehastighed nemt danne et opbygget kantområde på materialeoverfladen, hvilket reducerer overfladebearbejdningsnøjagtigheden; høj skærehastighed kan nemt forårsage varmeakkumulering, hvilket forårsager forbrændinger på emnet og værktøjet. I denne forbindelse analyserede professor Zhai Yuanshengs team ved Harbin University of Science and Technology de mekaniske og fysiske egenskaber af almindeligt anvendte materialer, der er svære at bearbejde, og opsummerede en anbefalet tabel over skærehastigheder for svært bearbejdede materialer gennem ortogonale bearbejdningseksperimenter [14] (se tabel 1). Brug af de værktøjer og skærehastigheder, der anbefales i tabellen til bearbejdning, kan effektivt reducere bearbejdningsfejl og værktøjsslid og forbedre bearbejdningskvaliteten.

3 Præcisions CNC-bearbejdningsteknologi til komplekse bladoverflader

I de senere år, med den hurtige udvikling af luftfartsindustrien og den stigende markedsefterspørgsel, er kravene til effektiv og præcis behandling af tyndvæggede blade blevet øget i stigende grad, og efterspørgslen efter teknologi til deformationskontrol med højere præcision er blevet mere presserende. I forbindelse med intelligent fremstillingsteknologi er kombinationen af ​​moderne elektronisk informationsteknologi for at opnå intelligent styring af deformation og vibration af bearbejdning af flymotorblade blevet et varmt emne for mange forskere. Introduktion af intelligente CNC-systemer til præcisionsbehandling af komplekse buede overflader af blade og aktiv kompensation for fejl i behandlingsprocessen baseret på intelligente CNC-systemer, kan effektivt undertrykke deformation og vibrationer.

For aktiv fejlkompensation i bearbejdningsprocessen, for at opnå optimering og styring af bearbejdningsparametre såsom værktøjsbane, er det nødvendigt først at opnå indflydelsen af ​​procesparametre på bearbejdningsdeformation og vibration. Der er to almindeligt anvendte metoder: den ene er at analysere og begrunde resultaterne af hvert værktøj, der passerer gennem måling på maskinen og fejlanalyse [15]; den anden er at etablere en forudsigelsesmodel til bearbejdning af deformation og vibration gennem metoder som dynamisk analyse [16], finite element-modellering [17], eksperimenter [18] og neurale netværk [19] (se figur 4).

Baseret på ovenstående forudsigelsesmodel eller måleteknologi på maskinen kan folk optimere og endda kontrollere bearbejdningsparametrene i realtid. Hovedretningen er at kompensere for fejl forårsaget af deformation og vibrationer ved at omplanlægge værktøjsbanen. Den almindeligt anvendte metode i denne retning er "spejlkompensationsmetoden" [20] (se figur 5). Denne metode kompenserer deformationen af ​​en enkelt skæring ved at korrigere den nominelle værktøjsbane. En enkelt kompensation vil dog frembringe ny bearbejdningsdeformation. Derfor er det nødvendigt at etablere et iterativt forhold mellem skærekraften og bearbejdningsdeformationen gennem flere kompensationer for at korrigere deformationen én efter én. Ud over metoden til aktiv fejlkompensation baseret på værktøjsbaneplanlægning, studerer mange forskere også, hvordan man kan kontrollere deformation og vibration ved at optimere og kontrollere skæreparametre og værktøjsparametre. Til skæring af en bestemt type flymotorblad blev bearbejdningsparametrene ændret for flere runder af ortogonale test. Baseret på testdataene blev indflydelsen af ​​hver skæreparameter og værktøjsparameter på knivens bearbejdningsdeformation og vibrationsrespons analyseret [21-23]. En empirisk forudsigelsesmodel blev etableret for at optimere bearbejdningsparametrene, effektivt reducere bearbejdningsdeformation og undertrykke skærevibrationer.

Baseret på ovenstående modeller og metoder har mange virksomheder udviklet eller forbedret CNC-systemerne i CNC-bearbejdningscentre for at opnå adaptiv kontrol i realtid af tyndvæggede delebehandlingsparametre. Det optimale fræsesystem fra Israels OMAT-virksomhed [24] er en typisk repræsentant på dette område. Det justerer hovedsageligt tilførselshastigheden gennem adaptiv teknologi for at opnå formålet med konstant kraftfræsning og realisere højeffektiv og højkvalitetsbehandling af komplekse produkter. Derudover anvendte Beijing Jingdiao også lignende teknologi i det klassiske tekniske tilfælde af færdiggørelse af æggeskal overflademønstergravering gennem on-machine måling adaptiv kompensation [25]. THERRIEN fra GE i USA [26] foreslog en realtidskorrektionsmetode for CNC-bearbejdningskoder under bearbejdning, som gav et grundlæggende teknisk middel til adaptiv bearbejdning og realtidskontrol af komplekse tyndvæggede klinger. Den Europæiske Unions automatiserede reparationssystem for turbinekomponenter til flymotorer (AROSATEC) realiserer adaptiv præcisionsfræsning, efter at vingen er repareret ved additiv fremstilling, og er blevet anvendt til produktionen af ​​vingereparation hos det tyske MTU-firma og det irske SIFCO-firma [27].

4. Forbedring af behandlingsstivhed baseret på intelligent procesudstyr

Brug af intelligent procesudstyr til at forbedre processystemets stivhed og forbedre dæmpningsegenskaberne er også en effektiv måde at undertrykke deformationen og vibrationen af ​​tyndvæggede bladbearbejdning, forbedre behandlingsnøjagtigheden og forbedre overfladekvaliteten. I de senere år er et stort antal forskelligt procesudstyr blevet brugt til bearbejdning af forskellige typer flyvemotorvinger [28]. Da flyvemotorblade generelt har tyndvæggede og uregelmæssige strukturelle egenskaber, et lille spænde- og positioneringsområde, lav bearbejdningsstivhed og lokal deformation under påvirkning af skærebelastninger, anvender klingebearbejdningsudstyr sædvanligvis hjælpestøtte til emnet på grundlag af at opfylde seks-punkts positioneringsprincippet i stivhedsprocessen [29] for at optimere stivhedsprocessen og undertrykke deformationsprocessen. Tyndvæggede og uregelmæssige buede overflader stiller to krav til placering og fastspænding af værktøj: For det første skal værktøjets spændekraft eller kontaktkraft fordeles så jævnt som muligt på den krumme overflade for at undgå alvorlig lokal deformation af emnet under påvirkning af spændekraften; for det andet skal positionerings-, fastspændings- og hjælpestøtteelementerne af værktøjet bedre matche den komplekse buede overflade af emnet for at generere ensartet overfladekontaktkraft ved hvert kontaktpunkt. Som svar på disse to krav har forskere foreslået et fleksibelt værktøjssystem. Fleksible værktøjssystemer kan opdeles i faseskift fleksibelt værktøj og adaptivt fleksibelt værktøj. Faseskift fleksibelt værktøj udnytter ændringerne i stivhed og dæmpning før og efter faseændringen af ​​væsken: væsken i væskefasen eller mobilfasen har lav stivhed og dæmpning og kan tilpasse sig den komplekse buede overflade af emnet under lavt tryk. Bagefter omdannes væsken til en fast fase eller konsolideres af ydre kræfter som elektricitet/magnetisme/varme, og stivheden og dæmpningen er væsentligt forbedret, hvilket giver en ensartet og fleksibel støtte til emnet og undertrykker deformation og vibrationer.

Procesudstyret i den traditionelle procesteknologi af flymotorblade er at bruge faseændringsmaterialer såsom lavsmeltende legeringer til påfyldning af hjælpestøtte. Det vil sige, efter at emnet er placeret og fastspændt i seks punkter, støbes emnets positioneringsreference ind i en støbeblok gennem legeringen med lavt smeltepunkt for at give hjælpeunderstøtning til emnet, og den komplekse punktpositionering konverteres til regelmæssig overfladepositionering, og derefter udføres præcisionsbehandlingen af ​​den del, der skal behandles (se figur 6). Denne procesmetode har åbenlyse mangler: positioneringsreferencekonverteringen fører til et fald i positioneringsnøjagtigheden; fremstillingsforberedelsen er kompliceret, og støbningen og smeltningen af ​​legeringen med lavt smeltepunkt medfører også rest- og rengøringsproblemer på emnets overflade. Samtidig er støbe- og smelteforholdene også relativt dårlige [30]. For at løse ovenstående procesfejl er en almindelig metode at introducere en flerpunktsstøttestruktur kombineret med et faseændringsmateriale [31]. Den øvre ende af støttestrukturen er i kontakt med emnet til positionering, og den nedre ende er nedsænket i legeringskammeret med lavt smeltepunkt. Fleksibel hjælpestøtte opnås baseret på faseændringsegenskaberne for legeringen med lavt smeltepunkt. Selvom indførelsen af ​​en støttestruktur kan undgå overfladedefekter forårsaget af legeringer med lavt smeltepunkt, der kommer i kontakt med bladene, på grund af ydelsesbegrænsningerne for faseændringsmaterialer, kan faseskift fleksibelt værktøj ikke samtidigt opfylde de to store krav om høj stivhed og høj responshastighed, og det er vanskeligt at anvende til højeffektiv automatiseret produktion.

For at løse ulemperne ved faseskift fleksibelt værktøj har mange forskere inkorporeret begrebet tilpasning i forskning og udvikling af fleksibelt værktøj. Adaptivt fleksibelt værktøj kan adaptivt matche komplekse bladformer og mulige formfejl gennem elektromekaniske systemer. For at sikre, at kontaktkraften er jævnt fordelt på hele klingen, bruger værktøjet sædvanligvis multipunkts hjælpestøtter til at danne en støttematrix. Wang Huis team ved Tsinghua University foreslog et flerpunkts fleksibelt hjælpeprocesudstyr, der er egnet til bearbejdning af blade i næsten netform [32, 33] (se figur 7). Værktøjet bruger flere fleksible materialefastspændingselementer til at hjælpe med at understøtte klingeoverfladen på den næsten-netformede klinge, hvilket øger kontaktarealet af â € <â € <hvert kontaktområde og sikre, at spændekraften er jævnt fordelt på hver kontaktdel og hele klingen, hvilket forbedrer stivheden af ​​processystemet og effektivt forhindrer lokal deformation af klingen. Værktøjet har flere passive frihedsgrader, som adaptivt kan matche klingeformen og dens fejl og samtidig undgå overpositionering. Ud over at opnå adaptiv støtte gennem fleksible materialer, anvendes princippet om elektromagnetisk induktion også til forskning og udvikling af adaptivt fleksibelt værktøj. Yang Yiqings team ved Beijing University of Aeronautics and Astronautics opfandt en hjælpestøtteanordning baseret på princippet om elektromagnetisk induktion [34]. Værktøjet bruger en fleksibel hjælpestøtte, der exciteres af et elektromagnetisk signal, som kan ændre processystemets dæmpningsegenskaber. Under fastspændingsprocessen matcher hjælpestøtten adaptivt formen af ​​emnet under påvirkning af en permanent magnet. Under behandlingen vil vibrationen, der genereres af emnet, blive overført til hjælpeunderstøtningen, og den omvendte elektromagnetiske kraft vil blive exciteret i overensstemmelse med princippet om elektromagnetisk induktion, hvorved vibrationen af ​​tyndvægget emnebearbejdning undertrykkes.

På nuværende tidspunkt, i processen med design af procesudstyr, bruges endelig elementanalyse, genetisk algoritme og andre metoder generelt til at optimere layoutet af multi-point hjælpestøtter [35]. Optimeringsresultatet kan dog normalt kun sikre, at bearbejdningsdeformationen på et tidspunkt minimeres, og kan ikke garantere, at den samme deformationsundertrykkende effekt kan opnås i andre bearbejdningsdele. I klingebearbejdningsprocessen udføres en række værktøjspassager sædvanligvis på emnet på samme værktøjsmaskine, men spændekravene til bearbejdning af forskellige dele er forskellige og kan endda være tidsvarierende. For den statiske flerpunktsstøttemetode, hvis stivheden af ​​processystemet forbedres ved at øge antallet af hjælpestøtter, vil på den ene side værktøjets masse og volumen stige, og på den anden side vil værktøjets bevægelsesrum blive komprimeret. Hvis positionen af ​​hjælpestøtten nulstilles ved bearbejdning af forskellige dele, vil bearbejdningsprocessen uundgåeligt blive afbrudt, og bearbejdningseffektiviteten vil blive reduceret. Derfor er der foreslået opfølgningsprocesudstyr [36-38], der automatisk justerer supportlayoutet og supportstyrken online i henhold til behandlingsprocessen. Opfølgningsprocesudstyret (se figur 8) kan opnå dynamisk støtte gennem det koordinerede samarbejde mellem værktøj og værktøj baseret på værktøjsbane og arbejdstilstandsændringer i den tidsvarierende skæreproces, før enhver bearbejdningsprocedure begynder: Flyt først hjælpestøtten til en position, der hjælper med at undertrykke den aktuelle bearbejdningsdeformation, så bearbejdningsområdet på emnet understøttes aktivt, mens andre dele af emnet forbliver på plads med så lidt kontakt som muligt, og matcher derved de tidsvarierende spændingskrav under bearbejdningsprocessen.

For yderligere at forbedre procesudstyrets adaptive dynamiske støtteevne, matche de mere komplekse fastspændingskrav i forarbejdningsprocessen og forbedre kvaliteten og effektiviteten af ​​bladbearbejdningsproduktionen, udvides den opfølgende hjælpestøtte til en gruppe dannet af flere dynamiske hjælpestøtter. Hver dynamisk hjælpestøtte er nødvendig for at koordinere handlinger og automatisk og hurtigt rekonstruere kontakten mellem støttegruppen og arbejdsemnet i henhold til de tidsvarierende krav i fremstillingsprocessen. Rekonstruktionsprocessen forstyrrer ikke placeringen af ​​hele arbejdsemnet og forårsager ikke lokal forskydning eller vibration. Procesudstyret baseret på dette koncept kaldes et selv-rekonfigurerbart gruppearmatur [39], som har fordelene ved fleksibilitet, rekonfigurerbarhed og autonomi. Den selv-rekonfigurerbare gruppearmatur kan tildele flere hjælpestøtter til forskellige positioner på den understøttede overflade i henhold til kravene i fremstillingsprocessen og kan tilpasse sig kompleksformede emner med et stort areal, samtidig med at den sikrer tilstrækkelig stivhed og eliminerer overflødige understøtninger. Armaturets arbejdsmetode er, at controlleren sender instruktioner i henhold til det programmerede program, og den mobile base bringer støtteelementet til målpositionen i henhold til instruktionerne. Støtteelementet tilpasser sig den lokale geometriske form af emnet for at opnå en kompatibel støtte. De dynamiske egenskaber (stivhed og dæmpning) af kontaktområdet mellem et enkelt støtteelement og det lokale emne kan styres ved at ændre parametrene for støtteelementet (for eksempel kan det hydrauliske støtteelement normalt ændre det hydrauliske inputtryk for at ændre kontaktegenskaberne). De dynamiske karakteristika af processystemet dannes af koblingen af ​​de dynamiske karakteristika af kontaktområdet mellem flere støtteelementer og arbejdsemnet, og er relateret til parametrene for hvert støtteelement og layoutet af støtteelementgruppen. Udformningen af ​​flerpunktsstøtterekonstruktionsskemaet for det selvrekonfigurerbare gruppearmatur skal tage højde for følgende tre spørgsmål: tilpasning til den geometriske form af emnet, hurtig genplacering af støtteelementerne og koordineret samarbejde mellem flere støttepunkter [40]. Derfor, når du bruger den selv-rekonfigurerbare gruppearmatur, er det nødvendigt at bruge emnets form, belastningskarakteristika og iboende grænsebetingelser som input for at løse multi-point support-layoutet og støtteparametre under forskellige behandlingsforhold, planlægge multi-point support bevægelsesstien, generere kontrolkode fra løsningsresultaterne og importere den til controlleren. På nuværende tidspunkt har indenlandske og udenlandske forskere udført nogle undersøgelser og forsøg på selvrekonfigurerbare gruppearmaturer. I udlandet har EU-projektet SwarmItFIX udviklet et nyt meget tilpasningsdygtigt selvrekonfigurerbart armatursystem [41], som bruger et sæt mobile hjælpestøtter til at bevæge sig frit på arbejdsbordet og flytte i realtid for bedre at understøtte de behandlede dele. Prototypen af ​​SwarmItFIX-systemet er blevet implementeret i dette projekt (se figur 9a) og testet på stedet for en italiensk flyproducent. I Kina har Wang Huis team på Tsinghua University udviklet et firepunkts fastspændingsstøttearbejdsbord, der kan styres i koordination med en værktøjsmaskine [42] (se figur 9b). Dette arbejdsbord kan understøtte den udkragede tap og automatisk undgå værktøjet under finbearbejdningen af ​​tapen på en turbinevinge.

5 Diskussion om fremtidige udviklingstendenser

5.1 Nye materialer

Efterhånden som designkravene til flymotorers tryk-til-vægtforhold fortsætter med at stige, reduceres antallet af dele gradvist, og deles stressniveau bliver højere og højere. Ydeevnen af ​​de to vigtigste traditionelle højtemperatur-strukturmaterialer har nået sin grænse. I de senere år har nye materialer til flymotorblade udviklet sig hurtigt, og flere og flere højtydende materialer bruges til at lave tyndvæggede vinger. Blandt dem, γ-TiAl-legering[43] har fremragende egenskaber såsom høj specifik styrke, høj temperaturbestandighed og god oxidationsmodstand. Samtidig er dens massefylde 3.9 g/cm3, hvilket kun er halvdelen af ​​højtemperaturlegeringernes. I fremtiden har den et stort potentiale som vinge i temperaturområdet 700-800℃. Selvom γ-TiAl-legering har fremragende mekaniske egenskaber, dens høje hårdhed, lave varmeledningsevne, lave brudsejhed og høje skørhed fører til dårlig overfladeintegritet og lav præcision af γ-TiAl-legeringsmateriale under skæring, hvilket alvorligt påvirker delenes levetid. Derfor er bearbejdningsforskningen af γ-TiAl-legering har vigtig teoretisk betydning og værdi og er en vigtig forskningsretning for den nuværende vingebehandlingsteknologi.

5.2 Tidsvarierende adaptiv behandling

Aeromotorblade har komplekse buede overflader og kræver høj formnøjagtighed. I øjeblikket bruger deres præcisionsbearbejdning hovedsageligt geometriske adaptive bearbejdningsmetoder baseret på stiplanlægning og modelrekonstruktion. Denne metode kan effektivt reducere virkningen af ​​fejl forårsaget af positionering, fastspænding osv. på knivens bearbejdningsnøjagtighed. Indflydelse. Men på grund af den ujævne tykkelse af smedningsblademnet er skæredybden i forskellige områder af værktøjet forskellig under skæreprocessen i henhold til den planlagte bane, hvilket bringer usikre faktorer til skæreprocessen og påvirker forarbejdningsstabiliteten. I fremtiden, under den CNC-adaptive bearbejdningsproces, bør de faktiske bearbejdningstilstandsændringer spores bedre [44], hvorved bearbejdningsnøjagtigheden af ​​komplekse buede overflader forbedres markant og danne en tidsvarierende kontroladaptiv bearbejdningsmetode, der justerer skæreparametre baseret på feedback-data i realtid.

5.3 Intelligent procesudstyr

Som den største type dele i motoren påvirker fremstillingseffektiviteten af ​​knive direkte motorens samlede produktionseffektivitet, og knivenes fremstillingskvalitet påvirker direkte motorens ydeevne og levetid. Derfor er intelligent præcisionsbearbejdning af knive blevet udviklingsretningen for fremstilling af motorblade i verden i dag. Forskning og udvikling af værktøjsmaskiner og procesudstyr er nøglen til at realisere intelligent vingebehandling. Med udviklingen af ​​CNC-teknologi er intelligensniveauet for værktøjsmaskiner hurtigt forbedret, og forarbejdnings- og produktionskapaciteten er blevet væsentligt forbedret. Derfor er forskning og udvikling og innovation af intelligent procesudstyr en vigtig udviklingsretning for effektiv og præcis bearbejdning af tyndvæggede klinger. Meget intelligente CNC-værktøjsmaskiner kombineres med procesudstyr for at danne et intelligent vingebehandlingssystem (se figur 10), som realiserer højpræcision, højeffektiv og adaptiv CNC-bearbejdning af tyndvæggede klinger.