Täppistöötlustehnoloogia ja seadmed õhukeseseinaliste, erikujuliste ja keerukate lennukimootorite labade jaoks

Lennumootorite jõudluse saavutamise võtmekomponendina on labadel tüüpilised omadused, nagu õhukeseseinalised, erikujulised ja keerukad struktuurid, raskesti töödeldavad materjalid ning kõrged nõuded töötlemise täpsusele ja pinnakvaliteedile. Terade täpne ja tõhus töötlemine on praeguses lennukimootorite tootmise valdkonnas suur väljakutse. Tera töötlemise täpsust mõjutavate võtmetegurite analüüsimise kaudu võetakse põhjalikult kokku tera täppistöötlustehnoloogia ja -seadmete uuringute hetkeseis ning nähakse ette lennukimootorite labade töötlemise tehnoloogia arengusuund.

Lennundustööstuses kasutatakse laialdaselt kergeid ja ülitugevaid õhukeseseinalisi osi, mis on oluliste seadmete (nt lennukimootorite) jõudluse saavutamise võtmekomponendid [1]. Näiteks suurte möödaviiguarvuga lennukimootorite titaanisulamist ventilaatorilabad (vt joonis 1) võivad olla kuni 1 meetri pikkused, keerukate labaprofiilide ja summutavate platvormide konstruktsioonidega ning kõige õhema osa paksus on vaid 1.2 mm, mis on tüüpiline suuremõõtmeline õhukeseseinaline erikujuline detail [2]. Tüüpilise õhukeseseinalise erikujulise nõrga jäikuse osana on tera altid töötlemisel deformatsioonile ja vibratsioonile [3]. Need probleemid mõjutavad tõsiselt tera töötlemise täpsust ja pinna kvaliteeti.

Mootori jõudlus sõltub suuresti terade tootmistasemest. Mootori töötamise ajal peavad terad töötama stabiilselt äärmuslikes töökeskkondades, nagu kõrge temperatuur ja kõrge rõhk. See eeldab, et tera materjal peab olema hea tugevuse, väsimus- ja kõrge temperatuuriga korrosioonikindlusega ning tagama konstruktsiooni stabiilsuse [2]. Tavaliselt kasutatakse lennukimootori labade jaoks titaanisulameid või kõrge temperatuuriga sulameid. Titaanisulamitel ja kõrge temperatuuriga sulamitel on aga halb töödeldavus. Lõikeprotsessi ajal on lõikejõud suur ja tööriist kulub kiiresti. Tööriista kulumise suurenedes suureneb lõikejõud veelgi, mille tulemuseks on tõsisem töötluse deformatsioon ja vibratsioon, mille tagajärjeks on madal mõõtmete täpsus ja detailide halb pinnakvaliteet. Et täita mootori töövõime nõudeid ekstreemsetes töötingimustes, on lõiketerade töötlemise täpsus ja pinnakvaliteet ülimalt kõrged. Võttes näiteks titaanisulamist ventilaatori labad, mida kasutatakse kodumaises toodetud suure möödaviigu suhtega turboventilaatormootoris, on laba kogupikkus 681 mm, paksus aga alla 6 mm. Profiilinõue on -0.12 kuni +0.03 mm, sisselaske- ja väljalaskeservade mõõtmete täpsus -0.05 kuni +0.06 mm, tera sektsiooni väändeviga on vahemikus ±10′ja pinna kareduse väärtus Ra on parem kui 0.4μm. Tavaliselt nõuab see täppistöötlust viieteljelisel CNC-tööpingil. Kuid tera nõrga jäikuse, keerulise struktuuri ja raskesti töödeldavate materjalide tõttu peavad töötlejad töötlemisprotsessi täpsuse ja kvaliteedi tagamiseks lõikeparameetreid mitu korda reguleerima, mis piirab tõsiselt CNC-töötluskeskuse jõudlust ja põhjustab tohutut efektiivsuse raiskamist [4]. Seetõttu on CNC-töötlustehnoloogia kiire arenguga arenenud tootmisettevõtete jaoks muutunud tungiv vajadus, kuidas saavutada õhukeseseinaliste detailide töötlemisel deformatsioonikontroll ja vibratsiooni summutamine ning CNC-töötlemiskeskuste töötlusvõimalused täielikult ära kasutada.

Õhukeseseinaliste nõrkade jäikade osade deformatsioonikontrolli tehnoloogia uuringud on inseneride ja teadlaste tähelepanu köitnud juba pikka aega. Varases tootmispraktikas kasutavad inimesed sageli õhukeseseinaliste konstruktsioonide mõlemal küljel vahelduva freesimise veeliinistrateegiat, mis võib kergesti teatud määral vähendada deformatsiooni ja vibratsiooni kahjulikku mõju mõõtmete täpsusele. Lisaks on olemas ka viis töötlemise jäikuse parandamiseks, paigaldades kokkupandavad ohvrikonstruktsioonid, näiteks tugevdusribid.

Lõiketehnoloogia raskesti lõigatavate materjalide jaoks

Stabiilse teeninduse nõuete täitmiseks kõrge temperatuuri ja kõrgsurve keskkonnas on lennukimootorite labade jaoks tavaliselt kasutatavad materjalid titaanisulamid või kõrge temperatuuriga sulamid. Viimastel aastatel on titaan-alumiiniumi intermetallilised ühendid muutunud ka suure kasutuspotentsiaaliga teramaterjaliks. Titaanisulamitel on madal soojusjuhtivus, madal plastilisus, madal elastsusmoodul ja tugev afiinsus, mistõttu neil on probleeme, nagu suur lõikejõud, kõrge lõiketemperatuur, tugev töökõvenemine ja suur tööriista kulumine lõikamise ajal. Need on tüüpilised raskesti lõigatavad materjalid (mikrostruktuuri morfoloogia vt joonis 2a) [7]. Kõrgtemperatuuriliste sulamite peamised omadused on kõrge plastilisus ja tugevus, halb soojusjuhtivus ja suur hulk tihedat tahket lahust sees [8]. Lõikamisel tekkiv plastiline deformatsioon põhjustab võre tugevaid moonutusi, suurt deformatsioonikindlust, suurt lõikejõudu ja tugevat külmkõvenemisnähtust, mis on samuti tüüpilised raskesti lõigatavad materjalid (mikrostruktuuri morfoloogia vt joonis 2b). Seetõttu on väga oluline töötada välja tõhus ja täpne lõikamistehnoloogia raskesti lõigatavate materjalide, nagu titaanisulamid ja kõrge temperatuuriga sulamid, jaoks. Raskesti lõigatavate materjalide tõhusa ja täpse töötluse saavutamiseks on kodu- ja välismaised teadlased teinud põhjalikke uuringuid uuenduslike lõikemeetodite, optimaalsete töötlustööriistade materjalide ja optimeeritud lõikeparameetrite vaatenurgast.

2.1 Lõiketöötlusmeetodite uuendus

Lõikemeetodite uuendusliku uurimise ja arendamise osas on teadlased kasutusele võtnud abivahendid, nagu lasersoojendus ja krüogeenjahutus, et parandada materjalide töödeldavust ja saavutada tõhus lõikamine. Laserkuumutusega töötlemise [9] (vt joonis 3a) tööpõhimõte on suure võimsusega laserkiire fokuseerimine tooriku pinnale lõikeserva ees, materjali pehmendamine kiire lokaalse kuumutamise teel, materjali voolavuspiiri vähendamine, vähendades seeläbi lõikejõudu ja tööriista kulumist ning parandades lõikamise kvaliteeti ja efektiivsust. Krüogeenjahutusega töötlemine [10] (vt joonis 3b) kasutab lõikeosale vedelat lämmastikku, kõrgsurvegaasi süsinikdioksiidi ja muid jahutusvahendeid, et pihustada lõikeosale, et jahutada lõikamisprotsessi, vältida materjali halvast soojusjuhtivusest põhjustatud liigset lokaalset lõiketemperatuuri ning muuta toorik lokaalselt külmaks ja rabedaks, suurendades seeläbi laastu purunemise efekti. Ühendkuningriigis asuv ettevõte Nuclear AMRC kasutas titaanisulami töötlemisprotsessi jahutamiseks edukalt kõrgsurvegaasi süsinikdioksiidi. Võrreldes kuiva lõikamise olekuga näitab analüüs, et krüogeense jahutusega töötlemine ei saa mitte ainult vähendada lõikejõudu ja parandada lõikepinna kvaliteeti, vaid ka tõhusalt vähendada tööriista kulumist ja pikendada tööriista kasutusiga. Lisaks on ultraheli vibratsiooniga töötlemine [11, 12] (vt joonis 3c) ka tõhus meetod raskesti töödeldavate materjalide tõhusaks lõikamiseks. Rakendades tööriistale kõrgsageduslikku väikese amplituudiga vibratsiooni, saavutatakse töötlusprotsessi ajal tööriista ja tooriku vahelduv eraldumine, mis muudab materjali eemaldamise mehhanismi, suurendab dünaamilise lõikamise stabiilsust, väldib tõhusalt tööriista ja töödeldava pinna vahelist hõõrdumist, vähendab lõiketemperatuuri ja lõikejõudu, vähendab pinna kareduse väärtusi ja tööriista kulumise väärtusi. Selle suurepärased protsessiefektid on pälvinud laialdast tähelepanu.

2.2 Tööriistamaterjalide valik

Raskesti lõigatavate materjalide (nt titaanisulamid) puhul võib tööriistamaterjalide optimeerimine lõiketulemusi tõhusalt parandada [8, 13]. Uuringud on näidanud, et titaanisulami töötlemiseks saab vastavalt töötlemiskiirusele valida erinevaid tööriistu. Madala kiirusega lõikamiseks kasutatakse suure koobaltiga kiirterast, keskmise kiirusega lõikamiseks alumiiniumoksiidkattega tsementeeritud karbiidist tööriistu ja kiireks lõikamiseks kuupboornitriidi (CBN) tööriistu; Kõrge temperatuuriga sulamite töötlemiseks tuleks töötlemiseks kasutada kõrge vanaadiumisisaldusega kiirterasest või YG tsementeeritud karbiidist tööriistu, millel on kõrge kõvadus ja hea kulumiskindlus.

2.3 Optimaalsed lõikeparameetrid

Lõikamise parameetrid on samuti oluline töötlusefekti mõjutav tegur. Vastavate materjalide sobivate lõikeparameetrite kasutamine võib tõhusalt parandada töötlemise kvaliteeti ja tõhusust. Võttes näiteks lõikekiiruse parameetri, võib madal lõikekiirus kergesti moodustada materjali pinnale hoonestatud servaala, mis vähendab pinna töötlemise täpsust; suur lõikekiirus võib kergesti põhjustada kuumuse akumuleerumist, põhjustades tooriku ja tööriista põletusi. Sellega seoses analüüsis Harbini teadus- ja tehnoloogiaülikooli professor Zhai Yuanshengi meeskond tavaliselt kasutatavate raskesti töödeldavate materjalide mehaanilisi ja füüsikalisi omadusi ning koostas ortogonaalsete töötluskatsete abil raskesti töödeldavate materjalide soovitatava lõikekiiruste tabeli [14] (vt tabel 1). Tabelis soovitatud tööriistade ja lõikekiiruste kasutamine töötlemiseks võib tõhusalt vähendada töötlusvigu ja tööriista kulumist ning parandada töötlemise kvaliteeti.

3 Täppis-CNC-töötlustehnoloogia keerukate terapindade jaoks

Viimastel aastatel on lennundustööstuse kiire arengu ja kasvava turunõudluse tõttu üha enam tõstetud nõudeid õhukeseseinaliste labade tõhusale ja täpsele töötlemisele ning nõudlus suurema täpsusega deformatsioonikontrolli tehnoloogia järele on muutunud pakilisemaks. Aruka tootmistehnoloogia kontekstis on paljude teadlaste jaoks muutunud kuumaks teemaks kaasaegse elektroonilise infotehnoloogia kombineerimine, et saavutada õhusõiduki mootori labade töötlemise deformatsiooni ja vibratsiooni intelligentne juhtimine. Intelligentsete CNC-süsteemide juurutamine labade keeruliste kõverate pindade täppistöötlusse ja intelligentsetel CNC-süsteemidel põhinevate töötlemisprotsessi vigade aktiivne kompenseerimine võib tõhusalt maha suruda deformatsiooni ja vibratsiooni.

Töötlemisprotsessi aktiivseks veakompenseerimiseks, et saavutada töötlemisparameetrite (nt tööriista tee) optimeerimine ja juhtimine, on kõigepealt vaja teada protsessi parameetrite mõju töötluse deformatsioonile ja vibratsioonile. Tavaliselt kasutatakse kahte meetodit: üks on iga tööriista tulemuste analüüsimine ja põhjendamine, mis läbivad masinasisese mõõtmise ja veaanalüüsi [15]; teine ​​​​on luua ennustusmudel deformatsiooni ja vibratsiooni töötlemiseks selliste meetodite abil nagu dünaamiline analüüs [16], lõplike elementide modelleerimine [17], katsed [18] ja närvivõrgud [19] (vt joonis 4).

Ülaltoodud ennustusmudeli või masinasisese mõõtmise tehnoloogia põhjal saavad inimesed töötlusparameetreid reaalajas optimeerida ja isegi juhtida. Peamine suund on kompenseerida deformatsioonist ja vibratsioonist põhjustatud vigu tööriista teekonna ümberplaneerimisega. Tavaliselt kasutatav meetod selles suunas on "peeglikompensatsiooni meetod" [20] (vt joonis 5). See meetod kompenseerib ühe lõike deformatsiooni, korrigeerides tööriista nominaalset trajektoori. Üks kompensatsioon tekitab aga uue töötlemise deformatsiooni. Seetõttu on deformatsiooni ükshaaval korrigeerimiseks vaja luua iteratiivne seos lõikejõu ja töötlusdeformatsiooni vahel mitme kompensatsiooni abil. Lisaks tööriista tee planeerimisel põhinevale aktiivse veakompensatsiooni meetodile uurivad paljud teadlased ka seda, kuidas kontrollida deformatsiooni ja vibratsiooni lõikeparameetreid ja tööriista parameetreid optimeerides ja kontrollides. Teatud tüüpi lennukimootori labade lõikamiseks muudeti töötlusparameetreid mitme ortogonaalkatse vooru jaoks. Katseandmete põhjal analüüsiti iga lõikeparameetri ja tööriista parameetri mõju tera töötlemise deformatsioonile ja vibratsioonireaktsioonile [21-23]. Töötlemisparameetrite optimeerimiseks, töötlemise deformatsiooni tõhusaks vähendamiseks ja lõikevibratsiooni summutamiseks loodi empiiriline ennustusmudel.

Ülaltoodud mudelite ja meetodite põhjal on paljud ettevõtted arendanud või täiustanud CNC-töötluskeskuste CNC-süsteeme, et saavutada õhukeseseinaliste detailide töötlemise parameetrite reaalajas adaptiivne juhtimine. Iisraeli OMAT firma [24] optimaalne freessüsteem on selle valdkonna tüüpiline esindaja. See reguleerib peamiselt etteandekiirust adaptiivse tehnoloogia abil, et saavutada pideva jõuga freesimise eesmärk ja saavutada keerukate toodete kõrge tõhusus ja kvaliteetne töötlemine. Lisaks kasutas Peking Jingdiao sarnast tehnoloogiat ka klassikalises tehnilises juhtumis, mille käigus viidi lõpule munakoore pinnamustri graveerimine masinapõhise mõõtmise adaptiivse kompensatsiooni abil [25]. THERRIEN GE-st Ameerika Ühendriikides [26] pakkus välja reaalajas parandusmeetodi CNC-töötluskoodide jaoks töötlemise ajal, mis andis põhilised tehnilised vahendid keerukate õhukeseseinaliste terade adaptiivseks töötlemiseks ja reaalajas juhtimiseks. Euroopa Liidu lennukimootorite turbiinikomponentide automaatne remondisüsteem (AROSATEC) teostab adaptiivset täppisfreesimist pärast seda, kui tera on parandatud lisatootmise teel, ning seda on rakendatud Saksamaa MTU ettevõtte ja Iirimaa ettevõtte SIFCO labade remonditootmises [27].

4. Töötlemise jäikuse parandamine intelligentsetel protsessiseadmetel

Nutikate protsessiseadmete kasutamine protsessisüsteemi jäikuse ja summutusomaduste parandamiseks on samuti tõhus viis õhukese seinaga tera töötlemise deformatsiooni ja vibratsiooni mahasurumiseks, töötlemise täpsuse parandamiseks ja pinnakvaliteedi parandamiseks. Viimastel aastatel on erinevat tüüpi lennukimootorite labade töötlemisel kasutatud palju erinevaid protsessiseadmeid [28]. Kuna lennukimootorite labadel on üldiselt õhukeseseinalised ja ebakorrapärased konstruktsioonilised omadused, väike kinnitus- ja positsioneerimisala, madal töötlemisjäikus ja lõikekoormuste mõjul lokaalne deformatsioon, rakendavad tera töötlemisseadmed töödeldavale detailile tavaliselt abituge kuuepunktilise positsioneerimisprintsiibi järgi [29], et optimeerida protsessideformatsiooni ja survepressi jäikust. Õhukeseseinalised ja ebakorrapärased kumerad pinnad esitavad tööriistade positsioneerimisele ja kinnitamisele kaks nõuet: esiteks peab tööriista kinnitusjõud või kontaktjõud jaotuma võimalikult ühtlaselt kõverale pinnale, et vältida tooriku tõsist kohalikku deformatsiooni kinnitusjõu mõjul; teiseks peavad tööriistade positsioneerimis-, kinnitus- ja abitugielemendid paremini sobima töödeldava detaili keeruka kumera pinnaga, et tekitada igas kontaktpunktis ühtlane pinnakontaktjõud. Vastuseks neile kahele nõudele on teadlased pakkunud välja paindliku tööriistasüsteemi. Paindlikud tööriistasüsteemid võib jagada faasimuutustega paindlikuks tööriistadeks ja adaptiivseks paindlikuks tööriistadeks. Faasimuutusega paindlikud tööriistad kasutavad jäikuse ja summutuse muutusi enne ja pärast vedeliku faasimuutust: vedelas faasis või liikuvas faasis oleval vedelikul on madal jäikus ja sumbumine ning see võib kohaneda töödeldava detaili keeruka kõvera pinnaga madala rõhu all. Seejärel muudetakse vedelik tahkeks faasiks või konsolideeritakse väliste jõudude (nt elekter/magnetism/soojus) toimel ning jäikus ja summutus on oluliselt paranenud, pakkudes seeläbi töödeldavale detailile ühtlast ja paindlikku tuge ning summutades deformatsiooni ja vibratsiooni.

Lennukimootorite labade traditsioonilise töötlemistehnoloogia protsessiseadmetes kasutatakse abitoe täitmiseks faasimuutusmaterjale, näiteks madala sulamistemperatuuriga sulameid. See tähendab, et pärast tooriku tooriku positsioneerimist ja kinnitamist kuues punktis valatakse tooriku positsioneerimisreferents läbi madala sulamistemperatuuriga sulami valuplokki, et anda toorikule abituge, ning keeruline punktipositsioneerimine teisendatakse tavaliseks pinnapositsioneerimiseks ning seejärel teostatakse töödeldava detaili täppistöötlus (vt joonis 6). Sellel protsessimeetodil on ilmsed vead: positsioneerimisreferentsi teisendamine viib positsioneerimise täpsuse vähenemiseni; tootmise ettevalmistamine on keeruline ning madala sulamistemperatuuriga sulami valamine ja sulatamine põhjustab tooriku pinnale ka jääke ja puhastusprobleeme. Samas on ka valamise- ja sulamistingimused suhteliselt kehvad [30]. Ülaltoodud protsessidefektide lahendamiseks on levinud meetod mitmepunktilise tugistruktuuri kasutuselevõtt kombineerituna faasimuutusmaterjaliga [31]. Tugikonstruktsiooni ülemine ots puutub positsioneerimiseks töödeldava detailiga kokku ja alumine ots on sukeldatud madala sulamistemperatuuriga sulamikambrisse. Paindlik abitugi saavutatakse madala sulamistemperatuuriga sulami faasimuutuste omaduste põhjal. Kuigi tugistruktuuri kasutuselevõtt võib vältida pinnadefekte, mis on põhjustatud madala sulamistemperatuuriga sulamite kokkupuutel labadega, ei suuda faasimuutusmaterjalide jõudluse piirangute tõttu faasimuutustega paindlikud tööriistad üheaegselt täita kahte peamist nõuet, milleks on kõrge jäikus ja kõrge reageerimiskiirus, ning seda on raske rakendada suure tõhususega automatiseeritud tootmises.

Faasimuutusega paindliku tööriistade puuduste lahendamiseks on paljud teadlased lisanud kohandamise kontseptsiooni paindlike tööriistade uurimis- ja arendustegevusse. Kohanduvad paindlikud tööriistad suudavad elektromehaaniliste süsteemide abil kohandada keerulisi tera kujusid ja võimalikke kujuvigu. Tagamaks kontaktjõu ühtlast jaotumist kogu terale, kasutatakse tööriistas tavaliselt tugimaatriksi moodustamiseks mitmepunktilisi abitugesid. Wang Hui meeskond Tsinghua ülikoolis pakkus välja mitmepunktilise paindliku abitoe protsessiseadme, mis sobib peaaegu võrgukujuliseks tera töötlemiseks [32, 33] (vt joonis 7). Tööriistades kasutatakse mitut painduvast materjalist kinnituselementi, mis aitavad toetada peaaegu võrgukujulise tera tera pinda, suurendades ​​iga kontaktpinda ja tagades, et kinnitusjõud jaotub ühtlaselt igale kontaktosale ja kogu terale, parandades seeläbi protsessisüsteemi jäikust ja vältides tõhusalt tera kohalikku deformatsiooni. Tööriistadel on mitu passiivset vabadusastet, mis suudab kohanduda tera kuju ja selle veaga, vältides samas ülepositsioneerimist. Lisaks paindlike materjalide abil adaptiivse toe saavutamisele rakendatakse elektromagnetilise induktsiooni põhimõtet ka adaptiivsete paindlike tööriistade uurimisel ja arendamisel. Yang Yiqingi meeskond Pekingi Aeronautika ja Astronautika Ülikoolist leiutas elektromagnetilise induktsiooni põhimõttel põhineva abiseadme [34]. Tööriistades kasutatakse elektromagnetilise signaaliga ergastavat paindlikku abituge, mis võib muuta protsessisüsteemi summutusomadusi. Kinnitusprotsessi ajal ühtib abitugi püsiva magneti toimel adaptiivselt tooriku kuju. Töötlemise ajal edastatakse tooriku tekitatud vibratsioon abitoele ja elektromagnetilise vastupidise jõu ergastamine toimub vastavalt elektromagnetilise induktsiooni põhimõttele, summutades seeläbi õhukese seinaga tooriku töötlemise vibratsiooni.

Praegu kasutatakse protsessiseadmete projekteerimisel mitmepunktiliste abitugede paigutuse optimeerimiseks üldiselt lõplike elementide analüüsi, geneetilist algoritmi ja muid meetodeid [35]. Kuid optimeerimise tulemus võib tavaliselt tagada ainult selle, et töötlemise deformatsioon ühes punktis on minimaalne, ja see ei saa tagada, et sama deformatsiooni summutamise efekti on võimalik saavutada ka teistes töötlemisosades. Tera töötlemisprotsessis tehakse töödeldavale detailile tavaliselt samal tööpingil tööriistakäike, kuid erinevate detailide töötlemisel on kinnitusnõuded erinevad ja võivad isegi ajaliselt muutuda. Staatilise mitmepunktilise tugimeetodi puhul, kui protsessisüsteemi jäikust parandatakse abitugede arvu suurendamisega, suureneb ühelt poolt tööriista mass ja maht ning teiselt poolt surutakse kokku tööriista liikumisruum. Kui erinevate osade töötlemisel lähtestada abitoe asend, siis paratamatult katkeb töötlemisprotsess ja väheneb töötlemise efektiivsus. Seetõttu on pakutud välja järeltöötlusseadmed [36-38], mis kohandavad automaatselt tugi paigutust ja tugijõudu võrgus vastavalt töötlemisprotsessile. Järeltöötlusseadmed (vt joonis 8) suudavad saavutada dünaamilist tuge tööriista ja tööriistade koordineeritud koostöö kaudu, mis põhinevad ajas muutuva lõikeprotsessi töötingimuste muutumisel enne mis tahes töötlemisprotseduuri algust: esmalt liigutage abitugi asendisse, mis aitab pärssida jooksvat töötlemise deformatsiooni, nii et töötlemisala töödeldav detail on aktiivselt toestatud, samal ajal kui tooriku teised osad jäävad võimalikult vähese kontaktiga oma kohale, mis vastab töötlemise ajal muutuvatele kinnitusnõuetele.

Protsessiseadmete adaptiivse dünaamilise toe võimekuse edasiseks parandamiseks, töötlemisprotsessi keerukamate kinnitusnõuete täitmiseks ning tera töötlemise tootmise kvaliteedi ja tõhususe parandamiseks laiendatakse järelabitugi rühmaks, mille moodustavad mitmed dünaamilised abitoed. Iga dünaamiline abitugi on vajalik tegevuste koordineerimiseks ning tugirühma ja tooriku vahelise kontakti automaatseks ja kiireks rekonstrueerimiseks vastavalt tootmisprotsessi ajas muutuvatele nõuetele. Rekonstrueerimisprotsess ei sega kogu tooriku positsioneerimist ega põhjusta kohalikku nihkumist ega vibratsiooni. Sellel kontseptsioonil põhinevat protsessiseadet nimetatakse iserekonfigureeritavaks rühmaseadmeks [39], mille eelisteks on paindlikkus, ümberkonfigureeritavus ja autonoomia. Isekonfigureeritav rühmakinnitus võib vastavalt tootmisprotsessi nõuetele jaotada mitu abituge erinevatele positsioonidele toestatud pinnal ning kohaneda suure pindalaga keeruka kujuga toorikutega, tagades samas piisava jäikuse ja kõrvaldades üleliigsed toed. Armatuuri töömeetod seisneb selles, et kontroller saadab juhised vastavalt programmeeritud programmile ja mobiilne alus toob tugielemendi vastavalt juhistele sihtasendisse. Tugielement kohandub töödeldava detaili kohaliku geomeetrilise kujuga, et saavutada nõuetele vastav tugi. Üksiku tugielemendi ja kohaliku tooriku vahelise kontaktpinna dünaamilisi karakteristikuid (jäikus ja summutus) saab juhtida tugielemendi parameetrite muutmisega (näiteks saab hüdrauliline tugielement tavaliselt muuta sisendhüdraulilist rõhku, et muuta kontakti omadusi). Protsessisüsteemi dünaamilised omadused kujunevad mitme tugielemendi ja tooriku vahelise kontaktala dünaamiliste karakteristikute sidumisel ning on seotud iga tugielemendi parameetrite ja tugielementide rühma paigutusega. Isekonfigureeritava rühmakinnitusseadme mitmepunktilise toe rekonstrueerimise skeemi kavandamisel tuleb arvestada kolme järgmise probleemiga: kohanemine tooriku geomeetrilise kujuga, tugielementide kiire ümberpaigutamine ja mitme tugipunkti koordineeritud koostöö [40]. Seetõttu on isekonfigureeritava rühmakinnituse kasutamisel vaja sisendina kasutada tooriku kuju, koormuskarakteristikuid ja loomupäraseid piirtingimusi, et lahendada mitmepunktilise toe paigutus ja tugiparameetrid erinevates töötlemistingimustes, planeerida mitmepunktilise toe liikumistee, genereerida lahendustulemustest juhtkood ja importida see kontrollerisse. Praegu on kodumaised ja välismaised teadlased läbi viinud mõningaid uuringuid ja katseid isereguleeruvate rühmaseadmete kohta. Välisriikides on EL-i projekti SwarmItFIX raames välja töötatud uus väga kohandatav isekonfigureeritav kinnitussüsteem [41], mis kasutab mobiilsete abitugede komplekti tööpingil vabalt liikumiseks ja reaalajas ümberpaigutamiseks, et töödeldavaid osi paremini toetada. SwarmItFIX süsteemi prototüüpi on selle projekti raames rakendatud (vt joonis 9a) ja testitud Itaalia lennukitootja kohapeal. Hiinas on Wang Hui meeskond Tsinghua ülikoolis välja töötanud neljapunktilise kinnitustoe töölaua, mida saab juhtida kooskõlastatult tööpingiga [42] (vt joonis 9b). See töölaud toetab konsooliga tihvti ja väldib tööriista automaatselt turbiini laba tihvti peentöötluse ajal.

5 Arutelu tulevaste arengusuundade üle

5.1 Uued materjalid

Kuna lennukimootorite tõukejõu ja kaalu suhte projekteerimisnõuded kasvavad jätkuvalt, väheneb osade arv järk-järgult ja osade pingetase tõuseb järjest kõrgemaks. Kahe peamise traditsioonilise kõrge temperatuuriga konstruktsioonimaterjali jõudlus on jõudnud oma piirini. Viimastel aastatel on kiiresti arenenud uued materjalid lennukimootorite labade jaoks ning õhukeseseinaliste labade valmistamiseks kasutatakse üha enam suure jõudlusega materjale. Nende hulgas γ-TiAl sulamil[43] on suurepärased omadused, nagu kõrge eritugevus, kõrge temperatuuritaluvus ja hea oksüdatsioonikindlus. Samal ajal on selle tihedus 3.9 g/cm3, mis on vaid pool kõrge temperatuuriga sulamite omast. Tulevikus on sellel suur potentsiaal terana temperatuurivahemikus 700-800℃. Kuigi γ-TiAl sulamil on suurepärased mehaanilised omadused, selle kõrge kõvadus, madal soojusjuhtivus, madal purunemiskindlus ja kõrge rabedus põhjustavad pinna halva terviklikkuse ja madala täpsuse. γ-TiAl sulamist materjal lõikamise ajal, mis mõjutab tõsiselt osade kasutusiga. Seetõttu töötlemisuuringud γ-TiAl sulamil on oluline teoreetiline tähtsus ja väärtus ning see on praeguse tera töötlemise tehnoloogia oluline uurimissuund.

5.2 Ajas muutuv adaptiivne töötlemine

Lennumootorite labadel on keerukad kumerad pinnad ja need nõuavad suurt kuju täpsust. Praegu kasutatakse nende täppistöötlusel peamiselt geomeetrilisi adaptiivseid töötlemismeetodeid, mis põhinevad tee planeerimisel ja mudeli rekonstrueerimisel. Selle meetodi abil saab tõhusalt vähendada positsioneerimisest, kinnitusest jms põhjustatud vigade mõju tera töötlemise täpsusele. Mõjutamine. Kuid stantsi sepistamistera tooriku ebaühtlase paksuse tõttu on lõikesügavus tööriista erinevates piirkondades lõikeprotsessi ajal vastavalt kavandatud teekonnale erinev, mis toob lõikamisprotsessi ebakindlaid tegureid ja mõjutab töötlemise stabiilsust. Edaspidi tuleks CNC adaptiivse töötlusprotsessi käigus paremini jälgida tegelikke töötlusoleku muutusi [44], parandades seeläbi oluliselt keeruliste kõverate pindade töötlemistäpsust ja moodustades ajas muutuva juhtimisega adaptiivse töötlusmeetodi, mis reguleerib lõikeparameetreid reaalajas tagasisideandmete põhjal.

5.3 Intelligentsed protsessiseadmed

Mootori suurima osade tüübina mõjutab labade tootmise efektiivsus otseselt mootori üldist tootmistõhusust ning labade valmistamise kvaliteet mõjutab otseselt mootori jõudlust ja eluiga. Seetõttu on terade intelligentsest täppistöötlusest saanud tänapäeva maailmas mootoriterade tootmise arengusuund. Tööpinkide ja protsessiseadmete uurimine ja arendus on tera intelligentse töötlemise võti. CNC-tehnoloogia arenguga on tööpinkide intelligentsuse tase kiiresti paranenud ning töötlemis- ja tootmisvõimsus on oluliselt suurenenud. Seetõttu on intelligentsete protsessiseadmete uurimis- ja arendustegevus ning innovatsioon oluline arengusuund õhukeseseinaliste labade tõhusaks ja täpseks töötlemiseks. Väga intelligentsed CNC-tööpingid kombineeritakse protsessiseadmetega, et moodustada intelligentne teratöötlussüsteem (vt joonis 10), mis realiseerib õhukeseseinaliste terade ülitäpse, suure efektiivsusega ja adaptiivse CNC-töötluse.