Tarkkuusmetsästysteollinen teknologia ja laitteisto ilmailumoottoreiden ohutseinäisten, erikoismuotoisten ja monimutkaisen rakenteen lehdistä

Tunneloittimena aero-moottoreiden suorituskyvyn saavuttamisessa varret ovat tyypillisiä ominaisuuksiaan kuin ohut seinät, erikoismuotoiset, monimutkaiset rakenteet, vaikeasti käsiteltävät materiaalit ja korkeat vaatimukset käsittelytarkkuuteen ja pinta-laatuun. Kuinka saavuttaa tarkkoja ja tehokkaita varren käsittelymenetelmiä on suuri haaste nykyisessä aero-moottorien valmistusalueella. Tarkastelemalla avainasemia, jotka vaikuttavat varren käsittelytarkkuuteen, nykytila yhteenvetään varren tarkkakäsittelytekniikoiden ja laitteistojen tutkimuksessa, ja prospektoidaan aero-moottorien varren käsittelytekniikoiden kehitystä tulevaisuudessa.

Avaruusalalla käytetään laajalti kevyitä, korkean vahvuuden ohut seinättyjä osia, jotka ovat avainkomponentteja tärkeiden laitteiden, kuten lentokoneen moottoreiden suorituksen saavuttamiseksi [1]. Esimerkiksi isojen ylityypitettomien lentokoneen moottorien titanivalloorakkeiset tuulet (katso kuva 1) voivat olla jopa metri pitkiä, niillä on monimutkaisia tuulen profiileja ja vaimentava alustarakenetta, ja hämmön osien pisin paksuus on vain 1,2 mm, mikä tekee niistä tyypillisen suuren mittasuhteen ohuen seinätyn erikoismuotoinen osan [2]. Tyypillisena ohuen seinätyn erikoismuotoisena heikkojaksollisena osanaan tuulet ovat alttiita prosessointideformaatioille ja -vibrointiin prosessoinnin aikana [3]. Nämä ongelmat vaikuttavat vakavasti tuulien prosessoimistarkkuuteen ja pinta-laatuun.

Moottorin suorituskyky riippuu suuresti laskien valmistustasosta. Moottorin toiminnassa laskien tulee toimia vakaa erittäin vaativissa käyttöympäristöissä, kuten korkeassa lämpötilassa ja korkeassa paineessa. Tämä edellyttää, että laskemateriaalin on oltava hyvin vahvaa, väsymyskestävää ja korkealämpöisen korroosion vastustaavaa sekä se varmistaa rakenteellisen vakauden [2]. Yleensä lentokoneiden moottorilaskuissa käytetään titanivaloja tai korkealämpöisiä sähköjä. Kuitenkin titanivalaat ja korkealämpöiset sähköjä ovat huonosti teholaitteita. Leikkausprosessissa leikkausvoima on suuri ja työkalu kuluneeksi nopeasti. Kun työkalun kuluminen kasvaa, leikkausvoima lisääntyy entisestään, mikä johtaa vakavampaan muovautumiseen ja vibrointiin, joilla on alhainen ulottuvuuden tarkkuus ja huono osan pinta-laatu. Jotta voidaan täyttää moottorin käyttövaatimukset äärimmäisissä työoloissa, laskujen tehostarkkuus ja pinta-laatu on erittäin korkea. Otetaan esimerkiksi kotimaisten korkean ohitussuhde turbofan-moottorin titanivalaiset tuuletusalat, joiden kokonaispituus on 681 mm, kun taas niiden paksuus on alle 6 mm. Profiilivaatimus on -0,12 mm +0,03 mm, suunnitelmallinen tarkkuus syöttö- ja virtausreunoille on -0,05 mm +0,06 mm, ja laskusektion väännösvirhe pysyy sisällä ± 10′, ja pinnan karkeusarvo Ra on parempi kuin 0.4 μ m. Tämä vaatii yleensä tarkkaa konepohjaista viisisuuntaista CNC-konekalusteella. Kuitenkin, johtuen siivien heikosta joustavuudesta, monimutkaisesta rakenteesta ja vaikeasti käsiteltävistä materiaaleista, prosessitoveristojen on säätävä leikkausparametreja useita kertoja moottorin käyttöprosessissa varmistaakseen leikkaustarkkuuden ja laadun, mikä rajoittaa vakavasti CNC-moottorikeskuksen suorituskykyä ja aiheuttaa valtavaa tehokkuuden hukkausta [4]. Siksi, CNC-moottoritekniikan nopeasti kehittyessä, kuinka saavuttaa muodostumisen hallinta ja värinnykyyn kyseenalaistaminen ohutseinäisten osien moottorintuotannossa sekä antaa täysiön CNC-moottorikeskuksien moottorintuotannon kyvyille on tullut kiireelliseksi tarpeeksi edistyksellisille tuotantoyrityksille.

Tutkimus ohutseinäisten heikkojen joustokykyisten osien muodonmuutosohjelmistosta on herättänyt insinööreiden ja tutkijoiden kiinnostusta kauan. Varhaisessa tuotantotieteessä ihmiset käyttivät usein vaihteluvaiheista kaarrelaista molemmin puolin ohutseinäisissä rakenneosissa, mikä vähentää helposti muodonmuutoksen ja vibratioiden haitallisia vaikutuksia mittojen tarkkuuteen tietyllä tasolla. Lisäksi on olemassa myös tapoja parantaa prosessin joustokykyä asettamalla esim. vahvistusrangat kaltaiset esiasennetut uhrausrakenteet.

Leikkaustekniikka vaikeasti leikattaville materiaaleille

Korkean lämpötilan ja korkean paineen ympäristön vakion palveluvaatimusten täyttämiseksi lentokoneiden moottorien savuja varten käytettävät yleisesti saatavilla olevat materiaalit ovat titanivalkoiset tai korkean lämpötilan aliaatteet. Viime vuosina titanialumiinimetallikompositteja on myös tullut käyttöön savumateriaalina, jolla on suuri soveltamispotentiaali. Titanivalkoisilla on ominaisuuksia, kuten heikko lämpöjohtokyky, heikko muovisuus, heikko elastinen moduli ja vahva sidoskunto, mikä tekee niistä vaikeasti leikattavia materiaaleja, joilla on ongelmia, kuten suuri leikkausvoima, korkea leikkaustemperatuuri, vakava työskovestuminen ja suuri työkalun käyminen leikkaustaessa. Ne kuuluvat typillisiin vaikeasti leikattaviin materiaaleihin (mikrostruktuurin muoto katso Kuva 2a) [7]. Korkean lämpötilan aliaatteiden pääominaisuudet ovat korkea muovisuus ja vahvuus, huono lämpöjohtokyky sekä suuri määrä tiivistettyä kiinteää ratkaisua sisällä [8]. Leikkausta aikana tapahtuva muovinen muodostuminen aiheuttaa vakavan ruudukon vääristymisen, korkean muodon vastustuksen, suuren leikkausvoiman ja vakavan kylmän skovestumisen, mikä tekee niistä myös typillisiä vaikeasti leikattavia materiaaleja (mikrostruktuurin muoto katso Kuva 2b). Siksi kehitys tehokkaista ja tarkoista leikkaustechnologioita vaikeasti leikattaville materiaaleille, kuten titanivalkoisille ja korkean lämpötilan aliaatteille, on erittäin tärkeää. Tehokasta ja tarkkaa leikkausta vaikeasti leikattaville materiaaleille saavuttamiseksi kotimaiset ja ulkomaiset tutkijat ovat tehneet syvällistä tutkimusta innovatiivisten leikkaustapojen, optimaalisten leikkaustyökalumateriaalien ja optimoiden leikkausolettamien näkökulmasta.

2.1 Leikkausmenetelmien kehittäminen

Kohti innovatiivista tutkimusta ja kehitystä leikkausmenetelmistä, oppimispainotteet ovat esittäneet apukeinoja, kuten laserilmmennys- ja kysojäähdytysmenetelmiä, joiden avulla parannetaan materiaalien leikkuvyyttä ja saavutetaan tehokas leikkaus. Laserilmmennysavustettu käsittely [9] (katso kuva 3a) perustuu korkean voiman laserisäteen keskittämiseen työpinnalle leikkauskanttiin ennenkin, minkä avulla materiaali pehmetetään paikallisen lämpötilan nousemisen myötä, mikä vähentää materiaalin rajoitusvoimaa, leikkaussuorituksen ja työkalun käyttöelämää sekä parantaa leikkaustilan laatua ja tehokkuutta. Kysojäähdytysavustettu käsittely [10] (katso kuva 3b) käyttää nestemaisetta tai korkean paineen hiilidioksidikaasua jäähdytyssuhteena, joka hajautetaan leikkauspisteeseen leikataksensa prosessia jäähdyttämällä, välttääkseen liian korkean paikallisen lämpötilan ongelman, joka johtuu materiaalin huonoista lämpöjohtavuusominaisuuksista, ja tekee työaineesta paikallisesti kylmäksi ja haurastaksi, mikä parantaa puolien katkeamisvaikutusta. Iso-Britannian ydin AMRC -yhtiö onnistui käyttämään korkean paineen hiilidioksidikaasua tiilitelineiden käsittelyprosessissa. Vertailussa kuiva-leikkaustilaan analyysi osoitti, että kysojäähdytysavustettu käsittely ei vain vähennä leikkaussuorituksen vaikutusta ja paranna leikkauspinnan laatua, vaan se myös vähentää tehokkaasti työkalun käyttöelämää ja lisää sen kestovuoroa. Lisäksi ulträäniavaruinen käsittely [11, 12] (katso kuva 3c) on tehokas menetelmä vaikeakäsittelyisten materiaalien tehokkaalle leikkaamiseen. Korkean taajuuden ja pieniä amplitudoita koskevan vibratiotyökalun soveltaminen saavuttaa välikaistan välillisen erottumisen käsittelyprosessin aikana, mikä muuttaa materiaalin poisto-mekanismia, vahvistaa dynaamisen leikkausstabiilisuuden, välttää tehokkaasti työkalun ja käsittelypinnan kitkemisen, vähentää leikkaustemperatureja ja leikkaussuorituksen arvoja, vähentää pinnan karkeusarvoja ja työkalun käyttöelämää. Sen erinomaiset prosessivaikutukset ovat saaneet laajaa huomiota.

2.2 Työkalujen materiaalien valinta

Vaikeiden leikkaamattomien materiaalien, kuten titanivalkojen, kanssa optimoimalla työkalujen materiaaleja voidaan tehokkaasti parantaa leikkaustuloksia [8, 13]. Tutkimuksia on osoittanut, että titanivalkojen jalostuksessa eri työkaluja voidaan valita nopeuden mukaan. Alhaisella leikkausnopeudella käytetään koristeollista koristävää teräkettua, keskilopeudella alumiinioxidi-kiinteämäärällisiä leikkauksia ja korkealla leikkausnopeudella kuutionitruumakarbua (CBN) sisältäviä työkaluja; korkealämpövalkojen jalostuksessa tulisi käyttää korkean vanadyymin sisältäviä koristäviä teräkuita tai YG-määrityksiä kiinteämääräisiä työkaluja, jotka ovat kovia ja kestäviä kuljetusta kohtaan.

2.3 Optimaaliset leikkausparametrit

Leikkausparametrit ovat myös tärkeä tekijä, joka vaikuttaa moottorinkäsittelyyn. Käyttämällä sopivia leikkausparametreja vastaaville materiaaleille voidaan tehokkaasti parantaa käsittelylaatua ja -tehokkuutta. Otetaan esimerkiksi leikkausnopeuden parametri: matala leikkausnopeus voi helposti muodostaa kasautumisalueen materiaalin pinnalla, mikä vähentää pintakäsittelytarkkuutta; korkea leikkausnopeus puolestaan voi helposti aiheuttaa lämpötilan nousua, mikä johtaa työaineen ja työkalun polttumiseen. Tässä yhteydessä professori Zhai Yuanshengin tiimi Harbinin teknillisessä yliopistossa analysoi mekaanisia ja fyysisiä ominaisuuksia yleisesti käytetyistä vaikeasti käsiteltävistä materiaaleista ja yhteenvetoi suosituksen leikkausnopeuksien taulukon vaikeasti käsiteltäville materiaaleille ortogonaalisilla käsittelykokeilla [14] (katso taulukko 1). Käsittelyn suorittaminen käyttämällä taulukossa suositelluja työkaluja ja leikkausnopeuksia voidaan tehokkaasti vähentää käsittelypuutteita ja työkalun kuljetta sekä parantaa käsittelylaatua.

3 tarkkaa CNC-mekaanisointitekniikkaa monimutkaisille sädepinta-iloille

Viime vuosina lentoteknologian nopeasti kehittyneen sekä kasvavan markkinatuen myötä vaatimuksia tehokkaaseen ja tarkkaan ohutseinäisten ilojen käsittelyyn on kasvanut entisestään, ja korkeampien tarkkuustasoisten muodonmuutosohjelmien tarve on yhä ajantasaistunut. Älykkään valmistuksen teknologian kontekstissa modernin sähköisen informaatioteknologian integroiminen saavuttaakseen älykkään hallinnan lentokoneen moottorin ilojen muodonmuutoksista ja värinnyöstä on monien tutkijoiden keskeinen aihe. Älykkään CNC-järjestelmän käyttömonisteiden tarkalle käsittelylle monimutkaisilla kaarevillä pinnalla sekä aktiivinen virhekorjaus prosessin aikana perustuen älykkään CNC-järjestelmään voivat tehokkaasti hillitä muodonmuutosta ja värinnyöstä.

Aktiivisen virhekorjauksen käyttöön ottaminen moottorissa prosessin aikana, jotta saavutetaan moottoriparametrien, kuten työkalupolkujen, optimointi ja ohjaus, edellyttää ensin saavuttamaan prosessiparametrien vaikutuksen moottorimuodon ja värähtelyn muodostumiseen. Kaksi yleisesti käytettyä menetelmää ovat: ensimmäinen on analysointi ja päättely jokaisen työkalukierroksen tuloksista koneellisella mittauksella ja virheanalyysillä [15]; toinen on rakentaa ennustemalli moottorimuodon ja värähtelyn analyysille dynaamisen analyysin [16], äärellisen elementtimallinnuksen [17], kokeiden [18] ja neuroverkkojen [19] avulla (katso kuva 4).

Yllä mainitun ennustemallin tai koneen mittaus teknologian perusteella ihmiset voivat optimoida ja jopa ohjata valmistusparametreja reaaliajassa. Pääosin suunta on korjata virheet, jotka johtuvat muodostumisesta ja värinnyöstä uudelleen suunnittelemaan työkalupolkuja. Tavallisesti käytetty menetelmä tässä suunnassa on "peilikorjausmenetelmä" [20] (katso kuva 5). Tämä menetelmä korjaa yksittäisen leikkauskerran muodonkorjauksen avulla. Kuitenkin, yksittäinen korjaus aiheuttaa uuden valmistusmuodon. Siksi on välttämätöntä luoda iteraatiorelatio leikkausvoiman ja valmistusmuodon välillä useiden korjausten kautta, jotta muodonkorjaus voidaan tehdä yksi kerrallaan. Lisäksi aktiiviseen virhekorjausmenetelmään perustuen työkalupolkujen suunnittelulle monet tutkijat tutkivat myös, miten muodon ja värinnyön voi hallita optimoimalla ja ohjaimalla leikkausparametreja ja työkaluparametreja. Tietylle lentokonemotorin sivulle liittyvän leikkauksen osalta valmistusparametrit vaihdettiin useissa ortogonaalisissa testeissä. Testidatan pohjalta analysoidtiin jokaisen leikkausparametrin ja työkaluparametrin vaikutusta sivun valmistusmuotoon ja värinnyön vastaukseen [21-23]. Empiirinen ennustemalli perustettiin optimoidakseen valmistusparametreja, vähentääkseni tehokkaasti valmistusmuodon muutoksia ja hillitäkseni leikkausvärinnyöt.

Monet yritykset ovat kehittäneet tai parantaneet joustavaa ohjausta CNC-järjestelmissä perustuen edellä mainittuihin malleihin ja menetelmiin, jotta ne voivat toteuttaa reaaliaikaisen sopeutuvan ohjauspohjaisen hallinnan ohutseinisten osien kuormitusparametreille. Israelin OMAT-yhtiön optimaalinen murskintajärjestelmä [24] on tässä alueessa typillinen esimerkki. Se pääsee tavoitteeseensa säätämällä syöttönopeutta sopeuttamalla sen vakioon asetettua voimaa murskimalla sekä saavuttaa tehokkaan ja laadukkaan käsittelyn monimutkaisista tuotteista. Lisäksi Pekingin Jingdiao käytti samankaltaista teknologiaa luodakseen malliesimerkin siitä, miten munakkapintaan voidaan kaivaa kuvioita koneellisella mittauksella perustuvalla sopeuttavalla korjausarvolta [25]. Yhdysvaltojen GE:n THERRIEN [26] esitti menetelmän CNC-koodien reaaliaikaiseen korjaamiseen prosessin aikana, mikä tarjoaa perusteknologisen keinon sopeuttavalle jalostukselle ja reaaliaikaiselle hallinnalle monimutkaisissa ohutseinisissä lehtosarjoissa. Euroopan unionin AROSATEC -projekti (automatisoidun korjausjärjestelmän lentokoneiden moottorilehtojen komponenteille) toteuttaa sopeutuvan tarkkuuden murskinnalla lehtosarjoissa, jotka on korjattu additiivisella valmistuksella, ja se on jo sovellettu Saksan MTU:n ja Irlannin SIFCO:n lehtosarjojen korjausvalmistuksessa [27].

4. Prosessijoustavuuden parantaminen perustuen älykkään prosessilaitteen käyttöön

Käyttämällä älykästä prosessilaitetta voidaan parantaa prosessijärjestelmän koutta ja vaimennusominaisuuksia, mikä on myös tehokas tapa torjua ohutseinaisen läpivaihdon muodostumista ja vibrointia sekä parantaa prosessin tarkkuutta ja pinta-laatua. Viime vuosina erilaisten ilmoitettujen lentomoottorien läpivaihdojen prosessoinnissa on käytetty runsaasti erilaisia prosessilaitteita [28]. Koska lentomoottorien läpivaihdot ovat yleensä ohuita seinää ja epäsäännöllisiä rakenteita, niillä on pieni kiinnitys- ja paikannusalue, heikko prosessikoutu sekä paikallinen muutos leikkauskuormituksen vaikutuksesta, läpivaihdon prosessointilaitteet soveltavat tyypillisesti apukeskitystä työlle kuusi-pisteen paikannusperiaatteen täyttämiseksi [29] jotta prosessijärjestelmän koutu optimoidaan ja prosessimuutos torjutaan. Ohut seinät ja epäsäännölliset kaarevapinnat asettavat kaksi vaatimusta työkalujen paikannukselle ja kiinnitykselle: ensimmäiseksi työkalun kiinnitysvoiman tai kosketusvoiman tulisi olla jakautunut mahdollisimman tasaisesti kaarevalla pinnalla välttääkseen vakavaa paikallista muutosta kiinnitysvoiman vaikutuksesta; toiseksi työkalun paikannus-, kiinnitys- ja apukeskuskomponentit tulisi paremmin vastata työn kompleksista kaarevaa pintaa tuottamaan tasaisen pintaan liittyvän voiman jokaisessa kohtapisteessä. Näihin kahdeksi vaatimuksi reagoimiseksi tutkijat ovat esittäneet joustavaa työkalujärjestelmää. Joustavia työkalujärjestelmiä voidaan jakaa fasisuunnitteisiin joustaviin työkaluihin ja sopeutuviihin joustaviin työkaluihin. Fasisuunnitettujen joustavien työkalujen käyttö perustuu nesteen tai liikkuvan tilan ennakkoon ja sen jälkeen tapahtuvaan muutoskäyttöön: nestetyyppinen tai liikkuvan tilan materiaali on alunperin matalakoutuista ja vaimennusta, mikä mahdollistaa sen sopeutumisen työn monimutkaiseen kaarevaan pintaan matalassa paineessa. Sen jälkeen materiaali muuttuu kiinteäksi tai sitoutuu ulkoisten voimien, kuten sähkö/magneetti/lämpö, avulla, mikä parantaa huomattavasti koutua ja vaimennusta, tarjoamalla näin työlle tasaisen ja joustavan tukemisen sekä estämään muodonmuutoksen ja vibroinnin.

Perinteisessä lentokoneen moottorin lehtien käsittelemisteknologiassa prosessi-työkalut käyttävät vaihdeluontoisia materiaaleja, kuten matalan sulamispisteen metalleja, täyttämään apumuotoja. Tämä tarkoittaa, että työpalan raakamuoto paikannetaan ja kiinnitetään kuudesta pisteestä, ja työpala paikataan kaasupohjaiseksi lohkoksi matalan sulamispisteen metallin avulla tarjoamaan työlle apumuotoa. Monimutkainen pistepaikannus muuttuu säännölliseksi pintapaikannukseksi, ja sen jälkeen suoritetaan tarkka käsitteleminen käsiteltävästä osasta (katso kuva 6). Tämä prosessimenetelmä on ilmeisiä puutteita: paikkauksen viitta muuttuu heikommaksi; tuotannon valmistelu on monimutkainen, ja matalan sulamispisteen metallin kaastaminen ja sulattaminen aiheuttaa myös jäämä- ja puhdistusongelmia työpinnalla. Samalla kaastamisen ja sulattamisen olosuhteet ovat myös melko huonoja [30]. Jotta voidaan ratkaista mainitut prosessipuutteet, yleinen menetelmä on ottaa käyttöön useampi-piste-apumuotostruktuuri, joka yhdistää vaihdeluontoisen materiaalin [31]. Tuen rakenteen yläosa koskettaa työtä paikantamaan, ja alaosa on uppoanut matalan sulamispisteen metallikammiossa. Joustava apumuoto saavutetaan perustuen matalan sulamispisteen metallin vaihdeluontomerkintöihin. Vaikka tukirakenteen ottaminen käyttöön voi välttää pintaepäkosket, jotka syntyvät matalan sulamispisteen metallin kosketuksessa lehdille, vaihdeluontoisten materialien ominaisuuksien rajoituksien vuoksi vaihdeluontoiset työkalut eivät voi samanaikaisesti täyttää kahden keskeisen vaatimuksen - korkean jäykkyys- ja nopean vastausnopeuden - eikä niitä ole helppo soveltaa tehokkaaseen automatisoituneeseen tuotantoon.

Jotta voidaan korjata vaiheenmuutoksen joustavan työkaluston haitat, monet tutkijat ovat ottaneet käyttöön sopeutumisen käsitteen joustavan työkaluston kehittämiseen. Sopeutuva joustava työkalusto voi sopeutuvasti vastata monimutkaisiin siivetympien muotoihin ja mahdollisiin muotovirheisiin sähkömekaanisten järjestelmien kautta. Jotta voidaan varmistaa, että kosketusvoima on tasaisesti jaettuna koko siivetyn pinnalla, työkalu käyttää usein monipistesisäätukeja tukeakseen pinnoista matriisin muodostamiseksi. Wang Hui'n tiimi Tsinghua-yliopistossa esitti monipisteen joustavaa apukeskeytyneitä tukiprosessilaitteita lähikokonaisuuden siivetymisprosessia varten [32, 33] (katso kuva 7). Työkalu käyttää useita joustavia materiaaleja sidonta-alkioita auttamaan tukemaan lähikokonaisuuden siivetyn pintaa, lisäämällä kosketusaluetta ​​ jokainen yhteystila ja varmistetaan, että painostusvoima on tasaisesti jaettu jokaisessa yhteystilassa ja koko veitsessä, mikä parantaa prosessijärjestelmän kovaista ja estää tehokkaasti veitsen paikallisen muodollisen muutoksen. Työkalujärjestelmällä on useita passiivisia vapausasteita, jotka voivat sopeutuvasti vastata veitsen muotoa ja sen virhettä samalla kun vältetään liiallista paikannusta. Lisäksi sopeutuva tukeminen saavutetaan joustavien materiaalien avulla, mutta myös elektromagneettisen induktion periaatteella käytetään sopeutuvien joustavien työkalujärjestelmien kehittämiseen. Pekingin ilmailu- ja avaruustekniikkayliopiston Yang Yiqingin tiimi kehitti aputukeen laitteen, joka perustuu elektromagneettisen induktion periaatteeseen [34]. Työkalu käyttää joustavaa aputukea, jota herätetään elektromagneettisella signaalilla, mikä voi muuttaa prosessijärjestelmän vaimennusominaisuuksia. Tiivistysprosessin aikana aputuki sopeuttelee työpalstan muotoa pysyvän magneettin vaikutuksen alla. Kun työskennellään, työpalstan aiheuttama vibrointi välitetään aputukeen, ja käänteinen elektromagneettinen voima herätetään elektromagneettisen induktion periaatteen mukaan, mikä supistaa ohutseinisen työpalstan käsittelyssä tapahtuvaa vibrointia.

Tällä hetkellä prosessilaitteiden suunnittelussa käytetään yleisesti äärellisen elementtin analyysia, geenialgoritmia ja muita menetelmiä usean pisteen apukeskuksien asettamisen optimointiin [35]. Kuitenkin optimoinnin tulos takaa yleensä vain, että jokin yksittäinen kohdassa tapahtuva muodollinen vääristymä minimoidaan, eikä se voi taata samaa vääristymisen hillintätulosta muiden osien käsittelyssä. Savun käsittelyprosessissa työkalulle annetaan usein sarja kuljetuksia samalla konepöydällä, mutta eri osien käsittelyyn liittyvät kiinnitysavaimet vaihtelevat ja ne voivat olla jopa ajan funktiona. Statiseen monipisteseen tukeen liittyen, jos prosessijärjestelmän jäykkyys parannetaan lisäämällä apukeskuksien lukumäärää, työkalujen massa ja tilavuus kasvavat toisaalta, ja toisaalta työkalun liikkumisavaruus supistuu. Jos apukeskukset asetetaan uudelleen eri osien käsittelyssä, käsittelyprosessi keskeytyy ja tehokkuus alenee. Siksi on esitetty seuraava prosessilaitteisto [36-38], joka säätää tukikohtia ja tukivoimaa automaattisesti online käsittelyprosessin mukaan. Seuraava prosessilaitteisto (katso kuva 8) saavuttaa dynaamisen tukemisen työkalun ja laitteiston koordinoituun yhteistyöhön perustuen ajonkulun ja muuttuvien leikkausolojen mukaan ennen kuin mikään käsittelyprosessi aloitetaan: ensin siirretään apukeskus siihen kohtaan, joka auttaa hillitsemään nykyisen käsittelykohtaisen muodonmuutoksen, niin että käsittelyalueella  työpalasta tuetaan aktiivisesti, kun taas työpalaßen muut osat pysyvät paikoillaan mahdollisimman vähimmällä yhteydellä, mikä vastaa prosessin aikana muuttuvia kiinnitysavaintoja.

Jotta prosessilaitteiden sopeutuvan dynaamisen tuen kykyä voidaan edelleen parantaa, täyttää monimutkaisemmat kiinnitysavainteet käsittelyprosessissa ja parannetaan lehtien käsittelytuotannon laatua ja tehokkuutta, jatkotoimitusta on laajennettu joukoksi, joka koostuu useista dynaamisista jälkitoimituksista. Jokaiselta dynaamiselta jälkitoimitusyksiköltä vaaditaan koordinoituja toimia sekä automaattista ja nopeaa kontaktin uudelleenrakentamista tukijoukon ja työpalstan välillä valmistusprosessin ajanmuuttuvien vaatimusten mukaisesti. Uudelleenrakentamisprosessi ei häiritse kokonaisen työpalstan paikannusta eikä aiheuta paikallista siirtymää tai värinnyttä. Valmistuslaitteistoa tämän käsitteen pohjalta kutsutaan itseuudelleenkonfiguroitavaksi ryhmäkiinteäksi [39], mikällä on etuja, kuten joustavuus, uudelleenkonfiguroitavuus ja itsenäisyys. Itseuudelleenkonfiguroitava ryhmäkiinteä voi jakaa useat aputuet eri sijainteihin tuettavan pinnan mukaan valmistusprosessin vaatimuksien mukaisesti ja se voi sopeutua monimutkaisiin muotoihin suurella alueella oleviin työpalsteisiin samalla, kun se varmistaa riittävän jyrkkyyden ja poistaa ylimääräiset tuet. Kiinteän työtapansa mukaan ohjain lähettää ohjeita ohjelmoidun ohjelman mukaan, ja liikkuvan perusteen tehtävä on saada tukielementti kohdesijaintiin annetuilla ohjeilla. Tukielementti sopeutuu työpalstan paikalliseen geometriaan saavuttaakseen noudattavan tuen. Yhden tukielementin ja paikallisen työpalstan yhteystilan dynaamiset ominaisuudet (jyrkkyyden ja vaimennuksen) voidaan hallita muuttamalla tukielementin parametreja (esimerkiksi hydraulinen tukielementti voi yleensä muuttaa kontaktiohjuksia vaihtamalla syötetyt hydrauliapaineet). Prosessijärjestelmän dynaamiset ominaisuudet muodostuvat dynaamisten ominaisuuksien yhdistelmästä useiden tukielementtien ja työpalstan välisestä yhteystalosta, ja ne liittyvät jokaisen tukielementin parametreihin ja tukielementtiryhmän asetteluun. Monipisteisen tuen uudelleenrakentamissuunnitelman suunnittelu itseuudelleenkonfiguroitavalle ryhmäkiinteälle on otettava huomioon seuraavat kolme asiaa: työpalstan geometrian sopeuttaminen, tukielementtien nopea uudelleenasento ja useiden tukipisteiden koordinoitu yhteistyö [40]. Siksi itseuudelleenkonfiguroitavaa ryhmäkiinteää käytettäessä on käytettävä työpalstan muotoa, kuormituksen ominaisuuksia ja perusrajoituksia syötteeksi ratkaistakseen monipisteisen tuen asettelu ja tukiparametrit eri käsittelyolosuhteissa, suunnitella monipisteisen tuen liikkeen polku, luoda ohjauskoodi ratkaisutuloksista ja tuoda se ohjaimen sisään. Tällä hetkellä kotimaisten ja ulkomaiden tutkijoilla on tehty joitakin tutkimuksia ja yrityksiä itseuudelleenkonfiguroitavista ryhmäkiinteistä. Ulokomailta EU-hanke SwarmItFIX on kehittänyt uuden korkeasti sopeutuvan itseuudelleenkonfiguroitavan kiinteäjärjestelmän [41], joka käyttää joukkoa liikkuvia aputukeja, jotka voivat liikkua vapaasti työpöydellä ja uudelleenasentautua real-timessa paremmin tukeakseen käsiteltäviä osia. SwarmItFIX-järjestelmän prototyyppi on toteutettu tässä projektissa (katso kuva 9a) ja testattu Italian lentokonemielenteryrän paikalla. Kiinassa Tsinghuan yliopiston Wang Hui -tiimin on kehitetty nelipisteen kiinnitystukityöpöytä, jota voidaan ohjata koordinoituneesti konekaluun [42] (katso kuva 9b). Tämä työpöytä voi tukea ulkopuolelta kiinnitettyjä tenoneja ja automaattisesti välttää työkalun turbiinilehtiä hienokäsittelyssä. Käsittelyprosessin aikana nelipisteen aputuki koordinoi CNC-käsittelykeskusten kanssa ja rakentaa nelipisteen kontaktitilan uudelleen työkalun liikeasennon mukaisesti, mikä ei vain välttää häiriöitä työkalun ja aputuen välillä, mutta myös varmistaa tukemuodon.

5 Keskustelu tulevien kehitystrendien suhteen

5.1 Uudet materiaalit

Kun lentokoneiden moottoreiden voima-paino-suhteensa suunnitteluetarpeet jatkuvat kasvamassa, osia menee vähemmän ja osiin kohdistuva stressitaso nousee yhä korkeammaksi. Kaksi pääasiallista perinteistä korkean lämpötilan rakennemateriaalia ovat saavuttaneet raja-arvojaan. Viime vuosina lentokoneiden moottoriturbiinilehtien uusien materiaalien kehitys on etenemässä nopeasti, ja yhä useammin korkealuokkaisia materiaaleja käytetään ohutkallisten lehtien valmistukseen. Niiden joukossa γ -TiAl-liitos[43] on erinomaisia ominaisuuksia, kuten korkea spesifinen vahvuus, korkean lämpötilan vastauskyky sekä hyvä hapettumisvastaus. Samalla sen tiheys on 3.9g/cm3, mikä on vain puolet korkean lämpötilan liitojen tiheydestä. Tulevaisuudessa se tarjoaa suuren potentiaalin käyttöönä lehtiä lämpötila-alueella 700-800 ℃ . Vaikka γ -TiAl-kaupunki on erinomaisia mekaanisia ominaisuuksia, sen korkea kovuus, matala lämpöjohtavuus, matala rikkoutumisvastikekyky ja korkea hauraus johtavat huonoon pinta-onnelpuuteen ja matalaan tarkkuuteen γ -TiAl-materiaalin leikkaamisen aikana, mikä vaikuttaa merkittävästi osien käyttöelimeen. Siksi γ -TiAl-kaupungin käsittelytutkimus on tärkeää teoreettista merkitystä ja arvoa, ja se on tärkeä tutkimussuunta nykyisten säikeiden käsittelytekniikoissa.

5.2 Ajanvarren sopeutuva käsittely

Ilmoittimien ratkaisut sisältävät monimutkaisia kaarevia pintoja ja vaativat korkeaa muoto-ja mittatarkkuutta. Tällä hetkellä niiden tarkka usumointi perustuu enimmäkseen polkuplannaus- ja mallin uudelleenrakennusmenetelmiin, jotka voivat tehokkaasti vähentää paikannuksen, kiinnityksen jne. aiheuttamia virheitä ilmoittimien usumointitarkkuuteen. Kuitenkin työkalun suunnitelmasta johtuen leikkausprosessissa oleva eri alueilla oleva leikkaussyvyys on erilainen, mikä tuo epävarmuussijoja leikkausprosessiin ja vaikuttaa prosessin vakautta. Tulevaisuudessa CNC-adaptiivisen usumisen prosessissa tulisi paremmin seurata todellista usumistilan muutoksia [44], mikä merkittävästi parantaa monimutkaisia kaarevia pintoja koskevan usumistarkkuuden ja kehittää ajan kuluessa kontrolloidun adaptiivisen usumismenetelmän, joka säätää leikkausparametreja reaaliajaisiin palautusdatoihin perustuen.

5.3 Älykäs prosesseja laitteisto

Ollessaan suurin osa moottorin osista, läppien valmistuseffektiivisyys vaikuttaa suoraan moottorin kokonaisvalmistuseffektiivisyyteen, ja läppien valmistuslaatu vaikuttaa suoraan moottorin toimintaan ja elinaikaan. Siksi älykäisen tarkkatoimintaisen laipojen käsittely on muodostunut maailmanlaajuisen kehityskohdaksi moottorilaipien valmistuksessa. Koneiden ja prosessilaitteiden kehitys on avain älykkään laipankäsittelyn toteuttamiseksi. Kun CNC-tekniikka on kehittynyt, koneiden älykkyysaste on noussut nopeasti, ja tuotantokyky on kasvanut huomattavasti. Siksi älykkäiden prosessilaitteiden kehitys ja innovointi ovat tärkeä kehityskohde tehokkaassa ja tarkkanselvyydessä olevassa ohutseinisten laipien käsittelyssä. Korkeasti älykkäät CNC-koneet yhdistetään prosessilaitteisiin muodostaakseen älykkään laipankäsittelyjärjestelmän (katso kuva 10), joka toteuttaa tarkkaa, tehokasta ja sopeutuvaa CNC-käsittelyä ohutseinisille laipeille.