विमान के ड्राइव के पतले-दीवार, विशेष-आकार और जटिल ब्लेड के लिए सटीक मशीनरी प्रौद्योगिकी और उपकरण

एयरो-इंजन के प्रदर्शन को प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण घटक के रूप में, पंखों (blades) में पतली दीवारें, विशेष आकार, संक्षिप्त संरचना, प्रसंस्करण में कठिन सामग्री, और प्रसंस्करण सटीकता और सतह गुणवत्ता के लिए उच्च मांग जैसी विशेषताएँ होती हैं। पंखों के प्रसंस्करण को सटीक और कुशल बनाने का तरीका वर्तमान एयरो-इंजन निर्माण क्षेत्र में एक बड़ी चुनौती है। पंख प्रसंस्करण सटीकता पर प्रभाव डालने वाले मुख्य कारकों के विश्लेषण के माध्यम से, पंख सटीक प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी और उपकरणों के अध्ययन की वर्तमान स्थिति को समग्र रूप से सारांशित किया गया है, और एयरो-इंजन पंख प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी का विकास ट्रेंड पूर्वानुमानित किया गया है।

विमान उद्योग में, हल्के वजन के, उच्च-शक्ति पतली दीवार के भाग व्यापक रूप से उपयोग में लाए जाते हैं और ये विमान इंजन [1] जैसे महत्वपूर्ण उपकरणों के प्रदर्शन को प्राप्त करने के लिए मुख्य घटक हैं। उदाहरण के लिए, बड़े बायपास अनुपात वाले विमान इंजन के टाइटेनियम संगठन फ़ैन ब्लेड (देखें आंकड़ा 1) एक मीटर तक लंबे हो सकते हैं, जिनमें जटिल ब्लेड प्रोफाइल और डैम्पिंग प्लेटफॉर्म संरचनाएं होती हैं, और सबसे पतले हिस्से की मोटाई केवल 1.2 मिमी है, जो एक आइकनिक बड़े आकार के पतली दीवार के विशेष आकार के भाग [2] है। एक आइकनिक पतली दीवार के विशेष आकार के कम दृढ़ता वाले भाग के रूप में, ब्लेड को प्रोसिंग के दौरान प्रोसिंग विकृति और कम्पन से प्रभावित होने की अधिक संभावना होती है [3]। ये समस्याएं ब्लेड की प्रोसिंग सटीकता और सतह गुणवत्ता पर गंभीर रूप से प्रभाव डालती हैं।

इंजन का प्रदर्शन ब्लेडों के निर्माण स्तर पर बहुत ही अधिक निर्भर करता है। इंजन के संचालन के दौरान, ब्लेडों को उच्च तापमान और उच्च दबाव जैसे अति चालु संचालन परिवेश में स्थिर रूप से काम करना पड़ता है। यह बताता है कि ब्लेड सामग्री को अच्छी ताकत, थकान प्रतिरोध, और उच्च तापमान के क्षय के प्रतिरोध का गुणवत्ता होनी चाहिए, और संरचना की स्थिरता [2] सुनिश्चित करनी है। आमतौर पर, विमान इंजन की ब्लेडों के लिए टाइटेनियम यौगिक या उच्च तापमान यौगिक का उपयोग किया जाता है। हालांकि, टाइटेनियम यौगिक और उच्च तापमान यौगिक की मशीनिंग क्षमता कम होती है। कटिंग प्रक्रिया के दौरान, कटिंग बल बड़ा होता है और उपकरण जल्दी से हास्तक्षत हो जाता है। जैसे-जैसे उपकरण की हास्तक्षत बढ़ती है, कटिंग बल और अधिक बढ़ेगा, जिसके परिणामस्वरूप अधिक गंभीर मशीनिंग विकृति और कंपन होगा, जिससे खंडों की आयामी सटीकता कम होगी और बदसूरत सतह गुणवत्ता होगी। अति कार्य परिस्थितियों में इंजन की सेवा प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, ब्लेडों की मशीनिंग सटीकता और सतह गुणवत्ता अत्यधिक है। घरेलू उच्च बायपास अनुपात टर्बोफैन इंजन में उपयोग की जाने वाली टाइटेनियम यौगिक पंख के ब्लेड का उदाहरण लेते हुए, ब्लेड की कुल लंबाई 681mm है, जबकि मोटाई 6mm से कम है। प्रोफाइल की आवश्यकता -0.12 से +0.03mm है, इनलेट और एक्सहॉस्ट किनारों की आयामी सटीकता -0.05 से +0.06mm है, ब्लेड खंड की ट्विस्ट त्रुटि अंदर है ± 10′, और सतह रूखापन मान Ra 0.4 से बेहतर है म्यू मीटर। यह आमतौर पर पांच-अक्ष CNC मशीन उपकरण पर डिग्री की जाँच की आवश्यकता होती है। हालांकि, पलड़ू की कमजोर संकल्पना, जटिल संरचना और प्रसंस्करण कठिन सामग्रियों के कारण, प्रसंस्करण अधिकारी को प्रसंस्करण की प्रक्रिया के दौरान काटने वाले पैरामीटर कई बार समायोजित करना पड़ता है, जो CNC प्रसंस्करण केंद्र की क्षमता को गंभीर रूप से सीमित करता है और बहुत बड़ी दक्षता का व्यर्थ होना कारण बनता है [4]। इसलिए, CNC प्रसंस्करण तकनीक के तेजी से विकास के साथ, कैसे पतली दीवार वाले भागों के प्रसंस्करण के लिए विकृति नियंत्रण और कम्पन दबाव को प्राप्त किया जा सके और CNC प्रसंस्करण केंद्रों की प्रसंस्करण क्षमताओं का पूरा फायदा उठाया जा सके, यह उन्नत निर्माण कंपनियों की तीव्र आवश्यकता बन गयी है।

पतले दीवारों वाले कम सख्त पैरट के विकृति नियंत्रण प्रौद्योगिकी पर शोध लंबे समय से इंजीनियरों और शोधकर्ताओं का ध्यान आकर्षित कर रहा है। प्रारंभिक उत्पादन अभ्यास में, लोग पतले दीवारों वाली संरचनाओं के दोनों पक्षों पर बदलते हुए मिलिंग की जल रेखा रणनीति का उपयोग करते थे, जो आकारीय सटीकता पर विकृति और कम्पन के बदशगुन प्रभावों को कम करने में सक्षम थी। इसके अलावा, टाइमिंग रिब्स जैसी त्याग्य संरचनाएँ सेट करके प्रोसेसिंग सख्ती में सुधार करने का भी एक तरीका है।

काटने की कठिन सामग्रियों के लिए काटने की प्रौद्योगिकी

उच्च तापमान और उच्च दबाव के परिवेश में स्थिर सेवा की मांगों को पूरा करने के लिए, विमान इंजन के पंखों के लिए आमतौर पर उपयोग में आने वाले सामग्री टाइटेनियम धातुओं या उच्च-तापमान धातुएँ होती हैं। अभी-अभी, टाइटेनियम-एल्यूमिनियम इंटरमेटैलिक कंपाउंड भी एक ब्लेड सामग्री के रूप में बहुत अधिक अनुप्रयोग क्षमता के साथ बन गई है। टाइटेनियम धातुओं में निम्न ऊष्मा चालकता, निम्न प्लास्टिकिटी, निम्न ईलास्टिक मॉडुलस और मजबूत समानाधिकारिता की विशेषताएँ होती हैं, जिसके कारण उन्हें काटने के दौरान बड़ी कटाई बल, उच्च कटाई तापमान, गंभीर कार्य ठोस होना और बड़ा उपकरण स्वरूपण जैसी समस्याएँ होती हैं। वे कठिन काटने योग्य सामग्रियों के लिए आदर्श हैं (माइक्रोस्ट्रक्चर रूप देखें आकृति 2a) [7]। उच्च-तापमान धातुओं की मुख्य विशेषताएँ उच्च प्लास्टिकिटी और ताकत, खराब ऊष्मा चालकता, और अंदर घनी ठोस विलयन की बड़ी मात्रा है [8]। काटने के दौरान प्लास्टिक विकृति लेटिस को बदतरीन रूप से विकृत करती है, उच्च विकृति प्रतिरोध, बड़ी कटाई बल और गंभीर ठंडी ठोस होने का फिर भी आदर्श कठिन काटने योग्य सामग्री है (माइक्रोस्ट्रक्चर रूप देखें आकृति 2b)। इसलिए, कठिन काटने योग्य सामग्रियों जैसे टाइटेनियम धातुओं और उच्च-तापमान धातुओं के लिए दक्ष और सटीक कटाई प्रौद्योगिकी को विकसित करना बहुत महत्वपूर्ण है। कठिन काटने योग्य सामग्रियों की दक्ष और सटीक मशीनिंग को प्राप्त करने के लिए, भारतीय और विदेशी विद्वानों ने नवाचारात्मक कटाई विधियों, ऑप्टिमल मशीनिंग टूल सामग्री और ऑप्टिमाइज्ड कटाई पैरामीटर्स के दृष्टिकोण से गहराई से शोध किया है।

2.1 काटने वाली प्रोसेसिंग विधियों की चुनौती

नवीन शोध और कटिंग विधियों के विकास में, विद्वानों ने लेज़र हीटिंग और क्रायोजेनिक कूलिंग जैसी सहायक विधियों का परिचय दिया है ताकि सामग्रियों की मशीनिंग क्षमता में सुधार किया जा सके और कुशल कटिंग प्राप्त हो। लेज़र हीटिंग सहायता प्रदान करने वाले प्रोसेसिंग [9] (चित्र 3a देखें) का कार्य सिद्धांत इस पर आधारित है कि एक उच्च-शक्ति लेज़र बीम को कटिंग ब्लेड के सामने कार्य क्षेत्र पर केंद्रित किया जाता है, सामग्री को बीम के द्वारा स्थानीय गर्म करके मोमबद्ध किया जाता है, सामग्री की अपघटन बल को कम किया जाता है, जिससे कटिंग बल और टूल खपत कम होती है और कटिंग की गुणवत्ता और दक्षता में सुधार होता है। क्रायोजेनिक कूलिंग सहायता प्रदान करने वाले प्रोसेसिंग [10] (चित्र 3b देखें) तरल नाइट्रोजन, उच्च-दबाव कार्बन डाइऑक्साइड गैस और अन्य कूलिंग मीडिया का उपयोग करता है जो कटिंग क्षेत्र पर स्प्रे किए जाते हैं ताकि कटिंग प्रक्रिया को ठंडा किया जा सके, सामग्री की खराब ऊष्मा चालकता के कारण उत्पन्न होने वाली अतिरिक्त स्थानीय कटिंग तापमान की समस्या से बचा जाए, और कार्य क्षेत्र को स्थानीय ठंडा और जाड़ा बनाया जाए, जिससे चिप तोड़ने का प्रभाव बढ़ता है। ब्रिटेन के न्यूक्लियर AMRC कंपनी ने उच्च-दबाव कार्बन डाइऑक्साइड गैस का उपयोग टाइटेनियम एल्यूमिनियम प्रोसेसिंग के लिए किया और यह सफलतापूर्वक ठंडे प्रोसेसिंग का उपयोग किया। विश्लेषण बताता है कि क्रायोजेनिक कूलिंग सहायता प्रदान करने वाले प्रोसेसिंग सूखे कटिंग राज्य की तुलना में कटिंग बल को कम कर सकता है, कटिंग सतह की गुणवत्ता को सुधार सकता है, टूल खपत को कुशलतापूर्वक कम कर सकता है और टूल की उपयोगकालीनता बढ़ा सकता है। इसके अलावा, अल्ट्रासोनिक विभ्रम सहायता प्रदान करने वाले प्रोसेसिंग [11, 12] (चित्र 3c देखें) भी कठिन-कटिंग सामग्रियों के लिए कुशल कटिंग की एक प्रभावी विधि है। टूल पर उच्च-आवृत्ति, छोटी-अम्प्लीट्यूड विभ्रम का उपयोग करके, प्रोसेसिंग के दौरान टूल और कार्य क्षेत्र के बीच अंतरालिक विभाजन प्राप्त होता है, जो सामग्री हटाने के मेकेनिज्म को बदलता है, डायनैमिक कटिंग की स्थिरता को बढ़ाता है, टूल और काटी गई सतह के बीच घर्षण को प्रभावी रूप से रोकता है, कटिंग तापमान और कटिंग बल को कम करता है, सतह रूखापन मान को कम करता है और टूल खपत को कम करता है। इसके उत्कृष्ट उत्पादन प्रभावों ने व्यापक ध्यान आकर्षित किया है।

2.2 उपकरण सामग्री का चयन

काटने में कठिन सामग्रियों जैसे टाइटेनियम एल्युमिशन के लिए, उपकरण सामग्री को अधिकतम रूप से बेहतर बनाने से काटने के परिणाम में प्रभावी रूप से सुधार हो सकता है [8, 13]। अध्ययनों ने दिखाया है कि टाइटेनियम एल्युमिशन के लिए प्रसंस्करण की गति के अनुसार विभिन्न उपकरणों का चयन किया जा सकता है। कम-गति काटने के लिए उच्च-कोबाल्ट हाई-स्पीड स्टील का उपयोग किया जाता है, मध्य-गति काटने के लिए ऑक्साइड आल्युमिनियम कोटिंग वाले सिमेंटेड कार्बाइड उपकरण का उपयोग किया जाता है, और उच्च-गति काटने के लिए क्यूबिक बोरॉन नाइट्राइड (CBN) उपकरण का उपयोग किया जाता है; उच्च-तापमान एल्युमिशन के प्रसंस्करण के लिए, उच्च-वैनेडियम हाई-स्पीड स्टील या YG सिमेंटेड कार्बाइड उपकरण, जो उच्च कठोरता और अच्छी सहनशीलता रखते हैं, का उपयोग किया जाना चाहिए।

2.3 आदर्श काटने के पैरामीटर

कटिंग पैरामीटर्स भी मशीनिंग प्रभाव को प्रभावित करने वाला महत्वपूर्ण कारक है। संबंधित सामग्रियों के लिए उपयुक्त कटिंग पैरामीटर्स का उपयोग करने से मशीनिंग की गुणवत्ता और कुशलता में प्रभावकारी सुधार हो सकता है। कटिंग गति पैरामीटर को उदाहरण के रूप में लें, कम कटिंग गति सामग्री सतह पर एक बनाए गए किनारे क्षेत्र को बनाने में आसानी से अनुकूलित हो सकती है, जो सतह मशीनिंग की सटीकता को कम करती है; उच्च कटिंग गति ऊष्मा की संचयन को आसानी से कारण बना सकती है, जो कार्यपट्टी और उपकरण को जलाने का कारण बन सकती है। इस संबंध में, हार्बिन इंजीनियरिंग यूनिवर्सिटी के बढ़े युआनशेंग की टीम ने सामान्यतः उपयोग की जाने वाली कठिन-मशीनिंग सामग्रियों के यांत्रिक और भौतिक गुणों का विश्लेषण किया और लंबवत मशीनिंग प्रयोगों के माध्यम से कठिन-मशीनिंग सामग्रियों के लिए कटिंग गतियों की सिफारिश की तालिका तैयार की [14] (देखें तालिका 1)। तालिका में सिफारिश किए गए उपकरणों और कटिंग गतियों का उपयोग मशीनिंग दोषों और उपकरण के सहन को कम करने और मशीनिंग गुणवत्ता में सुधार करने के लिए किया जा सकता है।

जटिल ब्लेड सतहों के लिए 3 प्रसिद्ध CNC मशीनिंग तकनीक

पिछले कुछ वर्षों में, विमान उद्योग के तेजी से विकास के साथ-साथ बढ़ती बाजार मांग के कारण, पतली दीवारों वाले ब्लेडों के कुशल और सटीक प्रसंस्करण की आवश्यकता में बढ़ोतरी हुई है, और अधिक सटीक विकृति नियंत्रण तकनीक की मांग भी अधिक जरूरी हो गई है। चालक निर्माण तकनीक के संदर्भ में, आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक सूचना तकनीक को जोड़कर विमान इंजन ब्लेड प्रसंस्करण की विकृति और कम्पन का बुद्धिमान नियंत्रण करना बहुत सारे शोधकर्ताओं के लिए एक उत्साहजनक विषय बन गया है। ब्लेडों की जटिल घुमावदार सतहों के बुद्धिमान CNC प्रणाली में परिचालन करना, और प्रसंस्करण प्रक्रिया में त्रुटियों को सक्रिय रूप से पूरा करना, विकृति और कम्पन को प्रभावी रूप से रोकने में मदद कर सकता है।

मशीनिंग प्रक्रिया में सक्रिय त्रुटि कompensation के लिए, टूल पथ जैसे मशीनिंग पैरामीटर्स के ऑप्टिमाइज़ेशन और नियंत्रण को प्राप्त करने के लिए, पहले प्रक्रिया पैरामीटर्स का मशीनिंग विकृति और कम्पन पर प्रभाव प्राप्त करना आवश्यक है। दो सामान्य रूप से उपयोग की जाने वाली विधियाँ हैं: एक यह है कि प्रत्येक टूल पास के परिणामों का विश्लेषण और तर्क रखना मशीन पर मापन और त्रुटि विश्लेषण [15] के माध्यम से हो; दूसरी विधि यह है कि डायनेमिक विश्लेषण [16], फाइनाइट एलिमेंट मॉडलिंग [17], प्रयोग [18] और न्यूरल नेटवर्क्स [19] (देखें आंकड़ा 4) जैसी विधियों के माध्यम से मशीनिंग विकृति और कम्पन के लिए एक अनुमान गठन मॉडल स्थापित करना।

उपरोक्त पूर्वानुमान मॉडल या मशीन-आधारित मापन प्रौद्योगिकी के आधार पर, लोग वास्तविक समय में मशीनिंग पैरामीटर को अप्टिमाइज़ कर सकते हैं और यहांतक कि नियंत्रित कर सकते हैं। मुख्य दिशा यह है कि विकृति और झटके के कारण होने वाले त्रुटियों को टूल पथ को पुनर्योजित करके सम्पूर्ण करना है। इस दिशा में सबसे आम तरीका "मिरर कम्पेंसेशन मेथड" [20] है (देखें आकृति 5)। यह तरीका एकल कटिंग की विकृति को नामित टूल त्रयेजक्टरी को सही करके सम्पूर्ण करता है। हालांकि, एकल सम्पूर्ण करने से नए मशीनिंग विकृति का उत्पादन हो सकता है। इसलिए, कटिंग बल और मशीनिंग विकृति के बीच एक पुनरावर्ती संबंध को स्थापित करने की आवश्यकता होती है ताकि एक-एक करके विकृति को सही किया जा सके। टूल पथ प्लानिंग पर आधारित सक्रिय त्रुटि सम्पूर्ण करने के तरीके के अलावा, कई विद्वान विकृति और झटके को नियंत्रित करने के लिए कटिंग पैरामीटर और टूल पैरामीटर को अप्टिमाइज़ करने और नियंत्रित करने का अध्ययन कर रहे हैं। किसी निश्चित प्रकार के विमान इंजन ब्लेड के कटिंग के लिए, मशीनिंग पैरामीटर को बदलकर कई गोलियों का लघुप्रयोग किया गया। परीक्षण डेटा के आधार पर, प्रत्येक कटिंग पैरामीटर और टूल पैरामीटर का ब्लेड मशीनिंग विकृति और झटके प्रतिक्रिया पर प्रभाव विश्लेषित किया गया [21-23]। एक अनुभवजन्य पूर्वानुमान मॉडल स्थापित किया गया जिससे मशीनिंग पैरामीटर को अप्टिमाइज़ किया गया, मशीनिंग विकृति को प्रभावी रूप से कम किया गया, और कटिंग झटके को रोका गया।

उपरोक्त मॉडल और विधियों के आधार पर, कई कंपनियों ने CNC मशीनिंग सेंटर के CNC सिस्टम को विकसित किया या सुधारा है ताकि पतले-दीवार के खंडों के प्रोसेसिंग पैरामीटर्स का वास्तविक समय में अनुकूलन वाला नियंत्रण (real-time adaptive control) प्राप्त किया जा सके। इजरायल की OMAT कंपनी [24] का ऑप्टिमल मिलिंग सिस्टम इस क्षेत्र में एक प्रमुख प्रतिनिधित्व करता है। यह मुख्य रूप से अनुकूलन वाली प्रौद्योगिकी के माध्यम से फीड स्पीड को समायोजित करता है ताकि स्थिर बल वाला मिलिंग (constant force milling) प्राप्त किया जा सके और जटिल उत्पादों की उच्च-कुशलता और उच्च-गुणवत्ता वाली प्रसंस्करण की प्राप्ति हो। इसके अलावा, बीजिंग जिंगदियाओ ने भी मशीन पर मापन अनुकूलन वाली प्रतिक्रिया [25] के शास्त्रीय तकनीकी मामले में अण्डे की छतरी की सतह पैटर्न ग्रेविंग (engraving) के लिए समान प्रौद्योगिकी का उपयोग किया। अमेरिका के GE के THERRIEN [26] ने मशीनिंग के दौरान CNC मशीनिंग कोड के वास्तविक समय में संशोधन की विधि प्रस्तावित की, जिसने जटिल पतले-दीवार के ब्लेड के अनुकूलन वाले मशीनिंग और वास्तविक समय के नियंत्रण के लिए मूल तकनीकी साधन प्रदान किया। यूरोपीय संघ का हवाई इंजन टरबाइन घटकों के लिए स्वचालित मरम्मत सिस्टम (AROSATEC) जोड़ने वाली विनिर्माण (additive manufacturing) के बाद ब्लेड के मरम्मत के बाद अनुकूलन वाला नियंत्रित मिलिंग (adaptive precision milling) प्राप्त करता है, और इसे जर्मनी की MTU कंपनी और आयरलैंड की SIFCO कंपनी [27] के ब्लेड मरम्मत उत्पादन में लागू किया गया है।

4. स्मार्ट प्रक्रिया सामग्री पर आधारित संयोजन कठोरता का सुधार

चालक प्रक्रिया उपकरणों का उपयोग प्रक्रिया प्रणाली की सख्ती में सुधार करने और विस्थापन गुणों को सुधारने के लिए भी एक प्रभावी तरीका है, जिससे पतली दीवार वाले पंखे की प्रसंस्करण में विकृति और कम्पन को रोका जा सकता है, प्रसंस्करण की सटीकता में सुधार होता है और सतह की गुणवत्ता में सुधार होता है। अभी-अभाड़ में, विभिन्न प्रकार के विमान इंजन पंखों की प्रसंस्करण में बड़ी संख्या में विभिन्न प्रक्रिया उपकरणों का उपयोग किया गया है [28]। चूंकि विमान इंजन के पंखे आमतौर पर पतली दीवार और अनियमित संरचना के लक्षणों के साथ होते हैं, छोटे बंद करने और स्थिति निर्धारित करने के क्षेत्र, कम प्रसंस्करण सख्ती, और कटिंग बोझ के प्रभाव में स्थानीय विकृति के कारण, पंखे की प्रसंस्करण उपकरण सामान्यतः छह-बिंदु स्थिति निर्धारण सिद्धांत को संतुष्ट करने के आधार पर कार्य करते हैं [29], जिससे प्रक्रिया प्रणाली की सख्ती को बेहतर बनाया जा सके और प्रसंस्करण विकृति को रोका जा सके। पतली दीवार और अनियमित घुमावदार सतहों ने उपकरण के स्थिति निर्धारण और बंद करने के लिए दो मांगें पेश की हैं: पहली, उपकरण का बंद करने वाला बल या संपर्क बल घुमावदार सतह पर जितना संभव हो सके उतना समान रूप से वितरित होना चाहिए ताकि बंद करने वाले बल के प्रभाव में कार्य करणीय की गंभीर स्थानीय विकृति से बचा जा सके; दूसरा, उपकरण के स्थिति निर्धारण, बंद करने और सहायक समर्थन तत्वों को कार्य करणीय की जटिल घुमावदार सतह के साथ बेहतर ढंग से मिलाना चाहिए ताकि प्रत्येक संपर्क बिंदु पर समान सतह संपर्क बल उत्पन्न हो। इन दो मांगों का सामना करने के लिए, विद्वानों ने एक लचीला उपकरण प्रणाली का सुझाव दिया है। लचीला उपकरण प्रणाली को फेज़ बदलने वाला लचीला उपकरण और अनुकूलनशील लचीला उपकरण में विभाजित किया जा सकता है। फेज़ बदलने वाला लचीला उपकरण तरल के फेज़ बदलने से पहले और बाद में स्टिफ़नेस और विस्थापन में परिवर्तन का उपयोग करता है: तरल अवस्था या चलनशील अवस्था में तरल की स्टिफ़नेस और विस्थापन कम होती है, और कम दबाव पर कार्य करणीय की जटिल घुमावदार सतह को समायोजित कर सकती है। बाद में, तरल को बिजली/चुंबकत्व/गर्मी जैसी बाहरी बलों द्वारा ठोस अवस्था में बदल दिया जाता है या ठोस किया जाता है, और स्टिफ़नेस और विस्थापन में बड़ी बढ़ोतरी होती है, जिससे कार्य करणीय को समान और लचीला समर्थन प्रदान किया जाता है और विकृति और कम्पन को रोका जाता है।

विमान इंजन के पंखों की पारंपरिक प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी में प्रक्रिया सामग्री का उपयोग तापमान परिवर्तन सामग्री जैसे कि कम गलनांक धातुओं का उपयोग करके भरने के लिए सहायक समर्थन के रूप में किया जाता है। अर्थात, कार्य खंड शून्य पर स्थिति और छः बिंदुओं पर बंधाया जाता है, फिर कार्य खंड का स्थिति संदर्भ कम गलनांक धातु के माध्यम से एक ढालने वाले ब्लॉक में पिघलाया जाता है, जो कार्य खंड के लिए सहायक समर्थन प्रदान करता है, और जटिल बिंदु स्थिति को नियमित सतह स्थिति में परिवर्तित करता है, और फिर प्रसंस्करण के लिए खंड की सटीक प्रसंस्करण की जाती है (चित्र 6 देखें)। यह प्रक्रिया विधि स्पष्ट दोषों से संबद्ध है: स्थिति संदर्भ परिवर्तन स्थिति सटीकता में कमी का कारण बनता है; उत्पादन तैयारी जटिल है, और कम गलनांक धातु का ढालना और पिघलाना कार्य खंड सतह पर अवशेष और सफाई की समस्याओं को भी लाता है। साथ ही, ढालने और पिघलाने की स्थितियाँ भी बदतर हैं [30]। उपरोक्त प्रक्रिया दोषों को हल करने के लिए, एक सामान्य विधि यह है कि तापमान परिवर्तन सामग्री के साथ बहु-बिंदु समर्थन संरचना का परिचय दिया जाए [31]। समर्थन संरचना का ऊपरी छोर कार्य खंड को स्थिति देने के लिए संपर्क में होता है, और निचला छोर कम गलनांक धातु कक्ष में डूबा होता है। कम गलनांक धातु के तापमान परिवर्तन विशेषताओं पर आधारित लचीला सहायक समर्थन प्राप्त किया जाता है। हालांकि समर्थन संरचना का परिचय देने से कम-गलनांक धातुओं के कारण पंखों पर सतह दोषों को रोका जा सकता है, तापमान परिवर्तन सामग्री की गुणवत्ता की सीमाओं के कारण, तापमान परिवर्तन लचीली उपकरण निर्माण एक साथ उच्च कठोरता और उच्च प्रतिक्रिया गति की दो मुख्य मांगों को पूरा नहीं कर सकती, और इसे उच्च-कुशलता स्वचालित उत्पादन में लागू करना मुश्किल है।

फेज चेंज प्रत्यावर्ती उपकरणों की कमियों को हल करने के लिए, कई विद्वानों ने सुविधाओं के अनुसंधान और विकास में सायगिक (adaptive) अवधारणा को शामिल किया है। सायगिक प्रत्यावर्ती उपकरण इलेक्ट्रोमेकेनिकल प्रणालियों के माध्यम से जटिल ब्लेड आकारों और संभावित आकार की त्रुटियों को समायोजित कर सकते हैं। पूरे ब्लेड पर संपर्क बल का समान रूप से वितरण होने की गारंटी के लिए, उपकरण में आमतौर पर बहु-बिंदु अनुकूल सहायक समर्थन उपयोग किए जाते हैं जो समर्थन मैट्रिक्स बनाते हैं। त्सिंगहुआ विश्वविद्यालय की वांग ह्वेई की टीम ने निकट-शुद्ध-आकार ब्लेड प्रसंस्करण के लिए बहु-बिंदु फ्लेक्सिबल सहायक समर्थन प्रक्रिया उपकरण [32, 33] प्रस्तावित किया (देखें आकृति 7)। उपकरण में निकट-शुद्ध-आकार ब्लेड के ब्लेड सतह को सहायता के लिए कई फ्लेक्सिबल सामग्री चैम्पिंग घटकों का उपयोग किया जाता है, संपर्क क्षेत्र को बढ़ाने के लिए। ​​ प्रत्येक संपर्क क्षेत्र और यह सुनिश्चित करने के लिए कि जबरदस्ती का बल प्रत्येक संपर्क भाग और पूरे चादर पर समान रूप से वितरित हो, इस प्रकार प्रक्रिया प्रणाली की कड़ाई में सुधार किया जाता है और चादर की स्थानीय विकृति को प्रभावी रूप से रोका जाता है। उपकरण में अनेक असक्रिय स्वतंत्रता की डिग्रियाँ होती हैं, जो चादर के आकार और उसकी त्रुटियों को मिलाने में सक्षम होती हैं जबकि अधिक स्थिति को रोकती है। लचीले पदार्थों के माध्यम से सुरक्षित समर्थन प्राप्त करने के अलावा, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंडัก्शन के सिद्धांत का भी उपयोग अनुकूलनीय लचीले उपकरण के विकास में किया जाता है। बीजिंग यूनिवर्सिटी ऑफ़ एरोनॉटिक्स एंड एस्ट्रॉनॉटिक्स के यांग यीकिंग की टीम ने इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंडक्शन के सिद्धांत पर आधारित एक सहायक समर्थन उपकरण का आविष्कार किया [34]। यह उपकरण एक इलेक्ट्रोमैग्नेटिक संकेत द्वारा उत्तेजित लचीला सहायक समर्थन का उपयोग करता है, जो प्रक्रिया प्रणाली के घर्षण विशेषताओं को बदल सकता है। जबरदस्ती की प्रक्रिया के दौरान, सहायक समर्थन स्थायी चुंबक के कार्य के तहत कार्य करता है और कार्य करते हुए वस्तु के आकार को अनुकूलित करता है। प्रसंस्करण के दौरान, वस्तु द्वारा उत्पन्न काँपन लगातार सहायक समर्थन पर पहुँच जाता है, और इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंडक्शन के सिद्धांत के अनुसार विपरीत इलेक्ट्रोमैग्नेटिक बल को उत्तेजित किया जाता है, जिससे पतले दीवार वाली वस्तु के प्रसंस्करण के काँपन को रोका जाता है।

वर्तमान में, प्रक्रिया उपकरण डिज़ाइन की प्रक्रिया में, सीमित तत्व विश्लेषण, जीनेटिक एल्गोरिदम और अन्य विधियों का आम तौर पर बहु-बिंदु अनुकूल सहायक समर्थनों के लिए विन्यास का इष्टतमीकरण करने के लिए उपयोग किया जाता है [35]। हालांकि, इष्टतमीकरण परिणाम आमतौर पर केवल एक बिंदु पर प्रसंस्करण विकृति को न्यूनतम करने का गारंटी दे सकता है, और अन्य प्रसंस्करण भागों में समान विकृति नियंत्रण प्रभाव प्राप्त करने का गारंटी नहीं होता। पतले पर्शेदार प्रसंस्करण प्रक्रिया में, आमतौर पर एक ही मशीन उपकरण पर कार्य क्षेत्र पर एक श्रृंखला के छज्जे की घटना की जाती है, लेकिन विभिन्न भागों के प्रसंस्करण के लिए चैम्पिंग आवश्यकताएं भिन्न होती हैं और समय-परिवर्ती हो सकती हैं। स्थैतिक बहु-बिंदु समर्थन विधि के लिए, यदि प्रक्रिया प्रणाली की कठोरता को बढ़ाने के लिए सहायक समर्थनों की संख्या बढ़ाई जाती है, एक ओर उपकरण का द्रव्यमान और आयतन बढ़ जाता है, और दूसरी ओर उपकरण की गति की जगह संपीड़ित हो जाती है। यदि विभिन्न भागों के प्रसंस्करण के दौरान सहायक समर्थन की स्थिति को फिर से सेट किया जाता है, तो प्रसंस्करण प्रक्रिया अवश्य ही बाधित हो जाएगी और प्रसंस्करण की दक्षता कम हो जाएगी। इसलिए, प्रसंस्करण प्रारंभ से पहले समय-परिवर्ती कटिंग प्रक्रिया के टूल ट्रेजेक्टरी और कार्य स्थिति के परिवर्तन के आधार पर ऑनलाइन समर्थन विन्यास और समर्थन बल को स्वचालित रूप से समायोजित करने वाले अनुसरण प्रक्रिया उपकरण [36-38] का प्रस्ताव दिया गया है। अनुसरण प्रक्रिया उपकरण (देखें आकृति 8) टूल और उपकरण के समन्वयित सहयोग के माध्यम से डायनेमिक समर्थन प्राप्त कर सकता है: पहले सहायक समर्थन को वर्तमान प्रसंस्करण विकृति को नियंत्रित करने में मदद करने वाली स्थिति में ले जाएं, ताकि प्रसंस्करण क्षेत्र  कार्य पीस को सक्रिय रूप से समर्थन प्रदान किया जाता है, जबकि कार्य पीस के अन्य हिस्से के संभवतः कम से कम संपर्क में रहते हैं, इस प्रकार प्रसंस्करण की प्रक्रिया के दौरान समय-विशेष बंद करने वाली मांगों को मिलान किया जाता है।

प्रक्रिया उपकरण की सापेक्षिक डायनेमिक समर्थन क्षमता को और भी बढ़ाने, प्रक्रिया के दौरान जटिल ग्रेप्पिंग मांगों को मिलाने, और पंखे की प्रसंस्करण उत्पादन की गुणवत्ता और कुशलता में सुधार करने के लिए, अगले सहायक समर्थन को कई डायनेमिक सहायक समर्थनों द्वारा बनाई गई समूह में विस्तारित किया गया है। प्रत्येक डायनेमिक सहायक समर्थन को समन्वित कार्य करने की आवश्यकता है और बनाए गए समूह और कार्यपट्ट के बीच की संपर्क को निर्माण प्रक्रिया की समय-विशिष्ट मांगों के अनुसार स्वचालित और त्वरित रूप से पुनर्निर्माण करना है। पुनर्निर्माण प्रक्रिया पूरे कार्यपट्ट की स्थिति को बाधित नहीं करती है और स्थानीय विस्थापन या कंपन नहीं होता है। इस अवधारणा पर आधारित नियंत्रण उपकरण को स्व-पुनर्गठित समूह फिक्सचर [39] कहा जाता है, जिसमें लचीलापन, पुनर्गठनीयता और स्वायत्तता के फायदे हैं। स्व-पुनर्गठित समूह फिक्सचर को निर्माण प्रक्रिया की मांगों के अनुसार समर्थित सतह के विभिन्न स्थानों पर कई सहायक समर्थनों को वितरित करने की क्षमता है, और यह बड़े क्षेत्र के साथ जटिल आकार के कार्यपट्टों को समायोजित कर सकता है, जबकि पर्याप्त कड़ापन सुनिश्चित करता है और अतिरिक्त समर्थन को खत्म करता है। फिक्सचर का कार्य तरीका यह है कि कंट्रोलर प्रोग्राम किए गए कार्यक्रम के अनुसार निर्देश भेजता है, और मोबाइल बेस निर्देशों के अनुसार समर्थन घटक को लक्ष्य स्थान पर लाता है। समर्थन घटक कार्यपट्ट की स्थानीय ज्यामितीय आकृति को समायोजित करता है ताकि समर्थन को समायोजित किया जा सके। एकल समर्थन घटक और स्थानीय कार्यपट्ट के बीच संपर्क क्षेत्र के डायनेमिक विशेषताओं (कड़ापन और डैम्पिंग) को समर्थन घटक के पैरामीटरों (उदाहरण के लिए, हाइड्रॉलिक समर्थन घटक आमतौर पर संपर्क विशेषताओं को बदलने के लिए इनपुट हाइड्रॉलिक दबाव को बदल सकता है) को बदलकर नियंत्रित किया जा सकता है। प्रक्रिया प्रणाली की डायनेमिक विशेषताएं कई समर्थन घटकों और कार्यपट्ट के बीच संपर्क क्षेत्र की डायनेमिक विशेषताओं के संयोजन से बनती हैं, और यह प्रत्येक समर्थन घटक के पैरामीटरों और समर्थन घटक समूह के विन्यास से संबंधित है। स्व-पुनर्गठित समूह फिक्सचर के बहु-बिंदु समर्थन पुनर्निर्माण योजना का डिज़ाइन निम्नलिखित तीन मुद्दों को ध्यान में रखकर किया जाना चाहिए: कार्यपट्ट की ज्यामितीय आकृति को समायोजित करना, समर्थन घटकों की त्वरित पुनर्स्थापना, और बहुत समर्थन बिंदुओं की समन्वित सहयोग [40]। इसलिए, स्व-पुनर्गठित समूह फिक्सचर का उपयोग करते समय, कार्यपट्ट की आकृति, भार विशेषताओं और स्वभाविक सीमा प्रतिबंधों को इनपुट के रूप में उपयोग करना आवश्यक है ताकि विभिन्न प्रसंस्करण परिस्थितियों के तहत बहु-बिंदु समर्थन विन्यास और समर्थन पैरामीटरों को हल किया जा सके, बहु-बिंदु समर्थन गति मार्ग योजना बनाई जा सके, निष्कर्षों से नियंत्रण कोड उत्पन्न किया जा सके, और इसे कंट्रोलर में आयात किया जा सके। वर्तमान में, घरेलू और विदेशी विद्वानों ने स्व-पुनर्गठित समूह फिक्सचर पर कुछ शोध और प्रयास किए हैं। विदेशों में, यूई परियोजना SwarmItFIX ने एक नया अत्यधिक सुलभ स्व-पुनर्गठित फिक्सचर प्रणाली [41] विकसित की है, जो एक सेट मोबाइल सहायक समर्थनों का उपयोग करती है जो कार्यस्थल पर स्वतंत्र रूप से घूमती हैं और वास्तव-समय में पुनर्स्थापित होती हैं ताकि प्रसंस्कृत भागों को बेहतर समर्थन मिले। SwarmItFIX प्रणाली का प्रोटोटाइप इस परियोजना में वास्तविक किया गया है (देखें आकृति 9a) और इटली के एक हवाई जहाज निर्माता के साइट पर परीक्षण किया गया है। भारत में, त्सिंगहुआ विश्वविद्यालय के वांग ह्वेई की टीम ने एक चार-बिंदु ग्रेप्पिंग समर्थन कार्यस्थल विकसित किया है जो एक मशीन टूल के साथ समन्वित रूप से नियंत्रित किया जा सकता है [42] (देखें आकृति 9b)। यह कार्यस्थल टर्बाइन ब्लेड के टेनन की सूक्ष्म प्रसंस्करण के दौरान टूल से स्वचालित रूप से बचता है और टेनन को समर्थित करता है। प्रसंस्करण के दौरान, चार-बिंदु सहायक समर्थन CNC प्रसंस्करण केंद्र के साथ समन्वित कार्य करता है और टूल गति स्थिति के अनुसार चार-बिंदु संपर्क अवस्था को पुनर्निर्मित करता है, जो न केवल टूल और सहायक समर्थन के बीच बाधा को रोकता है, बल्कि समर्थन प्रभाव को भी यथायথ रखता है।

5 भविष्य के विकास रुझानों पर चर्चा

5.1 नए पदार्थ

जैसे हवाई जहाज़ों के इंजनों की धकेल-बटन अनुपात डिजाइन मांगों में बढ़ता जारी है, खंडों की संख्या धीरे-धीरे कम हो रही है, और खंडों पर तनाव का स्तर बढ़ता जा रहा है। दो मुख्य पारंपरिक उच्च-तापमान संरचनात्मक पदार्थों की प्रदर्शन क्षमता अपनी सीमा पर पहुंच गई है। गत वर्षों में, हवाई जहाज़ों के इंजन ब्लेड्स के लिए नए पदार्थ तेजी से विकसित हुए हैं, और बढ़ती संख्या में उच्च-प्रदर्शन पदार्थों का उपयोग पतले दीवारों वाले ब्लेड्स बनाने के लिए किया जा रहा है। उनमें से, γ -TiAl संकर [43] अच्छे गुण जैसे उच्च विशिष्ट ताकत, उच्च तापमान पर प्रतिरोध और अच्छा ऑक्सीकरण प्रतिरोध रखता है। एक साथ, इसका घनत्व 3.9g/cm3 है, जो उच्च-तापमान संकरों का केवल आधा है। भविष्य में, यह 700-800 तापमान की सीमा में ब्लेड के रूप में बहुत बड़ी क्षमता रखता है। ℃ । हालांकि γ -TiAl संकर को पदार्थ के उत्कृष्ट यांत्रिक गुण हैं, इसकी उच्च कठोरता, कम ऊष्मा चालकता, कम भंग दृढ़ता और उच्च ब्रिटफ़्नेस पृष्ठ संपूर्णता और कम शुद्धता की वजह बनती है γ -TiAl संकर सामग्री के दौरान काटने में, जो खंडों की उपयोग की अवधि पर गंभीर रूप से प्रभाव डालती है। इसलिए, क्रियाओं का अनुसंधान γ -TiAl संकर के लिए महत्वपूर्ण सैद्धांतिक महत्व और मूल्य रखता है, और यह वर्तमान चादर क्रिया प्रौद्योगिकी का महत्वपूर्ण अनुसंधान दिशा है।

5.2 समय-परिवर्ती अनुकूलित प्रसंस्करण

एयरोइंज ब्लेड के पास जटिल घुमावदार सतहें होती हैं और उनके लिए ऊँची आकार की सटीकता की आवश्यकता होती है। वर्तमान में, उनकी सटीक मशीनिंग मुख्य रूप से पथ प्लानिंग और मॉडल पुनर्निर्माण पर आधारित ज्यामितीय सुसंगत मशीनिंग विधियों का उपयोग करती है। यह विधि ब्लेड मशीनिंग सटीकता पर स्थिति-निर्धारण, बांधने जैसी त्रुटियों के प्रभाव को प्रभावी रूप से कम कर सकती है। हालांकि, टूल के अलग-अलग क्षेत्रों में काटने की गहराई अलग-अलग होती है क्योंकि टूल कटब्लैंक की मोटाई असमान होती है, जो कटने की प्रक्रिया में अनिश्चित कारक लाती है और इस प्रक्रिया की स्थिरता पर प्रभाव डालती है। भविष्य में, CNC सुसंगत मशीनिंग प्रक्रिया के दौरान, वास्तविक मशीनिंग स्थिति के परिवर्तनों का बेहतर ट्रैकिंग किया जाना चाहिए [44], जिससे जटिल घुमावदार सतहों की मशीनिंग सटीकता में महत्वपूर्ण सुधार होगा और यह एक समय-विचरण नियंत्रण सुसंगत मशीनिंग विधि बनेगी जो वास्तविक समय में प्रतिक्रिया डेटा पर आधारित कटने के पैरामीटर को समायोजित करती है।

5.3 स्मार्ट प्रक्रिया उपकरण

इंजन में सबसे बड़े प्रकार के हिस्सों के रूप में, पंखों की निर्माण दक्षता सीधे इंजन की कुल निर्माण दक्षता पर प्रभाव डालती है, और पंखों की निर्माण गुणवत्ता सीधे इंजन की क्षमता और जीवन काल पर प्रभाव डालती है। इसलिए, विश्वभर में इंजन पंखों के निर्माण में बुद्धिमान सटीक मशीनीकरण बन गया है। मशीन उपकरणों और प्रक्रिया उपकरणों का अनुसंधान और विकास बुद्धिमान पंख प्रोसेसिंग को वास्तविक बनाने का महत्वपूर्ण हिस्सा है। CNC तकनीक के विकास के साथ, मशीन टूल्स का बुद्धिमान स्तर तेजी से बढ़ा है, और उत्पादन क्षमता में बहुत बड़ी बढ़ोतरी हुई है। इसलिए, बुद्धिमान प्रक्रिया उपकरणों का अनुसंधान, विकास और नवाचार खिंचे हुए पंखों के उच्च-क्षमता और सटीक मशीनीकरण का महत्वपूर्ण विकास दिशा है। उच्च स्तरीय बुद्धिमान CNC मशीन टूल्स को प्रक्रिया उपकरणों के साथ जोड़कर एक बुद्धिमान पंख प्रोसेसिंग प्रणाली (देखें आंकड़ा 10) बनाया जाता है, जो खिंचे हुए पंखों के सटीक, उच्च-क्षमता और सापेक्षिक CNC मशीनीकरण को संभव बनाता है।