Precíziós megmunkálási technológia és berendezés repülőgép-hajtóművek vékony falú, speciális alakú és összetett lapátjaihoz

A repülőgép-motorok teljesítményének eléréséhez kulcsfontosságú elemként a lapátok olyan jellegzetes jellemzőkkel rendelkeznek, mint a vékony falú, speciális alakú, összetett szerkezetek, a nehezen feldolgozható anyagok, valamint a feldolgozási pontosság és a felületminőség magas követelményei. A pengék precíz és hatékony megmunkálása nagy kihívást jelent a jelenlegi repülőgép-motor-gyártás területén. A pengefeldolgozási pontosságot befolyásoló kulcstényezők elemzése révén átfogóan összefoglalják a pengeprecíziós megmunkálási technológiával és berendezésekkel kapcsolatos kutatás jelenlegi állását, és kilátásba helyezik a repülőgép-hajtóművek pengefeldolgozási technológiájának fejlődési irányát.

A repülőgépiparban széles körben alkalmazzák a könnyű, nagy szilárdságú vékonyfalú alkatrészeket, amelyek kulcsfontosságúak a fontos berendezések, például a repülőgép-hajtóművek teljesítményének eléréséhez [1]. Például a nagy bypass arányú repülőgépmotorok titánötvözet ventilátorlapátjai (lásd 1. ábra) akár 1 méter hosszúak is lehetnek, összetett lapátprofilokkal és csillapító platformszerkezetekkel, a legvékonyabb rész vastagsága pedig mindössze 1.2 mm, ami egy tipikus nagyméretű vékonyfalú speciális alakú alkatrész [2]. Tipikus vékonyfalú speciális alakú, gyenge merevségű alkatrészként a penge hajlamos a feldolgozás során deformációra és vibrációra [3]. Ezek a problémák súlyosan befolyásolják a penge feldolgozási pontosságát és felületi minőségét.

A motor teljesítménye nagymértékben függ a pengék gyártási szintjétől. A motor működése során a lapátoknak stabilan kell működniük szélsőséges működési körülmények között, például magas hőmérsékleten és nagy nyomáson. Ez megköveteli, hogy a penge anyagának jó szilárdsággal, fáradásállósággal és magas hőmérsékleti korrózióállósággal kell rendelkeznie, és biztosítania kell a szerkezeti stabilitást [2]. Általában titánötvözeteket vagy magas hőmérsékletű ötvözeteket használnak a repülőgépmotorok lapátjaihoz. A titánötvözetek és a magas hőmérsékletű ötvözetek azonban rossz megmunkálhatósággal rendelkeznek. A vágási folyamat során a vágóerő nagy, és a szerszám gyorsan kopik. A szerszámkopás növekedésével a forgácsolóerő tovább növekszik, ami komolyabb megmunkálási deformációt és vibrációt eredményez, ami alacsony méretpontosságot és az alkatrészek rossz felületi minőségét eredményezi. A motor extrém munkakörülmények között támasztott szervizteljesítmény-követelményeinek teljesítése érdekében a pengék megmunkálási pontossága és felületi minősége rendkívül magas. Ha példának vesszük a hazai gyártású, nagy bypass arányú turbóventilátormotorokban használt titánötvözet ventilátorlapátokat, a lapát teljes hossza 681 mm, vastagsága pedig kevesebb, mint 6 mm. A profiligény -0.12 és +0.03 mm, a bemeneti és kipufogó élek méretpontossága -0.05 és +0.06 mm között van, a lapátszakasz csavarási hibája a határokon belül van. ±10', és az Ra felületi érdesség értéke jobb, mint 0.4μm. Ez általában precíziós megmunkálást igényel öttengelyes CNC szerszámgépen. A penge gyenge merevsége, bonyolult szerkezete és nehezen feldolgozható anyagai miatt azonban a megmunkálási pontosság és minőség biztosítása érdekében a feldolgozó személyzetnek a megmunkálási folyamat során többször is módosítania kell a forgácsolási paramétereket, ami komolyan korlátozza a CNC megmunkálóközpont teljesítményét és hatalmas hatékonysági pazarlást okoz [4]. Ezért a CNC megmunkálási technológia rohamos fejlődésével a haladó gyártó vállalatok számára sürgető szükségletté vált, hogy a vékonyfalú alkatrészek megmunkálásánál hogyan lehet elérni a deformáció-szabályozást és a rezgéscsökkentést, valamint a CNC megmunkálóközpontok megmunkálási képességeinek teljes körű kihasználását.

A vékonyfalú gyenge merev alkatrészek deformációcsökkentő technológiájával kapcsolatos kutatások már régóta felkeltették a mérnökök és kutatók figyelmét. A korai gyártási gyakorlatban az emberek gyakran alkalmazzák azt a vízvonali stratégiát, hogy a vékonyfalú szerkezetek mindkét oldalán váltakozó marást végeznek, amivel könnyedén, bizonyos mértékig csökkenthető a deformáció és a rezgés káros hatása a méretpontosságra. Ezen túlmenően lehetőség van a feldolgozási merevség javítására is előregyártott áldozati szerkezetek, például erősítő bordák beállításával.

Vágási technológia nehezen vágható anyagokhoz

A magas hőmérsékletű és nagy nyomású környezetben történő stabil szolgáltatás követelményeinek kielégítése érdekében a repülőgép-hajtóművek lapátjaihoz általában használt anyagok a titánötvözetek vagy a magas hőmérsékletű ötvözetek. Az elmúlt években a titán-alumínium intermetallikus vegyületek is nagy alkalmazási potenciállal rendelkező pengeanyaggá váltak. A titánötvözetek alacsony hővezető képességgel, alacsony plaszticitással, alacsony rugalmassági modulussal és erős affinitásukkal rendelkeznek, ami miatt olyan problémákkal szembesülnek, mint a nagy forgácsolóerő, a magas vágási hőmérséklet, a súlyos megkeményedés és a szerszám nagy kopása a vágás során. Tipikus nehezen vágható anyagok (mikroszerkezeti morfológia lásd 2a. ábra) [7]. A magas hőmérsékletű ötvözetek fő jellemzői a nagy plaszticitás és szilárdság, a rossz hővezető képesség, valamint a nagy mennyiségű sűrű szilárd oldat a belsejében [8]. A forgácsolás során fellépő képlékeny alakváltozás a rács súlyos torzulását, nagy alakváltozási ellenállást, nagy forgácsolóerőt és erős hidegkeményedési jelenséget okoz, amelyek szintén tipikus nehezen vágható anyagok (mikroszerkezeti morfológia lásd 2b. ábra). Ezért nagyon fontos hatékony és precíz vágási technológia kidolgozása nehezen vágható anyagokhoz, mint például a titánötvözetek és a magas hőmérsékletű ötvözetek. A nehezen forgácsolható anyagok hatékony és precíz megmunkálása érdekében hazai és külföldi tudósok mélyreható kutatásokat végeztek az innovatív forgácsolási módszerek, az optimális megmunkáló szerszámanyagok és az optimalizált forgácsolási paraméterek szemszögéből.

2.1 A forgácsolási feldolgozási módszerek innovációja

A vágási módszerek innovatív kutatása és fejlesztése terén a tudósok olyan segédeszközöket vezettek be, mint a lézeres fűtés és a kriogén hűtés az anyagok megmunkálhatóságának javítása és a hatékony vágás elérése érdekében. A lézerfűtéssel segített megmunkálás [9] (lásd a 3a. ábrát) működési elve az, hogy nagy teljesítményű lézersugarat fókuszálnak a munkadarab felületére a vágóél előtt, a sugár helyi melegítésével lágyítják az anyagot, csökkentik az anyag folyáshatárát, ezáltal csökkentik a forgácsolóerőt és a szerszámkopást, valamint javítják a vágás minőségét és hatékonyságát. A kriogén hűtéssel segített feldolgozás [10] (lásd a 3b. ábrát) folyékony nitrogént, nagynyomású szén-dioxid gázt és egyéb hűtőközeget használ a vágórészre permetezve, hogy lehűtse a vágási folyamatot, elkerülje az anyag rossz hővezető képessége miatt fellépő túlzott helyi forgácsolási hőmérséklet problémáját, és a munkadarabot lokálisan hidegre és törékennyé tegye, ezáltal fokozza a forgácstörés hatását. Az Egyesült Királyságban működő Nuclear AMRC cég sikeresen alkalmazott nagynyomású szén-dioxid gázt a titánötvözet-feldolgozási folyamat hűtésére. A száraz vágási állapothoz képest az elemzés azt mutatja, hogy a kriogén hűtéssel segített feldolgozás nemcsak a vágási erőt csökkenti és a vágási felület minőségét javítja, hanem hatékonyan csökkenti a szerszám kopását és növeli a szerszám élettartamát. Ezenkívül az ultrahangos vibrációval segített feldolgozás [11, 12] (lásd a 3c. ábrát) szintén hatékony módszer a nehezen feldolgozható anyagok hatékony vágására. A szerszámot nagyfrekvenciás, kis amplitúdójú rezgések alkalmazásával a megmunkálási folyamat során szakaszos elválasztás érhető el a szerszám és a munkadarab között, ami megváltoztatja az anyagleválasztási mechanizmust, növeli a dinamikus vágás stabilitását, hatékonyan elkerüli a szerszám és a megmunkált felület közötti súrlódást, csökkenti a vágási hőmérsékletet és a forgácsolóerőt, csökkenti a felületi érdesség értékeit, valamint csökkenti a szerszámkopási értékeket. Kiváló folyamathatásai széles körű figyelmet kaptak.

2.2 Szerszámanyagok kiválasztása

A nehezen vágható anyagok, például a titánötvözetek esetében a szerszámanyagok optimalizálása hatékonyan javíthatja a vágási eredményeket [8, 13]. Tanulmányok kimutatták, hogy a titánötvözet megmunkálásához különböző szerszámok választhatók a feldolgozási sebességnek megfelelően. Alacsony sebességű vágáshoz nagy kobaltos gyorsacélt, közepes sebességű vágáshoz alumínium-oxid bevonatú cementált keményfém szerszámokat, nagy sebességű vágáshoz köbös bór-nitrid (CBN) szerszámokat használnak; magas hőmérsékletű ötvözetfeldolgozáshoz nagy vanádiumtartalmú gyorsacél vagy YG cementált keményfém szerszámokat kell használni, amelyek nagy keménységgel és jó kopásállósággal rendelkeznek.

2.3 Optimális vágási paraméterek

A forgácsolási paraméterek szintén fontos tényezők, amelyek befolyásolják a megmunkálási hatást. A megfelelő anyagokhoz megfelelő forgácsolási paraméterek használatával hatékonyan javítható a megmunkálás minősége és hatékonysága. Példaként a forgácsolási sebesség paramétert vesszük figyelembe, hogy az alacsony forgácsolási sebesség könnyen beépített élfelületet képezhet az anyag felületén, csökkentve a felület megmunkálási pontosságát; a nagy vágási sebesség könnyen hőfelhalmozódást okozhat, ami égési sérüléseket okozhat a munkadarabon és a szerszámon. Ezzel kapcsolatban Zhai Yuansheng professzor csapata a Harbini Tudományos és Technológiai Egyetemen elemezte az általánosan használt nehezen megmunkálható anyagok mechanikai és fizikai tulajdonságait, és összefoglalta a nehezen megmunkálható anyagok forgácsolási sebességeinek ajánlott táblázatát ortogonális megmunkálási kísérletekkel [14] (lásd 1. táblázat). A táblázatban javasolt szerszámok és forgácsolási sebességek megmunkáláshoz való használatával hatékonyan csökkenthető a megmunkálási hibák és a szerszámkopás, javítható a megmunkálás minősége.

3 Precíziós CNC megmunkálási technológia összetett pengefelületekhez

Az elmúlt években a légiközlekedési ipar rohamos fejlődésével és a növekvő piaci igényekkel a vékonyfalú pengék hatékony és precíz megmunkálásával szemben támasztott követelmények egyre inkább megnövekedtek, és egyre sürgetőbbé vált a nagyobb pontosságú deformációszabályozási technológia iránti igény. Az intelligens gyártástechnológiával összefüggésben a modern elektronikus információs technológia ötvözése a repülőgép-hajtóművek lapátfeldolgozásának deformációjának és rezgésének intelligens szabályozása érdekében sok kutató számára forró téma lett. Az intelligens CNC-rendszerek bevezetése a pengék összetett ívelt felületeinek precíziós megmunkálásába, és az intelligens CNC-rendszereken alapuló feldolgozási folyamatok hibáinak aktív kompenzálása hatékonyan elnyomja a deformációt és a vibrációt.

A megmunkálási folyamatban az aktív hibakompenzációhoz a megmunkálási paraméterek, például a szerszámút optimalizálása és szabályozása érdekében először meg kell ismerni a folyamatparaméterek hatását a megmunkálási deformációra és vibrációra. Két általánosan használt módszer létezik: az egyik az egyes eszközök eredményeinek elemzése és érvelése a gépi mérésen és hibaelemzésen [15]; a másik pedig egy előrejelzési modell felállítása a deformáció és rezgés megmunkálására olyan módszerekkel, mint a dinamikus elemzés [16], a végeselemes modellezés [17], a kísérletek [18] és a neurális hálózatok [19] (lásd 4. ábra).

A fenti előrejelzési modell vagy on-machine mérési technológia alapján az emberek valós időben optimalizálhatják, sőt vezérelhetik a megmunkálási paramétereket. A fő irány a deformáció és rezgés okozta hibák kompenzálása a szerszámpálya újratervezésével. Ebben az irányban az általánosan használt módszer a "tükörkompenzációs módszer" [20] (lásd 5. ábra). Ez a módszer egyetlen vágás deformációját kompenzálja a szerszám névleges pályájának korrigálásával. Azonban egyetlen kompenzáció új megmunkálási deformációt eredményez. Ezért a forgácsolási erő és a megmunkálási deformáció között iteratív összefüggést kell felállítani többszörös kompenzációval, hogy az alakváltozást egyenként korrigáljuk. A szerszámút-tervezésen alapuló aktív hibakompenzációs módszer mellett sok tudós foglalkozik azzal is, hogyan lehet a deformációt és a rezgést szabályozni a forgácsolási és szerszámparaméterek optimalizálásával és szabályozásával. Egy bizonyos típusú repülőgép hajtóművének vágásához a megmunkálási paramétereket több körös ortogonális vizsgálathoz megváltoztatták. A vizsgálati adatok alapján elemeztük az egyes forgácsolási paraméterek és szerszámparaméterek hatását a penge megmunkálási deformációjára és rezgésválaszára [21-23]. Egy empirikus előrejelzési modellt hoztak létre a megmunkálási paraméterek optimalizálására, a megmunkálási deformáció hatékony csökkentésére és a forgácsolási vibráció elnyomására.

A fenti modellek és módszerek alapján számos cég fejlesztette vagy fejlesztette a CNC megmunkálóközpontok CNC rendszereit a vékonyfalú alkatrészfeldolgozási paraméterek valós idejű adaptív vezérlésére. Az izraeli OMAT cég [24] optimális marórendszere tipikus képviselője ezen a területen. Elsősorban adaptív technológiával állítja be az előtolási sebességet, hogy elérje az állandó erővel való marást, és megvalósítsa az összetett termékek nagy hatékonyságú és minőségi feldolgozását. Emellett Peking Jingdiao is alkalmazott hasonló technológiát a tojáshéj felületi mintázat gravírozásának gépi mérési adaptív kompenzációval történő befejezésének klasszikus technikai esetében [25]. THERRIEN a GE-től az Egyesült Államokban [26] egy valós idejű korrekciós módszert javasolt a CNC megmunkálási kódokhoz a megmunkálás során, amely alapvető technikai eszközt biztosított összetett vékonyfalú pengék adaptív megmunkálásához és valós idejű vezérléséhez. Az Európai Unió repülőgépmotor-turbina-alkatrészeinek automatizált javítórendszere (AROSATEC) adaptív precíziós marást valósít meg a penge additív gyártású javítása után, és a német MTU cég és az ír SIFCO vállalat lapátjavító gyártásában alkalmazták [27].

4. A feldolgozási merevség javítása intelligens technológiai berendezések alapján

Az intelligens technológiai berendezések használata a folyamatrendszer merevségének javítására és a csillapítási jellemzők javítására szintén hatékony módja a vékonyfalú pengefeldolgozás deformációjának és vibrációjának elnyomásának, a feldolgozási pontosság javításának és a felületminőség javításának. Az elmúlt években nagyszámú különféle technológiai berendezést használtak a különféle típusú repülőgép-hajtóművek lapátjainak feldolgozására [28]. Mivel a repülőgépmotor-lapátok általában vékony falú és szabálytalan szerkezeti jellemzőkkel, kis befogási és pozicionálási területtel, kis megmunkálási merevséggel és vágási terhelés hatására lokális deformációval rendelkeznek, a pengefeldolgozó berendezések általában a hatpontos pozicionálási elv [29] kielégítése alapján segédtámasztást adnak a munkadarabnak, hogy optimalizálják a feldolgozási rendszer deformálódását és merevségét. A vékony falú és szabálytalan ívelt felületek két követelményt támasztanak a szerszámok pozícionálásával és befogásával kapcsolatban: először is, a szerszám szorítóerejét vagy érintkezési erejét a lehető legegyenletesebben kell elosztani az íves felületen, hogy elkerülhető legyen a munkadarab súlyos helyi deformációja a szorítóerő hatására; Másodszor, a szerszám pozicionáló, rögzítő és kiegészítő támasztó elemeinek jobban illeszkedniük kell a munkadarab összetett ívelt felületéhez, hogy minden érintkezési pontban egyenletes felületi érintkezési erőt hozzanak létre. E két követelményre válaszul a tudósok rugalmas szerszámrendszert javasoltak. A rugalmas szerszámrendszerek fázisváltoztató rugalmas szerszámozásra és adaptív rugalmas szerszámozásra oszthatók. A fázisváltoztatásos rugalmas szerszámozás a folyadék fázisváltása előtti és utáni merevség- és csillapítás-változásokat hasznosítja: a folyadékfázisban vagy a mozgófázisban lévő folyadék alacsony merevséggel és csillapítással rendelkezik, és alacsony nyomáson alkalmazkodik a munkadarab összetett ívelt felületéhez. Ezt követően a folyadék szilárd fázissá alakul, vagy külső erők, például elektromosság/mágnesesség/hő hatására megszilárdul, és a merevség és a csillapítás jelentősen javul, ezáltal egyenletes és rugalmas alátámasztást biztosít a munkadarabnak, és elnyomja a deformációt és a vibrációt.

A repülőgép-hajtóművek lapátjainak hagyományos feldolgozási technológiájában alkalmazott technológiai berendezés fázisváltó anyagokat, például alacsony olvadáspontú ötvözetek felhasználásával tölti fel a segédanyagot. Azaz a nyersdarab hat ponton történő pozicionálása és befogása után a munkadarab pozicionálási referenciáját az alacsony olvadáspontú ötvözeten keresztül öntőtömbbe öntik, hogy a munkadarab kiegészítő támasztékot nyújtsanak, majd a komplex pontpozicionálást szabályos felületpozícionálássá alakítják át, majd a megmunkálandó alkatrész precíziós megmunkálását hajtják végre (lásd 6. ábra). Ennek az eljárási módszernek nyilvánvaló hibái vannak: a pozicionálási referencia-konverzió a pozicionálási pontosság csökkenéséhez vezet; a gyártás előkészítése bonyolult, és az alacsony olvadáspontú ötvözet öntése és olvasztása is maradvány- és tisztítási problémákat okoz a munkadarab felületén. Ugyanakkor az öntési és olvasztási körülmények is viszonylag rosszak [30]. A fenti folyamathibák megoldására elterjedt módszer a fázisváltó anyaggal kombinált többpontos tartószerkezet bevezetése [31]. A tartószerkezet felső vége érintkezik a munkadarabbal a pozicionáláshoz, az alsó vége pedig az alacsony olvadáspontú ötvözetkamrába merül. Rugalmas segédtámaszt az alacsony olvadáspontú ötvözet fázisváltozási jellemzői alapján érnek el. Bár a tartószerkezet bevezetésével elkerülhetők a lapátokkal érintkező alacsony olvadáspontú ötvözetek által okozott felületi hibák, a fázisváltó anyagok teljesítménykorlátai miatt a fázisváltó rugalmas szerszámok nem tudnak egyszerre megfelelni a két fő követelménynek, a nagy merevségnek és a nagy reakciósebességnek, és nehéz alkalmazni a nagy hatékonyságú automatizált gyártásban.

A fázisváltó rugalmas szerszámozás hátrányainak megoldása érdekében sok tudós beépítette az adaptáció fogalmát a rugalmas szerszámozás kutatásába és fejlesztésébe. Az adaptív rugalmas szerszámok elektromechanikus rendszereken keresztül adaptívan hozzáigazíthatják a bonyolult pengeformákat és a lehetséges alakhibákat. Annak érdekében, hogy az érintkezési erő egyenletesen oszlik el a teljes fűrészlapon, a szerszámozás általában többpontos segédtámaszokat használ a támasztómátrix kialakításához. Wang Hui csapata a Tsinghua Egyetemen egy többpontos, rugalmas segédtámogató folyamatberendezést javasolt, amely alkalmas a közel háló alakú pengefeldolgozásra [32, 33] (lásd a 7. ábrát). A szerszámok több rugalmas anyagból készült szorítóelemet használnak, amelyek elősegítik a közel háló alakú penge pengefelületének megtámasztását, növelve a háló érintkezési felületét. â € <â € <minden érintkezési területet, és biztosítja, hogy a szorítóerő egyenletesen oszlik el minden érintkező részen és a teljes pengén, ezáltal javítva a folyamatrendszer merevségét és hatékonyan megelőzve a penge helyi deformációját. A szerszámok több passzív szabadságfokkal rendelkeznek, amelyek adaptívan illeszkednek a penge alakjához és annak hibájához, miközben elkerülik a túlpozícionálást. A rugalmas anyagokon keresztüli adaptív támogatás elérése mellett az elektromágneses indukció elvét alkalmazzák az adaptív rugalmas szerszámok kutatásában és fejlesztésében is. Yang Yiqing csapata a Pekingi Repülési és Űrhajózási Egyetemen feltalált egy segédeszközt, amely az elektromágneses indukció elvén alapul [34]. A szerszámozás egy elektromágneses jellel gerjesztett rugalmas segédtámaszt használ, amely megváltoztathatja a folyamatrendszer csillapítási jellemzőit. A befogási folyamat során a segédtartó állandó mágnes hatására adaptívan illeszkedik a munkadarab alakjához. A megmunkálás során a munkadarab által keltett rezgés a segédtartóra kerül, és az elektromágneses indukció elve szerint gerjesztik a fordított elektromágneses erőt, ezáltal elnyomják a vékonyfalú munkadarab megmunkálásakor fellépő rezgést.

Jelenleg a folyamatberendezések tervezése során végeselem-elemzést, genetikai algoritmust és egyéb módszereket használnak a többpontos segédtámaszok elrendezésének optimalizálására [35]. Az optimalizálási eredmény azonban általában csak azt tudja biztosítani, hogy a feldolgozási deformáció egy ponton minimálisra csökkenjen, és nem tudja garantálni, hogy más feldolgozási részekben ugyanaz a deformációcsökkentő hatás érhető el. A pengemegmunkálási folyamat során általában egy sor szerszámátadást hajtanak végre a munkadarabon ugyanazon a szerszámgépen, de a különböző alkatrészek megmunkálásakor a befogási követelmények eltérőek, és akár időben is változhatnak. A statikus többpontos alátámasztási módszernél, ha a folyamatrendszer merevségét a segédtámasztékok számának növelésével javítják, akkor egyrészt a szerszám tömege és térfogata nő, másrészt a szerszám mozgástere összenyomódik. Ha a segédtámasz helyzetét a különböző alkatrészek feldolgozásakor visszaállítják, a feldolgozási folyamat elkerülhetetlenül megszakad és a feldolgozási hatékonyság csökken. Ezért olyan nyomon követési folyamatberendezést [36-38] javasoltak, amely automatikusan beállítja a támogatás elrendezését és a támogatási erőt online a feldolgozási folyamatnak megfelelően. Az utófeldolgozó berendezés (lásd 8. ábra) az időben változó forgácsolási folyamat szerszámpályája és munkaállapot-változásai alapján a szerszám és a szerszámozás összehangolt együttműködésével dinamikus támogatást érhet el, mielőtt bármilyen megmunkálási folyamat megkezdődik: először mozgassa a segédtámaszt olyan helyzetbe, amely segít elnyomni az aktuális feldolgozási deformációt úgy, hogy a feldolgozási terület a munkadarabot aktívan alátámasztják, miközben a munkadarab többi része a lehető legkevesebb érintkezéssel a helyén marad, ezáltal megfelel a feldolgozási folyamat során az időben változó befogási követelményeknek.

A technológiai berendezések adaptív dinamikus támogatási képességének továbbfejlesztése, a feldolgozási folyamat bonyolultabb befogási követelményeihez való igazodás, valamint a pengefeldolgozási gyártás minőségének és hatékonyságának javítása érdekében az utólagos segédtámasz több dinamikus segédtámaszból álló csoporttá bővül. Minden dinamikus segédtámasz szükséges a műveletek összehangolásához, valamint a tartócsoport és a munkadarab közötti érintkezés automatikus és gyors rekonstrukciójához a gyártási folyamat időben változó követelményeinek megfelelően. A rekonstrukciós folyamat nem zavarja a teljes munkadarab pozicionálását, és nem okoz helyi elmozdulást vagy rezgést. Az ezen a koncepción alapuló technológiai berendezést önrekonfigurálható csoportos fixture-nek [39] nevezik, amelynek előnye a rugalmasság, az újrakonfigurálhatóság és az autonómia. Az önállóan konfigurálható csoportos rögzítő a gyártási folyamat követelményeinek megfelelően több segédtámaszt tud kijelölni a támasztott felület különböző pozícióihoz, és alkalmazkodni tud a nagy felületű, összetett alakú munkadarabokhoz, miközben biztosítja a kellő merevséget és kiküszöböli a felesleges támasztékokat. A fixture működési módja az, hogy a vezérlő a programozott program szerint küld utasításokat, a mobilbázis pedig az utasításoknak megfelelően a támasztóelemet a célhelyzetbe hozza. A tartóelem alkalmazkodik a munkadarab helyi geometriai alakjához, hogy megfelelő alátámasztást érjen el. Az egyetlen tartóelem és a helyi munkadarab közötti érintkezési felület dinamikus jellemzői (merevsége és csillapítása) a tartóelem paramétereinek változtatásával szabályozhatók (például a hidraulikus tartóelem általában a bemeneti hidraulikus nyomást változtathatja az érintkezési jellemzők megváltoztatása érdekében). A folyamatrendszer dinamikus jellemzői a több tartóelem és a munkadarab közötti érintkezési terület dinamikus jellemzőinek csatolásából alakulnak ki, és az egyes tartóelemek paramétereihez és a tartóelemcsoport elrendezéséhez kapcsolódnak. Az önrekonfigurálható csoportos lámpatest többpontos tartórekonstrukciós sémájának tervezésénél a következő három szempontot kell figyelembe venni: alkalmazkodás a munkadarab geometriai alakjához, a tartóelemek gyors áthelyezése, valamint több támaszpont koordinált együttműködése [40]. Ezért az önrekonfigurálható csoportrögzítő használatakor a munkadarab alakját, a terhelési jellemzőket és az inherens peremfeltételeket bemenetként kell használni a többpontos támasz elrendezésének és a támaszték paramétereinek megoldásához különböző feldolgozási körülmények között, a többpontos támasz mozgási útvonalának megtervezéséhez, a megoldás eredményeiből vezérlőkód generálásához és a vezérlőbe történő importálásához. Jelenleg hazai és külföldi tudósok végeztek néhány kutatást és kísérletet az önrekonfigurálható csoportberendezésekkel kapcsolatban. Külföldi országokban az EU SwarmItFIX projektje kifejlesztett egy új, nagymértékben alkalmazkodó, önrekonfigurálható fixture rendszert [41], amely egy sor mobil segédtámaszt használ, hogy szabadon mozogjon a munkapadon, és valós időben áthelyezze a megmunkált alkatrészeket. A SwarmItFIX rendszer prototípusát ebben a projektben valósították meg (lásd 9a. ábra), és egy olasz repülőgépgyártó telephelyén tesztelték. Kínában Wang Hui csapata a Tsinghua Egyetemen kifejlesztett egy négypontos szorító támasztó munkapadot, amely egy szerszámgéppel koordinálva vezérelhető [42] (lásd 9b. ábra). Ez a munkaasztal megtámasztja a konzolos csapot, és automatikusan elkerüli a szerszámot a turbinalapát csapjának finom megmunkálása során.

5 Beszélgetés a jövőbeli fejlesztési trendekről

5.1 Új anyagok

Ahogy a repülőgép-hajtóművek tolóerő-tömeg arányának tervezési követelményei folyamatosan nőnek, az alkatrészek száma fokozatosan csökken, és az alkatrészek igénybevétele is egyre magasabb. A két fő hagyományos magas hőmérsékletű szerkezeti anyag teljesítménye elérte a határát. Az utóbbi években rohamosan fejlődtek új anyagok a repülőgép-hajtóművek lapátjaihoz, és egyre több nagy teljesítményű anyagot használnak vékonyfalú lapátok készítéséhez. Köztük, γ-A TiAl ötvözet[43] olyan kiváló tulajdonságokkal rendelkezik, mint a nagy fajlagos szilárdság, a magas hőmérséklet-állóság és a jó oxidációállóság. Sűrűsége ugyanakkor 3.9 g/cm3, ami csak a fele a magas hőmérsékletű ötvözetek sűrűségének. A jövőben nagy lehetőségek rejlenek benne a 700-800 fokos hőmérséklet-tartományban℃. Habár γ- A TiAl ötvözet kiváló mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik, nagy keménysége, alacsony hővezető képessége, alacsony törési szilárdsága és nagy ridegsége rossz felületi integritáshoz és alacsony pontossághoz vezet. γ-TiAl ötvözet anyag a vágás során, ami súlyosan befolyásolja az alkatrészek élettartamát. Ezért a feldolgozás kutatása γ-A TiAl ötvözetnek fontos elméleti jelentősége és értéke van, és a jelenlegi pengefeldolgozási technológia fontos kutatási iránya.

5.2 Időben változó adaptív feldolgozás

A repülőgép-hajtóművek lapátjai összetett ívelt felülettel rendelkeznek, és nagy alakpontosságot igényelnek. Precíziós megmunkálásuk jelenleg elsősorban pályatervezésen és modellrekonstrukción alapuló geometriai adaptív megmunkálási módszereket alkalmaz. Ezzel a módszerrel hatékonyan csökkenthető a pozicionálás, befogás stb. okozta hibák hatása a penge megmunkálási pontosságára. Befolyás. A kovácsolópenge egyenetlen vastagsága miatt azonban a szerszám különböző területein a vágási mélység a vágási folyamat során a tervezett útnak megfelelően eltérő, ami bizonytalan tényezőket hoz a vágási folyamatba és befolyásolja a feldolgozási stabilitást. A jövőben a CNC adaptív megmunkálási folyamat során jobban nyomon kell követni az aktuális megmunkálási állapotváltozásokat [44], ezáltal jelentősen javítva az összetett ívelt felületek megmunkálási pontosságát, és kialakítva egy időben változó vezérlésű adaptív megmunkálási eljárást, amely a valós idejű visszacsatolási adatok alapján állítja be a forgácsolási paramétereket.

5.3 Intelligens folyamatberendezések

Mivel a motor legnagyobb alkatrésztípusa, a lapátok gyártási hatékonysága közvetlenül befolyásolja a motor általános gyártási hatékonyságát, a lapátok gyártási minősége pedig közvetlenül befolyásolja a motor teljesítményét és élettartamát. Ezért a pengék intelligens precíziós megmunkálása a motorlapátgyártás fejlesztési irányává vált a mai világban. A szerszámgépek és technológiai berendezések kutatása és fejlesztése a kulcsa az intelligens pengefeldolgozás megvalósításának. A CNC technológia fejlődésével a szerszámgépek intelligencia szintje gyorsan javult, a feldolgozási és gyártási kapacitás pedig jelentősen javult. Ezért az intelligens technológiai berendezések kutatás-fejlesztése és innovációja fontos fejlesztési irány a vékonyfalú pengék hatékony és precíz megmunkálásához. A rendkívül intelligens CNC szerszámgépek és a technológiai berendezések kombinálásával intelligens pengefeldolgozó rendszer jön létre (lásd 10. ábra), amely a vékonyfalú pengék nagy pontosságú, nagy hatékonyságú és adaptív CNC megmunkálását valósítja meg.