כמרכיב מפתח להשגת הביצועים של מנועי תעופה, ללהבים מאפיינים אופייניים כמו מבנים דקים, בעלי צורה מיוחדת, מורכבים, חומרים קשים לעיבוד ודרישות גבוהות לדיוק עיבוד ואיכות פני השטח. כיצד להשיג עיבוד מדויק ויעיל של להבים הוא אתגר מרכזי בתחום הייצור הנוכחי של מנועי אוויר. באמצעות ניתוח גורמי המפתח המשפיעים על דיוק עיבוד הלהבים, המצב הנוכחי של המחקר על טכנולוגיית וציוד לעיבוד דיוק להב מסוכם באופן מקיף, ומגמת הפיתוח של טכנולוגיית עיבוד להב מנוע אווירי צפויה.
בתעשיית התעופה והחלל, חלקים בעלי קירות דקים בעלי חוזק גבוה נמצאים בשימוש נרחב והם מרכיבי מפתח להשגת הביצועים של ציוד חשוב כגון מנועי מטוסים [1]. לדוגמה, להבי המאוורר מסגסוגת טיטניום של מנועי מטוסים בעלי יחס עוקף גדול (ראה איור 1) יכולים להיות באורך של עד 1 מטר, עם פרופילי להבים מורכבים ומבני פלטפורמת שיכוך, ועובי החלק הדק ביותר הוא רק 1.2 מ"מ, שהוא חלק טיפוסי בגודל גדול בעל צורה מיוחדת עם קירות דקים [2]. כחלק טיפוסי בעל קשיחות חלשה בצורת דופן דקה, הלהב נוטה לעיבוד דפורמציה ורטט במהלך העיבוד [3]. בעיות אלו משפיעות באופן רציני על דיוק העיבוד ואיכות פני השטח של הלהב.
ביצועי המנוע תלויים במידה רבה ברמת הייצור של הלהבים. במהלך פעולת המנוע, הלהבים צריכים לעבוד ביציבות בסביבות פעולה קיצוניות כמו טמפרטורה גבוהה ולחץ גבוה. זה דורש שחומר הלהב חייב להיות בעל חוזק טוב, עמידות בפני עייפות ועמידות בפני קורוזיה בטמפרטורה גבוהה, ולהבטיח יציבות מבנית [2]. בדרך כלל, סגסוגות טיטניום או סגסוגות בטמפרטורה גבוהה משמשות להבי מנועי מטוסים. עם זאת, לסגסוגות טיטניום וסגסוגות בטמפרטורה גבוהה יש יכולת עיבוד גרועה. במהלך תהליך החיתוך, כוח החיתוך גדול והכלי נשחק במהירות. ככל שהבלאי של הכלים גדל, כוח החיתוך יגדל עוד יותר, וכתוצאה מכך עיוות עיבוד ורטט רציני יותר, וכתוצאה מכך דיוק מימד נמוך ואיכות פני שטח ירודה של חלקים. על מנת לעמוד בדרישות ביצועי השירות של המנוע בתנאי עבודה קיצוניים, דיוק העיבוד ואיכות השטח של הלהבים גבוהים במיוחד. אם ניקח לדוגמא את להבי המאוורר מסגסוגת טיטניום המשמשים במנוע טורבו-מאוורר בעל יחס מעקף גבוה המיוצר בארץ, האורך הכולל של הלהב הוא 681 מ"מ, בעוד שהעובי הוא פחות מ-6 מ"מ. דרישת הפרופיל היא -0.12 עד +0.03 מ"מ, דיוק הממדים של קצוות הכניסה והפליטה הוא -0.05 עד +0.06 מ"מ, שגיאת הפיתול של קטע הלהב נמצאת בפנים ±10', וערך חספוס פני השטח Ra טוב מ-0.4μמ. זה מצריך בדרך כלל עיבוד מדויק במכונת CNC בעלת חמישה צירים. עם זאת, בשל הקשיחות החלשה של הלהב, המבנה המורכב והחומרים הקשים לעיבוד, על מנת להבטיח דיוק ואיכות עיבוד, על צוות התהליכים להתאים את פרמטרי החיתוך מספר פעמים במהלך תהליך העיבוד, מה שמגביל באופן רציני את הביצועים של מרכז עיבוד ה-CNC וגורם לבזבוז יעילות עצום [4]. לכן, עם ההתפתחות המהירה של טכנולוגיית עיבוד שבבי CNC, כיצד להשיג בקרת דפורמציה ודיכוי רעידות עבור עיבוד חלקים דקים ולתת משחק מלא ליכולות העיבוד של מרכזי עיבוד CNC הפך לצורך דחוף עבור חברות ייצור מתקדמות.
המחקר על טכנולוגיית בקרת דפורמציה של חלקים קשיחים חלשים עם קירות דקים משך את תשומת לבם של מהנדסים וחוקרים במשך זמן רב. בפרקטיקה של ייצור מוקדם, אנשים משתמשים לעתים קרובות באסטרטגיית קו המים של כרסום לסירוגין משני הצדדים של מבנים דקים, מה שיכול בקלות להפחית את ההשפעות השליליות של דפורמציה ורטט על דיוק הממדים במידה מסוימת. בנוסף, ישנה גם דרך לשפר את קשיחות העיבוד על ידי הגדרת מבני קורבנות מוכנים כמו צלעות חיזוק.
על מנת לעמוד בדרישות של שירות יציב בסביבה של טמפרטורה גבוהה ולחץ גבוה, החומרים הנפוצים עבור להבי מנועי מטוסים הם סגסוגות טיטניום או סגסוגות בטמפרטורה גבוהה. בשנים האחרונות, גם תרכובות בין-מתכתיות טיטניום-אלומיניום הפכו לחומר להבים עם פוטנציאל יישום גדול. סגסוגות טיטניום בעלות מאפיינים של מוליכות תרמית נמוכה, פלסטיות נמוכה, מודול אלסטי נמוך וזיקה חזקה, מה שהופך אותן לבעיות כמו כוח חיתוך גדול, טמפרטורת חיתוך גבוהה, התקשות עבודה חמורה ובלאי גדול של הכלים במהלך החיתוך. הם חומרים טיפוסיים שקשה לחתוך (מורפולוגיה של מיקרו-מבנה ראה איור 2א) [7]. המאפיינים העיקריים של סגסוגות בטמפרטורה גבוהה הם פלסטיות וחוזק גבוהים, מוליכות תרמית ירודה וכמות גדולה של תמיסה מוצקה צפופה בפנים [8]. עיוות פלסטי במהלך חיתוך גורם לעיוות חמור של הסריג, עמידות גבוהה לדפורמציה, כוח חיתוך גדול ותופעת התקשות קרה חמורה, שהם גם חומרים אופייניים לקשה לחיתוך (מורפולוגיה של מיקרו-מבנה ראה איור 2b). לכן, חשוב מאוד לפתח טכנולוגיית חיתוך יעילה ומדויקת לחומרים קשים לחיתוך כמו סגסוגות טיטניום וסגסוגות בטמפרטורה גבוהה. על מנת להגיע לעיבוד יעיל ומדויק של חומרים קשים לחיתוך, חוקרים מקומיים וזרים ערכו מחקר מעמיק מנקודות מבט של שיטות חיתוך חדשניות, חומרי כלי עיבוד אופטימליים ופרמטרי חיתוך אופטימליים.
במונחים של מחקר ופיתוח חדשני של שיטות חיתוך, חוקרים הציגו אמצעי עזר כגון חימום בלייזר וקירור קריוגני כדי לשפר את יכולת העיבוד של חומרים ולהשיג חיתוך יעיל. עקרון העבודה של עיבוד בעזרת חימום בלייזר [9] (ראה איור 3א) הוא מיקוד קרן לייזר בעלת הספק גבוה על משטח העבודה מול קצה החיתוך, ריכוך החומר על ידי חימום מקומי של הקרן, הפחתת חוזק התפוקה של החומר, ובכך הפחתת כוח החיתוך ובלאי הכלים, ושיפור איכות ויעילות החיתוך. עיבוד בסיוע קירור קריוגני [10] (ראה איור 3b) משתמש בחנקן נוזלי, גז פחמן דו חמצני בלחץ גבוה וחומרי קירור אחרים כדי לרסס על החלק החיתוך כדי לקרר את תהליך החיתוך, למנוע את הבעיה של טמפרטורת חיתוך מקומית מופרזת הנגרמת על ידי מוליכות תרמית ירודה של החומר, ולגרום לחומר העבודה להתקרר ולשבור באופן מקומי את ההשפעה של השבב. חברת Nuclear AMRC בבריטניה השתמשה בהצלחה בגז פחמן דו חמצני בלחץ גבוה כדי לקרר את תהליך העיבוד של סגסוגת טיטניום. בהשוואה למצב החיתוך היבש, הניתוח מראה שעיבוד בסיוע קירור קריוגני יכול לא רק להפחית את כוח החיתוך ולשפר את איכות משטח החיתוך, אלא גם להפחית ביעילות את בלאי הכלים ולהגדיל את חיי השירות של הכלי. בנוסף, עיבוד בסיוע רטט קולי [11, 12] (ראה איור 3c) הוא גם שיטה יעילה לחיתוך יעיל של חומרים קשים לעיבוד. על ידי הפעלת תנודות בתדירות גבוהה עם משרעת קטנה על הכלי, מושגת הפרדה לסירוגין בין הכלי לחומר העבודה במהלך תהליך העיבוד, מה שמשנה את מנגנון הסרת החומר, משפר את היציבות של חיתוך דינמי, מונע למעשה חיכוך בין הכלי למשטח המעובד, מפחית את טמפרטורת החיתוך וכוח החיתוך, מפחית את הבלאי, מפחית את ערכי החספוס של הכלי. השפעות התהליך המצוינות שלו זכו לתשומת לב רחבה.
עבור חומרים קשים לחיתוך כגון סגסוגות טיטניום, אופטימיזציה של חומרי הכלים יכולה לשפר ביעילות את תוצאות החיתוך [8, 13]. מחקרים הראו כי לעיבוד סגסוגת טיטניום ניתן לבחור כלים שונים בהתאם למהירות העיבוד. לחיתוך במהירות נמוכה משתמשים בפלדה במהירות גבוהה בקובלט גבוהה, לחיתוך במהירות בינונית משתמשים בכלי קרביד צמנט עם ציפוי תחמוצת אלומיניום ולחיתוך במהירות גבוהה משתמשים בכלי בורון ניטריד מעוקב (CBN); לעיבוד סגסוגת בטמפרטורה גבוהה, יש להשתמש בכלי פלדה במהירות גבוהה ונדיום או קרביד צמנט YG עם קשיות גבוהה ועמידות בפני שחיקה טובה לעיבוד.
פרמטרי חיתוך הם גם גורם חשוב המשפיע על אפקט העיבוד. שימוש בפרמטרי חיתוך מתאימים עבור החומרים המתאימים יכול לשפר ביעילות את איכות העיבוד והיעילות. אם לוקחים את פרמטר מהירות החיתוך כדוגמה, מהירות חיתוך נמוכה יכולה ליצור בקלות אזור קצה בנוי על פני החומר, להפחית את דיוק העיבוד של פני השטח; מהירות חיתוך גבוהה עלולה לגרום בקלות להצטברות חום, ולגרום לכוויות בחומר העבודה ובכלי. בהקשר זה, הצוות של פרופסור Zhai Yuansheng באוניברסיטת חרבין למדע וטכנולוגיה ניתח את התכונות המכניות והפיזיקליות של חומרים קשים לעיבוד נפוץ וסיכם טבלה מומלצת של מהירויות חיתוך לחומרים קשים לעיבוד באמצעות ניסויי עיבוד אורתוגונליים [14] (ראה טבלה 1). שימוש בכלים ובמהירויות החיתוך המומלצות בטבלה לעיבוד שבבי יכול להפחית ביעילות את פגמי העיבוד ואת בלאי הכלים ולשפר את איכות העיבוד.
בשנים האחרונות, עם ההתפתחות המהירה של תעשיית התעופה והביקוש הגואה בשוק, הדרישות לעיבוד יעיל ומדויק של להבים דקי דופן עלו יותר ויותר, והביקוש לטכנולוגיית בקרת עיוות מדויקת יותר הפכה דחופה יותר. בהקשר של טכנולוגיית ייצור חכמה, שילוב של טכנולוגיית מידע אלקטרונית מודרנית להשגת שליטה חכמה על דפורמציה ורטט של עיבוד להבי מנוע מטוסים הפך לנושא חם עבור חוקרים רבים. הכנסת מערכות CNC חכמות לעיבוד מדויק של משטחים מעוקלים מורכבים של להבים, ופיצוי פעיל על שגיאות בתהליך העיבוד המבוסס על מערכות CNC חכמות, יכולים לדכא ביעילות דפורמציה ורעידות.
לפיצוי שגיאות אקטיבי בתהליך העיבוד, על מנת להשיג אופטימיזציה ובקרה של פרמטרי עיבוד כמו נתיב כלי, יש צורך קודם כל לקבל את ההשפעה של פרמטרי תהליך על דפורמציה ורטט בעיבוד. ישנן שתי שיטות נפוצות: האחת היא לנתח ולנמק את התוצאות של כל כלי לעבור מדידה על המכונה וניתוח שגיאות [15]; השני הוא הקמת מודל חיזוי לעיבוד דפורמציה ורטט באמצעות שיטות כגון ניתוח דינמי [16], מודל אלמנטים סופיים [17], ניסויים [18] ורשתות עצביות [19] (ראה איור 4).
בהתבסס על מודל החיזוי לעיל או על טכנולוגיית המדידה על המכונה, אנשים יכולים לבצע אופטימיזציה ואף לשלוט בפרמטרי העיבוד בזמן אמת. הכיוון המרכזי הוא לפצות על השגיאות הנגרמות על ידי דפורמציה ורטט על ידי תכנון מחדש של נתיב הכלי. השיטה הנפוצה בכיוון זה היא "שיטת פיצוי המראה" [20] (ראה איור 5). שיטה זו מפצה על העיוות של חיתוך בודד על ידי תיקון מסלול הכלי הנומינלי. עם זאת, פיצוי יחיד ייצור עיוות עיבוד חדש. לכן, יש צורך ליצור קשר איטרטיבי בין כוח החיתוך לעיוות העיבוד באמצעות פיצויים מרובים כדי לתקן את העיוות בזה אחר זה. בנוסף לשיטה של פיצוי שגיאות אקטיבי המבוסס על תכנון נתיב הכלים, חוקרים רבים לומדים גם כיצד לשלוט על דפורמציה ורטט על ידי אופטימיזציה ובקרה של פרמטרי חיתוך ופרמטרים של כלי עבודה. עבור חיתוך של סוג מסוים של להב מנוע מטוס, שונו פרמטרי העיבוד עבור מספר סבבים של בדיקות אורתוגונליות. בהתבסס על נתוני הבדיקה, נותחה ההשפעה של כל פרמטר חיתוך ופרמטר כלי על עיוות עיבוד הלהב ותגובת הרטט [21-23]. מודל חיזוי אמפירי הוקם כדי לייעל את פרמטרי העיבוד, להפחית ביעילות את עיוות העיבוד ולדכא רטט חיתוך.
בהתבסס על המודלים והשיטות הנ"ל, חברות רבות פיתחו או שיפרו את מערכות ה-CNC של מרכזי עיבוד CNC כדי להשיג שליטה אדפטיבית בזמן אמת בפרמטרים של עיבוד חלקים בעלי קירות דקים. מערכת הכרסום האופטימלית של חברת OMAT [24] הישראלית היא נציגה טיפוסית בתחום זה. הוא מתאים בעיקר את מהירות ההזנה באמצעות טכנולוגיה אדפטיבית כדי להשיג את המטרה של כרסום כוח מתמיד ולממש יעילות גבוהה ואיכותית של עיבוד מוצרים מורכבים. בנוסף, בייג'ינג Jingdiao יישמה גם טכנולוגיה דומה במקרה הטכני הקלאסי של השלמת חריטת דפוסי פני קליפת ביצה באמצעות פיצוי אדפטיבי למדידה על גבי המכונה [25]. THERRIEN מ-GE בארצות הברית [26] הציע שיטת תיקון בזמן אמת לקודי עיבוד CNC במהלך עיבוד שבבי, אשר סיפקה אמצעי טכני בסיסי לעיבוד שבבי אדפטיבי ושליטה בזמן אמת של להבים מורכבים בעלי קירות דקים. מערכת התיקון האוטומטית של האיחוד האירופי עבור רכיבי טורבינת מנועי מטוסים (AROSATEC) מיישמת כרסום דיוק אדפטיבי לאחר תיקון הלהב על ידי ייצור תוסף, והיושמה לייצור תיקון הלהבים של חברת MTU הגרמנית וחברת SIFCO באירלנד [27].
שימוש בציוד תהליכי חכם כדי לשפר את קשיחות מערכת התהליך ולשפר את מאפייני השיכוך הוא גם דרך יעילה לדכא את העיוות והרעידה של עיבוד להבים דקים, לשפר את דיוק העיבוד ולשפר את איכות פני השטח. בשנים האחרונות נעשה שימוש במספר רב של ציוד תהליך שונה בעיבוד סוגים שונים של להבי מנועי אוויר [28]. מכיוון שללהבים של מנוע תעופה יש בדרך כלל מאפיינים מבניים דקים ולא סדירים, אזור הידוק ומיקום קטן, קשיחות עיבוד נמוכה ועיוות מקומי בפעולת עומסי חיתוך, ציוד לעיבוד להבים מחיל בדרך כלל תמיכת עזר לחומר העבודה על בסיס עמידה בעקרון המיקום של שש נקודות של תהליך הקשיחות [29] כדי לייעל את תהליך העיוות. משטחים מעוקלים דקים ולא סדירים מציגים שתי דרישות למיצוב והידוק של כלי עבודה: ראשית, יש לפזר את כוח ההידוק או כוח המגע של הכלי בצורה שווה ככל האפשר על המשטח המעוגל כדי למנוע עיוות מקומי רציני של חלק העבודה תחת פעולת כוח ההידוק; שנית, רכיבי המיקום, ההידוק ורכיבי התמיכה של כלי העבודה צריכים להתאים טוב יותר למשטח המעוקל המורכב של חומר העבודה כדי ליצור כוח מגע משטח אחיד בכל נקודת מגע. בתגובה לשתי הדרישות הללו, חוקרים הציעו מערכת כלי עבודה גמישים. ניתן לחלק מערכות כלי עבודה גמישים לכלים גמישים לשינוי שלב וכלים גמישים אדפטיביים. כלי גמיש לשינוי שלב מנצל את השינויים בקשיחות ושיכוך לפני ואחרי שינוי הפאזה של הנוזל: לנוזל בשלב הנוזל או השלב הנייד יש קשיחות ושיכוך נמוכים, והוא יכול להסתגל למשטח המעוקל המורכב של חומר העבודה בלחץ נמוך. לאחר מכן, הנוזל הופך לשלב מוצק או מתגבש על ידי כוחות חיצוניים כגון חשמל/מגנטיות/חום, והקשיחות והשיכוך משתפרים מאוד, ובכך מספקים תמיכה אחידה וגמישה לחומר העבודה ומדכאים דפורמציה ורעידות.
ציוד התהליך בטכנולוגיית העיבוד המסורתית של להבי מנועי מטוסים הוא להשתמש בחומרים לשינוי פאזה כגון סגסוגות עם נקודת התכה נמוכה למילוי תמיכת עזר. כלומר, לאחר מיקום החסר של חומר העבודה והידוק בשש נקודות, ייחוס המיקום של חומר העבודה נוצק לתוך גוש יציקה דרך סגסוגת נקודת ההיתוך הנמוכה כדי לספק תמיכה עזר לחומר העבודה, ומיקום הנקודה המורכבת מומר למיקום משטח רגיל, ולאחר מכן מתבצע עיבוד מדויק של החלק המיועד לעיבוד (ראה איור 6). לשיטת תהליך זו יש פגמים ברורים: המרת התייחסות המיקום מובילה לירידה בדיוק המיקום; הכנת הייצור מסובכת, והיציקה וההתכה של סגסוגת נקודת התכה נמוכה מביאה גם לבעיות שאריות וניקוי על משטח העבודה. יחד עם זאת, גם תנאי היציקה וההתכה גרועים יחסית [30]. על מנת לפתור את פגמי התהליך הנ"ל, שיטה נפוצה היא הצגת מבנה תמיכה רב-נקודתי בשילוב עם חומר לשינוי פאזה [31]. הקצה העליון של מבנה התמיכה יוצר קשר עם חומר העבודה לצורך מיקום, והקצה התחתון שקוע בתא הסגסוגת עם נקודת התכה נמוכה. תמיכת עזר גמישה מושגת בהתבסס על מאפייני שינוי הפאזה של סגסוגת נקודת התכה נמוכה. למרות שהחדרת מבנה תומך יכולה למנוע פגמים על פני השטח הנגרמים מסגסוגות בעלות נקודת התכה נמוכה המגעות עם הלהבים, בשל מגבלות הביצועים של חומרים לשינוי פאזה, כלי עבודה גמישים לשינוי פאזה לא יכול לעמוד בו זמנית בשתי הדרישות העיקריות של קשיחות גבוהה ומהירות תגובה גבוהה, וקשה ליישם אותו בייצור אוטומטי ביעילות גבוהה.
על מנת לפתור את החסרונות של כלים גמישים לשינוי שלב, חוקרים רבים שילבו את רעיון ההסתגלות במחקר ובפיתוח של כלי עבודה גמישים. כלי עבודה גמישים אדפטיביים יכולים להתאים בצורה אדפטיבית צורות להבים מורכבות ושגיאות צורה אפשריות באמצעות מערכות אלקטרו-מכאניות. על מנת להבטיח שכוח המגע יתפזר באופן שווה על כל הלהב, כלי העבודה משתמש בדרך כלל בתמיכות עזר מרובות נקודות כדי ליצור מטריצת תמיכה. הצוות של Wang Hui באוניברסיטת Tsinghua הציע ציוד לתהליך עזר גמיש רב נקודות המתאים לעיבוד להבים בצורת כמעט נטו [32, 33] (ראה איור 7). הכלי משתמש במספר רכיבי הידוק חומר גמישים כדי לסייע בתמיכה במשטח הלהב של הלהב בצורת כמעט נטו, תוך הגדלת שטח המגע של כל אזור מגע ומבטיח שכוח ההידוק יתפזר באופן שווה על כל חלק מגע ועל הלהב כולו, ובכך משפר את קשיחות מערכת התהליך ומונע למעשה עיוות מקומי של הלהב. לכלי העבודה יש מספר דרגות פסיביות של חופש, שיכולות להתאים בצורה אדפטיבית לצורת הלהב ולשגיאה שלו תוך הימנעות ממיקום יתר. בנוסף להשגת תמיכה אדפטיבית באמצעות חומרים גמישים, העיקרון של אינדוקציה אלקטרומגנטית מיושם גם על מחקר ופיתוח של כלי עבודה גמישים אדפטיביים. הצוות של Yang Yiqing באוניברסיטת בייג'ינג לאווירונאוטיקה ואסטרונאוטיקה המציא מכשיר תמיכה עזר המבוסס על עקרון האינדוקציה האלקטרומגנטית [34]. הכלי משתמש בתומך עזר גמיש הנרגש על ידי אות אלקטרומגנטי, שיכול לשנות את מאפייני השיכוך של מערכת התהליך. במהלך תהליך ההידוק, תומך העזר מתאים בצורה אדפטיבית לצורת חומר העבודה תחת פעולת מגנט קבוע. במהלך העיבוד, הרטט שנוצר על ידי חומר העבודה יועבר לתומך העזר, והכוח האלקטרומגנטי ההפוך יתרגש על פי עקרון האינדוקציה האלקטרומגנטית, ובכך ידכא את הרטט של עיבוד חומר דק עם דופן.
כיום, בתהליך של עיצוב ציוד תהליך, ניתוח אלמנטים סופיים, אלגוריתם גנטי ושיטות אחרות משמשים בדרך כלל כדי לייעל את הפריסה של תומכים עזר מרובי נקודות [35]. עם זאת, תוצאת האופטימיזציה יכולה בדרך כלל להבטיח רק כי עיוות העיבוד בנקודה אחת ממוזער, ואינה יכולה להבטיח שניתן להשיג את אותו אפקט דיכוי עיוות בחלקי עיבוד אחרים. בתהליך עיבוד הלהב, מבוצעות בדרך כלל סדרה של מעברי כלים על חומר העבודה באותו כלי מכונה, אך דרישות ההידוק לעיבוד חלקים שונים שונות ועשויות אף להשתנות בזמן. לשיטת התמיכה הרב-נקודתית הסטטית, אם קשיחות מערכת התהליך תשופר על ידי הגדלת מספר תומכי העזר, מצד אחד, המסה והנפח של הכלי יגדלו, ומצד שני, מרחב התנועה של הכלי ידחס. אם המיקום של התמיכה העזר מאופס בעת עיבוד חלקים שונים, תהליך העיבוד יופסק בהכרח ויעילות העיבוד תפחת. לכן, הוצע ציוד מעקב [36-38] שמתאים אוטומטית את פריסת התמיכה וכוח התמיכה המקוון בהתאם לתהליך העיבוד. ציוד תהליך המעקב (ראה איור 8) יכול להשיג תמיכה דינמית באמצעות שיתוף פעולה מתואם של הכלי והכלי המבוסס על מסלול הכלי ושינויי מצב העבודה של תהליך החיתוך משתנה בזמן לפני תחילת כל הליך עיבוד: תחילה הזז את התמיכה העזר למצב שעוזר לדכא את עיוות העיבוד הנוכחי, כך שאזור העיבוד של חומר העבודה נתמך באופן פעיל, בעוד שחלקים אחרים של חומר העבודה נשארים במקומם עם מגע קטן ככל האפשר, ובכך מתאימים לדרישות ההידוק המשתנות בזמן במהלך תהליך העיבוד.
על מנת לשפר עוד יותר את יכולת התמיכה הדינמית האדפטיבית של ציוד תהליך, להתאים לדרישות ההידוק המורכבות יותר בתהליך העיבוד, ולשפר את האיכות והיעילות של ייצור עיבוד הלהבים, תומך העזר העוקב מורחב לקבוצה שנוצרה על ידי תומכי עזר דינמיים מרובים. כל תמיכת עזר דינמית נדרשת לתיאום פעולות ולשחזר באופן אוטומטי ומהיר את המגע בין קבוצת התמיכה לחומר העבודה בהתאם לדרישות המשתנות בזמן של תהליך הייצור. תהליך השחזור אינו מפריע למיצוב של חומר העבודה כולו ואינו גורם לתזוזה או רטט מקומיים. ציוד התהליך המבוסס על תפיסה זו נקרא מתקן קבוצתי שניתן להגדרה מחדש [39], אשר יש לו את היתרונות של גמישות, יכולת הגדרה מחדש ואוטונומיה. המתקן הקבוצתי הניתן להגדרה מחדש יכול להקצות תומכות עזר מרובות למיקומים שונים על המשטח הנתמך בהתאם לדרישות תהליך הייצור, ויכול להסתגל לחלקי עבודה בצורת מורכבות עם שטח גדול, תוך הבטחת קשיחות מספקת וביטול תומכים מיותרים. שיטת העבודה של המתקן היא שהבקר שולח הוראות לפי התוכנית המתוכנתת, והבסיס הנייד מביא את אלמנט התמיכה לעמדת המטרה לפי ההוראות. אלמנט התמיכה מתאים את עצמו לצורה הגיאומטרית המקומית של חומר העבודה כדי להשיג תמיכה תואמת. ניתן לשלוט במאפיינים הדינמיים (קשיחות ושיכוך) של אזור המגע בין אלמנט תמיכה בודד לחומר העבודה המקומי על ידי שינוי הפרמטרים של אלמנט התמיכה (לדוגמה, אלמנט התמיכה ההידראולי יכול בדרך כלל לשנות את הלחץ ההידראולי הקלט כדי לשנות את מאפייני המגע). המאפיינים הדינמיים של מערכת התהליך נוצרים על ידי צימוד המאפיינים הדינמיים של אזור המגע בין מספר רכיבי תמיכה לחומר העבודה, וקשורים לפרמטרים של כל אלמנט תמיכה ולפריסה של קבוצת רכיבי התמיכה. התכנון של ערכת שחזור התמיכה הרב-נקודתית של המתקן הקבוצתי הניתן להגדרה מחדש צריך לשקול את שלושת הנושאים הבאים: התאמה לצורה הגיאומטרית של חומר העבודה, מיקום מהיר של רכיבי התמיכה ושיתוף פעולה מתואם של נקודות תמיכה מרובות [40]. לכן, בעת שימוש במתקן הקבוצתי הניתן להגדרה מחדש, יש צורך להשתמש בצורת חומר העבודה, במאפייני העומס ובתנאי הגבול המובנים כקלט כדי לפתור את פריסת התמיכה הרב-נקודתית ופרמטרי התמיכה בתנאי עיבוד שונים, לתכנן את נתיב תנועת התמיכה הרב-נקודתית, ליצור קוד בקרה מתוצאות הפתרון, ולייבא אותו לבקר. נכון לעכשיו, חוקרים מקומיים וזרים ערכו כמה מחקרים וניסיונות על מתקנים קבוצתיים הניתנים להגדרה מחדש. במדינות זרות, פרויקט האיחוד האירופי SwarmItFIX פיתח מערכת מתקן חדשה הניתנת להתאמה עצמית [41], המשתמשת בסט של תומכים עזר ניידים כדי לנוע בחופשיות על שולחן העבודה ולמקם מחדש בזמן אמת כדי לתמוך טוב יותר בחלקים המעובדים. אב הטיפוס של מערכת SwarmItFIX יושם בפרויקט זה (ראה איור 9א) ונבדק באתר של יצרן מטוסים איטלקי. בסין, הצוות של Wang Hui באוניברסיטת Tsinghua פיתח שולחן עבודה לתמיכה בהידוק ארבע נקודות שניתן לשלוט בו בתיאום עם כלי מכונה [42] (ראה איור 9b). ספסל עבודה זה יכול לתמוך במטץ שלוחה ולהימנע אוטומטית מהכלי במהלך עיבוד עדין של הטון של להב טורבינה.
ככל שדרישות התכנון ביחס דחף למשקל של מנועי מטוסים ממשיכות לעלות, מספר החלקים מצטמצם בהדרגה, ורמת הלחץ של החלקים הולכת וגדלה. הביצועים של שני החומרים המבניים המסורתיים העיקריים בטמפרטורה גבוהה הגיעו לגבול. בשנים האחרונות התפתחו במהירות חומרים חדשים להבי מנועי מטוסים, ויותר ויותר חומרים בעלי ביצועים גבוהים משמשים לייצור להבים דקים. ביניהם, γלסגסוגת TiAl[43] תכונות מצוינות כגון חוזק ספציפי גבוה, עמידות בטמפרטורה גבוהה ועמידות טובה בחמצון. יחד עם זאת, הצפיפות שלו היא 3.9g/cm3, שהיא רק מחצית מזו של סגסוגות בטמפרטורה גבוהה. בעתיד, יש לו פוטנציאל גדול בתור להב בטווח הטמפרטורות של 700-800℃. למרות ש γלסגסוגת TiAl יש תכונות מכניות מצוינות, הקשיות הגבוהה שלה, המוליכות התרמית הנמוכה, קשיחות השבר הנמוכה והשבירות הגבוהה שלה מובילים לשלמות פני השטח ירודה ולדיוק נמוך של γ-חומר סגסוגת TiAl במהלך חיתוך, אשר משפיע באופן רציני על חיי השירות של חלקים. לכן, מחקר העיבוד של γלסגסוגת TiAl יש משמעות וערך תיאורטיים חשובים, והיא כיוון מחקר חשוב של טכנולוגיית עיבוד הלהב הנוכחית.
להבי Aeroengine יש משטחים מעוקלים מורכבים ודורשים דיוק צורה גבוה. נכון לעכשיו, העיבוד המדויק שלהם משתמש בעיקר בשיטות עיבוד גיאומטריות אדפטיביות המבוססות על תכנון נתיבים ושחזור מודל. שיטה זו יכולה להפחית ביעילות את ההשפעה של שגיאות הנגרמות ממיקום, הידוק וכו' על דיוק עיבוד הלהב. לְהַשְׁפִּיעַ. עם זאת, בשל העובי הלא אחיד של ריק להב חישול התבנית, עומק החיתוך באזורים שונים של הכלי שונה במהלך תהליך החיתוך בהתאם לנתיב המתוכנן, מה שמביא גורמים לא ודאיים לתהליך החיתוך ומשפיע על יציבות העיבוד. בעתיד, במהלך תהליך העיבוד האדפטיבי CNC, יש לעקוב טוב יותר אחר השינויים במצב העיבוד בפועל [44], ובכך לשפר משמעותית את דיוק העיבוד של משטחים מעוקלים מורכבים וליצור שיטת עיבוד עיבוד אדפטיבית בקרה משתנה בזמן, המתאימה את פרמטרי החיתוך בהתבסס על נתוני משוב בזמן אמת.
כסוג החלקים הגדול ביותר במנוע, יעילות הייצור של הלהבים משפיעה ישירות על יעילות הייצור הכוללת של המנוע, ואיכות הייצור של הלהבים משפיעה ישירות על הביצועים וחיי המנוע. לכן, עיבוד דיוק אינטליגנטי של להבים הפך לכיוון הפיתוח של ייצור להבי מנוע בעולם כיום. המחקר והפיתוח של כלי מכונות וציוד תהליך הם המפתח למימוש עיבוד להב חכם. עם התפתחות טכנולוגיית CNC, רמת האינטליגנציה של כלי מכונות השתפרה במהירות, ויכולת העיבוד והייצור שופרו מאוד. לכן, המחקר והפיתוח והחדשנות של ציוד תהליכי חכם הם כיוון פיתוח חשוב לעיבוד יעיל ומדויק של להבים דקים. כלי מכונת CNC אינטליגנטיים ביותר משולבים עם ציוד תהליך ליצירת מערכת עיבוד להבים חכמה (ראה איור 10), המיישמת עיבוד CNC מדויק גבוה, יעילות גבוהה והתאמה של להבים דקים.
חדשות חמות2024-12-31
2024-12-04
2024-12-03
2024-12-05
2024-11-27
2024-11-26
צוות המכירות המקצועי שלנו ממתין לייעוץ שלך.
EN
AR
BG
HR
CS
DA
NL
FI
FR
DE
EL
HI
IT
JA
KO
לא
PL
PT
RO
RU
ES
SV
TL
IW
LV
LT
SR
SK
SL
UK
VI
ET
HU
TH
TR
AF
MS
GA
IS
