Tikslioji apdirbimo technologija ir įranga plonasienėms, specialios formos ir sudėtingoms orlaivių variklių mentėms

Kaip pagrindinis komponentas, norint pasiekti aviacinių variklių našumą, peiliai turi tipines charakteristikas, tokias kaip plonasienės, ypatingos formos, sudėtingos struktūros, sunkiai apdorojamos medžiagos ir aukšti apdorojimo tikslumo bei paviršiaus kokybės reikalavimai. Kaip pasiekti tikslų ir efektyvų peilių apdorojimą, yra pagrindinis iššūkis dabartinėje aviacinių variklių gamybos srityje. Analizuojant pagrindinius veiksnius, turinčius įtakos ašmenų apdorojimo tikslumui, išsamiai apibendrinama dabartinė peilių precizinio apdorojimo technologijos ir įrangos tyrimų būklė ir numatoma aviacinių variklių peilių apdorojimo technologijos vystymosi tendencija.

Aviacijos ir kosmoso pramonėje plačiai naudojamos lengvos, didelio stiprumo plonasienės dalys, kurios yra pagrindiniai komponentai, užtikrinantys svarbios įrangos, pvz., orlaivių variklių, veikimą [1]. Pavyzdžiui, didelio apėjimo koeficiento orlaivių variklių titano lydinio ventiliatorių mentės (žr. 1 pav.) gali būti iki 1 metro ilgio, su sudėtingais mentės profiliais ir amortizuojančios platformos konstrukcijomis, o ploniausios dalies storis – tik 1.2 mm, tai yra tipiška didelio dydžio plonasienė specialios formos dalis [2]. Kaip tipiška plonasienė specialios formos silpno standumo dalis, ašmenys apdirbimo metu yra linkę į deformaciją ir vibraciją [3]. Šios problemos labai paveikia apdorojimo tikslumą ir ašmenų paviršiaus kokybę.

Variklio našumas labai priklauso nuo peilių gamybos lygio. Variklio veikimo metu peiliai turi stabiliai veikti esant ekstremalioms darbo aplinkoms, tokioms kaip aukšta temperatūra ir aukštas slėgis. Tam reikia, kad ašmenų medžiaga būtų tvirta, atspari nuovargiui ir atspari korozijai aukštoje temperatūroje bei užtikrintų konstrukcijos stabilumą [2]. Paprastai orlaivių variklių mentėms naudojami titano lydiniai arba aukštos temperatūros lydiniai. Tačiau titano lydiniai ir aukštos temperatūros lydiniai yra prastai apdorojami. Pjovimo proceso metu pjovimo jėga yra didelė ir įrankis greitai susidėvi. Didėjant įrankio susidėvėjimui, pjovimo jėga dar labiau padidės, todėl apdirbimo metu gali atsirasti rimtesnė deformacija ir vibracija, dėl to sumažės matmenų tikslumas ir prastos dalių paviršiaus kokybė. Siekiant patenkinti variklio eksploatacinių savybių reikalavimus ekstremaliomis darbo sąlygomis, peilių apdirbimo tikslumas ir paviršiaus kokybė yra itin aukšti. Pavyzdžiui, titano lydinio ventiliatoriaus mentės, naudojamos šalyje gaminamame didelio apėjimo santykio turboventiliatoriaus variklyje, bendras mentės ilgis yra 681 mm, o storis mažesnis nei 6 mm. Profilio reikalavimas yra nuo -0.12 iki +0.03 mm, įleidimo ir išmetimo kraštų matmenų tikslumas yra nuo -0.05 iki +0.06 mm, ašmenų sekcijos sukimo paklaida neviršija ±10", o paviršiaus šiurkštumo reikšmė Ra yra geresnė nei 0.4μm. Tam dažniausiai reikia tiksliai apdirbti penkių ašių CNC staklėmis. Tačiau dėl silpno disko standumo, sudėtingos struktūros ir sunkiai apdirbamų medžiagų, siekiant užtikrinti apdirbimo tikslumą ir kokybę, proceso personalas apdirbimo proceso metu turi kelis kartus koreguoti pjovimo parametrus, o tai labai apriboja CNC apdirbimo centro našumą ir sukelia didžiulius efektyvumo nuostolius [4]. Todėl, sparčiai tobulėjant CNC apdirbimo technologijoms, pažangioms gamybos įmonėms tapo neatidėliotinas poreikis, kaip pasiekti plonasienių dalių apdirbimo deformacijų kontrolę ir vibracijos slopinimą bei visiškai išnaudoti CNC apdirbimo centrų apdirbimo galimybes.

Plonasienių silpnų standžių dalių deformacijų valdymo technologijos tyrimai jau seniai traukė inžinierių ir tyrėjų dėmesį. Ankstyvoje gamybos praktikoje žmonės dažnai naudoja vaterlinijos strategiją, kai kintamasis frezavimas iš abiejų plonasienių konstrukcijų pusių gali lengvai iki tam tikro lygio sumažinti neigiamą deformacijos ir vibracijos poveikį matmenų tikslumui. Be to, taip pat yra būdas pagerinti apdorojimo standumą nustatant surenkamas aukų konstrukcijas, tokias kaip sutvirtinantys briaunelės.

Pjovimo technologija sunkiai pjaustomoms medžiagoms

Siekiant patenkinti stabilaus aptarnavimo aukštoje temperatūroje ir aukšto slėgio aplinkoje reikalavimus, dažniausiai orlaivių variklių mentėms naudojamos medžiagos yra titano lydiniai arba aukštos temperatūros lydiniai. Pastaraisiais metais titano ir aliuminio intermetaliniai junginiai taip pat tapo peilių medžiaga, turinčia didelį pritaikymo potencialą. Titano lydiniai pasižymi mažu šilumos laidumu, mažu plastiškumu, mažu elastingumo moduliu ir stipriu giminingumu, todėl jie turi problemų, tokių kaip didelė pjovimo jėga, aukšta pjovimo temperatūra, stiprus sukietėjimas ir didelis įrankių susidėvėjimas pjovimo metu. Tai tipiškos sunkiai pjaustomos medžiagos (mikrostruktūros morfologija žr. 2a pav.) [7]. Pagrindinės aukštos temperatūros lydinių charakteristikos yra didelis plastiškumas ir stiprumas, prastas šilumos laidumas ir didelis tankaus kieto tirpalo kiekis viduje [8]. Plastinė deformacija pjovimo metu sukelia didelius gardelės iškraipymus, didelį atsparumą deformacijai, didelę pjovimo jėgą ir stiprų šalto kietėjimo reiškinį, kurie taip pat yra tipiškos sunkiai pjaustomos medžiagos (mikrostruktūros morfologija žr. 2b pav.). Todėl labai svarbu sukurti efektyvią ir tikslią sunkiai pjaustomų medžiagų, tokių kaip titano lydiniai ir aukštos temperatūros lydiniai, pjovimo technologiją. Siekdami efektyvaus ir tikslaus sunkiai pjaustomų medžiagų apdirbimo, šalies ir užsienio mokslininkai atliko nuodugnius tyrimus iš naujoviškų pjovimo metodų, optimalių apdirbimo įrankių medžiagų ir optimizuotų pjovimo parametrų.

2.1 Pjovimo apdorojimo metodų naujovės

Kalbant apie novatoriškus pjovimo metodų tyrimus ir plėtrą, mokslininkai įdiegė pagalbines priemones, tokias kaip kaitinimas lazeriu ir kriogeninis aušinimas, kad pagerintų medžiagų apdirbamumą ir pasiektų efektyvų pjovimą. Lazerinio kaitinimo pagalbinio apdorojimo principas [9] (žr. 3a pav.) yra nukreipti didelės galios lazerio spindulį į ruošinio paviršių prieš pjovimo briauną, suminkštinti medžiagą vietiniu spindulio kaitinimu, sumažinti medžiagos takumo ribą, taip sumažinant pjovimo jėgą ir įrankio susidėvėjimą bei gerinant pjovimo kokybę ir efektyvumą. Kriogeninio aušinimo pagalba apdorojant [10] (žr. 3b pav.) pjovimo dalis purškiama skystu azotu, aukšto slėgio anglies dioksido dujomis ir kitomis aušinimo terpėmis, kad pjovimo procesas būtų atvėsintas, išvengta per didelės vietinės pjovimo temperatūros problemos, kurią sukelia prastas medžiagos šilumos laidumas, o ruošinys vietiškai šaltas ir trapus, taip sustiprinant drožlių lūžimo efektą. Nuclear AMRC įmonė JK sėkmingai panaudojo aukšto slėgio anglies dioksido dujas titano lydinio apdorojimo procesui aušinti. Palyginti su sauso pjovimo būsena, analizė rodo, kad kriogeninio aušinimo pagalba galima ne tik sumažinti pjovimo jėgą ir pagerinti pjovimo paviršiaus kokybę, bet ir efektyviai sumažinti įrankio susidėvėjimą bei pailginti įrankio tarnavimo laiką. Be to, apdorojimas ultragarso vibracijos pagalba [11, 12] (žr. 3c pav.) taip pat yra veiksmingas būdas efektyviai pjaustyti sunkiai apdorojamas medžiagas. Taikant įrankį aukšto dažnio, mažos amplitudės vibracijas, apdirbimo proceso metu pasiekiamas pertraukiamas įrankio ir ruošinio atsiskyrimas, dėl kurio pakeičiamas medžiagos pašalinimo mechanizmas, padidinamas dinaminio pjovimo stabilumas, efektyviai išvengiama trinties tarp įrankio ir apdirbamo paviršiaus, sumažinama pjovimo temperatūra ir pjovimo jėga, sumažėja paviršiaus šiurkštumo reikšmės, sumažėja įrankio susidėvėjimo reikšmės. Jo puikus proceso poveikis sulaukė didelio dėmesio.

2.2 Įrankių medžiagų parinkimas

Sunkiai pjaustomoms medžiagoms, tokioms kaip titano lydiniai, optimizuojant įrankių medžiagas galima efektyviai pagerinti pjovimo rezultatus [8, 13]. Tyrimai parodė, kad titano lydinio apdirbimui galima pasirinkti skirtingus įrankius pagal apdorojimo greitį. Mažo greičio pjovimui naudojamas didelio kobalto greitaeigis plienas, vidutiniam pjovimui – cementinio karbido įrankiai su aliuminio oksido danga, o greitam pjovimui – kubiniai boro nitrido (CBN) įrankiai; Aukštos temperatūros lydinių apdirbimui apdirbimui turėtų būti naudojami didelio vanadžio greitaeigio plieno arba YG cementuoto karbido įrankiai, turintys didelį kietumą ir gerą atsparumą dilimui.

2.3 Optimalūs pjovimo parametrai

Pjovimo parametrai taip pat yra svarbus veiksnys, turintis įtakos apdirbimo efektui. Naudojant atitinkamus atitinkamų medžiagų pjovimo parametrus, galima efektyviai pagerinti apdirbimo kokybę ir efektyvumą. Pavyzdžiui, naudojant pjovimo greičio parametrą, mažas pjovimo greitis gali lengvai suformuoti užstatytą krašto plotą ant medžiagos paviršiaus, sumažinant paviršiaus apdirbimo tikslumą; Didelis pjovimo greitis gali lengvai susikaupti šiluma ir nudeginti ruošinį ir įrankį. Šiuo atžvilgiu Harbino mokslo ir technologijų universiteto profesoriaus Zhai Yuansheng komanda išanalizavo dažniausiai naudojamų sunkiai apdirbamų medžiagų mechanines ir fizines savybes ir apibendrino rekomenduojamą sunkiai apdirbamų medžiagų pjovimo greičių lentelę, atlikdama ortogoninio apdirbimo eksperimentus [14] (žr. 1 lentelę). Lentelėje rekomenduojamų įrankių ir pjovimo greičių naudojimas apdirbimui gali veiksmingai sumažinti apdirbimo defektus ir įrankių nusidėvėjimą bei pagerinti apdirbimo kokybę.

3 Tiksli CNC apdirbimo technologija sudėtingiems ašmenų paviršiams

Pastaraisiais metais sparčiai vystantis aviacijos pramonei ir didėjant paklausai rinkoje, efektyvaus ir tikslaus plonasienių peilių apdorojimo reikalavimai vis labiau didėjo, o didesnio tikslumo deformacijų valdymo technologijos paklausa tapo vis aktualesnė. Pažangios gamybos technologijos kontekste daugelio tyrinėtojų aktuali tema tapo šiuolaikinių elektroninių informacinių technologijų derinimas, siekiant išmanaus orlaivio variklio mentės apdorojimo deformacijos ir vibracijos valdymo. Išmaniųjų CNC sistemų įdiegimas tiksliai apdorojant sudėtingus lenktus peilių paviršius ir aktyviai kompensuojant klaidas apdorojimo procese, pagrįstas intelektualiomis CNC sistemomis, gali veiksmingai slopinti deformaciją ir vibraciją.

Aktyviam apdirbimo proceso klaidų kompensavimui, norint optimizuoti ir valdyti apdirbimo parametrus, tokius kaip įrankio kelias, pirmiausia reikia nustatyti proceso parametrų įtaką apdirbimo deformacijai ir vibracijai. Yra du dažniausiai naudojami metodai: vienas yra kiekvieno įrankio rezultatų analizė ir argumentavimas atliekant matavimus ir klaidų analizę [15]; kita – sukurti deformacijos ir vibracijos apdirbimo numatymo modelį taikant tokius metodus kaip dinaminė analizė [16], baigtinių elementų modeliavimas [17], eksperimentai [18] ir neuroniniai tinklai [19] (žr. 4 pav.).

Remdamiesi aukščiau pateiktu numatymo modeliu arba matavimo technologijomis mašinoje, žmonės gali optimizuoti ir net valdyti apdirbimo parametrus realiuoju laiku. Pagrindinė kryptis yra kompensuoti deformacijos ir vibracijos sukeliamas klaidas perplanuojant įrankio kelią. Dažniausiai šia kryptimi naudojamas metodas yra „veidrodžio kompensavimo metodas“ [20] (žr. 5 pav.). Šis metodas kompensuoja vieno pjovimo deformaciją koreguodamas vardinę įrankio trajektoriją. Tačiau viena kompensacija sukels naują apdirbimo deformaciją. Todėl būtina nustatyti pasikartojantį ryšį tarp pjovimo jėgos ir apdirbimo deformacijos naudojant daugybę kompensacijų, kad būtų galima ištaisyti deformaciją po vieną. Be aktyvaus klaidų kompensavimo metodo, pagrįsto įrankio trajektorijos planavimu, daugelis mokslininkų taip pat tiria, kaip valdyti deformaciją ir vibraciją optimizuojant ir valdant pjovimo parametrus ir įrankio parametrus. Pjaustant tam tikro tipo ortogoninio variklio ašmenis, apdirbimo parametrai buvo pakeisti keliems ortogoninių bandymų etapams. Remiantis bandymo duomenimis, buvo išanalizuota kiekvieno pjovimo parametro ir įrankio parametro įtaka ašmenų apdirbimo deformacijai ir vibracijos reakcijai [21-23]. Buvo sukurtas empirinis prognozavimo modelis, skirtas optimizuoti apdirbimo parametrus, efektyviai sumažinti apdirbimo deformaciją ir slopinti pjovimo vibraciją.

Remiantis minėtais modeliais ir metodais, daugelis įmonių sukūrė arba patobulino CNC apdirbimo centrų CNC sistemas, kad realiuoju laiku būtų galima pritaikyti plonasienių dalių apdorojimo parametrų valdymą. Izraelio OMAT kompanijos [24] optimali frezavimo sistema yra tipiškas šios srities atstovas. Jis daugiausia reguliuoja padavimo greitį naudodamas prisitaikančią technologiją, kad būtų pasiektas pastovios jėgos frezavimo tikslas ir būtų pasiektas aukšto efektyvumo ir aukštos kokybės sudėtingų produktų apdorojimas. Be to, Pekinas Jingdiao taip pat pritaikė panašią technologiją klasikiniame techniniame kiaušinio lukšto paviršiaus rašto graviravimo užbaigimo naudojant adaptyviąją kompensaciją mašinoje [25]. THERRIEN iš GE JAV [26] pasiūlė CNC apdirbimo kodų realaus laiko korekcijos metodą apdirbimo metu, kuris suteikė pagrindines technines priemones adaptyviam apdirbimui ir sudėtingų plonasienių peilių valdymui realiu laiku. Europos Sąjungos automatizuota orlaivių variklių turbinų komponentų remonto sistema (AROSATEC) realizuoja adaptyvų tikslų frezavimą, kai peilis yra suremontuotas priedų gamybos būdu, ir buvo pritaikyta Vokietijos MTU įmonės ir Airijos įmonės SIFCO menčių remonto gamyboje [27].

4. Apdorojimo standumo gerinimas, pagrįstas išmaniąja proceso įranga

Išmaniosios proceso įrangos naudojimas proceso sistemos standumui pagerinti ir slopinimo charakteristikoms taip pat yra veiksmingas būdas slopinti plonasienių ašmenų apdorojimo deformaciją ir vibraciją, pagerinti apdorojimo tikslumą ir pagerinti paviršiaus kokybę. Pastaraisiais metais įvairių tipų aviacinių variklių menčių apdirbimui naudojama daugybė skirtingų proceso įrenginių [28]. Kadangi aviacinių variklių mentės paprastai turi plonasienes ir netaisyklingas konstrukcines charakteristikas, mažą suspaudimo ir pozicionavimo plotą, mažą apdirbimo standumą ir vietinę deformaciją veikiant pjovimo apkrovoms, ašmenų apdirbimo įranga paprastai taiko pagalbinę ruošinio atramą, remdamasi šešių taškų padėties nustatymo principu [29], kad optimizuotų proceso deformacijos ir suspaudimo sistemos standumą. Plonasieniai ir netaisyklingi išlenkti paviršiai kelia du įrankio padėties ir suspaudimo reikalavimus: pirma, įrankio suspaudimo jėga arba kontaktinė jėga turi būti kuo tolygiau paskirstyta ant lenkto paviršiaus, kad būtų išvengta rimtos vietinės ruošinio deformacijos, veikiant suspaudimo jėgai; antra, įrankių padėties nustatymo, suspaudimo ir pagalbiniai atraminiai elementai turi geriau atitikti sudėtingą išlenktą ruošinio paviršių, kad kiekviename kontaktiniame taške būtų sukurta vienoda paviršiaus sąlyčio jėga. Atsižvelgdami į šiuos du reikalavimus, mokslininkai pasiūlė lanksčią įrankių sistemą. Lanksčiosios įrankių sistemos gali būti suskirstytos į fazės keitimo lanksčią įrankį ir adaptyvią lanksčią įrankį. Fazių keitimo lankstūs įrankiai naudoja standumo ir slopinimo pokyčius prieš ir po skysčio fazės pasikeitimo: skystis skystoje fazėje arba judrioje fazėje turi mažą standumą ir slopinimą, todėl gali prisitaikyti prie sudėtingo lenkto ruošinio paviršiaus esant žemam slėgiui. Vėliau skystis paverčiamas kieta faze arba sutvirtinamas išorinėmis jėgomis, tokiomis kaip elektra / magnetizmas / šiluma, o standumas ir slopinimas labai pagerėja, taip suteikiant vienodą ir lanksčią ruošinio atramą ir slopinant deformaciją bei vibraciją.

Įprastoje orlaivių variklių menčių apdorojimo technologijoje proceso įranga yra naudojama fazių keitimo medžiagas, tokias kaip žemos lydymosi temperatūros lydiniai, papildantys pagalbinę atramą. Tai yra, po to, kai ruošinio ruošinys padėtas ir pritvirtinamas šešiuose taškuose, ruošinio padėties nustatymo atskaitos taškas išliejamas į liejimo bloką per žemos lydymosi temperatūros lydinį, kad būtų sukurta pagalbinė atrama ruošiniui, o sudėtingas taško padėties nustatymas paverčiamas įprastu paviršiaus padėties nustatymu, o tada atliekamas tikslus apdirbamos dalies apdorojimas (žr. 6 pav.). Šis proceso metodas turi akivaizdžių trūkumų: padėties nustatymo atskaitos keitimas lemia padėties nustatymo tikslumo sumažėjimą; gamybos paruošimas yra sudėtingas, o žemos lydymosi temperatūros lydinio liejimas ir lydymas taip pat sukelia likučių ir valymo problemų ant ruošinio paviršiaus. Tuo pačiu metu liejimo ir lydymosi sąlygos taip pat yra gana prastos [30]. Siekiant išspręsti aukščiau išvardintus proceso defektus, įprastas būdas yra įdiegti daugiataškę atraminę konstrukciją, derinamą su fazių keitimo medžiaga [31]. Viršutinis atraminės konstrukcijos galas liečiasi su ruošiniu, kad būtų nustatyta padėtis, o apatinis galas panardinamas į žemos lydymosi temperatūros lydinio kamerą. Lanksti pagalbinė atrama pasiekiama remiantis žemos lydymosi temperatūros lydinio fazių kaitos charakteristikomis. Nors įdiegus atraminę konstrukciją galima išvengti paviršiaus defektų, atsirandančių dėl žemos lydymosi temperatūros lydinių, besiliečiančių su peiliais, dėl fazių keitimo medžiagų veikimo apribojimų fazių keitimo lankstūs įrankiai negali vienu metu atitikti dviejų pagrindinių reikalavimų – didelio standumo ir didelio atsako greičio, todėl jį sunku pritaikyti didelio efektyvumo automatizuotai gamybai.

Siekdami išspręsti fazių kaitos lankstaus įrankio trūkumus, daugelis mokslininkų įtraukė pritaikymo sąvoką į lanksčių įrankių tyrimus ir plėtrą. Prisitaikantys lankstūs įrankiai gali adaptyviai suderinti sudėtingas ašmenų formas ir galimas formos klaidas naudojant elektromechanines sistemas. Siekiant užtikrinti, kad kontaktinė jėga būtų tolygiai paskirstyta visame geležte, įrankiuose paprastai naudojamos daugiataškės pagalbinės atramos, kad būtų suformuota atramos matrica. Wang Hui komanda iš Tsinghua universiteto pasiūlė daugiataškę lanksčią pagalbinę atramos proceso įrangą, tinkančią beveik tinklo formos peilių apdorojimui [32, 33] (žr. 7 pav.). Įrankiuose naudojami keli lanksčios medžiagos tvirtinimo elementai, padedantys palaikyti beveik tinklinės formos ašmenų ašmenų paviršių ir padidinti kontaktinį plotą. ​​kiekvieną kontaktinę zoną ir užtikrinti, kad suspaudimo jėga būtų tolygiai paskirstyta kiekvienai kontaktinei daliai ir visam peiliui, taip pagerinant proceso sistemos standumą ir veiksmingai užkertant kelią vietinei ašmenų deformacijai. Įrankiai turi kelis pasyvius laisvės laipsnius, kurie gali prisitaikyti prie ašmenų formos ir jos paklaidos, išvengiant per didelio padėties nustatymo. Be to, kad naudojant lanksčias medžiagas pasiekiama prisitaikanti atrama, elektromagnetinės indukcijos principas taip pat taikomas tiriant ir plėtojant prisitaikančius lanksčius įrankius. Yang Yiqing komanda Pekino aeronautikos ir astronautikos universitete išrado pagalbinį pagalbinį įrenginį, pagrįstą elektromagnetinės indukcijos principu [34]. Įrankiuose naudojama lanksti pagalbinė atrama, sužadinama elektromagnetinio signalo, kuri gali pakeisti proceso sistemos slopinimo charakteristikas. Tvirtinimo proceso metu pagalbinė atrama, veikiant nuolatiniam magnetui, prisitaiko prie ruošinio formos. Apdorojimo metu ruošinio sukuriama vibracija bus perduodama į pagalbinę atramą, o atvirkštinė elektromagnetinė jėga bus sužadinama pagal elektromagnetinės indukcijos principą, taip slopinant plonasienio ruošinio apdorojimo vibraciją.

Šiuo metu procesų įrangos projektavimo procese dažniausiai naudojama baigtinių elementų analizė, genetinis algoritmas ir kiti metodai, siekiant optimizuoti daugiataškių pagalbinių atramų išdėstymą [35]. Tačiau optimizavimo rezultatas paprastai gali tik užtikrinti, kad apdorojimo deformacija viename taške būtų sumažinta iki minimumo, ir negali garantuoti, kad toks pat deformacijos slopinimo efektas gali būti pasiektas kitose apdirbimo dalyse. Ašmenų apdirbimo procese įrankio apdirbimo procesas paprastai atliekamas su ruošiniu ta pačia stakle, tačiau skirtingų dalių apdirbimo suspaudimo reikalavimai yra skirtingi ir netgi gali skirtis priklausomai nuo laiko. Taikant statinį daugiataškį atramos metodą, padidinus pagalbinių atramų skaičių padidinus proceso sistemos standumą, viena vertus, padidės įrankių masė ir tūris, kita vertus, bus suspausta įrankio judėjimo erdvė. Jei apdorojant skirtingas dalis pagalbinės atramos padėtis nustatoma iš naujo, apdorojimo procesas neišvengiamai nutrūks ir apdorojimo efektyvumas sumažės. Todėl buvo pasiūlyta tolesnio proceso įranga [36-38], kuri automatiškai koreguoja paramos išdėstymą ir palaikymo jėgą internete pagal apdorojimo procesą. Tolesnio proceso įranga (žr. 8 pav.) dinamišką palaikymą gali pasiekti koordinuotai bendradarbiaujant įrankiui ir įrankiams, remiantis įrankio trajektorija ir darbo sąlygų pokyčiais laikui bėgant kintančio pjovimo procese prieš pradedant bet kokią apdorojimo procedūrą: pirmiausia perkelkite pagalbinę atramą į padėtį, kuri padeda slopinti esamą apdirbimo deformaciją, kad apdirbimo sritis ruošinys yra aktyviai palaikomas, o kitos ruošinio dalys lieka savo pozicijoje su kuo mažiau kontakto, todėl apdirbimo procese atitinka laikui bėgant kintančius suspaudimo reikalavimus.

Siekiant dar labiau pagerinti technologinės įrangos prisitaikančią dinaminę atramą, suderinti su sudėtingesnius apspaudimo reikalavimus apdorojimo procese ir pagerinti peilių apdorojimo gamybos kokybę bei efektyvumą, tolesnė pagalbinė atrama išplečiama į grupę, kurią sudaro kelios dinaminės pagalbinės atramos. Kiekviena dinaminė pagalbinė atrama reikalinga veiksmams koordinuoti ir automatiškai bei greitai atkurti kontaktą tarp atramos grupės ir ruošinio pagal gamybos proceso laiko reikalavimus. Rekonstrukcijos procesas netrukdo nustatyti viso ruošinio padėties ir nesukelia vietinio poslinkio ar vibracijos. Šia koncepcija pagrįsta proceso įranga vadinama savaime perkonfigūruojama grupine šviestuvu [39], kuri turi lankstumo, perkonfigūravimo ir savarankiškumo privalumus. Savarankiškai perkonfigūruojamas grupinis armatūra gali skirti kelias pagalbines atramas skirtingose ​​atraminio paviršiaus padėtyse pagal gamybos proceso reikalavimus ir gali prisitaikyti prie sudėtingos formos ruošinių, turinčių didelį plotą, tuo pačiu užtikrinant pakankamą standumą ir pašalinant perteklines atramas. Armatūros darbo būdas yra toks, kad valdiklis siunčia nurodymus pagal užprogramuotą programą, o mobilioji bazė pagal instrukcijas atneša atramos elementą į tikslinę padėtį. Atraminis elementas prisitaiko prie vietinės ruošinio geometrinės formos, kad būtų užtikrinta tinkama atrama. Vieno atraminio elemento ir vietinio ruošinio sąlyčio ploto dinamines charakteristikas (stangrumą ir slopinimą) galima valdyti keičiant atraminio elemento parametrus (pavyzdžiui, hidraulinis atraminis elementas paprastai gali keisti įėjimo hidraulinį slėgį, kad pasikeistų kontaktų charakteristikos). Proceso sistemos dinaminės charakteristikos susidaro sujungiant kelių atraminių elementų ir ruošinio sąlyčio srities dinamines charakteristikas ir yra susijusios su kiekvieno atraminio elemento parametrais bei atraminių elementų grupės išdėstymu. Projektuojant savaime perkonfigūruojamo grupinio armatūros daugiataškę atramos rekonstrukcijos schemą reikia atsižvelgti į šiuos tris dalykus: prisitaikymą prie ruošinio geometrinės formos, greitą atraminių elementų perkėlimą ir koordinuotą kelių atraminių taškų bendradarbiavimą [40]. Todėl, naudojant savaime perkonfigūruojamą grupinį įtaisą, kaip įvestį reikia naudoti ruošinio formą, apkrovos charakteristikas ir būdingas ribines sąlygas, kad būtų galima išspręsti kelių taškų atramos išdėstymą ir atramos parametrus skirtingomis apdorojimo sąlygomis, planuoti kelių taškų atramos judėjimo kelią, generuoti valdymo kodą iš sprendimo rezultatų ir importuoti jį į valdiklį. Šiuo metu vietiniai ir užsienio mokslininkai atliko kai kuriuos tyrimus ir bandymus dėl savaime perkonfigūruojamų grupinių įrenginių. Užsienio šalyse ES projektas SwarmItFIX sukūrė naują labai prisitaikančią savaime perkonfigūruojamą tvirtinimo sistemą [41], kuri naudoja mobilių pagalbinių atramų rinkinį laisvai judėti ant darbastalio ir perstatyti realiu laiku, kad būtų geriau palaikomos apdorotos dalys. Šiame projekte buvo įdiegtas sistemos SwarmItFIX prototipas (žr. 9a pav.) ir išbandytas Italijos lėktuvų gamintojo vietoje. Kinijoje Wang Hui komanda iš Tsinghua universiteto sukūrė keturių taškų tvirtinimo atramos darbastalį, kurį galima valdyti derinant su stakle [42] (žr. 9b pav.). Šis darbastalis gali palaikyti konsolinį kaištį ir automatiškai išvengti įrankio smulkiai apdirbant turbinos mentės kaištį.

5 Diskusija apie ateities plėtros tendencijas

5.1 Naujos medžiagos

Vis didėjant orlaivių variklių traukos ir svorio santykio projektavimo reikalavimams, dalių skaičius palaipsniui mažėja, o dalių įtempimo lygis tampa vis didesnis. Dviejų pagrindinių tradicinių aukštos temperatūros konstrukcinių medžiagų eksploatacinės savybės pasiekė ribą. Pastaraisiais metais sparčiai vystėsi naujos medžiagos, skirtos orlaivių variklių mentėms, o plonasienių menčių gamybai naudojama vis daugiau kokybiškų medžiagų. Tarp jų, γ-TiAl lydinys[43] pasižymi puikiomis savybėmis, tokiomis kaip didelis specifinis stiprumas, atsparumas aukštai temperatūrai ir geras atsparumas oksidacijai. Tuo pačiu metu jo tankis yra 3.9 g/cm3, tai yra tik pusė aukštoje temperatūroje naudojamų lydinių tankio. Ateityje jis turi didelį potencialą kaip ašmenys 700–800 laipsnių temperatūros diapazone℃. Nors γ-TiAl lydinys pasižymi puikiomis mechaninėmis savybėmis, dėl didelio kietumo, mažo šilumos laidumo, mažo atsparumo lūžiams ir didelio trapumo blogėja paviršiaus vientisumas ir žemas tikslumas. γ-TiAl lydinio medžiaga pjovimo metu, kuri rimtai paveikia dalių tarnavimo laiką. Todėl apdorojimo tyrimai γ-TiAl lydinys turi svarbią teorinę reikšmę ir vertę ir yra svarbi dabartinės peilių apdorojimo technologijos tyrimų kryptis.

5.2 Laike kintantis prisitaikantis apdorojimas

Aviacinių variklių mentės turi sudėtingus lenktus paviršius ir reikalauja didelio tikslumo. Šiuo metu jų preciziniam apdirbimui daugiausia naudojami geometrinio adaptyvaus apdirbimo metodai, pagrįsti kelio planavimu ir modelio rekonstrukcija. Šis metodas gali veiksmingai sumažinti klaidų, kurias sukelia padėties nustatymas, suspaudimas ir kt., poveikį peilių apdirbimo tikslumui. Įtaka. Tačiau dėl nevienodo štampavimo kalimo ašmenų ruošinio storio pjovimo gylis įvairiose įrankio vietose pjovimo proceso metu skiriasi pagal planuojamą kelią, o tai lemia neapibrėžtus veiksnius pjovimo procesui ir turi įtakos apdorojimo stabilumui. Ateityje CNC adaptyvaus apdirbimo proceso metu turėtų būti geriau sekami faktiniai apdirbimo būsenos pokyčiai [44], taip žymiai pagerinant sudėtingų lenktų paviršių apdirbimo tikslumą ir suformuojant laiko kintamo valdymo adaptyvų apdirbimo metodą, kuris koreguoja pjovimo parametrus pagal grįžtamojo ryšio duomenis realiuoju laiku.

5.3 Pažangi proceso įranga

Kaip didžiausias variklio dalių tipas, peilių gamybos efektyvumas tiesiogiai veikia bendrą variklio gamybos efektyvumą, o ašmenų gamybos kokybė tiesiogiai veikia variklio našumą ir tarnavimo laiką. Todėl išmanusis preciziškas peilių apdirbimas tapo variklių peilių gamybos plėtros kryptimi šiandieniniame pasaulyje. Staklių ir proceso įrangos tyrimai ir plėtra yra raktas į pažangų peilių apdorojimą. Tobulėjant CNC technologijai, staklių intelekto lygis sparčiai pagerėjo, o perdirbimo ir gamybos pajėgumai labai padidėjo. Todėl išmaniosios proceso įrangos tyrimai, plėtra ir inovacijos yra svarbi efektyvaus ir tikslaus plonasienių peilių apdirbimo plėtros kryptis. Itin išmanios CNC staklės derinamos su proceso įranga, kad suformuotų išmanią peiliukų apdorojimo sistemą (žr. 10 pav.), kuri realizuoja itin tikslų, didelio efektyvumo ir prisitaikantį plonasienių peilių CNC apdirbimą.