Kot ključna komponenta za doseganje zmogljivosti letalskih motorjev imajo lopatice značilne značilnosti, kot so tankostenske, posebne oblike, kompleksne strukture, materiali, ki jih je težko obdelati, ter visoke zahteve glede natančnosti obdelave in kakovosti površine. Kako doseči natančno in učinkovito obdelavo rezil je velik izziv na trenutnem področju proizvodnje letalskih motorjev. Z analizo ključnih dejavnikov, ki vplivajo na natančnost obdelave rezil, je izčrpno povzet trenutni status raziskav tehnologije in opreme za natančno obdelavo rezil ter predviden razvojni trend tehnologije obdelave rezil letalskih motorjev.
V vesoljski industriji se široko uporabljajo lahki, visoko trdni deli s tankimi stenami in so ključne komponente za doseganje zmogljivosti pomembne opreme, kot so letalski motorji [1]. Na primer, lopatice ventilatorjev iz titanove zlitine letalskih motorjev z velikim obvodnim razmerjem (glej sliko 1) so lahko dolge do 1 metra, s kompleksnimi profili lopatic in strukturo dušilne ploščadi, debelina najtanjšega dela pa je le 1.2 mm, kar je tipičen tankostenski del posebne oblike velike velikosti [2]. Kot tipičen tankostenski del s šibko togostjo posebne oblike je rezilo med obdelavo nagnjeno k deformacijam in vibracijam [3]. Te težave resno vplivajo na natančnost obdelave in kakovost površine rezila.
Zmogljivost motorja je v veliki meri odvisna od stopnje izdelave rezil. Med delovanjem motorja morajo rezila delovati stabilno v ekstremnih delovnih okoljih, kot sta visoka temperatura in visok tlak. To zahteva, da ima material rezila dobro trdnost, odpornost proti utrujenosti in visoko temperaturno odpornost proti koroziji ter zagotavlja strukturno stabilnost [2]. Običajno se za lopatice letalskih motorjev uporabljajo titanove zlitine ali visokotemperaturne zlitine. Vendar imajo titanove zlitine in visokotemperaturne zlitine slabo obdelovalnost. Med postopkom rezanja je rezalna sila velika in orodje se hitro obrabi. Ko se obraba orodja povečuje, se bo rezalna sila še povečala, kar bo povzročilo resnejše deformacije in vibracije obdelovanja, kar bo povzročilo nizko dimenzijsko natančnost in slabo kakovost površine delov. Da bi izpolnili zahteve glede servisne zmogljivosti motorja v ekstremnih delovnih pogojih, sta natančnost obdelave in kakovost površine rezil izjemno visoki. Če za primer vzamemo lopatice ventilatorja iz titanove zlitine, ki se uporabljajo v turboventilatorskem motorju domače proizvodnje z visokim obvodnim razmerjem, je skupna dolžina lopatice 681 mm, medtem ko je debelina manjša od 6 mm. Zahteva za profil je od -0.12 do +0.03 mm, dimenzijska natančnost vstopnega in izpušnega roba je od -0.05 do +0.06 mm, torzijska napaka odseka rezila je znotraj ±10", vrednost površinske hrapavosti Ra pa je boljša od 0.4μm. To običajno zahteva natančno obdelavo na petosnem CNC obdelovalnem stroju. Vendar pa mora zaradi šibke togosti rezila, zapletene strukture in materialov, ki jih je težko obdelati, za zagotovitev natančnosti in kakovosti obdelave osebje v procesu obdelave večkrat prilagajati rezalne parametre med postopkom obdelave, kar resno omejuje zmogljivost CNC obdelovalnega centra in povzroča velike izgube učinkovitosti [4]. Zato je s hitrim razvojem CNC obdelovalne tehnologije postala nujna potreba za napredna proizvodna podjetja, kako doseči nadzor deformacij in dušenje vibracij pri obdelavi tankostenskih delov ter v celoti izkoristiti obdelovalne zmogljivosti CNC obdelovalnih centrov.
Raziskave tehnologije nadzora deformacije tankostenskih šibkih togih delov so že dolgo pritegnile pozornost inženirjev in raziskovalcev. V zgodnji proizvodni praksi ljudje pogosto uporabljajo strategijo vodne črte izmeničnega rezkanja na obeh straneh tankostenskih struktur, kar lahko do določene mere zlahka zmanjša škodljive učinke deformacij in vibracij na dimenzijsko natančnost. Poleg tega obstaja tudi način za izboljšanje togosti obdelave z nastavitvijo montažnih žrtvenih struktur, kot so ojačitvena rebra.
Da bi izpolnili zahteve po stabilni uporabi v okolju z visoko temperaturo in visokim pritiskom, so običajno uporabljeni materiali za lopatice letalskih motorjev titanove zlitine ali visokotemperaturne zlitine. V zadnjih letih so titan-aluminijeve intermetalne spojine postale tudi material za rezila z velikim potencialom uporabe. Titanove zlitine imajo značilnosti nizke toplotne prevodnosti, nizke plastičnosti, nizkega modula elastičnosti in močne afinitete, zaradi česar imajo težave, kot so velika rezalna sila, visoka rezalna temperatura, hudo delovno utrjevanje in velika obraba orodja med rezanjem. So tipični materiali, ki jih je težko rezati (morfologija mikrostrukture glej sliko 2a) [7]. Glavne značilnosti visokotemperaturnih zlitin so visoka plastičnost in trdnost, slaba toplotna prevodnost in velika količina goste trdne raztopine v notranjosti [8]. Plastična deformacija med rezanjem povzroči močno popačenje rešetke, visoko deformacijsko odpornost, veliko rezalno silo in hud pojav hladnega utrjevanja, ki so prav tako tipični materiali, ki jih je težko rezati (morfologija mikrostrukture glej sliko 2b). Zato je zelo pomembno razviti učinkovito in natančno tehnologijo rezanja za materiale, ki jih je težko rezati, kot so titanove zlitine in visokotemperaturne zlitine. Da bi dosegli učinkovito in natančno obdelavo težko obdelovalnih materialov, so domači in tuji znanstveniki opravili poglobljene raziskave z vidika inovativnih rezalnih metod, optimalnih materialov obdelovalnih orodij in optimiziranih rezalnih parametrov.
Kar zadeva inovativne raziskave in razvoj metod rezanja, so znanstveniki uvedli pomožna sredstva, kot sta lasersko segrevanje in kriogeno hlajenje, da bi izboljšali obdelovalnost materialov in dosegli učinkovito rezanje. Načelo delovanja obdelave s pomočjo laserskega ogrevanja [9] (glej sliko 3a) je fokusiranje laserskega žarka visoke moči na površino obdelovanca pred rezalnim robom, zmehčanje materiala z lokalnim segrevanjem žarka, zmanjšanje meje tečenja materiala, s čimer se zmanjša rezalna sila in obraba orodja ter izboljša kakovost in učinkovitost rezanja. Obdelava s pomočjo kriogenega hlajenja [10] (glej sliko 3b) uporablja tekoči dušik, plin ogljikovega dioksida pod visokim pritiskom in druge hladilne medije za pršenje na rezalni del, da ohladi postopek rezanja, se izogne problemu previsoke lokalne temperature rezanja, ki jo povzroča slaba toplotna prevodnost materiala, in naredi obdelovanec lokalno hladen in krhek, s čimer se poveča učinek lomljenja odrezkov. Podjetje Nuclear AMRC iz Združenega kraljestva je uspešno uporabilo visokotlačni plin ogljikov dioksid za hlajenje procesa predelave titanove zlitine. V primerjavi s stanjem suhega rezanja analiza kaže, da lahko obdelava s pomočjo kriogenega hlajenja ne le zmanjša rezalno silo in izboljša kakovost rezalne površine, temveč tudi učinkovito zmanjša obrabo orodja in podaljša življenjsko dobo orodja. Poleg tega je obdelava s pomočjo ultrazvočnih vibracij [11, 12] (glej sliko 3c) tudi učinkovita metoda za učinkovito rezanje materialov, ki jih je težko obdelati. Z uporabo visokofrekvenčnih vibracij z majhno amplitudo na orodju se med postopkom obdelave doseže prekinitveno ločevanje med orodjem in obdelovancem, kar spremeni mehanizem odvzemanja materiala, poveča stabilnost dinamičnega rezanja, učinkovito prepreči trenje med orodjem in obdelano površino, zmanjša rezalno temperaturo in rezalno silo, zmanjša vrednosti površinske hrapavosti in zmanjša obrabo orodja. Njegovi odlični procesni učinki so bili deležni široke pozornosti.
Za materiale, ki jih je težko rezati, kot so titanove zlitine, lahko optimizacija materialov orodja učinkovito izboljša rezultate rezanja [8, 13]. Študije so pokazale, da je za obdelavo titanovih zlitin mogoče izbrati različna orodja glede na hitrost obdelave. Za rezanje z nizkimi hitrostmi se uporablja visokokobaltno hitrorezno jeklo, za rezanje s srednjimi hitrostmi se uporabljajo orodja iz karbidne trdine s prevleko iz aluminijevega oksida, za rezanje z visokimi hitrostmi pa orodja iz kubičnega borovega nitrida (CBN); za obdelavo visokotemperaturnih zlitin je treba za obdelavo uporabiti visoko-vanadijevo hitrorezno jeklo ali orodja iz karbidne trdine YG z visoko trdoto in dobro odpornostjo proti obrabi.
Rezalni parametri so prav tako pomemben dejavnik, ki vpliva na učinek obdelave. Uporaba ustreznih parametrov rezanja za ustrezne materiale lahko učinkovito izboljša kakovost in učinkovitost obdelave. Če za primer vzamemo parameter rezalne hitrosti, lahko nizka rezalna hitrost zlahka tvori nakopičeno robno območje na površini materiala, kar zmanjša natančnost površinske obdelave; visoka hitrost rezanja lahko zlahka povzroči kopičenje toplote, kar povzroči opekline obdelovanca in orodja. V zvezi s tem je ekipa profesorja Zhaija Yuanshenga na Harbinski univerzi za znanost in tehnologijo analizirala mehanske in fizikalne lastnosti običajno uporabljenih materialov, ki jih je težko obdelovati, in povzela priporočeno tabelo rezalnih hitrosti za materiale, ki jih je težko obdelovati s poskusi ortogonalne obdelave [14] (glej tabelo 1). Uporaba orodij in rezalnih hitrosti, priporočenih v tabeli za strojno obdelavo, lahko učinkovito zmanjša napake pri obdelavi in obrabo orodja ter izboljša kakovost obdelave.
V zadnjih letih so se s hitrim razvojem letalske industrije in naraščajočim povpraševanjem na trgu zahteve po učinkoviti in natančni obdelavi rezil s tankimi stenami vse bolj povečale, povpraševanje po tehnologiji nadzora deformacije z večjo natančnostjo pa je postalo bolj nujno. V kontekstu inteligentne proizvodne tehnologije je združevanje sodobne elektronske informacijske tehnologije za doseganje inteligentnega nadzora deformacije in vibracij pri obdelavi lopatic letalskega motorja postalo vroča tema za mnoge raziskovalce. Uvedba inteligentnih CNC sistemov v natančno obdelavo kompleksnih ukrivljenih površin rezil in aktivno kompenziranje napak v procesu obdelave, ki temelji na inteligentnih CNC sistemih, lahko učinkovito zaduši deformacije in vibracije.
Za aktivno kompenzacijo napak v obdelovalnem procesu, da bi dosegli optimizacijo in nadzor obdelovalnih parametrov, kot je pot orodja, je treba najprej pridobiti vpliv procesnih parametrov na obdelovalne deformacije in vibracije. Obstajata dve pogosto uporabljeni metodi: ena je analiziranje in utemeljitev rezultatov vsakega orodja skozi merjenje na stroju in analizo napak [15]; druga je vzpostavitev modela napovedi za obdelovalne deformacije in vibracije z metodami, kot so dinamična analiza [16], modeliranje s končnimi elementi [17], poskusi [18] in nevronske mreže [19] (glej sliko 4).
Na podlagi zgornjega modela napovedovanja ali merilne tehnologije na stroju lahko ljudje optimizirajo in celo nadzirajo obdelovalne parametre v realnem času. Glavna usmeritev je kompenzacija napak, ki jih povzročajo deformacije in vibracije, s ponovnim načrtovanjem poti orodja. Običajno uporabljena metoda v tej smeri je "metoda kompenzacije zrcala" [20] (glej sliko 5). Ta metoda kompenzira deformacijo posameznega rezanja s korekcijo nominalne trajektorije orodja. Vendar bo ena sama kompenzacija povzročila novo obdelovalno deformacijo. Zato je treba vzpostaviti ponavljajoče se razmerje med rezalno silo in obdelovalno deformacijo z več kompenzacijami, da se deformacija popravi eno za drugo. Poleg metode aktivne kompenzacije napak, ki temelji na načrtovanju poti orodja, mnogi znanstveniki preučujejo tudi, kako nadzorovati deformacije in vibracije z optimizacijo in nadzorom rezalnih parametrov in parametrov orodja. Za rezanje določenega tipa lopatice letalskega motorja so bili obdelovalni parametri spremenjeni za več krogov ortogonalnih testov. Na podlagi testnih podatkov je bil analiziran vpliv vsakega rezalnega parametra in parametra orodja na deformacijo rezila in odziv na vibracije [21-23]. Vzpostavljen je bil empirični napovedni model za optimizacijo obdelovalnih parametrov, učinkovito zmanjšanje obdelovalne deformacije in zadušitev rezalnih vibracij.
Na podlagi zgornjih modelov in metod so številna podjetja razvila ali izboljšala CNC sisteme CNC obdelovalnih centrov za doseganje prilagodljivega nadzora parametrov obdelave tankostenskih delov v realnem času. Tipičen predstavnik na tem področju je optimalni sistem rezkanja izraelskega podjetja OMAT [24]. V glavnem prilagaja hitrost podajanja s pomočjo prilagodljive tehnologije, da doseže namen rezkanja s konstantno silo in realizira visoko učinkovito in kakovostno obdelavo kompleksnih izdelkov. Poleg tega je Beijing Jingdiao uporabil podobno tehnologijo tudi v klasičnem tehničnem primeru dokončanja graviranja površinskega vzorca jajčne lupine s prilagodljivo kompenzacijo meritev na stroju [25]. THERRIEN iz GE v Združenih državah [26] je predlagal metodo korekcije v realnem času za CNC obdelovalne kode med strojno obdelavo, ki je zagotovila osnovno tehnično sredstvo za prilagodljivo obdelavo in nadzor kompleksnih tankostenskih rezil v realnem času. Avtomatizirani sistem popravil Evropske unije za komponente turbin letalskih motorjev (AROSATEC) uresničuje prilagodljivo natančno rezkanje, potem ko je rezilo popravljeno z aditivno proizvodnjo, in je bil uporabljen v proizvodnji za popravilo rezil nemškega podjetja MTU in irskega podjetja SIFCO [27].
Uporaba inteligentne procesne opreme za izboljšanje togosti procesnega sistema in izboljšanje lastnosti dušenja je tudi učinkovit način za zatiranje deformacij in vibracij pri obdelavi tankostenskih rezil, izboljšanje natančnosti obdelave in izboljšanje kakovosti površine. V zadnjih letih se je pri obdelavi različnih tipov lopatic letalskih motorjev uporabljalo veliko število različne procesne opreme [28]. Ker imajo rezila letalskih motorjev na splošno tankostenske in nepravilne strukturne značilnosti, majhno območje vpenjanja in pozicioniranja, nizko togost obdelave in lokalno deformacijo pod vplivom rezalnih obremenitev, oprema za obdelavo rezil običajno uporablja pomožno podporo za obdelovanec na podlagi izpolnjevanja načela šesttočkovnega pozicioniranja [29] za optimizacijo togosti procesnega sistema in zatiranje deformacije pri obdelavi. Tankostenske in nepravilno ukrivljene površine postavljajo dve zahtevi za pozicioniranje in vpenjanje orodja: prvič, vpenjalna sila ali kontaktna sila orodja mora biti čim bolj enakomerno porazdeljena na ukrivljeno površino, da se prepreči resna lokalna deformacija obdelovanca pod delovanjem vpenjalne sile; drugič, elementi za pozicioniranje, vpenjanje in pomožni podporni elementi orodja se morajo bolje ujemati s kompleksno ukrivljeno površino obdelovanca, da ustvarijo enakomerno površinsko kontaktno silo na vsaki kontaktni točki. Kot odgovor na ti dve zahtevi so znanstveniki predlagali prilagodljiv sistem orodij. Fleksibilne sisteme orodij lahko razdelimo na prilagodljiva orodja s spreminjanjem faze in prilagodljiva fleksibilna orodja. Prilagodljivo orodje za spreminjanje faze uporablja spremembe v togosti in dušenju pred in po fazni spremembi tekočine: tekočina v tekoči fazi ali mobilni fazi ima nizko togost in dušenje ter se lahko prilagodi kompleksni ukrivljeni površini obdelovanca pod nizkim tlakom. Nato se tekočina spremeni v trdno fazo ali konsolidira z zunanjimi silami, kot so elektrika/magnetizem/toplota, in togost in dušenje se močno izboljšata, s čimer se zagotovi enakomerna in prožna podpora za obdelovanec ter zavirajo deformacije in vibracije.
Procesna oprema v tradicionalni tehnologiji obdelave lopatic letalskih motorjev je uporaba materialov s fazno spremembo, kot so zlitine z nizkim tališčem, za polnjenje pomožne podpore. To pomeni, da se po tem, ko je surovec obdelovanca nameščen in vpet v šestih točkah, referenca pozicioniranja obdelovanca vlije v livarski blok skozi zlitino z nizkim tališčem, da se zagotovi pomožna podpora za obdelovanec, kompleksno pozicioniranje točk pa se pretvori v običajno pozicioniranje površine, nato pa se izvede natančna obdelava dela, ki ga je treba obdelati (glejte sliko 6). Ta procesna metoda ima očitne pomanjkljivosti: pretvorba pozicioniranja vodi do zmanjšanja natančnosti pozicioniranja; priprava na proizvodnjo je zapletena, ulivanje in taljenje zlitine z nizkim tališčem pa povzroča tudi težave z ostanki in čiščenjem na površini obdelovanca. Hkrati so razmeroma slabi tudi pogoji za vlivanje in taljenje [30]. Za rešitev zgornjih procesnih napak je običajna metoda uvedba večtočkovne podporne strukture v kombinaciji z materialom za fazno spremembo [31]. Zgornji konec podporne strukture se dotika obdelovanca za pozicioniranje, spodnji konec pa je potopljen v komoro zlitine z nizkim tališčem. Prilagodljiva pomožna podpora je dosežena na podlagi značilnosti fazne spremembe zlitine z nizkim tališčem. Čeprav se lahko z uvedbo podporne strukture izognemo površinskim napakam, ki jih povzročijo zlitine z nizkim tališčem, ki pridejo v stik z rezili, zaradi omejitev zmogljivosti materialov s fazno spremembo prilagodljivo orodje s fazno spremembo ne more hkrati izpolniti dveh glavnih zahtev visoke togosti in visoke odzivne hitrosti, in jo je težko uporabiti za visoko učinkovito avtomatizirano proizvodnjo.
Da bi odpravili pomanjkljivosti prilagodljivega orodja s spremembo faze, je veliko znanstvenikov vključilo koncept prilagajanja v raziskave in razvoj prilagodljivega orodja. Prilagodljivo prilagodljivo orodje lahko prilagodi zapletene oblike rezil in morebitne napake v obliki prek elektromehanskih sistemov. Da bi zagotovili, da je kontaktna sila enakomerno porazdeljena po celotnem rezilu, orodje običajno uporablja večtočkovne pomožne podpore za oblikovanje podporne matrice. Ekipa Wang Huija na Univerzi Tsinghua je predlagala večtočkovno prilagodljivo pomožno podporno procesno opremo, primerno za obdelavo rezil skoraj neto oblike [32, 33] (glej sliko 7). Orodje uporablja več prožnih elementov za vpenjanje materiala, ki pomagajo pri podpiranju površine rezila rezila skoraj mrežaste oblike, kar poveča kontaktno površino vsako kontaktno površino in zagotavljanje, da je vpenjalna sila enakomerno porazdeljena na vsak kontaktni del in celotno rezilo, s čimer se izboljša togost procesnega sistema in učinkovito preprečuje lokalna deformacija rezila. Orodje ima več pasivnih stopenj svobode, ki se lahko prilagodijo obliki rezila in njegovi napaki, hkrati pa se izognejo pretiranemu pozicioniranju. Poleg doseganja prilagodljive podpore s prilagodljivimi materiali se princip elektromagnetne indukcije uporablja tudi za raziskave in razvoj prilagodljivih fleksibilnih orodij. Ekipa Yang Yiqinga na Univerzi za aeronavtiko in astronavtiko v Pekingu je izumila pomožno podporno napravo, ki temelji na principu elektromagnetne indukcije [34]. Orodje uporablja prilagodljivo pomožno podporo, ki jo vzbuja elektromagnetni signal, ki lahko spremeni lastnosti dušenja procesnega sistema. Med postopkom vpenjanja se pomožni nosilec prilagodi obliki obdelovanca pod delovanjem trajnega magneta. Med obdelavo se bodo vibracije, ki jih ustvarja obdelovanec, prenesle na pomožni nosilec, povratna elektromagnetna sila pa se bo vzbujala po principu elektromagnetne indukcije, s čimer se bodo vibracije pri obdelavi tankostenskih obdelovancev dušile.
Trenutno se v procesu načrtovanja procesne opreme analiza končnih elementov, genetski algoritem in druge metode običajno uporabljajo za optimizacijo postavitve večtočkovnih pomožnih nosilcev [35]. Vendar lahko rezultat optimizacije običajno samo zagotovi, da je deformacija obdelave na eni točki minimizirana, in ne more zagotoviti, da je enak učinek zatiranja deformacije mogoče doseči v drugih delih obdelave. V procesu obdelave rezila se na obdelovancu na istem obdelovalnem stroju običajno izvede vrsta prehodov orodja, vendar so zahteve za vpenjanje za obdelavo različnih delov različne in se lahko celo časovno razlikujejo. Pri metodi statične večtočkovne podpore, če se togost procesnega sistema izboljša s povečanjem števila pomožnih podpor, se bosta na eni strani povečali masa in prostornina orodja, na drugi strani pa se bo prostor gibanja orodja stisnil. Če se položaj pomožne podpore ponastavi pri obdelavi različnih delov, bo proces obdelave neizogibno prekinjen in učinkovitost obdelave bo zmanjšana. Zato je bila predlagana oprema za spremljanje procesov [36-38], ki samodejno prilagaja postavitev podpore in podporno silo na spletu glede na proces obdelave. Nadaljevalna procesna oprema (glej sliko 8) lahko doseže dinamično podporo z usklajenim sodelovanjem orodja in orodij, ki temelji na trajektoriji orodja in spremembah delovnih pogojev časovno spremenljivega postopka rezanja, preden se začne kateri koli postopek obdelave: najprej premaknite pomožno podporo v položaj, ki pomaga zatreti trenutno deformacijo obdelave, tako da območje obdelave obdelovanec je aktivno podprt, medtem ko ostali deli obdelovanca ostanejo v položaju s čim manjšim stikom, s čimer ustrezajo časovno spremenljivim zahtevam vpenjanja med postopkom obdelave.
Da bi dodatno izboljšali prilagodljivo dinamično podporno zmogljivost procesne opreme, izpolnjevali zahtevnejše vpenjalne zahteve v procesu obdelave in izboljšali kakovost in učinkovitost proizvodnje obdelave rezil, je nadaljnja pomožna podpora razširjena v skupino, ki jo tvori več dinamičnih pomožnih podpor. Vsaka dinamična pomožna podpora je potrebna za usklajevanje dejanj ter samodejno in hitro rekonstruiranje stika med podporno skupino in obdelovancem glede na časovno spremenljive zahteve proizvodnega procesa. Postopek rekonstrukcije ne moti pozicioniranja celotnega obdelovanca in ne povzroča lokalnega premika ali vibracij. Procesna oprema, ki temelji na tem konceptu, se imenuje samorekonfigurabilna skupinska naprava [39], ki ima prednosti fleksibilnosti, rekonfigurabilnosti in avtonomije. Samorekonfigurabilno skupinsko vpenjanje lahko dodeli več pomožnih podpor različnim položajem na podprti površini v skladu z zahtevami proizvodnega procesa in se lahko prilagodi obdelovancem kompleksne oblike z veliko površino, hkrati pa zagotavlja zadostno togost in odpravlja odvečne podpore. Način delovanja vpenjala je, da krmilnik pošilja navodila po programiranem programu, mobilna baza pa pripelje nosilni element v ciljni položaj po navodilih. Podporni element se prilagaja lokalni geometrijski obliki obdelovanca, da se doseže skladna podpora. Dinamične značilnosti (togost in blaženje) kontaktnega območja med posameznim podpornim elementom in lokalnim obdelovancem je mogoče nadzorovati s spreminjanjem parametrov podpornega elementa (na primer, hidravlični podporni element lahko običajno spremeni vhodni hidravlični tlak, da spremeni kontaktne značilnosti). Dinamične značilnosti procesnega sistema nastanejo s povezovanjem dinamičnih karakteristik kontaktnega območja med več nosilnimi elementi in obdelovancem ter so povezane s parametri vsakega nosilnega elementa in razporeditvijo skupine nosilnih elementov. Zasnova sheme rekonstrukcije večtočkovne podpore samorekonfigurabilnega skupinskega vpenjala mora upoštevati naslednja tri vprašanja: prilagajanje geometrijski obliki obdelovanca, hitro prestavljanje podpornih elementov in usklajeno sodelovanje več podpornih točk [40]. Zato je treba pri uporabi samonastavljivega skupinskega vpenjalnika uporabiti obliko obdelovanca, značilnosti obremenitve in inherentne robne pogoje kot vhod za rešitev postavitve večtočkovne podpore in parametrov podpore pri različnih pogojih obdelave, načrtovati pot gibanja večtočkovne podpore, ustvariti kontrolno kodo iz rezultatov rešitve in jo uvoziti v krmilnik. Trenutno so domači in tuji znanstveniki izvedli nekaj raziskav in poskusov samorekonfigurabilnih skupinskih napeljav. V tujini je EU projekt SwarmItFIX razvil nov visoko prilagodljiv samorekonfigurabilen sistem vpenjal [41], ki uporablja nabor mobilnih pomožnih podpor za prosto premikanje po delovni mizi in prestavljanje v realnem času za boljšo podporo obdelanih delov. Prototip sistema SwarmItFIX je bil implementiran v tem projektu (glej sliko 9a) in testiran na lokaciji italijanskega proizvajalca letal. Na Kitajskem je skupina Wang Huija na Univerzi Tsinghua razvila delovno mizo s štiritočkovnim vpenjanjem, ki jo je mogoče krmiliti v koordinaciji s strojnim orodjem [42] (glej sliko 9b). Ta delovna miza lahko podpira konzolni čep in se samodejno izogne orodju med fino obdelavo čepa turbinske lopatice.
Ko se zahteve za konstrukcijo letalskih motorjev glede razmerja med potiskom in težo še naprej povečujejo, se število delov postopoma zmanjšuje, stopnja obremenitve delov pa postaja vedno višja. Učinkovitost dveh glavnih tradicionalnih visokotemperaturnih strukturnih materialov je dosegla svojo mejo. V zadnjih letih so se novi materiali za lopatice letalskih motorjev hitro razvili in vse več visoko zmogljivih materialov se uporablja za izdelavo lopatic s tankimi stenami. Med njimi, γ-TiAl zlitina [43] ima odlične lastnosti, kot so visoka specifična trdnost, odpornost na visoke temperature in dobra odpornost proti oksidaciji. Hkrati je njegova gostota 3.9 g/cm3, kar je le polovica gostote visokotemperaturnih zlitin. V prihodnosti ima velik potencial kot rezilo v temperaturnem območju 700-800℃. Čeprav γ-TiAl zlitina ima odlične mehanske lastnosti, njena visoka trdota, nizka toplotna prevodnost, nizka lomna žilavost in visoka krhkost povzročajo slabo površinsko celovitost in nizko natančnost γ-Material zlitine TiAl med rezanjem, ki resno vpliva na življenjsko dobo delov. Zato je obdelava raziskav o γ-TiAl zlitina ima pomemben teoretični pomen in vrednost ter je pomembna raziskovalna smer trenutne tehnologije obdelave rezil.
Lopatice letalskih motorjev imajo kompleksne ukrivljene površine in zahtevajo visoko natančnost oblike. Trenutno njihova precizna obdelava večinoma uporablja geometrijske prilagodljive metode obdelave, ki temeljijo na načrtovanju poti in rekonstrukciji modela. Ta metoda lahko učinkovito zmanjša vpliv napak, ki jih povzročajo pozicioniranje, vpenjanje itd., na natančnost obdelave rezila. Vpliv. Vendar pa je zaradi neenakomerne debeline surovca rezila za kovanje rezila globina rezanja na različnih območjih orodja med postopkom rezanja različna glede na načrtovano pot, kar prinaša negotove dejavnike v postopek rezanja in vpliva na stabilnost obdelave. V prihodnosti bi bilo treba med CNC prilagodljivim obdelovalnim postopkom bolje slediti dejanskim spremembam stanja obdelave [44], s čimer bi se bistveno izboljšala natančnost obdelave kompleksnih ukrivljenih površin in oblikovala časovno spremenljivo krmilno prilagodljivo obdelovalno metodo, ki prilagaja rezalne parametre na podlagi povratnih podatkov v realnem času.
Ker je največja vrsta delov v motorju, učinkovitost izdelave lopatic neposredno vpliva na splošno učinkovitost izdelave motorja, kakovost izdelave lopatic pa neposredno vpliva na zmogljivost in življenjsko dobo motorja. Zato je inteligentna natančna obdelava rezil postala razvojna smer proizvodnje rezil motorjev v današnjem svetu. Raziskave in razvoj obdelovalnih strojev in procesne opreme so ključnega pomena za uresničitev inteligentne obdelave rezil. Z razvojem CNC tehnologije se je raven inteligence obdelovalnih strojev hitro izboljšala, zmogljivost obdelave in proizvodnje pa se je močno povečala. Zato so raziskave in razvoj ter inovacije inteligentne procesne opreme pomembna razvojna usmeritev za učinkovito in natančno obdelavo tankostenskih rezil. Visoko inteligentna CNC strojna orodja so združena s procesno opremo, da tvorijo inteligentni sistem za obdelavo rezil (glej sliko 10), ki uresničuje visoko natančnost, visoko učinkovitost in prilagodljivo CNC obdelavo tankostenskih rezil.
Vroče novice2024-12-31
2024-12-04
2024-12-03
2024-12-05
2024-11-27
2024-11-26
Naša profesionalna prodajna ekipa čaka na vaše posvetovanje.
EN
AR
BG
HR
CS
DA
NL
FI
FR
DE
EL
HI
IT
JA
KO
NE
PL
PT
RO
RU
ES
SV
TL
IW
LV
LT
SR
SK
SL
UK
VI
ET
HU
TH
TR
AF
MS
GA
IS
