เทคโนโลยีเครื่องจักรความแม่นยำและอุปกรณ์สำหรับใบพัดที่มีผนังบาง รูปร่างพิเศษ และซับซ้อนของเครื่องยนต์เครื่องบิน

ใบพัดเป็นส่วนประกอบสำคัญที่ช่วยให้เครื่องยนต์อากาศยานทำงานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ โดยมีลักษณะเฉพาะ เช่น มีผนังบาง มีรูปร่างพิเศษ มีโครงสร้างที่ซับซ้อน ใช้วัสดุที่ยากต่อการประมวลผล และมีข้อกำหนดสูงสำหรับความแม่นยำในการประมวลผลและคุณภาพพื้นผิว การประมวลผลใบพัดให้แม่นยำและมีประสิทธิภาพถือเป็นความท้าทายที่สำคัญในสาขาการผลิตเครื่องยนต์อากาศยานในปัจจุบัน จากการวิเคราะห์ปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อความแม่นยำในการประมวลผลใบพัด สถานะปัจจุบันของการวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีและอุปกรณ์การประมวลผลใบมีดที่มีความแม่นยำจะได้รับการสรุปอย่างครอบคลุม และคาดการณ์แนวโน้มการพัฒนาของเทคโนโลยีการประมวลผลใบพัดของเครื่องยนต์อากาศยาน

ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ ชิ้นส่วนผนังบางที่มีน้ำหนักเบาและมีความแข็งแรงสูงนั้นถูกใช้กันอย่างแพร่หลายและเป็นส่วนประกอบสำคัญในการบรรลุประสิทธิภาพของอุปกรณ์ที่สำคัญ เช่น เครื่องยนต์ของเครื่องบิน [1] ตัวอย่างเช่น ใบพัดของโลหะผสมไททาเนียมของเครื่องยนต์เครื่องบินที่มีอัตราส่วนบายพาสสูง (ดูรูปที่ 1) อาจมีความยาวได้ถึง 1 เมตร โดยมีโปรไฟล์ใบพัดที่ซับซ้อนและโครงสร้างแพลตฟอร์มการหน่วง และความหนาของชิ้นส่วนที่บางที่สุดมีเพียง 1.2 มม. ซึ่งเป็นชิ้นส่วนที่มีผนังบางขนาดใหญ่ที่มีรูปร่างพิเศษทั่วไป [2] เนื่องจากเป็นชิ้นส่วนที่มีผนังบางที่มีรูปร่างพิเศษทั่วไปที่มีความแข็งแรงต่ำ ใบพัดจึงมีแนวโน้มที่จะเกิดการเสียรูปและการสั่นสะเทือนระหว่างการประมวลผล [3] ปัญหาเหล่านี้ส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อความแม่นยำในการประมวลผลและคุณภาพพื้นผิวของใบพัด

ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ขึ้นอยู่กับระดับการผลิตของใบพัดเป็นส่วนใหญ่ ในระหว่างการทำงานของเครื่องยนต์ ใบพัดจะต้องทำงานได้อย่างเสถียรภายใต้สภาพแวดล้อมการทำงานที่รุนแรง เช่น อุณหภูมิสูงและแรงดันสูง ซึ่งต้องใช้วัสดุของใบพัดที่มีความแข็งแรง ทนทานต่อความเมื่อยล้า ทนต่อการกัดกร่อนที่อุณหภูมิสูง และต้องแน่ใจว่าโครงสร้างมีความเสถียร [2] โดยทั่วไปแล้ว ใบพัดของเครื่องยนต์เครื่องบินจะใช้โลหะผสมไททาเนียมหรือโลหะผสมที่ทนอุณหภูมิสูง อย่างไรก็ตาม โลหะผสมไททาเนียมและโลหะผสมที่ทนอุณหภูมิสูงมีความสามารถในการตัดเฉือนที่ไม่ดี ในระหว่างกระบวนการตัด แรงตัดจะมีขนาดใหญ่และเครื่องมือสึกหรออย่างรวดเร็ว เมื่อการสึกหรอของเครื่องมือเพิ่มขึ้น แรงตัดจะเพิ่มขึ้นอีก ส่งผลให้เกิดการเสียรูปและการสั่นสะเทือนของเครื่องจักรที่รุนแรงยิ่งขึ้น ส่งผลให้ความแม่นยำของมิติต่ำและคุณภาพพื้นผิวของชิ้นส่วนไม่ดี เพื่อตอบสนองความต้องการด้านประสิทธิภาพการใช้งานของเครื่องยนต์ภายใต้สภาวะการทำงานที่รุนแรง ความแม่นยำของเครื่องจักรและคุณภาพพื้นผิวของใบพัดจึงสูงมาก เมื่อนำใบพัดโลหะผสมไททาเนียมที่ใช้ในเครื่องยนต์เทอร์โบแฟนที่มีอัตราส่วนบายพาสสูงที่ผลิตในประเทศเป็นตัวอย่าง ความยาวรวมของใบพัดคือ 681 มม. ในขณะที่ความหนาน้อยกว่า 6 มม. ข้อกำหนดโปรไฟล์คือ -0.12 ถึง +0.03 มม. ความแม่นยำของมิติของขอบทางเข้าและไอเสียคือ -0.05 ถึง +0.06 มม. ข้อผิดพลาดการบิดของส่วนใบมีดอยู่ภายใน ±10'และค่าความหยาบผิว Ra ดีกว่า 0.4μโดยทั่วไปแล้วสิ่งนี้ต้องใช้การกลึงที่มีความแม่นยำบนเครื่องมือกลซีเอ็นซีห้าแกน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความแข็งแกร่งที่อ่อนแอของใบมีด โครงสร้างที่ซับซ้อน และวัสดุที่ประมวลผลได้ยาก เพื่อให้แน่ใจถึงความแม่นยำและคุณภาพของการกลึง บุคลากรในกระบวนการต้องปรับพารามิเตอร์การตัดหลายครั้งระหว่างกระบวนการกลึง ซึ่งจำกัดประสิทธิภาพของศูนย์กลึงซีเอ็นซีอย่างจริงจังและทำให้เกิดการสูญเสียประสิทธิภาพมหาศาล [4] ดังนั้น ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีการกลึงซีเอ็นซี วิธีการควบคุมการเสียรูปและการลดการสั่นสะเทือนสำหรับการกลึงชิ้นส่วนผนังบาง และให้ประสิทธิภาพการกลึงของศูนย์กลึงซีเอ็นซีเต็มที่จึงกลายเป็นสิ่งจำเป็นเร่งด่วนสำหรับบริษัทผู้ผลิตขั้นสูง

งานวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีการควบคุมการเสียรูปของชิ้นส่วนแข็งที่มีผนังบางและอ่อนแอได้รับความสนใจจากวิศวกรและนักวิจัยมาเป็นเวลานาน ในทางปฏิบัติการผลิตในช่วงแรก ผู้คนมักใช้กลยุทธ์แนวน้ำในการกัดสลับกันทั้งสองด้านของโครงสร้างที่มีผนังบาง ซึ่งสามารถลดผลกระทบเชิงลบของการเสียรูปและการสั่นสะเทือนต่อความแม่นยำของมิติได้อย่างง่ายดายในระดับหนึ่ง นอกจากนี้ ยังมีวิธีปรับปรุงความแข็งแกร่งในการประมวลผลด้วยการกำหนดโครงสร้างเสียสละที่สร้างไว้ล่วงหน้า เช่น ซี่โครงเสริมแรง

เทคโนโลยีการตัดสำหรับวัสดุที่ตัดยาก

เพื่อตอบสนองความต้องการในการให้บริการที่มั่นคงภายใต้สภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงและแรงดันสูง วัสดุที่ใช้กันทั่วไปสำหรับใบพัดของเครื่องยนต์เครื่องบินคือโลหะผสมไททาเนียมหรือโลหะผสมอุณหภูมิสูง ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา สารประกอบอินเตอร์เมทัลลิกไททาเนียม-อลูมิเนียมก็กลายเป็นวัสดุใบพัดที่มีศักยภาพในการใช้งานสูงเช่นกัน โลหะผสมไททาเนียมมีลักษณะการนำความร้อนต่ำ ความเหนียวต่ำ โมดูลัสความยืดหยุ่นต่ำ และความสัมพันธ์ที่แข็งแกร่ง ซึ่งทำให้มีปัญหา เช่น แรงตัดสูง อุณหภูมิการตัดสูง การชุบแข็งจากการทำงานที่รุนแรง และการสึกหรอของเครื่องมือมากในระหว่างการตัด โลหะผสมไททาเนียมเป็นวัสดุที่ตัดยากโดยทั่วไป (สัณฐานวิทยาโครงสร้างจุลภาค ดูรูป 2a) [7] ลักษณะสำคัญของโลหะผสมอุณหภูมิสูงคือ ความเหนียวและความแข็งแรงสูง การนำความร้อนต่ำ และสารละลายของแข็งหนาแน่นจำนวนมากภายใน [8] การเสียรูปพลาสติกในระหว่างการตัดทำให้โครงตาข่ายบิดเบี้ยวอย่างรุนแรง ทนต่อการเสียรูปสูง แรงตัดสูง และปรากฏการณ์การชุบแข็งจากความเย็นที่รุนแรง ซึ่งเป็นวัสดุที่ตัดยากโดยทั่วไปเช่นกัน (สัณฐานวิทยาโครงสร้างจุลภาค ดูรูป 2b) ดังนั้นการพัฒนาเทคโนโลยีการตัดที่มีประสิทธิภาพและแม่นยำสำหรับวัสดุที่ตัดยาก เช่น โลหะผสมไททาเนียมและโลหะผสมที่ทนอุณหภูมิสูง จึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง เพื่อให้สามารถตัดวัสดุที่ตัดยากได้อย่างมีประสิทธิภาพและแม่นยำ นักวิชาการในและต่างประเทศได้ทำการวิจัยเชิงลึกจากมุมมองของวิธีการตัดที่สร้างสรรค์ วัสดุเครื่องมือตัดที่เหมาะสมที่สุด และพารามิเตอร์การตัดที่เหมาะสมที่สุด

2.1 นวัตกรรมวิธีการประมวลผลการตัด

ในด้านการวิจัยเชิงนวัตกรรมและการพัฒนาของวิธีการตัด นักวิชาการได้แนะนำวิธีการเสริม เช่น การให้ความร้อนด้วยเลเซอร์และการทำความเย็นแบบเย็นจัด เพื่อปรับปรุงความสามารถในการตัดเฉือนของวัสดุและบรรลุการตัดที่มีประสิทธิภาพ หลักการทำงานของการประมวลผลด้วยความช่วยเหลือของการให้ความร้อนด้วยเลเซอร์ [9] (ดูรูปที่ 3a) คือการโฟกัสลำแสงเลเซอร์กำลังสูงบนพื้นผิวชิ้นงานด้านหน้าของขอบตัด ทำให้วัสดุอ่อนตัวลงโดยให้ความร้อนเฉพาะที่ของลำแสง ลดความแข็งแรงผลผลิตของวัสดุ จึงลดแรงตัดและการสึกหรอของเครื่องมือ และปรับปรุงคุณภาพและประสิทธิภาพของการตัด การประมวลผลด้วยความช่วยเหลือของการทำความเย็นแบบเย็นจัด [10] (ดูรูปที่ 3b) ใช้ไนโตรเจนเหลว ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์แรงดันสูง และสื่อทำความเย็นอื่นๆ เพื่อฉีดพ่นบนชิ้นส่วนการตัดเพื่อระบายความร้อนของกระบวนการตัด หลีกเลี่ยงปัญหาอุณหภูมิการตัดเฉพาะที่มากเกินไปอันเกิดจากการนำความร้อนที่ไม่ดีของวัสดุ และทำให้ชิ้นงานเย็นและเปราะบางเฉพาะที่ จึงช่วยเพิ่มเอฟเฟกต์การแตกหักของเศษโลหะ บริษัท Nuclear AMRC ในสหราชอาณาจักรประสบความสำเร็จในการใช้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์แรงดันสูงเพื่อระบายความร้อนของกระบวนการประมวลผลโลหะผสมไททาเนียม เมื่อเปรียบเทียบกับสถานะการตัดแบบแห้ง การวิเคราะห์แสดงให้เห็นว่าการประมวลผลด้วยความช่วยเหลือของการระบายความร้อนด้วยความเย็นจัดไม่เพียงแต่ช่วยลดแรงตัดและปรับปรุงคุณภาพของพื้นผิวการตัดเท่านั้น แต่ยังช่วยลดการสึกหรอของเครื่องมือและเพิ่มอายุการใช้งานของเครื่องมือได้อย่างมีประสิทธิภาพอีกด้วย นอกจากนี้ การประมวลผลด้วยความช่วยเหลือของการสั่นสะเทือนแบบอัลตราโซนิค [11, 12] (ดูรูปที่ 3c) ยังเป็นวิธีการที่มีประสิทธิภาพในการตัดวัสดุที่ประมวลผลยากได้อย่างมีประสิทธิภาพ การใช้การสั่นสะเทือนความถี่สูงและแอมพลิจูดต่ำกับเครื่องมือ ทำให้เกิดการแยกเป็นระยะระหว่างเครื่องมือและชิ้นงานในระหว่างกระบวนการตัด ซึ่งจะเปลี่ยนกลไกการกำจัดวัสดุ เพิ่มความเสถียรของการตัดแบบไดนามิก หลีกเลี่ยงแรงเสียดทานระหว่างเครื่องมือและพื้นผิวที่ตัดได้อย่างมีประสิทธิภาพ ลดอุณหภูมิในการตัดและแรงตัด ลดค่าความหยาบของพื้นผิว และลดการสึกหรอของเครื่องมือ ผลลัพธ์ของกระบวนการที่ยอดเยี่ยมได้รับความสนใจอย่างกว้างขวาง

2.2 การเลือกวัสดุเครื่องมือ

สำหรับวัสดุที่ตัดยาก เช่น โลหะผสมไททาเนียม การปรับวัสดุเครื่องมือให้เหมาะสมสามารถปรับปรุงผลการตัดได้อย่างมีประสิทธิภาพ [8, 13] การศึกษาวิจัยแสดงให้เห็นว่าสำหรับการประมวลผลโลหะผสมไททาเนียม สามารถเลือกเครื่องมือต่างๆ ได้ตามความเร็วในการประมวลผล สำหรับการตัดความเร็วต่ำ จะใช้เหล็กกล้าความเร็วสูงโคบอลต์สูง สำหรับการตัดความเร็วปานกลาง จะใช้เครื่องมือซีเมนต์คาร์ไบด์ที่มีการเคลือบอะลูมิเนียมออกไซด์ และสำหรับการตัดความเร็วสูง จะใช้เครื่องมือคิวบิกโบรอนไนไตรด์ (CBN) สำหรับการประมวลผลโลหะผสมอุณหภูมิสูง ควรใช้เหล็กกล้าความเร็วสูงวาเนเดียมสูงหรือเครื่องมือซีเมนต์คาร์ไบด์ YG ที่มีความแข็งสูงและทนทานต่อการสึกหรอดีสำหรับการประมวลผล

2.3 พารามิเตอร์การตัดที่เหมาะสมที่สุด

พารามิเตอร์การตัดยังเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อผลของการตัดเฉือน การใช้พารามิเตอร์การตัดที่เหมาะสมสำหรับวัสดุที่เกี่ยวข้องสามารถปรับปรุงคุณภาพและประสิทธิภาพการตัดเฉือนได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยใช้พารามิเตอร์ความเร็วในการตัดเป็นตัวอย่าง ความเร็วในการตัดต่ำสามารถสร้างพื้นที่ขอบที่สร้างขึ้นบนพื้นผิววัสดุได้อย่างง่ายดาย ทำให้ความแม่นยำในการตัดเฉือนพื้นผิวลดลง ความเร็วในการตัดสูงอาจทำให้เกิดการสะสมความร้อนได้ง่าย ส่งผลให้ชิ้นงานและเครื่องมือไหม้ ในเรื่องนี้ ทีมของศาสตราจารย์ Zhai Yuansheng จากมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีฮาร์บินได้วิเคราะห์คุณสมบัติทางกลและทางกายภาพของวัสดุที่ตัดเฉือนยากที่ใช้กันทั่วไป และสรุปตารางความเร็วในการตัดที่แนะนำสำหรับวัสดุที่ตัดเฉือนยากผ่านการทดลองการตัดเฉือนแบบตั้งฉาก [14] (ดูตารางที่ 1) การใช้เครื่องมือและความเร็วในการตัดที่แนะนำในตารางสำหรับการตัดเฉือนสามารถลดข้อบกพร่องในการตัดเฉือนและการสึกหรอของเครื่องมือได้อย่างมีประสิทธิภาพ และปรับปรุงคุณภาพการตัดเฉือน

เทคโนโลยีการตัดเฉือน CNC ที่แม่นยำ 3 ระดับสำหรับพื้นผิวใบมีดที่ซับซ้อน

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมการบินและความต้องการของตลาดที่เพิ่มขึ้น ความต้องการในการประมวลผลใบพัดผนังบางที่มีประสิทธิภาพและแม่นยำจึงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง และความต้องการเทคโนโลยีควบคุมการเสียรูปที่มีความแม่นยำสูงขึ้นก็มีความเร่งด่วนมากขึ้น ในบริบทของเทคโนโลยีการผลิตอัจฉริยะ การผสมผสานเทคโนโลยีสารสนเทศอิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัยเพื่อควบคุมการเสียรูปและการสั่นสะเทือนของการประมวลผลใบพัดของเครื่องยนต์เครื่องบินอย่างชาญฉลาดได้กลายเป็นหัวข้อที่ได้รับความสนใจจากนักวิจัยจำนวนมาก การนำระบบ CNC อัจฉริยะมาใช้ในการประมวลผลที่แม่นยำของพื้นผิวโค้งที่ซับซ้อนของใบพัด และการชดเชยข้อผิดพลาดในกระบวนการประมวลผลอย่างแข็งขันโดยอาศัยระบบ CNC อัจฉริยะ สามารถปราบปรามการเสียรูปและการสั่นสะเทือนได้อย่างมีประสิทธิภาพ

สำหรับการชดเชยข้อผิดพลาดในการทำงานในกระบวนการตัดเฉือน เพื่อให้เกิดการเพิ่มประสิทธิภาพและการควบคุมพารามิเตอร์การตัดเฉือน เช่น เส้นทางของเครื่องมือ จำเป็นต้องได้รับอิทธิพลของพารามิเตอร์กระบวนการต่อการเสียรูปและการสั่นของเครื่องจักรก่อน มีสองวิธีที่ใช้กันทั่วไป วิธีหนึ่งคือการวิเคราะห์และให้เหตุผลว่าผลลัพธ์ของเครื่องมือแต่ละชิ้นผ่านการวัดบนเครื่องจักรและการวิเคราะห์ข้อผิดพลาด [15] อีกวิธีหนึ่งคือการสร้างแบบจำลองการทำนายการเสียรูปและการสั่นของเครื่องจักรโดยใช้วิธีการต่างๆ เช่น การวิเคราะห์แบบไดนามิก [16] การสร้างแบบจำลององค์ประกอบไฟไนต์ [17] การทดลอง [18] และเครือข่ายประสาท [19] (ดูรูปที่ 4)

จากแบบจำลองการคาดการณ์ข้างต้นหรือเทคโนโลยีการวัดบนเครื่องจักร ผู้คนสามารถปรับให้เหมาะสมและแม้แต่ควบคุมพารามิเตอร์การตัดเฉือนได้แบบเรียลไทม์ แนวทางหลักคือการชดเชยข้อผิดพลาดที่เกิดจากการเสียรูปและการสั่นสะเทือนโดยการวางแผนเส้นทางของเครื่องมือใหม่ วิธีการที่ใช้กันทั่วไปในทิศทางนี้คือ "วิธีการชดเชยกระจก" [20] (ดูรูปที่ 5) วิธีการนี้จะชดเชยการเสียรูปของการตัดครั้งเดียวโดยแก้ไขเส้นทางของเครื่องมือที่กำหนด อย่างไรก็ตาม การชดเชยเพียงครั้งเดียวจะทำให้เกิดการเสียรูปของการตัดเฉือนใหม่ ดังนั้น จึงจำเป็นต้องสร้างความสัมพันธ์แบบวนซ้ำระหว่างแรงตัดและการเสียรูปของการตัดเฉือนผ่านการชดเชยหลายครั้งเพื่อแก้ไขการเสียรูปทีละครั้ง นอกเหนือจากวิธีการชดเชยข้อผิดพลาดแบบแอ็คทีฟตามการวางแผนเส้นทางของเครื่องมือแล้ว นักวิชาการหลายคนยังศึกษาเกี่ยวกับวิธีควบคุมการเสียรูปและการสั่นสะเทือนโดยการปรับให้เหมาะสมและควบคุมพารามิเตอร์การตัดและพารามิเตอร์ของเครื่องมือ สำหรับการตัดใบพัดของเครื่องยนต์เครื่องบินบางประเภท พารามิเตอร์การตัดเฉือนจะถูกเปลี่ยนสำหรับการทดสอบมุมฉากหลายรอบ จากข้อมูลการทดสอบ ได้มีการวิเคราะห์อิทธิพลของพารามิเตอร์การตัดและพารามิเตอร์เครื่องมือแต่ละพารามิเตอร์ที่มีผลต่อการเสียรูปของใบมีดและการตอบสนองต่อการสั่นสะเทือน [21-23] ได้มีการสร้างแบบจำลองการทำนายเชิงประจักษ์เพื่อปรับพารามิเตอร์การตัดให้เหมาะสม ลดการเสียรูปของการตัดอย่างมีประสิทธิภาพ และปราบปรามการสั่นสะเทือนจากการตัด

จากแบบจำลองและวิธีการดังกล่าวข้างต้น บริษัทต่างๆ จำนวนมากได้พัฒนาหรือปรับปรุงระบบ CNC ของศูนย์เครื่องจักรกลซีเอ็นซีเพื่อให้สามารถควบคุมพารามิเตอร์การประมวลผลชิ้นส่วนผนังบางแบบเรียลไทม์ได้ ระบบการกัดที่เหมาะสมที่สุดของบริษัท OMAT ของอิสราเอล [24] เป็นตัวแทนทั่วไปในสาขานี้ โดยจะปรับความเร็วการป้อนผ่านเทคโนโลยีแบบปรับตัวเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ของการกัดแรงคงที่และบรรลุการประมวลผลผลิตภัณฑ์ที่ซับซ้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพและคุณภาพสูง นอกจากนี้ Beijing Jingdiao ยังได้นำเทคโนโลยีที่คล้ายคลึงกันมาใช้ในกรณีทางเทคนิคคลาสสิกของการแกะสลักลวดลายพื้นผิวเปลือกไข่ผ่านการชดเชยแบบปรับตัวในการวัดบนเครื่องจักร [25] THERRIEN ของ GE ในสหรัฐอเมริกา [26] เสนอวิธีการแก้ไขแบบเรียลไทม์สำหรับโค้ดเครื่องจักรกลซีเอ็นซีระหว่างการกลึง ซึ่งให้วิธีการทางเทคนิคพื้นฐานสำหรับการกลึงแบบปรับตัวและการควบคุมแบบเรียลไทม์ของใบมีดผนังบางที่ซับซ้อน ระบบซ่อมแซมอัตโนมัติของสหภาพยุโรปสำหรับส่วนประกอบกังหันเครื่องยนต์เครื่องบิน (AROSATEC) ทำให้สามารถกัดแม่นยำแบบปรับได้หลังจากซ่อมแซมใบพัดด้วยการผลิตแบบเติมแต่ง และถูกนำไปใช้ในการผลิตซ่อมใบพัดของบริษัท MTU ของเยอรมนีและบริษัท SIFCO ของไอร์แลนด์ [27]

4. การปรับปรุงความแข็งแกร่งของการประมวลผลโดยใช้เครื่องมือกระบวนการอัจฉริยะ

การใช้เครื่องมือกระบวนการอัจฉริยะเพื่อปรับปรุงความแข็งแกร่งของระบบกระบวนการและปรับปรุงลักษณะการหน่วงยังเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการปราบปรามการเสียรูปและการสั่นสะเทือนของการประมวลผลใบมีดผนังบาง ปรับปรุงความแม่นยำในการประมวลผล และปรับปรุงคุณภาพพื้นผิว ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา อุปกรณ์กระบวนการที่แตกต่างกันจำนวนมากถูกใช้ในการประมวลผลใบมีดเครื่องยนต์อากาศยานประเภทต่างๆ [28] เนื่องจากใบมีดเครื่องยนต์อากาศยานโดยทั่วไปมีผนังบางและลักษณะโครงสร้างไม่สม่ำเสมอ พื้นที่การยึดและการวางตำแหน่งเล็ก ความแข็งแกร่งในการประมวลผลต่ำ และการเสียรูปเฉพาะที่ภายใต้การกระทำของแรงตัด อุปกรณ์การประมวลผลใบมีดจึงมักใช้การรองรับเสริมกับชิ้นงานโดยยึดตามหลักการวางตำแหน่งหกจุด [29] เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพความแข็งแกร่งของระบบกระบวนการและปราบปรามการเสียรูปในการประมวลผล พื้นผิวโค้งที่มีผนังบางและไม่สม่ำเสมอได้เสนอข้อกำหนดสองประการสำหรับการวางตำแหน่งและการยึดเครื่องมือ ประการแรก แรงยึดหรือแรงสัมผัสของเครื่องมือควรกระจายให้สม่ำเสมอที่สุดบนพื้นผิวโค้งเพื่อหลีกเลี่ยงการเสียรูปในพื้นที่ร้ายแรงของชิ้นงานภายใต้การกระทำของแรงยึด ประการที่สอง องค์ประกอบการวางตำแหน่ง การยึด และการสนับสนุนเสริมของเครื่องมือจะต้องตรงกับพื้นผิวโค้งที่ซับซ้อนของชิ้นงานมากขึ้นเพื่อสร้างแรงสัมผัสพื้นผิวที่สม่ำเสมอที่จุดสัมผัสแต่ละจุด เพื่อตอบสนองต่อข้อกำหนดสองประการนี้ นักวิชาการได้เสนอระบบเครื่องมือที่ยืดหยุ่น ระบบเครื่องมือที่ยืดหยุ่นสามารถแบ่งได้เป็นเครื่องมือที่ยืดหยุ่นแบบเปลี่ยนเฟสและเครื่องมือที่ยืดหยุ่นแบบปรับได้ เครื่องมือที่ยืดหยุ่นแบบเปลี่ยนเฟสใช้การเปลี่ยนแปลงความแข็งและการหน่วงก่อนและหลังการเปลี่ยนเฟสของของไหล: ของไหลในเฟสของเหลวหรือเฟสเคลื่อนที่มีความแข็งและการหน่วงต่ำ และสามารถปรับให้เข้ากับพื้นผิวโค้งที่ซับซ้อนของชิ้นงานภายใต้แรงดันต่ำ จากนั้นของเหลวจะถูกเปลี่ยนเป็นเฟสของแข็งหรือรวมตัวกันโดยแรงภายนอก เช่น ไฟฟ้า/แม่เหล็ก/ความร้อน และความแข็งและการหน่วงจะได้รับการปรับปรุงอย่างมาก จึงให้การรองรับชิ้นงานที่สม่ำเสมอและยืดหยุ่น และปราบปรามการเสียรูปและการสั่นสะเทือน

อุปกรณ์กระบวนการในเทคโนโลยีการประมวลผลแบบดั้งเดิมของใบพัดเครื่องยนต์เครื่องบินคือการใช้วัสดุเปลี่ยนเฟส เช่น โลหะผสมที่มีจุดหลอมเหลวต่ำ เพื่อเติมตัวรองรับเสริม นั่นคือ หลังจากวางตำแหน่งและยึดชิ้นงานเปล่าที่หกจุดแล้ว อ้างอิงตำแหน่งของชิ้นงานจะถูกหล่อลงในบล็อกหล่อผ่านโลหะผสมที่มีจุดหลอมเหลวต่ำเพื่อให้มีการรองรับเสริมสำหรับชิ้นงาน และตำแหน่งจุดที่ซับซ้อนจะถูกแปลงเป็นตำแหน่งพื้นผิวปกติ จากนั้นจึงดำเนินการประมวลผลความแม่นยำของชิ้นส่วนที่จะประมวลผล (ดูรูปที่ 6) วิธีกระบวนการนี้มีข้อบกพร่องที่ชัดเจน: การแปลงอ้างอิงตำแหน่งทำให้ความแม่นยำในการวางตำแหน่งลดลง การเตรียมการผลิตมีความซับซ้อน และการหล่อและหลอมโลหะผสมที่มีจุดหลอมเหลวต่ำยังทำให้เกิดปัญหาสารตกค้างและการทำความสะอาดบนพื้นผิวชิ้นงาน ในเวลาเดียวกัน เงื่อนไขการหล่อและการหลอมยังค่อนข้างแย่ [30] เพื่อแก้ไขข้อบกพร่องของกระบวนการข้างต้น วิธีทั่วไปคือการแนะนำโครงสร้างรองรับหลายจุดที่รวมกับวัสดุเปลี่ยนเฟส [31] ปลายด้านบนของโครงสร้างรองรับจะสัมผัสกับชิ้นงานเพื่อจัดวางตำแหน่ง และปลายด้านล่างจะจุ่มลงในห้องโลหะผสมที่มีจุดหลอมเหลวต่ำ การรองรับเสริมแบบยืดหยุ่นนั้นทำได้โดยอาศัยลักษณะการเปลี่ยนเฟสของโลหะผสมที่มีจุดหลอมเหลวต่ำ แม้ว่าการนำโครงสร้างรองรับมาใช้จะหลีกเลี่ยงข้อบกพร่องบนพื้นผิวที่เกิดจากโลหะผสมที่มีจุดหลอมเหลวต่ำที่สัมผัสกับใบมีดได้ แต่เนื่องจากข้อจำกัดด้านประสิทธิภาพของวัสดุที่เปลี่ยนเฟส เครื่องมือที่ยืดหยุ่นสำหรับการเปลี่ยนเฟสจึงไม่สามารถตอบสนองข้อกำหนดหลักสองประการพร้อมกันได้ นั่นคือ ความแข็งสูงและความเร็วในการตอบสนองสูง และยากต่อการนำไปใช้กับการผลิตอัตโนมัติที่มีประสิทธิภาพสูง

เพื่อแก้ไขข้อเสียของเครื่องมือแบบยืดหยุ่นที่เปลี่ยนเฟส นักวิชาการหลายคนได้นำแนวคิดการปรับตัวมาใช้ในงานวิจัยและพัฒนาเครื่องมือแบบยืดหยุ่น เครื่องมือแบบยืดหยุ่นที่ปรับตัวได้สามารถจับคู่รูปร่างใบมีดที่ซับซ้อนและข้อผิดพลาดของรูปร่างที่เป็นไปได้ผ่านระบบไฟฟ้ากล เพื่อให้แน่ใจว่าแรงสัมผัสกระจายอย่างสม่ำเสมอบนใบมีดทั้งหมด เครื่องมือมักใช้ตัวรองรับเสริมแบบหลายจุดเพื่อสร้างเมทริกซ์ตัวรองรับ ทีมของ Wang Hui ที่มหาวิทยาลัย Tsinghua เสนออุปกรณ์กระบวนการรองรับเสริมแบบยืดหยุ่นหลายจุดที่เหมาะสำหรับการประมวลผลใบมีดที่มีรูปร่างใกล้เคียง [32, 33] (ดูรูปที่ 7) เครื่องมือใช้องค์ประกอบการยึดวัสดุที่ยืดหยุ่นหลายตัวเพื่อช่วยรองรับพื้นผิวใบมีดของใบมีดที่มีรูปร่างใกล้เคียง ทำให้พื้นที่สัมผัสของใบมีดเพิ่มขึ้น ​​แต่ละพื้นที่สัมผัสและให้แน่ใจว่าแรงยึดกระจายอย่างสม่ำเสมอบนส่วนสัมผัสแต่ละส่วนและใบมีดทั้งหมด จึงปรับปรุงความแข็งของระบบกระบวนการและป้องกันการเสียรูปในพื้นที่ของใบมีดได้อย่างมีประสิทธิภาพ เครื่องมือมีองศาอิสระแบบพาสซีฟหลายระดับ ซึ่งสามารถจับคู่รูปร่างของใบมีดและข้อผิดพลาดได้อย่างปรับตัวในขณะที่หลีกเลี่ยงการวางตำแหน่งมากเกินไป นอกเหนือจากการบรรลุการรองรับที่ปรับตัวได้ผ่านวัสดุที่ยืดหยุ่นแล้ว หลักการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้ายังถูกนำไปใช้ในการวิจัยและพัฒนาเครื่องมือที่ยืดหยุ่นที่ปรับตัวได้ ทีมของ Yang Yiqing จากมหาวิทยาลัยการบินและอวกาศปักกิ่งได้ประดิษฐ์อุปกรณ์รองรับเสริมตามหลักการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า [34] เครื่องมือใช้ตัวรองรับเสริมแบบยืดหยุ่นที่กระตุ้นโดยสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งสามารถเปลี่ยนลักษณะการหน่วงของระบบกระบวนการได้ ในระหว่างกระบวนการยึด ตัวรองรับเสริมจะจับคู่รูปร่างของชิ้นงานภายใต้การกระทำของแม่เหล็กถาวรได้อย่างปรับตัวได้ ในระหว่างการประมวลผล การสั่นสะเทือนที่เกิดจากชิ้นงานจะถูกส่งไปยังตัวรองรับเสริม และแรงแม่เหล็กไฟฟ้าย้อนกลับจะถูกกระตุ้นตามหลักการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า จึงช่วยระงับการสั่นสะเทือนของการประมวลผลชิ้นงานที่มีผนังบาง

ปัจจุบัน ในกระบวนการออกแบบอุปกรณ์กระบวนการ การวิเคราะห์องค์ประกอบจำกัด อัลกอริทึมทางพันธุกรรม และวิธีการอื่นๆ มักใช้เพื่อปรับเค้าโครงของตัวรองรับเสริมหลายจุดให้เหมาะสม [35] อย่างไรก็ตาม ผลลัพธ์ของการเพิ่มประสิทธิภาพมักจะทำให้แน่ใจได้ว่าการเสียรูปของการประมวลผลที่จุดเดียวลดลงเท่านั้น และไม่สามารถรับประกันได้ว่าสามารถบรรลุผลการลดการเสียรูปแบบเดียวกันในชิ้นส่วนการประมวลผลอื่นๆ ได้ ในกระบวนการประมวลผลใบมีด มักจะทำชุดเครื่องมือผ่านชิ้นงานบนเครื่องมือเครื่องจักรเดียวกัน แต่ข้อกำหนดในการจับยึดสำหรับการประมวลผลชิ้นส่วนต่างๆ นั้นแตกต่างกันและอาจมีการเปลี่ยนแปลงตามเวลา สำหรับวิธีการรองรับหลายจุดแบบคงที่ หากปรับปรุงความแข็งแกร่งของระบบกระบวนการโดยเพิ่มจำนวนตัวรองรับเสริม ในแง่หนึ่ง มวลและปริมาตรของเครื่องมือจะเพิ่มขึ้น และในอีกแง่หนึ่ง พื้นที่การเคลื่อนไหวของเครื่องมือจะถูกบีบอัด หากตำแหน่งของตัวรองรับเสริมถูกรีเซ็ตเมื่อประมวลผลชิ้นส่วนต่างๆ กระบวนการประมวลผลจะหยุดชะงักอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ และประสิทธิภาพการประมวลผลจะลดลง ดังนั้น จึงได้มีการเสนออุปกรณ์กระบวนการติดตามผล [36-38] ที่ปรับเค้าโครงรองรับและแรงรองรับออนไลน์โดยอัตโนมัติตามกระบวนการประมวลผล อุปกรณ์กระบวนการติดตามผล (ดูรูปที่ 8) สามารถบรรลุการรองรับแบบไดนามิกผ่านความร่วมมือที่ประสานกันของเครื่องมือและเครื่องมือโดยอิงตามวิถีเครื่องมือและการเปลี่ยนแปลงสภาพการทำงานของกระบวนการตัดที่เปลี่ยนแปลงตามเวลา ก่อนที่ขั้นตอนการประมวลผลใดๆ จะเริ่มต้น: ก่อนอื่น ให้ย้ายการรองรับเสริมไปยังตำแหน่งที่ช่วยระงับการเสียรูปของการประมวลผลในปัจจุบัน เพื่อให้พื้นที่การประมวลผลของ ชิ้นงานได้รับการรองรับอย่างแข็งขันในขณะที่ชิ้นส่วนอื่นๆ ของชิ้นงานยังคงอยู่ในตำแหน่งโดยมีการสัมผัสกันน้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ จึงตรงตามข้อกำหนดการยึดที่เปลี่ยนแปลงไปตามเวลาในระหว่างกระบวนการประมวลผล

เพื่อปรับปรุงความสามารถในการรองรับแบบไดนามิกที่ปรับตัวได้ของอุปกรณ์กระบวนการให้ดียิ่งขึ้น ให้ตรงกับข้อกำหนดการยึดที่ซับซ้อนมากขึ้นในกระบวนการประมวลผล และปรับปรุงคุณภาพและประสิทธิภาพของการผลิตการประมวลผลใบมีด จึงได้ขยายการรองรับเสริมที่ตามมาออกเป็นกลุ่มที่ประกอบด้วยการรองรับเสริมแบบไดนามิกหลายตัว จำเป็นต้องมีการรองรับเสริมแบบไดนามิกแต่ละส่วนเพื่อประสานการดำเนินการและสร้างการติดต่อระหว่างกลุ่มรองรับและชิ้นงานโดยอัตโนมัติและรวดเร็วตามความต้องการที่เปลี่ยนแปลงไปตามเวลาของกระบวนการผลิต กระบวนการสร้างขึ้นใหม่ไม่รบกวนการวางตำแหน่งของชิ้นงานทั้งหมดและไม่ทำให้เกิดการเคลื่อนตัวหรือการสั่นสะเทือนในพื้นที่ อุปกรณ์กระบวนการที่ใช้แนวคิดนี้เรียกว่าอุปกรณ์กลุ่มที่กำหนดค่าใหม่ได้เอง [39] ซึ่งมีข้อดีคือมีความยืดหยุ่น กำหนดค่าใหม่ได้ และความเป็นอิสระ อุปกรณ์กลุ่มที่กำหนดค่าเองได้สามารถจัดสรรการรองรับเสริมหลายตัวไปยังตำแหน่งต่างๆ บนพื้นผิวที่รองรับตามข้อกำหนดของกระบวนการผลิต และสามารถปรับให้เข้ากับชิ้นงานที่มีรูปร่างซับซ้อนและพื้นที่ขนาดใหญ่ได้ ในขณะที่ยังคงรักษาความแข็งแรงที่เพียงพอและขจัดการรองรับที่ซ้ำซ้อน วิธีการทำงานของอุปกรณ์นี้คือตัวควบคุมจะส่งคำสั่งตามโปรแกรมที่ตั้งโปรแกรมไว้ และฐานเคลื่อนที่จะนำองค์ประกอบรองรับไปยังตำแหน่งเป้าหมายตามคำสั่งนั้น องค์ประกอบรองรับจะปรับให้เข้ากับรูปทรงเรขาคณิตของชิ้นงานเพื่อให้ได้รับการรองรับที่ยืดหยุ่น ลักษณะไดนามิก (ความแข็งและการหน่วง) ของพื้นที่สัมผัสระหว่างองค์ประกอบรองรับเดี่ยวและชิ้นงานในพื้นที่สามารถควบคุมได้โดยการเปลี่ยนพารามิเตอร์ขององค์ประกอบรองรับ (เช่น องค์ประกอบรองรับไฮดรอลิกมักจะเปลี่ยนแรงดันไฮดรอลิกอินพุตเพื่อเปลี่ยนลักษณะการสัมผัสได้) ลักษณะไดนามิกของระบบกระบวนการเกิดขึ้นจากการเชื่อมโยงลักษณะไดนามิกของพื้นที่สัมผัสระหว่างองค์ประกอบรองรับหลายองค์ประกอบและชิ้นงาน และเกี่ยวข้องกับพารามิเตอร์ขององค์ประกอบรองรับแต่ละองค์ประกอบและเค้าโครงของกลุ่มองค์ประกอบรองรับ การออกแบบแผนการสร้างใหม่จุดรองรับหลายจุดของอุปกรณ์กลุ่มที่กำหนดค่าใหม่ได้เองจะต้องพิจารณาประเด็นสามประการดังต่อไปนี้: การปรับให้เข้ากับรูปทรงเรขาคณิตของชิ้นงาน การเปลี่ยนตำแหน่งองค์ประกอบรองรับอย่างรวดเร็ว และความร่วมมือที่ประสานงานกันของจุดรองรับหลายจุด [40] ดังนั้น เมื่อใช้อุปกรณ์กลุ่มที่กำหนดค่าเองได้ จำเป็นต้องใช้รูปร่างชิ้นงาน ลักษณะของการรับน้ำหนัก และเงื่อนไขขอบเขตโดยธรรมชาติเป็นอินพุตเพื่อแก้ไขเค้าโครงการรองรับหลายจุดและพารามิเตอร์การรองรับภายใต้เงื่อนไขการประมวลผลที่แตกต่างกัน วางแผนเส้นทางการเคลื่อนที่ของการรองรับหลายจุด สร้างรหัสควบคุมจากผลลัพธ์ของโซลูชัน และนำเข้าสู่ตัวควบคุม ในปัจจุบันนักวิชาการในและต่างประเทศได้ทำการวิจัยและพยายามจัดกลุ่มที่สามารถกำหนดค่าตัวเองใหม่ได้ ในต่างประเทศ โครงการ SwarmItFIX ของสหภาพยุโรปได้พัฒนาระบบติดตั้งที่ปรับเปลี่ยนได้เองได้สูง [41] ซึ่งใช้ชุดตัวรองรับเสริมเคลื่อนที่เพื่อเคลื่อนย้ายได้อย่างอิสระบนโต๊ะทำงานและเปลี่ยนตำแหน่งแบบเรียลไทม์เพื่อรองรับชิ้นส่วนที่ประมวลผลได้ดีขึ้น ต้นแบบของระบบ SwarmItFIX ได้รับการนำไปใช้ในโครงการนี้ (ดูรูปที่ 9a) และได้รับการทดสอบที่ไซต์ของผู้ผลิตเครื่องบินรายหนึ่งในอิตาลี ในประเทศจีน ทีมงานของ Wang Hui จากมหาวิทยาลัย Tsinghua ได้พัฒนาโต๊ะทำงานรองรับการยึดสี่จุดที่สามารถควบคุมร่วมกับเครื่องมือกลได้ [42] (ดูรูปที่ 9b) โต๊ะทำงานนี้สามารถรองรับเดือยยื่นและหลีกเลี่ยงการใช้เครื่องมือโดยอัตโนมัติในระหว่างการกลึงละเอียดของเดือยของใบพัดกังหัน

5. การหารือเกี่ยวกับแนวโน้มการพัฒนาในอนาคต

5.1 วัสดุใหม่

เนื่องจากข้อกำหนดในการออกแบบอัตราส่วนแรงขับต่อน้ำหนักของเครื่องยนต์เครื่องบินยังคงเพิ่มขึ้น จำนวนชิ้นส่วนจึงลดลงเรื่อยๆ และระดับความเค้นของชิ้นส่วนก็สูงขึ้นเรื่อยๆ ประสิทธิภาพของวัสดุโครงสร้างทนอุณหภูมิสูงแบบดั้งเดิมสองชนิดหลักได้ถึงขีดจำกัดแล้ว ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา วัสดุใหม่สำหรับใบพัดเครื่องยนต์เครื่องบินได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็ว และวัสดุประสิทธิภาพสูงจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ ถูกนำมาใช้ในการผลิตใบพัดผนังบาง ในจำนวนนี้ γโลหะผสม TiAl[43] มีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยม เช่น ความแข็งแรงจำเพาะสูง ทนต่ออุณหภูมิสูง และทนต่อการเกิดออกซิเดชันได้ดี ในขณะเดียวกัน ความหนาแน่นอยู่ที่ 3.9g/cm3 ซึ่งน้อยกว่าโลหะผสมที่ทนอุณหภูมิสูงเพียงครึ่งเดียว ในอนาคต โลหะผสม TiAl จะมีศักยภาพอย่างมากในการใช้เป็นใบมีดในช่วงอุณหภูมิ 700-800℃. แม้ว่า γ- โลหะผสม TiAl มีคุณสมบัติเชิงกลที่ยอดเยี่ยม มีความแข็งสูง การนำความร้อนต่ำ ความเหนียวแตกต่ำ และเปราะบางสูง ส่งผลให้พื้นผิวมีความสมบูรณ์ต่ำ และความแม่นยำต่ำ γ-วัสดุโลหะผสม TiAl ระหว่างการตัดซึ่งส่งผลกระทบอย่างมากต่ออายุการใช้งานของชิ้นส่วน ดังนั้นการวิจัยการประมวลผลของ γ-โลหะผสม TiAl มีความสำคัญเชิงทฤษฎีและมีคุณค่า และถือเป็นแนวทางการวิจัยที่สำคัญของเทคโนโลยีการประมวลผลใบมีดในปัจจุบัน

5.2 การประมวลผลแบบปรับตัวตามเวลา

ใบพัดของเครื่องยนต์อากาศยานมีพื้นผิวโค้งที่ซับซ้อนและต้องการความแม่นยำของรูปร่างสูง ปัจจุบัน การตัดที่มีความแม่นยำของใบพัดเหล่านี้ส่วนใหญ่ใช้วิธีการกลึงแบบปรับรูปทรงเรขาคณิตโดยอาศัยการวางแผนเส้นทางและการสร้างแบบจำลอง วิธีนี้สามารถลดผลกระทบของข้อผิดพลาดที่เกิดจากการวางตำแหน่ง การยึด และอื่นๆ ต่อความแม่นยำของการตัดใบมีดได้อย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความหนาที่ไม่เท่ากันของใบมีดเปล่าที่เกิดจากการตีขึ้นรูปด้วยแม่พิมพ์ ความลึกของการตัดในพื้นที่ต่างๆ ของเครื่องมือจึงแตกต่างกันระหว่างกระบวนการตัดตามเส้นทางที่วางแผนไว้ ซึ่งนำปัจจัยที่ไม่แน่นอนมาสู่กระบวนการตัดและส่งผลกระทบต่อเสถียรภาพของการประมวลผล ในอนาคต ในระหว่างกระบวนการกลึงแบบปรับ CNC ควรติดตามการเปลี่ยนแปลงสถานะการตัดจริงได้ดีขึ้น [44] ดังนั้นจึงปรับปรุงความแม่นยำของการตัดพื้นผิวโค้งที่ซับซ้อนได้อย่างมีนัยสำคัญและสร้างวิธีการกลึงแบบปรับควบคุมที่เปลี่ยนแปลงตามเวลาที่ปรับพารามิเตอร์การตัดตามข้อมูลป้อนกลับแบบเรียลไทม์

5.3 อุปกรณ์กระบวนการอัจฉริยะ

เนื่องจากเป็นชิ้นส่วนประเภทใหญ่ที่สุดในเครื่องยนต์ ประสิทธิภาพในการผลิตของใบมีดส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการผลิตโดยรวมของเครื่องยนต์ และคุณภาพในการผลิตของใบมีดส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของเครื่องยนต์ ดังนั้น การตัดเฉือนใบมีดที่มีความแม่นยำและชาญฉลาดจึงกลายเป็นแนวทางการพัฒนาการผลิตใบมีดของเครื่องยนต์ในโลกปัจจุบัน การวิจัยและพัฒนาเครื่องมือเครื่องจักรและอุปกรณ์กระบวนการเป็นกุญแจสำคัญในการบรรลุการประมวลผลใบมีดอัจฉริยะ ด้วยการพัฒนาของเทคโนโลยี CNC ระดับความชาญฉลาดของเครื่องมือเครื่องจักรได้รับการปรับปรุงอย่างรวดเร็ว และความสามารถในการประมวลผลและการผลิตได้รับการเพิ่มขึ้นอย่างมาก ดังนั้น การวิจัยและพัฒนาและนวัตกรรมของอุปกรณ์กระบวนการอัจฉริยะจึงเป็นทิศทางการพัฒนาที่สำคัญสำหรับการตัดเฉือนใบมีดผนังบางที่มีประสิทธิภาพและแม่นยำ เครื่องมือเครื่องจักร CNC อัจฉริยะขั้นสูงผสมผสานกับอุปกรณ์กระบวนการเพื่อสร้างระบบการประมวลผลใบมีดอัจฉริยะ (ดูรูปที่ 10) ซึ่งทำให้การตัดเฉือนใบมีดผนังบางด้วย CNC มีความแม่นยำสูง ประสิทธิภาพสูง และปรับเปลี่ยนได้