Uçak motorlarının ince cidarlı, özel şekilli ve karmaşık kanatçıkları için hassas işleme teknolojisi ve ekipmanları

Uçak motorlarının performansını elde etmek için önemli bir bileşen olarak, kanatlar ince duvarlı, özel şekilli, karmaşık yapılar, işlenmesi zor malzemeler ve işleme doğruluğu ve yüzey kalitesi için yüksek gereksinimler gibi tipik özelliklere sahiptir. Kanatların hassas ve verimli bir şekilde işlenmesinin nasıl sağlanacağı, mevcut uçak motoru üretim alanında büyük bir zorluktur. Kanat işleme doğruluğunu etkileyen temel faktörlerin analizi yoluyla, kanat hassas işleme teknolojisi ve ekipmanı üzerindeki araştırmaların mevcut durumu kapsamlı bir şekilde özetlenir ve uçak motoru kanat işleme teknolojisinin geliştirme eğilimi araştırılır.

Havacılık ve uzay endüstrisinde, hafif, yüksek mukavemetli ince duvarlı parçalar yaygın olarak kullanılır ve uçak motorları gibi önemli ekipmanların performansını elde etmek için temel bileşenlerdir [1]. Örneğin, büyük baypas oranlı uçak motorlarının titanyum alaşımlı fan kanatları (bkz. Şekil 1) 1 metreye kadar uzunluğa sahip olabilir, karmaşık kanat profilleri ve sönümleme platformu yapıları vardır ve en ince parçanın kalınlığı yalnızca 1.2 mm'dir, bu da tipik bir büyük boyutlu ince duvarlı özel şekilli parçadır [2]. Tipik bir ince duvarlı özel şekilli zayıf sertlik parçası olarak, kanat işleme sırasında işleme deformasyonuna ve titreşime eğilimlidir [3]. Bu sorunlar, kanadın işleme doğruluğunu ve yüzey kalitesini ciddi şekilde etkiler.

Motorun performansı büyük ölçüde kanatların üretim seviyesine bağlıdır. Motorun çalışması sırasında kanatların yüksek sıcaklık ve yüksek basınç gibi aşırı çalışma ortamlarında kararlı bir şekilde çalışması gerekir. Bunun için kanat malzemesinin iyi mukavemete, yorulma direncine ve yüksek sıcaklık korozyon direncine sahip olması ve yapısal kararlılığı sağlaması gerekir [2]. Genellikle, uçak motoru kanatları için titanyum alaşımları veya yüksek sıcaklık alaşımları kullanılır. Ancak, titanyum alaşımları ve yüksek sıcaklık alaşımları zayıf işlenebilirliğe sahiptir. Kesme işlemi sırasında kesme kuvveti büyüktür ve takım çabuk aşınır. Takım aşınması arttıkça, kesme kuvveti daha da artacak ve daha ciddi işleme deformasyonuna ve titreşime neden olacak, bunun sonucunda düşük boyutsal doğruluk ve parçaların zayıf yüzey kalitesi ortaya çıkacaktır. Aşırı çalışma koşulları altında motorun servis performansı gereksinimlerini karşılamak için kanatların işleme doğruluğu ve yüzey kalitesi son derece yüksektir. Örnek olarak, yurt içinde üretilen yüksek baypas oranlı bir turbofan motorunda kullanılan titanyum alaşımlı fan kanatlarını ele alırsak, kanadın toplam uzunluğu 681 mm iken kalınlığı 6 mm'den azdır. Profil gereksinimi -0.12 ila +0.03 mm'dir, giriş ve egzoz kenarlarının boyutsal doğruluğu -0.05 ila +0.06 mm'dir, kanat bölümünün burulma hatası ±10've yüzey pürüzlülük değeri Ra 0.4'ten daha iyidirμm. Bu genellikle beş eksenli bir CNC takım tezgahında hassas işleme gerektirir. Ancak, bıçağın zayıf sertliği, karmaşık yapısı ve işlenmesi zor malzemeler nedeniyle, işleme doğruluğunu ve kalitesini sağlamak için, işlem personeli işleme süreci sırasında kesme parametrelerini birkaç kez ayarlamak zorundadır, bu da CNC işleme merkezinin performansını ciddi şekilde sınırlar ve büyük verimlilik israfına neden olur [4]. Bu nedenle, CNC işleme teknolojisinin hızla gelişmesiyle birlikte, ince duvarlı parçaların işlenmesi için deformasyon kontrolü ve titreşim bastırmanın nasıl sağlanacağı ve CNC işleme merkezlerinin işleme yeteneklerinden tam olarak nasıl yararlanılacağı, gelişmiş üretim şirketleri için acil bir ihtiyaç haline gelmiştir.

İnce cidarlı zayıf rijit parçaların deformasyon kontrol teknolojisi üzerine yapılan araştırmalar uzun zamandır mühendislerin ve araştırmacıların dikkatini çekmektedir. Erken üretim uygulamalarında, insanlar genellikle ince cidarlı yapıların her iki tarafında dönüşümlü frezeleme su hattı stratejisini kullanırlar, bu da deformasyon ve titreşimin boyutsal doğruluk üzerindeki olumsuz etkilerini belirli bir ölçüde kolayca azaltabilir. Ek olarak, takviye kaburgaları gibi önceden üretilmiş fedakar yapıları ayarlayarak işleme rijitliğini iyileştirmenin bir yolu da vardır.

Kesilmesi zor malzemeler için kesme teknolojisi

Yüksek sıcaklık ve yüksek basınç ortamında kararlı hizmet gereksinimlerini karşılamak için, uçak motoru kanatları için yaygın olarak kullanılan malzemeler titanyum alaşımları veya yüksek sıcaklık alaşımlarıdır. Son yıllarda, titanyum-alüminyum intermetalik bileşikleri de büyük uygulama potansiyeline sahip bir kanat malzemesi haline gelmiştir. Titanyum alaşımları düşük ısıl iletkenlik, düşük plastisite, düşük elastikiyet modülü ve güçlü afinite özelliklerine sahiptir, bu da bunların büyük kesme kuvveti, yüksek kesme sıcaklığı, kesme sırasında ciddi iş sertleşmesi ve büyük takım aşınması gibi sorunlara sahip olmalarına neden olur. Bunlar tipik olarak kesilmesi zor malzemelerdir (mikro yapı morfolojisi için bkz. Şekil 2a) [7]. Yüksek sıcaklık alaşımlarının temel özellikleri yüksek plastisite ve mukavemet, zayıf ısıl iletkenlik ve içeride büyük miktarda yoğun katı çözelti olmasıdır [8]. Kesme sırasında plastik deformasyon, kafesin ciddi şekilde bozulmasına, yüksek deformasyon direncine, büyük kesme kuvvetine ve ciddi soğuk sertleşme fenomenine neden olur, bunlar da tipik olarak kesilmesi zor malzemelerdir (mikro yapı morfolojisi için bkz. Şekil 2b). Bu nedenle, titanyum alaşımları ve yüksek sıcaklık alaşımları gibi kesilmesi zor malzemeler için verimli ve hassas kesme teknolojisi geliştirmek çok önemlidir. Kesilmesi zor malzemelerin verimli ve hassas işlenmesini sağlamak için, yerli ve yabancı bilim insanları yenilikçi kesme yöntemleri, optimum işleme takımı malzemeleri ve optimize edilmiş kesme parametreleri perspektiflerinden derinlemesine araştırmalar yürütmüştür.

2.1 Kesme işleme yöntemlerinin yenilenmesi

Kesme yöntemlerinin yenilikçi araştırma ve geliştirmesi açısından, bilim insanları malzemelerin işlenebilirliğini iyileştirmek ve verimli bir kesim elde etmek için lazer ısıtma ve kriyojenik soğutma gibi yardımcı araçlar sunmuşlardır. Lazer ısıtma destekli işleme [9] (bkz. Şekil 3a) çalışma prensibi, kesme kenarının önündeki iş parçası yüzeyine yüksek güçlü bir lazer ışını odaklamak, ışının lokal olarak ısıtılmasıyla malzemeyi yumuşatmak, malzemenin akma dayanımını azaltmak, böylece kesme kuvvetini ve takım aşınmasını azaltmak ve kesme kalitesini ve verimliliğini artırmaktır. Kriyojenik soğutma destekli işleme [10] (bkz. Şekil 3b), kesme işlemini soğutmak, malzemenin zayıf termal iletkenliğinden kaynaklanan aşırı lokal kesme sıcaklığı sorununu önlemek ve iş parçasını lokal olarak soğuk ve kırılgan hale getirmek, böylece talaş kırma etkisini artırmak için kesme parçasına püskürtmek üzere sıvı nitrojen, yüksek basınçlı karbondioksit gazı ve diğer soğutma ortamlarını kullanır. İngiltere'deki Nuclear AMRC şirketi, titanyum alaşımı işleme sürecini soğutmak için yüksek basınçlı karbondioksit gazını başarıyla kullandı. Kuru kesme durumuyla karşılaştırıldığında, analiz kriyojenik soğutma destekli işlemin yalnızca kesme kuvvetini azaltmakla ve kesme yüzeyinin kalitesini iyileştirmekle kalmayıp, aynı zamanda takım aşınmasını etkili bir şekilde azaltıp takımın hizmet ömrünü uzatabildiğini göstermektedir. Ek olarak, ultrasonik titreşim destekli işlem [11, 12] (bkz. Şekil 3c) de işlenmesi zor malzemelerin verimli bir şekilde kesilmesi için etkili bir yöntemdir. Takıma yüksek frekanslı, küçük genlikli titreşimler uygulanarak, işleme süreci sırasında takım ile iş parçası arasında aralıklı bir ayrılma elde edilir, bu da malzeme çıkarma mekanizmasını değiştirir, dinamik kesmenin kararlılığını artırır, takım ile işlenmiş yüzey arasındaki sürtünmeyi etkili bir şekilde önler, kesme sıcaklığını ve kesme kuvvetini azaltır, yüzey pürüzlülük değerlerini düşürür ve takım aşınmasını azaltır. Mükemmel işlem etkileri yaygın ilgi görmüştür.

2.2 Takım malzemelerinin seçimi

Titanyum alaşımları gibi kesilmesi zor malzemeler için, takım malzemelerini optimize etmek kesme sonuçlarını etkili bir şekilde iyileştirebilir [8, 13]. Çalışmalar, titanyum alaşımı işleme için işleme hızına göre farklı takımların seçilebileceğini göstermiştir. Düşük hızlı kesme için, yüksek kobaltlı yüksek hızlı çelik, orta hızlı kesme için alüminyum oksit kaplamalı semente karbür takımlar ve yüksek hızlı kesme için kübik bor nitrür (CBN) takımlar kullanılır; yüksek sıcaklık alaşımı işleme için, yüksek sertliğe ve iyi aşınma direncine sahip yüksek vanadyumlu yüksek hızlı çelik veya YG semente karbür takımlar işleme için kullanılmalıdır.

2.3 Optimum kesme parametreleri

Kesme parametreleri de işleme etkisini etkileyen önemli bir faktördür. İlgili malzemeler için uygun kesme parametrelerinin kullanılması, işleme kalitesini ve verimliliğini etkili bir şekilde artırabilir. Kesme hızı parametresini bir örnek olarak alırsak, düşük kesme hızı, malzeme yüzeyinde kolayca birikmiş bir kenar alanı oluşturabilir ve yüzey işleme doğruluğunu azaltabilir; yüksek kesme hızı, kolayca ısı birikmesine neden olarak iş parçasında ve takımda yanıklara neden olabilir. Bu bağlamda, Harbin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'ndeki Profesör Zhai Yuansheng'in ekibi, yaygın olarak kullanılan işlenmesi zor malzemelerin mekanik ve fiziksel özelliklerini analiz etti ve ortogonal işleme deneyleri aracılığıyla işlenmesi zor malzemeler için önerilen bir kesme hızları tablosu özetledi [14] (bkz. Tablo 1). Tabloda önerilen takımları ve kesme hızlarını işleme için kullanmak, işleme kusurlarını ve takım aşınmasını etkili bir şekilde azaltabilir ve işleme kalitesini artırabilir.

3 Karmaşık bıçak yüzeyleri için hassas CNC işleme teknolojisi

Son yıllarda havacılık sektörünün hızla gelişmesi ve artan pazar talebiyle birlikte ince duvarlı kanatların verimli ve hassas işlenmesine yönelik gereksinimler giderek artmış ve daha yüksek hassasiyetli deformasyon kontrol teknolojisine olan talep daha acil hale gelmiştir. Akıllı üretim teknolojisi bağlamında, uçak motoru kanat işleme deformasyonu ve titreşiminin akıllı kontrolünü sağlamak için modern elektronik bilgi teknolojisini birleştirmek birçok araştırmacı için sıcak bir konu haline gelmiştir. Kanatların karmaşık kavisli yüzeylerinin hassas işlenmesine akıllı CNC sistemlerinin dahil edilmesi ve akıllı CNC sistemlerine dayalı işleme sürecindeki hataların aktif olarak telafi edilmesi, deformasyonu ve titreşimi etkili bir şekilde bastırabilir.

İşleme sürecinde aktif hata telafisi için, takım yolu gibi işleme parametrelerinin optimizasyonunu ve kontrolünü elde etmek amacıyla, öncelikle işlem parametrelerinin işleme deformasyonu ve titreşim üzerindeki etkisini elde etmek gerekir. Yaygın olarak kullanılan iki yöntem vardır: biri, her bir takımın makine üzerindeki ölçüm ve hata analizinden geçen sonuçlarını analiz etmek ve akıl yürütmektir [15]; diğeri ise dinamik analiz [16], sonlu eleman modellemesi [17], deneyler [18] ve sinir ağları [19] gibi yöntemlerle işleme deformasyonu ve titreşim için bir tahmin modeli oluşturmaktır (bkz. Şekil 4).

Yukarıdaki tahmin modeline veya makine üstü ölçüm teknolojisine dayanarak, insanlar işleme parametrelerini gerçek zamanlı olarak optimize edebilir ve hatta kontrol edebilir. Ana akım yön, takım yolunu yeniden planlayarak deformasyon ve titreşimden kaynaklanan hataları telafi etmektir. Bu yönde yaygın olarak kullanılan yöntem "ayna telafi yöntemi"dir [20] (bkz. Şekil 5). Bu yöntem, nominal takım yörüngesini düzelterek tek bir kesme işleminin deformasyonunu telafi eder. Ancak, tek bir telafi yeni işleme deformasyonu üretecektir. Bu nedenle, deformasyonu tek tek düzeltmek için kesme kuvveti ile işleme deformasyonu arasında çoklu telafiler yoluyla yinelemeli bir ilişki kurmak gerekir. Takım yolu planlamasına dayalı aktif hata telafi yöntemine ek olarak, birçok bilim insanı kesme parametrelerini ve takım parametrelerini optimize ederek ve kontrol ederek deformasyon ve titreşimin nasıl kontrol edileceğini de incelemektedir. Belirli bir tip uçak motoru bıçağının kesilmesi için, işleme parametreleri birden fazla ortogonal test turu için değiştirildi. Test verilerine dayanarak, her kesme parametresinin ve takım parametresinin bıçak işleme deformasyonu ve titreşim tepkisi üzerindeki etkisi analiz edildi [21-23]. İşleme parametrelerini optimize etmek, işleme deformasyonunu etkin bir şekilde azaltmak ve kesme titreşimini bastırmak için ampirik bir tahmin modeli oluşturulmuştur.

Yukarıdaki modeller ve yöntemlere dayanarak, birçok şirket ince duvarlı parça işleme parametrelerinin gerçek zamanlı uyarlanabilir kontrolünü elde etmek için CNC işleme merkezlerinin CNC sistemlerini geliştirdi veya iyileştirdi. İsrail'in OMAT şirketinin [24] optimum frezeleme sistemi bu alandaki tipik bir temsilcidir. Esas olarak, sabit kuvvet frezeleme amacına ulaşmak ve karmaşık ürünlerin yüksek verimlilik ve yüksek kalitede işlenmesini gerçekleştirmek için besleme hızını uyarlanabilir teknoloji yoluyla ayarlar. Ek olarak, Beijing Jingdiao da makinede ölçüm uyarlanabilir telafi yoluyla yumurta kabuğu yüzey desen oymasını tamamlamanın klasik teknik durumunda benzer bir teknoloji uyguladı [25]. ABD'deki GE'den THERRIEN [26], işleme sırasında CNC işleme kodları için uyarlanabilir işleme ve karmaşık ince duvarlı bıçakların gerçek zamanlı kontrolü için temel bir teknik araç sağlayan gerçek zamanlı bir düzeltme yöntemi önerdi. Avrupa Birliği'nin uçak motoru türbin bileşenleri için otomatik onarım sistemi (AROSATEC), kanat, katkı üretimiyle onarıldıktan sonra adaptif hassas frezelemeyi gerçekleştirir ve Almanya'nın MTU şirketinin ve İrlanda'nın SIFCO şirketinin kanat onarım üretiminde uygulanmıştır [27].

4. Akıllı proses ekipmanlarına dayalı işleme sertliğinin iyileştirilmesi

Akıllı proses ekipmanının proses sisteminin sertliğini iyileştirmek ve sönümleme özelliklerini geliştirmek için kullanılması, ince duvarlı bıçak işleme işleminin deformasyonunu ve titreşimini bastırmak, işleme doğruluğunu iyileştirmek ve yüzey kalitesini geliştirmek için de etkili bir yoldur. Son yıllarda, çeşitli tipteki uçak motoru bıçaklarının işlenmesinde çok sayıda farklı proses ekipmanı kullanılmıştır [28]. Uçak motoru bıçakları genellikle ince duvarlı ve düzensiz yapısal özelliklere, küçük bir sıkıştırma ve konumlandırma alanına, düşük işleme sertliğine ve kesme yüklerinin etkisi altında yerel deformasyona sahip olduğundan, bıçak işleme ekipmanı genellikle altı noktalı konumlandırma ilkesini [29] tatmin etme temelinde iş parçasına yardımcı destek uygular. böylece proses sisteminin sertliğini optimize eder ve işleme deformasyonunu bastırır. İnce duvarlı ve düzensiz kavisli yüzeyler, takımların konumlandırılması ve sıkıştırılması için iki gereklilik ortaya koyar: birincisi, takımın sıkıştırma kuvveti veya temas kuvveti, sıkıştırma kuvvetinin etkisi altında iş parçasının ciddi yerel deformasyonunu önlemek için kavisli yüzey üzerinde mümkün olduğunca eşit bir şekilde dağıtılmalıdır; İkinci olarak, takımlamanın konumlandırma, sıkıştırma ve yardımcı destek elemanlarının, her temas noktasında düzgün yüzey temas kuvveti oluşturmak için iş parçasının karmaşık kavisli yüzeyiyle daha iyi eşleşmesi gerekir. Bu iki gereksinime yanıt olarak, bilim insanları esnek bir takımlama sistemi önerdiler. Esnek takımlama sistemleri, faz değişimi esnek takımlama ve adaptif esnek takımlama olarak ikiye ayrılabilir. Faz değişimi esnek takımlama, sıvının faz değişiminden önce ve sonra sertlik ve sönümlemedeki değişimleri kullanır: sıvı fazdaki veya hareketli fazdaki sıvı düşük sertliğe ve sönümlemeye sahiptir ve düşük basınç altında iş parçasının karmaşık kavisli yüzeyine uyum sağlayabilir. Daha sonra, sıvı katı bir faza dönüştürülür veya elektrik/manyetizma/ısı gibi dış kuvvetler tarafından konsolide edilir ve sertlik ve sönümleme büyük ölçüde iyileştirilir, böylece iş parçası için düzgün ve esnek destek sağlanır ve deformasyon ve titreşim bastırılır.

Uçak motoru kanatlarının geleneksel işleme teknolojisindeki proses ekipmanı, yardımcı desteği doldurmak için düşük erime noktalı alaşımlar gibi faz değişim malzemeleri kullanmaktır. Yani, iş parçası boşluğu konumlandırıldıktan ve altı noktadan sıkıştırıldıktan sonra, iş parçasının konumlandırma referansı, iş parçası için yardımcı destek sağlamak üzere düşük erime noktalı alaşımdan bir döküm bloğuna dökülür ve karmaşık nokta konumlandırması düzenli yüzey konumlandırmasına dönüştürülür ve ardından işlenecek parçanın hassas işlenmesi gerçekleştirilir (bkz. Şekil 6). Bu proses yönteminin belirgin kusurları vardır: konumlandırma referans dönüşümü konumlandırma doğruluğunda bir azalmaya yol açar; üretim hazırlığı karmaşıktır ve düşük erime noktalı alaşımın dökümü ve eritilmesi ayrıca iş parçası yüzeyinde kalıntı ve temizleme sorunlarına yol açar. Aynı zamanda, döküm ve eritme koşulları da nispeten zayıftır [30]. Yukarıdaki proses kusurlarını çözmek için yaygın bir yöntem, bir faz değişim malzemesi ile birleştirilmiş çok noktalı bir destek yapısı tanıtmaktır [31]. Destek yapısının üst ucu konumlandırma için iş parçasıyla temas eder ve alt ucu düşük erime noktalı alaşım haznesine daldırılır. Esnek yardımcı destek, düşük erime noktalı alaşımın faz değişimi özelliklerine dayanarak elde edilir. Bir destek yapısının tanıtılması, düşük erime noktalı alaşımların bıçaklarla temas etmesiyle oluşan yüzey kusurlarını önleyebilse de, faz değişimi malzemelerinin performans sınırlamaları nedeniyle, faz değişimi esnek takımları aynı anda yüksek sertlik ve yüksek tepki hızı olmak üzere iki önemli gereksinimi karşılayamaz ve yüksek verimli otomatik üretime uygulanması zordur.

Faz değişimi esnek takımlamanın dezavantajlarını çözmek için birçok bilim insanı, esnek takımlama araştırma ve geliştirmesine adaptasyon kavramını dahil etmiştir. Uyarlanabilir esnek takımlama, karmaşık bıçak şekillerini ve olası şekil hatalarını elektromekanik sistemler aracılığıyla uyarlanabilir bir şekilde eşleştirebilir. Temas kuvvetinin tüm bıçak üzerinde eşit şekilde dağıtılmasını sağlamak için, takımlama genellikle bir destek matrisi oluşturmak için çok noktalı yardımcı destekler kullanır. Wang Hui'nin Tsinghua Üniversitesi'ndeki ekibi, net şekle yakın bıçak işleme için uygun çok noktalı esnek yardımcı destek işlem ekipmanı önermiştir [32, 33] (bkz. Şekil 7). Takımlama, net şekle yakın bıçağın bıçak yüzeyini desteklemeye yardımcı olmak için birden fazla esnek malzeme sıkıştırma elemanı kullanır ve temas alanını artırır â € <â € <her temas alanı ve sıkıştırma kuvvetinin her temas parçası ve tüm bıçak üzerinde eşit şekilde dağıtılmasını sağlayarak, böylece işlem sisteminin sertliğini iyileştirir ve bıçağın yerel deformasyonunu etkili bir şekilde önler. Takım, aşırı konumlandırmayı önlerken bıçak şekline ve hatasına uyarlanabilir şekilde uyum sağlayabilen çoklu pasif serbestlik derecelerine sahiptir. Esnek malzemelerle uyarlanabilir destek elde etmenin yanı sıra, elektromanyetik indüksiyon ilkesi de uyarlanabilir esnek takım araştırma ve geliştirmesine uygulanır. Pekin Havacılık ve Uzay Bilimleri Üniversitesi'ndeki Yang Yiqing ekibi, elektromanyetik indüksiyon ilkesine dayalı bir yardımcı destek cihazı icat etti [34]. Takım, işlem sisteminin sönümleme özelliklerini değiştirebilen bir elektromanyetik sinyalle uyarılan esnek bir yardımcı destek kullanır. Sıkıştırma işlemi sırasında, yardımcı destek, kalıcı bir mıknatısın etkisi altında iş parçasının şekline uyarlanabilir şekilde uyum sağlar. İşleme sırasında iş parçasının oluşturduğu titreşim yardımcı desteğe iletilecek ve elektromanyetik indüksiyon prensibine göre ters elektromanyetik kuvvet uyarılacak, böylece ince cidarlı iş parçası işleme titreşimi bastırılacaktır.

Şu anda, proses ekipmanı tasarımı sürecinde, sonlu elemanlar analizi, genetik algoritma ve diğer yöntemler genellikle çok noktalı yardımcı desteklerin düzenini optimize etmek için kullanılır [35]. Ancak, optimizasyon sonucu genellikle yalnızca bir noktadaki işleme deformasyonunun en aza indirilmesini sağlayabilir ve aynı deformasyon bastırma etkisinin diğer işleme parçalarında elde edilebileceğini garanti edemez. Bıçak işleme sürecinde, genellikle aynı takım tezgahında iş parçası üzerinde bir dizi takım geçişi gerçekleştirilir, ancak farklı parçaları işlemek için sıkıştırma gereksinimleri farklıdır ve hatta zamanla değişebilir. Statik çok noktalı destek yöntemi için, yardımcı destek sayısının artırılmasıyla işlem sisteminin sertliği iyileştirilirse, bir yandan takımların kütlesi ve hacmi artacak, diğer yandan takımın hareket alanı sıkıştırılacaktır. Farklı parçalar işlenirken yardımcı desteğin konumu sıfırlanırsa, işleme süreci kaçınılmaz olarak kesintiye uğrayacak ve işleme verimliliği azalacaktır. Bu nedenle, işleme sürecine göre destek düzenini ve destek kuvvetini çevrimiçi olarak otomatik olarak ayarlayan takip süreci ekipmanı [36-38] önerilmiştir. Takip süreci ekipmanı (bkz. Şekil 8), herhangi bir işleme prosedürü başlamadan önce, takım yörüngesi ve zamanla değişen kesme işleminin çalışma koşulu değişikliklerine dayalı olarak takım ve takımlamanın koordineli işbirliği yoluyla dinamik destek elde edebilir: önce yardımcı desteği, mevcut işleme deformasyonunu bastırmaya yardımcı olan bir konuma getirin, böylece iş parçası aktif olarak desteklenirken, iş parçasının diğer parçaları mümkün olduğunca az temasla konumlarında kalır, böylece işleme süreci boyunca zamanla değişen sıkıştırma gereksinimleri karşılanır.

Proses ekipmanlarının adaptif dinamik destek kabiliyetini daha da artırmak, işleme sürecindeki daha karmaşık sıkıştırma gereksinimlerini karşılamak ve bıçak işleme üretiminin kalitesini ve verimliliğini artırmak amacıyla, takip eden yardımcı destek, birden fazla dinamik yardımcı destekten oluşan bir gruba genişletilmiştir. Her dinamik yardımcı destek elemanının, imalat sürecinin zamana bağlı değişen gereksinimlerine göre, eylemleri koordine etmesi ve destek grubu ile iş parçası arasındaki teması otomatik ve hızlı bir şekilde yeniden kurması gerekmektedir. Yeniden yapılanma işlemi tüm iş parçasının konumlandırılmasına müdahale etmez ve lokal yer değiştirme veya titreşime neden olmaz. Bu konsepte dayalı proses ekipmanına, esneklik, yeniden yapılandırılabilirlik ve özerklik avantajlarına sahip olan kendi kendini yeniden yapılandırabilen grup fikstürü [39] adı verilir. Kendi kendini yeniden yapılandırabilen grup fikstürü, üretim sürecinin gereksinimlerine göre desteklenen yüzeydeki farklı pozisyonlara birden fazla yardımcı destek tahsis edebilir ve geniş bir alana sahip karmaşık şekilli iş parçalarına uyum sağlayabilirken, yeterli sertliği sağlar ve gereksiz destekleri ortadan kaldırır. Tesisin çalışma prensibi, kontrolörün programlanmış programa göre talimat göndermesi, hareketli tabanın ise destek elemanını talimatlara göre hedef pozisyona getirmesidir. Destek elemanı, iş parçasının yerel geometrik şekline uyum sağlayarak uyumlu destek sağlar. Tek bir destek elemanı ile lokal iş parçası arasındaki temas alanının dinamik özellikleri (sertlik ve sönümleme), destek elemanının parametreleri değiştirilerek kontrol edilebilir (örneğin, hidrolik destek elemanı genellikle temas özelliklerini değiştirmek için giriş hidrolik basıncını değiştirebilir). Proses sisteminin dinamik karakteristikleri, birden fazla destek elemanı ile iş parçası arasındaki temas alanının dinamik karakteristiklerinin birleştirilmesiyle oluşur ve her bir destek elemanının parametreleri ve destek elemanı grubunun yerleşimi ile ilişkilidir. Kendi kendini yeniden yapılandırabilen grup fikstürünün çok noktalı destek yeniden yapılandırma şemasının tasarımı, aşağıdaki üç konuyu dikkate almalıdır: iş parçasının geometrik şekline uyum sağlama, destek elemanlarının hızlı bir şekilde yeniden konumlandırılması ve birden fazla destek noktasının koordineli işbirliği [40]. Bu nedenle, kendi kendini yeniden yapılandırabilen grup fikstürü kullanıldığında, çok noktalı destek düzenini ve destek parametrelerini farklı işleme koşulları altında çözmek, çok noktalı destek hareket yolunu planlamak, çözüm sonuçlarından kontrol kodu üretmek ve bunu denetleyiciye aktarmak için iş parçası şeklini, yük özelliklerini ve içsel sınır koşullarını girdi olarak kullanmak gerekir. Günümüzde yerli ve yabancı bilim insanları tarafından kendi kendini yeniden yapılandırabilen grup armatürleri konusunda bazı araştırmalar ve denemeler yapılmaktadır. Yabancı ülkelerde, AB projesi SwarmItFIX, tezgah üzerinde serbestçe hareket etmek ve işlenmiş parçaları daha iyi desteklemek için gerçek zamanlı olarak yeniden konumlanmak üzere bir dizi mobil yardımcı destek kullanan yeni, yüksek düzeyde uyarlanabilir, kendi kendini yeniden yapılandırabilen bir fikstür sistemi [41] geliştirdi. Bu projede SwarmItFIX sisteminin prototipi uygulandı (bkz. Şekil 9a) ve bir İtalyan uçak üreticisinin sahasında test edildi. Çin'de, Wang Hui'nin Tsinghua Üniversitesi'ndeki ekibi, bir takım tezgahıyla koordinasyon halinde kontrol edilebilen dört noktalı bir sıkıştırma destek tezgahı geliştirdi [42] (bkz. Şekil 9b). Bu çalışma tezgahı, konsol çıkıntısını destekleyebilir ve türbin kanadının çıkıntısının ince işlenmesi sırasında aleti otomatik olarak önleyebilir.

5 Gelecekteki gelişme eğilimleri hakkında tartışma

5.1 Yeni Malzemeler

Uçak motorlarının itme-ağırlık oranı tasarım gereksinimleri artmaya devam ettikçe, parça sayısı giderek azalıyor ve parçaların stres seviyesi giderek yükseliyor. İki ana geleneksel yüksek sıcaklık yapısal malzemesinin performansı sınırına ulaştı. Son yıllarda, uçak motoru kanatları için yeni malzemeler hızla geliştirildi ve ince duvarlı kanatlar yapmak için giderek daha fazla yüksek performanslı malzeme kullanılıyor. Bunlar arasında, γ-TiAl alaşımı[43], yüksek özgül mukavemet, yüksek sıcaklık direnci ve iyi oksidasyon direnci gibi mükemmel özelliklere sahiptir. Aynı zamanda yoğunluğu, yüksek sıcaklık alaşımlarının sadece yarısı olan 3.9 g/cm3'tür. Gelecekte, 700-800 °C sıcaklık aralığında bir bıçak olarak büyük bir potansiyele sahiptir.℃. Rağmen γ-TiAl alaşımı mükemmel mekanik özelliklere sahiptir, yüksek sertliği, düşük ısı iletkenliği, düşük kırılma tokluğu ve yüksek kırılganlığı zayıf yüzey bütünlüğüne ve düşük hassasiyete yol açar γ- Kesme sırasında TiAl alaşımlı malzeme, parçaların hizmet ömrünü ciddi şekilde etkiler. Bu nedenle, işleme araştırması γ-TiAl alaşımı önemli teorik öneme ve değere sahip olup, günümüz bıçak işleme teknolojisinin önemli bir araştırma alanıdır.

5.2 Zamanla değişen uyarlanabilir işleme

Uçak motoru kanatları karmaşık kavisli yüzeylere sahiptir ve yüksek şekil doğruluğu gerektirir. Şu anda, hassas işlemeleri esas olarak yol planlama ve model yeniden yapılandırmasına dayalı geometrik uyarlamalı işleme yöntemlerini kullanmaktadır. Bu yöntem, konumlandırma, sıkıştırma vb.'den kaynaklanan hataların kanat işleme doğruluğu üzerindeki etkisini etkili bir şekilde azaltabilir. Etki. Ancak, kalıp dövme bıçak boşluğunun eşit olmayan kalınlığı nedeniyle, kesme işlemi sırasında aletin farklı alanlarındaki kesme derinliği, planlanan yola göre farklıdır, bu da kesme işlemine belirsiz faktörler getirir ve işleme kararlılığını etkiler. Gelecekte, CNC uyarlamalı işleme işlemi sırasında, gerçek işleme durumu değişiklikleri daha iyi izlenmelidir [44], böylece karmaşık kavisli yüzeylerin işleme doğruluğu önemli ölçüde artırılmalı ve gerçek zamanlı geri bildirim verilerine göre kesme parametrelerini ayarlayan zamanla değişen bir kontrol uyarlamalı işleme yöntemi oluşturulmalıdır.

5.3 Akıllı proses ekipmanları

Motordaki en büyük parça türü olarak, bıçakların üretim verimliliği doğrudan motorun genel üretim verimliliğini etkiler ve bıçakların üretim kalitesi doğrudan motorun performansını ve ömrünü etkiler. Bu nedenle, bıçakların akıllı hassas işlenmesi, bugün dünyada motor bıçağı üretiminin geliştirme yönü haline gelmiştir. Takım tezgahlarının ve proses ekipmanlarının araştırma ve geliştirmesi, akıllı bıçak işlemeyi gerçekleştirmenin anahtarıdır. CNC teknolojisinin gelişmesiyle, takım tezgahlarının zeka seviyesi hızla iyileşmiş ve işleme ve üretim kapasitesi büyük ölçüde artırılmıştır. Bu nedenle, akıllı proses ekipmanlarının araştırma ve geliştirmesi ve yeniliği, ince duvarlı bıçakların verimli ve hassas işlenmesi için önemli bir geliştirme yönüdür. Son derece akıllı CNC takım tezgahları, ince duvarlı bıçakların yüksek hassasiyetli, yüksek verimli ve uyarlanabilir CNC işlenmesini gerçekleştiren akıllı bir bıçak işleme sistemi oluşturmak için proses ekipmanlarıyla birleştirilir (bkz. Şekil 10).