حل تصنيع دقيق لمحور طرد مركزي من سبيكة التيتانيوم

في مجال معدات الطيران والطاقة، فإن الدوارات، بوصفها مكونات قوة رئيسية، تحدد بشكل مباشر كفاءة وثبات تشغيل الآلات السائلة استنادًا إلى دقة ملف الشفرة (الملف المطلوب ≤ 0.03 مم) والتمركز بين الجذع والشفرات (≤ 0.02 مم). يواجه مصنع رائد للدوارات تحديًا في عملية تقليدية عند معالجة دوار طردي مركزي من سبائك التيتانيوم بقطر يتراوح بين 300-500 مم: حيث يحتاج إلى المرور عبر ثلاث عمليات: "طحن خشن للجذع على ماكينة طحن عمودية → طحن دقيق للشفرات على مركز تصنيع متعدد المحاور بخمسة محاور → تشذيب المرجع على ماكينة خراطة أفقية"، مما يؤدي إلى التثبيت المتكرر وانحراف ملف الشفرة بأكثر من 0.06-0.08 مم، وخسارة في الكفاءة الهوائية بنسبة 12٪ بعد تركيب الدوار، ودورة معالجة لكل قطعة تصل إلى 120 دقيقة؛ وفي الوقت نفسه، يتمتع سبائك التيتانيوم (TC4) بمقاومة عالية للحرارة وتشوه كبير أثناء القص، ومعدل ارتداء الأداة يكون ثلاثة أضعاف معدل ارتداء قطع الصلب، وتتجاوز تكلفة أدوات عجلة الشفرة الواحدة 800 يوان صيني.
للتغلب على هذا المأزق، أدخلت الشركة مركز ديماجيسين للطحن والتحزيم الرأسي الدقيق VTC80B باستخدام الحاسب الآلي لنظام تصنيع الشفرات الخاص بـ "الإمساك لمرة واحدة والعملية الكاملة". تعتمد المعدات هيكلًا من الصب المعدني (مع تحسن بنسبة 70٪ في أداء تقليل الاهتزاز مقارنة بالحديد الزهر)، ويتم تعويضه ديناميكيًا بواسطة جهاز قياس التداخل الليزري (بدقة تحديد مواقع تصل إلى ± 0.007 مم)، مقترنًا بمحور C المُدار بواسطة محرك عزم الدوران (بدقة تثبيت موضع تساوي ± 2.5 ثانية). تم تحسين صلابة الهيكل من خلال تحليل العناصر المحدودة، وبلغت صلابة القطع الشعاعية 28 كيلو نيوتن/مم، ويمكنها تحمل مستقرًا القوة الشعاعية البالغة 18 كيلو نيوتن أثناء قطع سبائك التيتانيوم بسرعة عالية؛ ومجهزة بنظام التحكم العددي باستخدام الحاسب الآلي Siemens 840D SL ومستشعر قياس تلامسي على الجهاز (بدقة قياس ± 0.001 مم)، ما يحقق قياسًا فوريًا وتعويضًا لملف الشفرة، مع دقة تطابق لمتطلبات الانحناء الصارمة ≤ 0.025 مم. استجابةً لخصائص معالجة سبائك التيتانيوم، تم تزويد المعدات بنظام تبريد بالنيتروجين السائل (مع التحكم في درجة حرارة منطقة القطع عند -10 ℃) وأدوات قطع كربيدية ذات حبيبات فائقة النعومة (شاملة طلاء TaC، وبصلابة HRC68)، مما يكبح بشكل فعال التصلب الناتج عن التشغيل والالتصاق بالأداة.

سيناريوهات استخدام العميل
من حيث الابتكار التكنولوجي، حقق المعدّات تقدماً مزدوجاً في مجال تصنيع الشفرات من خلال "دمج العمليات + التحكم الدقيق في السطح": حيث تدمج هذه المعدات رأسًا ثابتًا بضغط دوار قطره Φ 1000 مم (السرعة القصوى 1000 لفة/دقيقة)، وبرجًا قويًا مكوّنًا من 8 محطات (مسافة حركة المحور Y ± 100 مم)، ورأس طحن متصل بخمسة محاور (مدى التأرجح ± 120°)، ويمكنها إتمام عمليات خرط دائرة الهيكل الخارجي للعجلة بدقة عالية (التسامح IT6)، وطحن سطح الشفرة بدقة (الانحراف الشكلي ≤ 0.025 مم)، وحفر فتحات التوازن (الدقة الموضعية ≤ 0.05 مم)، وطحن الوجه المرجعي (المستوية ≤ 0.01 مم) في عملية واحدة. وفي معالجة الملامح المعقدة للشفرات، يتم اعتماد عملية "التغذية التكيفية" المبتكرة: حيث يتم تعديل معايير القطع (معدل التغذية 30-80 مم/دقيقة) بشكل فوري من خلال خوارزميات الذكاء الاصطناعي استناداً إلى بيانات القياس أثناء التشغيل، مما يزيد معدل إزالة المواد بنسبة 40٪ مع الحفاظ على الدقة؛ ولحل مشكلة تشوه شفرات سبائك التيتانيوم ذات الجدران الرقيقة (سماكة الجدار 3-5 مم)، يتم تبني أسلوب "القطع التدريجي الطبقي"، مع التحكم في عمق القطع لكل طبقة ضمن مدى 0.1-0.3 مم، بالتزامن مع نظام صريف صلب (مدى الصريف M6-M20)، لضمان دقة تصنيع الخيوط عند المستوى 6H.

تمت معالجة المنتجات النهائية من قبل العميل
تتوافق نتائج التنفيذ تمامًا مع معايير المعدات عالية الجودة: تم تقليص دورة المعالجة لكل قطعة من 120 دقيقة إلى 65 دقيقة، وازدادت القدرة الإنتاجية اليومية من 30 قطعة إلى 58 قطعة؛ يتم التحكم بشكل مستقر في ملف شفرة المروحة عند ≤ 0.025 مم، والتمركز المشترك بين المحور والشفرة هو ≤ 0.015 مم، وصلابة السطح تصل إلى Ra0.4 ميكرومتر، مما يستوفي تمامًا متطلبات نظام إدارة الجودة الفضائية SAE AS9100؛ ارتفعت الكفاءة الهوائية للمروحة بنسبة 10٪، واجتازت شهادة أداء الديناميكا الهوائية من TÜV Rheinland في ألمانيا؛ تم تمديد عمر الأداة بنسبة 80٪ بفضل التبريد عند درجات الحرارة المنخفضة وتحسين المعلمات، وانخفض تكلفة أدوات العجلة الواحدة إلى 450 يوان صيني؛ يمكن للنظام الذكي للصيانة المزود بالمعدات مراقبة اهتزاز العمود الدوار (بتردد عينة 2 كيلوهرتز) وتآكل الأداة في الوقت الفعلي. وبدمج تحليل بيانات ضخامة البيانات الخاصة بالمعالجة، ارتفع معدل الاستخدام الشامل للمعدات من 72٪ إلى 94٪، وانخفض وقت التوقف السنوي بمقدار 520 ساعة.
حقق VTC80B قفزة من 'التصنيع المؤهل' إلى 'التصنيع الذكي الدقيق' لشفرات سبائك التيتانيوم. صرح المدير الفني للشركة: 'تم تطبيق شفراتنا بنجاح الآن في مجالات محركات الطائرات والتوربينات الغازية. ولم يقتصر الأمر على اجتياز شهادة المورد من Pratt & Whitney فحسب، بل إنها تلبي أيضًا المتطلبات الصارمة الخاصة بتشغيل 20000 ساعة دون أعطال. وهذا ما أسس حاجزًا تقنيًا لنا في سوق الشفرات الراقية'. ويؤكد هذا المثال أن مخارط CNC الرأسية أصبحت المعدات الأساسية للتغلب على اختناقات الأداء في مجال تصنيع الشفرات الراقية من خلال التكامل العميق بين "الهندسة التعاونية متعددة المحاور + تكييف عملية المادة + التحكم الذكي الدقيق".