В областта на аерокосмическата и енергетичната техника, работните колела като ключови силови компоненти директно определят ефективността и експлоатационната стабилност на флуидните машини въз основа на точността на формата на лопатките (изискван профил ≤ 0,03 мм) и коаксиалността между хуба и лопатките (≤ 0,02 мм). Производител на висококачествени работни колела среща традиционно технологично задънена улица при обработката на центробежно работно колело от титанов сплав с диаметър Φ 300-500 мм: необходими са три процеса – „груба фрезеровка на хуба на вертикално фрезерен станок → прецизна фрезеровка на лопатки на петоосов обработващ център → довършителна обработка на референтни повърхнини на хоризонтален токарен станок“, като многократното зажимане води до отклонение в профила на лопатките над 0,06–0,08 мм, губитък на аеродинамична ефективност от 12% след монтаж на работното колело и цикъл за обработка на единица до 120 минути; в същото време титановата сплав (TC4) има висока якост при високи температури и значителна деформация при рязане. Скоростта на износване на инструмента е три пъти по-висока в сравнение със стоманени детайли, а разходите за инструменти за едно работно колело надвишават 800 юаня.
За преодоляване на този дилема, компанията представи прецизния център за CNC вертикално обработка и фрезоване Demagesen Precision VTC80B, за да създаде изключителна система за обработка на работни колела по метода "еднократно зажимане – пълен процес". Уредът разполага с минерален литейен корпус (с 70% подобрена производителност при гасене на вибрациите в сравнение с чугуна), който е динамично компенсиран чрез лазерен интерферометър (точност на позициониране, компенсирана до ± 0,007 mm), комбиниран с ос C, задвижвана от моментов двигател (точност на индексиране ± 2,5 "), като структурната огъваща якост е оптимизирана чрез анализ чрез крайни елементи, а радиалната рязкова твърдост достига 28 kN/mm, което позволява устойчиво издържане на радиална сила от 18 kN по време на високоскоростно рязане на титанов сплав; Освен това е оборудван с CNC система Siemens 840D SL и контактна измервателна щифт на машината (измервателна точност ± 0,001 mm), което осигурява реалновременно измерване и компенсиране на профила на лопатката, точно отговаряйки на строгото изискване за контурна точност ≤ 0,025 mm. В отговор на характеристиките при обработката на титанови сплави, уредът е оборудван със система за охлаждане с течен азот (температурата в зоната на рязане се контролира при -10 ℃) и рязещ инструмент от свръхфинозърнест карбид (включително с покритие TaC, твърдост HRC68), които ефективно потискат втвърдяването на материала и залепването на инструмента.
Сценарии за употреба от клиенти
В областта на технологичните иновации оборудването постига двойно проривно постижение в обработката на колелата на турбини – „интеграция на процеса + прецизен контрол на повърхността“: чрез комбиниране на статичен шпиндел с диаметър Φ 1000 mm (максимална скорост 1000 об/мин), силова кула с 8 станции (ход на оста Y ± 100 mm) и фрезерен хед с петосна свързаност (диапазон на люлеене ± 120°), осигурява едновременна прецизна обработка на външната окръжност на центъра на колелото (допуск IT6), прецизно фрезоване на повърхността на лопатките (контурен допуск ≤ 0,025 mm), пробиване на отвори за балансиране (позиционна точност ≤ 0,05 mm) и шлифоване на опорната торова повърхност (равнинност ≤ 0,01 mm). За обработката на сложни профили на лопатки се прилага иновативен „адаптивен подавателен процес“: въз основа на данни от измервания по време на обработката, AI алгоритми в реално време коригират параметрите на рязане (скорост на подаване 30–80 mm/мин), като по този начин се постига увеличение на скоростта на премахване на материала с 40%, без да се жертва точността. За решаване на проблема с деформациите при титанови сплавени тънкостенни лопатки (дебелина на стената 3–5 mm) се прилага „метод на стъпаловидно прогресивно рязане“, при който дълбочината на рязане на всеки слой се контролира в диапазона 0,1–0,3 mm, в комбинация със система за вътрешно нарязване на нишки с висока жесткост (обхват на нарязване M6–M20), което гарантира точност на обработката на нишките до клас 6H.
Клиентът обработва готови продукти
Резултатите от внедряването напълно отговарят на стандарти за висококачествено оборудване: цикълът на обработка на единица продукт е съкратен от 120 минути на 65 минути, а дневната производствена мощност е увеличена от 30 на 58 броя; профилът на лопатката на колелото е стабилно контролиран при ≤ 0,025 мм, коаксиалността между стълбовата част и лопатката е ≤ 0,015 мм, а шероховатостта на повърхнината достига Ra0,4 μm, напълно отговаряйки на изискванията на аерокосмическата система за управление на качеството SAE AS9100; аеродинамичната ефективност на работното колело е подобрена с 10% и е преминала сертифициране за хидродинамични характеристики от TÜV Rheinland в Германия; продължителността на живот на инструментите е удължена с 80% благодарение на охлаждане при ниска температура и оптимизация на параметрите, а разходите за инструменти за единично лопатково колело са намалени до 450 юаня; системата за интелигентно поддържане, монтирана на оборудването, може да следи в реално време вибрациите на шпиндела (честота на вземане на проби 2 kHz) и износването на инструментите. В комбинация с анализ на големи данни от процеса на обработка, комплексната степен на използване на оборудването се е повишила от 72% на 94%, а годишното време на простои е намалено с 520 часа.
VTC80B постигна скок от „квалифицирано производство“ към „прецизно интелигентно производство“ на титанови работни колела. „Нашият технически директор заяви: „Наши работни колела вече са успешно приложени в областта на авиационни двигатели и газови турбини. Те не само преминаха сертификацията за доставчик на Pratt&Whitney, но и отговарят на строгото изискване за 20 000 часа непрекъсната работа на единичен агрегат без повреди. Това създаде технически бариеp за нас на пазара на висококачествени работни колела.“ Този случай потвърждава, че CNC вертикални токарни машини са станали основно оборудване за преодоляване на експлоатационни ограничения в производството на висококачествени работни колела чрез дълбоко интегриране на „мултиосна координирана архитектура + адаптация към процесите на материала + интелигентен прецизен контрол“.
EN
