Az űrrepülési és az energiagépészeti területen az impulzuskerék, mint fő teljesítményalkatrész, közvetlenül meghatározza a folyadékszállító gépek hatékonyságát és üzemstabilitását a lapátprofil pontosságától (szükséges profil ≤ 0,03 mm) és a tömör rész-lapátok közötti koncentricitástól (≤ 0,02 mm) függően. Egy magas szintű impeller gyártó hagyományos folyamatgáttal küzd egy Φ 300–500 mm-es titánötvözetből készült centrifugális impeller megmunkálása során: három folyamaton kell átesnie: „fuggőleges marógépen történő durva marás a tömör résznél → öt tengelyes megmunkálóközponton történő precíziós marás a lapátnál → vízszintes esztergán történő finomítás referenciafelületen”, amely többszöri befogást eredményez, így a lapátprofil eltérése 0,06–0,08 mm-t meghaladja, az összeszerelt impeller aerodinamikai hatásfoka 12%-kal csökken, és az egységmegmunkálási ciklus akár 120 perc is lehet; ugyanakkor a titánötvözet (TC4) nagy hőállóságú és jelentős forgácsolási deformációt mutat. Az eszközkopás mértéke háromszorosa az acél alkatrészekének, és egyetlen lapátkerék megmunkálásához szükséges szerszám költsége 800 jüant is meghaladhatja.
Ennek a dilemma-nek az elhárítása érdekében a vállalat bevezette a Demagesen Precision VTC80B CNC függőleges esztergáló és maró kompozit központot, amellyel „egyszeri befogásos teljes folyamat” impeller speciális megmunkáló rendszert hozott létre. A berendezés ásványi öntvényből készült alaptestet alkalmaz (70%-kal jobb rezgéscsillapító teljesítményt nyújt az öntöttvas-hoz képest), amelyet lézerinterferométerrel dinamikusan kompenzálnak (± 0,007 mm-es pozícionálási pontosságig). A C-tengelyt forgatómotor hajtja (± 2,5 ívperc osztási pontossággal). A szerkezeti merevséget végeselemes analízissel optimalizálták, a radiális vágómerevség eléri a 28 kN/mm értéket, így stabilan elviseli a titánötvözet nagysebességű megmunkálása során keletkező 18 kN-os radiális erőt; A Siemens 840D SL CNC rendszerrel és kontaktus típusú gépi mérőérzékelővel (± 0,001 mm-es mérési pontosság) felszerelt gép valós idejű lapátprofil-mérést és kompenzációt tesz lehetővé, pontosan kielégítve a ≤ 0,025 mm-es kontúrpontossági szigorú követelményt. A titánötvözetek megmunkálási sajátosságaira reagálva a berendezés folyékony nitrogén hűtőrendszert (a vágózóna hőmérséklete -10 °C-ra van szabályozva) és extrém finomszemcsés keményfém szerszámokat (TaC bevonattal, HRC68-as keménységgel) kapott, hatékonyan gátolva az anyag keményedését és a szerszámhoz való tapadást.
Ügyfél használati forgatókönyvek
A technológiai innováció szempontjából a berendezés a járókerék megmunkálásában a „folyamatintegráció + pontos felületvezérlés” terén kettős áttörést ért el: egy Φ 1000 mm-es statikus nyomású orsót (maximális fordulatszám 1000 ford./perc), egy 8 állásos erőtornyot (Y-tengely lökete ±100 mm) és egy öt tengelyes kapcsolódó marófejet (lengési tartomány ±120°) integrál, amely egyszeri felfogásban képes elvégezni a kerékagy külső körének precíziós esztergálását (tolerancia IT6), a lapát felületének precíziós marását (kontúr ≤ 0,025 mm), a kiegyensúlyozó furatok fúrását (pozicionálási pontosság ≤ 0,05 mm) és a referenciavégfelület csiszolását (síkság ≤ 0,01 mm). Összetett lapátprofilok megmunkálása során innovatív „adaptív előtolásos eljárást” alkalmaznak: az online mérési adatok alapján mesterséges intelligencia algoritmusok valós időben szabályozzák a vágási paramétereket (előtolás 30–80 mm/perc), így a anyageltávolítási sebesség 40%-kal növekszik, miközben a pontosság is biztosított. A titánötvözet vékonyfalú lapátjainak (falvastagság 3–5 mm) deformációjának kezelésére a „rétegenkénti fokozatos vágási módszert” használják, ahol minden réteg vágásmélysége 0,1–0,3 mm-re van szabályozva, és merev menetfúró rendszerrel (menetfúrási tartomány M6–M20) kombinálva biztosítják a 6H szintű menetmegmunkálási pontosságot.
Az ügyfél feldolgozta a késztermékeket
Az implementációs eredmények teljes mértékben megfelelnek a prémium kategóriás berendezések színvonalának: az egyszeri feldolgozási ciklus 120 percről 65 percre csökkent, napi termelési kapacitás pedig 30 darabról 58 darabra nőtt; az impeller lapát profilja stabilan ≤ 0,025 mm-es tűréshatáron belül van tartva, a tömör és a lapát közötti koncentricitás ≤ 0,015 mm, a felületi érdesség eléri az Ra0,4 μm értéket, így teljes mértékben megfelel az SAE AS9100 repülőgépipari minőségirányítási rendszer követelményeinek; az impeller aerodinamikai hatásfoka 10%-kal javult, és átment a német TÜV Rheinland által végzett áramlástechnikai teljesítménytanúsításon; az alacsony hőmérsékletű hűtés és paraméteroptimalizálás következtében az eszköz élettartama 80%-kal megnőtt, az egyes lapátkerék szerszámok költsége pedig 450 jüanra csökkent; a berendezésen alkalmazott intelligens karbantartási rendszer valós idejű figyelést biztosít a tengelyrezgésre (2 kHz-es mintavételi frekvencia) és a szerszámkopásra. A feldolgozási nagy adatok elemzésével kombinálva a berendezés összesített kihasználtsága 72%-ról 94%-ra nőtt, az éves leállási idő pedig 520 órával csökkent.
A VTC80B lehetővé tette a lépést „megfelelőségi gyártásból” „precíziós intelligens gyártásba” titánötvözetű impellerek esetében. „A vállalat technikai igazgatója kijelentette:„ Impellereinket sikeresen alkalmazzák már repülőgépmotorok és gázturbinák területén. Nemcsak átmentek a Pratt & Whitney beszállítói minősítésén, hanem kielégítik a szigorú követelményt is 20 000 órás hibamentes egyedi gépüzemeltetésre. Mindez technológiai korlátot jelent számunkra a prémium impellerpiac terén." Ez az eset megerősíti, hogy a CNC függőleges marógépek a „többtengelyes koordinált architektúra + anyagfeldolgozási adaptáció + intelligens pontossági vezérlés” mély integrációján keresztül a magas szintű impellergyártás teljesítménykorlátjainak áttörésének központi eszközeivé váltak.
EN
