No campo da aeronáutica e equipamentos energéticos, os impulsores, como componentes-chave de potência, determinam diretamente a eficiência e a estabilidade operacional das máquinas fluidodinâmicas com base na precisão do perfil das lâminas (perfil exigido ≤ 0,03 mm) e na coaxialidade entre o cubo e as lâminas (≤ 0,02 mm). Um fabricante de alto nível de impulsores enfrenta um gargalo em seu processo tradicional ao usinar um impulsor centrífugo de liga de titânio Φ 300-500 mm: é necessário passar por três processos: "fresamento grosso do cubo em fresadora vertical → fresamento de precisão da lâmina em centro de usinagem cinco eixos → acabamento de referência em torno horizontal", resultando em múltiplas fixações que provocam desvios no perfil da lâmina superiores a 0,06-0,08 mm, perda de 12% na eficiência aerodinâmica após a montagem do impulsor e um ciclo de usinagem por peça de até 120 minutos; ao mesmo tempo, a liga de titânio (TC4) apresenta alta resistência à temperatura elevada e grande deformação durante a usinagem. A taxa de desgaste da ferramenta é três vezes maior que a de peças de aço, e o custo das ferramentas por lâmina ultrapassa 800 yuans.
Para superar esse dilema, a empresa introduziu o Centro Composto de Torneamento e Fresagem CNC Demagesen Precision VTC80B para construir um sistema exclusivo de usinagem de pás de turbina com "fixação única e processo completo". O equipamento adota uma estrutura em concreto mineral (com 70% de melhoria no desempenho de redução de vibração em comparação com ferro fundido), que é compensada dinamicamente por um interferômetro a laser (precisão de posicionamento compensada para ± 0,007 mm), combinado com um eixo C acionado por motor torque (precisão de indexação ± 2,5 "). A rigidez estrutural é otimizada por meio de análise de elementos finitos, e a rigidez radial ao corte atinge 28 kN/mm, podendo suportar com estabilidade a força radial de 18 kN durante o corte em alta velocidade de ligas de titânio; Equipado com sistema CNC Siemens 840D SL e sonda de medição em máquina do tipo contato (precisão de medição ± 0,001 mm), realiza medição em tempo real e compensação do perfil da pá, atendendo com precisão ao rigoroso requisito de grau de contorno ≤ 0,025 mm. Em resposta às características de usinagem das ligas de titânio, o equipamento possui um sistema de refrigeração com nitrogênio líquido (com temperatura na zona de corte controlada em -10 ℃) e ferramentas de corte de carboneto com grãos ultrafinos (incluindo revestimento TaC, dureza HRC68), suprimindo eficazmente o encruamento e a aderência da ferramenta.
Cenários de uso do cliente
Em termos de inovação tecnológica, o equipamento alcançou um duplo avanço de "integração de processo + controle preciso da superfície" na usinagem de impulsores: integrando um fuso hidrostático Φ 1000mm (velocidade máxima 1000r/min), uma torreta motriz de 8 estações (curso do eixo Y ± 100mm) e uma cabeça de fresagem com acionamento em cinco eixos (alcance oscilante ± 120°), capaz de realizar em um único processo a torneamento de precisão do diâmetro externo do cubo (tolerância IT6), fresagem de precisão da superfície da pá (contorno ≤ 0,025mm), furação de furos de equilíbrio (precisão posicional ≤ 0,05mm) e retificação da face de referência (planicidade ≤ 0,01mm). Para o processamento de perfis complexos de pás, adota-se um "processo de avanço adaptativo": com base em dados de medição realizada na máquina, os parâmetros de corte (avanço de 30-80mm/min) são ajustados em tempo real por meio de algoritmos de IA, aumentando a taxa de remoção de material em 40%, mantendo a precisão; Em resposta ao problema de deformação de pás finas de liga de titânio (espessura da parede 3-5mm), adota-se o "método de corte progressivo em camadas", com a profundidade de corte de cada camada controlada entre 0,1-0,3mm, combinado com um sistema rígido de roscamento (faixa de roscamento M6-M20), garantindo uma precisão de usinagem de rosca no nível 6H.
Cliente processou produtos acabados
Os resultados da implementação estão totalmente em conformidade com os padrões de equipamentos de alta performance: o ciclo de processamento por peça foi reduzido de 120 minutos para 65 minutos, e a capacidade diária de produção aumentou de 30 peças para 58 peças; O perfil da lâmina do impulsor é estavelmente controlado em ≤ 0,025 mm, a coaxialidade entre o cubo e a lâmina é ≤ 0,015 mm, e a rugosidade superficial atinge Ra0,4 μm, atendendo plenamente aos requisitos do sistema de gestão da qualidade aeroespacial SAE AS9100; A eficiência aerodinâmica do impulsor foi melhorada em 10% e passou pela certificação de desempenho fluidodinâmico da TÜV Rheinland na Alemanha; A vida útil da ferramenta foi prolongada em 80% graças ao resfriamento em baixa temperatura e à otimização de parâmetros, e o custo das ferramentas por roda de lâmina foi reduzido para 450 yuans; O sistema inteligente de manutenção instalado no equipamento pode monitorar em tempo real a vibração do eixo principal (frequência de amostragem de 2 kHz) e o desgaste da ferramenta. Combinado com a análise de grandes volumes de dados de processamento, a taxa de utilização geral do equipamento aumentou de 72% para 94%, e o tempo de inatividade anual foi reduzido em 520 horas.
O VTC80B conseguiu um avanço da 'fabricação qualificada' para a 'fabricação inteligente de precisão' de impulsores de liga de titânio. "O diretor técnico da empresa afirmou: 'Nossos impulsores já foram aplicados com sucesso nos campos de motores aeronáuticos e turbinas a gás. Não apenas passamos pela certificação de fornecedor da Pratt&Whitney, como também atendemos ao rigoroso requisito de 20.000 horas de operação contínua sem falhas. Isso criou uma barreira técnica para nós no mercado de impulsores de alta performance'." Este caso confirma que os tornos verticais CNC se tornaram equipamentos essenciais para superar gargalos de desempenho no campo de fabricação de impulsores de alto nível por meio da profunda integração de 'arquitetura multi-eixo colaborativa + adaptação do processo do material + controle inteligente de precisão'.
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