În domeniul echipamentelor aeronautice și energetice, palele rotorului, fiind componente motrice esențiale, determină direct eficiența și stabilitatea în funcționare a mașinilor hidraulice în funcție de precizia profilului palei (profil necesar ≤ 0,03 mm) și coaxialitatea dintre butuc și pale (≤ 0,02 mm). Un producător de înaltă performanță de pale rotorice întâmpină o limitare a procesului tradițional la prelucrarea unei pale centrifuge din aliaj de titan de Φ 300-500 mm: trebuie să parcurgă trei procese: „prelucrare de degroșare pe mașină de frezat verticală a butucului → frezare precisă a palei pe centru de prelucrare cu cinci axe → strunjire de finisare pe strung orizontal pentru reperare”, iar fixările multiple duc la o abatere a profilului palei care depășește 0,06-0,08 mm, la o pierdere a eficienței aerodinamice de 12% după asamblarea palei rotorice și la un ciclu de prelucrare per bucată de până la 120 de minute; în același timp, aliajul de titan (TC4) are o rezistență mare la temperaturi ridicate și o deformare mare la așchiere. Rata de uzură a sculei este de trei ori mai mare decât la piesele din oțel, iar costul sculelor pentru o singură roată de pale depășește 800 de yuan.
Pentru a depăși această dilemă, compania a introdus Centrul Compozit Numeric Control VTC80B Demagesen Precision Strunjire și Frezare Verticală pentru a construi un sistem exclusiv de prelucrare „prindere unică, proces complet” pentru paletele de turbină. Echipamentul utilizează un batiu din turnație minerală (cu o îmbunătățire de 70% a performanței de amortizare a vibrațiilor comparativ cu fonta), care este compensat dinamic printr-un interferometru laser (precizie de poziționare compensată la ± 0,007 mm), combinat cu o axă C acționată de un motor cuplu (precizie de indexare ± 2,5 "), rigiditatea structurală fiind optimizată prin analiză cu element finit, iar rigiditatea la tăiere radială atingând 28 kN/mm, putând rezista în mod stabil forței radiale de 18 kN în timpul tăierii la viteză ridicată a aliajului de titan; echipat cu sistem CNC Siemens 840D SL și sondă de măsurare contact pe mașină (precizie de măsurare ± 0,001 mm), realizează măsurarea în timp real și compensarea profilului palei, corespunzând exact cerinței stricte de contur ≤ 0,025 mm. În răspunsul la caracteristicile de prelucrare ale aliajelor de titan, echipamentul este prevăzut cu un sistem de răcire cu azot lichid (temperatura zonei de așchiere controlată la -10 ℃) și scule achietoare din carburi cu granulație ultrafină (inclusiv acoperire TaC, duritate HRC68), care suprimă eficient întărirea prin deformare și aderarea sculei.
Scenarii de utilizare ale clientului
În ceea ce privește inovația tehnologică, echipamentul a realizat o dublă performanță în domeniul prelucrării palelor prin „integrare proces + control precis al suprafeței”: integrarea unui arbore principal cu presiune statică Φ 1000 mm (viteză maximă 1000 rot/min), o torretă port-scule cu 8 stații (cursă axă Y ± 100 mm) și o cap de frezat cu cinci axe articulate (interval de oscilație ± 120°), care poate realiza într-o singură operație strunjirea de precizie a cercului exterior al butucului (toleranță IT6), frezarea de precizie a suprafeței palei (contur ≤ 0,025 mm), găurirea orificiilor de echilibrare (precizie pozițională ≤ 0,05 mm) și rectificarea feței de referință (planeitate ≤ 0,01 mm). Pentru prelucrarea profilurilor complexe ale paletelor, se utilizează un „proces de avans adaptiv” inovator: pe baza datelor măsurate direct pe mașină, parametrii de așchiere (avans 30-80 mm/min) sunt ajustați în timp real prin algoritmi de inteligență artificială, ceea ce permite creșterea vitezei de îndepărtare a materialului cu 40%, menținând în același timp precizia; pentru a face față problemei deformării paletelor subțiri din aliaj de titan (grosime perete 3-5 mm), se aplică „metoda tăierii progresive stratificate”, adâncimea de așchiere pe fiecare strat fiind controlată între 0,1-0,3 mm, combinată cu un sistem rigid de filetare (interval de filetare M6-M20), pentru a asigura o precizie a filetului la nivelul 6H.
Clientul a prelucrat produse finite
Rezultatele implementării sunt pe deplin conforme cu standardele echipamentelor high-end: ciclul de procesare al unei piese a fost redus de la 120 minute la 65 minute, iar capacitatea zilnică de producție a crescut de la 30 la 58 de piese; profilul palei rotorului este controlat stabil la ≤ 0,025 mm, coaxialitatea dintre butuc și paletă este ≤ 0,015 mm, iar rugozitatea suprafeței atinge Ra0,4 μm, îndeplinind complet cerințele sistemului de management al calității aerospațiale SAE AS9100; eficiența aerodinamică a rotorului a crescut cu 10% și a trecut certificarea privind performanța fluidodinamică realizată de TÜV Rheinland din Germania; durata de viață a sculelor a crescut cu 80% datorită răcirii la temperatură scăzută și optimizării parametrilor, iar costul sculelor pentru o roată de turbină individuală s-a redus la 450 yuan; sistemul inteligent de întreținere instalat pe echipament poate monitoriza în timp real vibrația arborelui principal (frecvență de eșantionare de 2 kHz) și uzura sculelor. În combinație cu analiza datelor mari de procesare, rata de utilizare generală a echipamentului a crescut de la 72% la 94%, iar timpul anual de nefuncționare a fost redus cu 520 de ore.
VTC80B a realizat un salt de la 'producție calificată' la 'producție inteligentă de precizie' în ceea ce privește palele din aliaj de titan. „Directorul tehnic al companiei a declarat: „Palele noastre au fost deja aplicate cu succes în domeniile motoarelor aeronautice și turbinelor cu gaz. Nu numai că am trecut certificarea furnizorului Pratt & Whitney, dar îndeplinim și cerința strictă de funcționare fără defecțiuni timp de 20.000 de ore per mașină. Acest lucru a creat o barieră tehnologică pentru noi pe piața de înaltă performanță pentru pale.„ Acest caz confirmă faptul că strungurile verticale CNC au devenit echipamentul esențial pentru depășirea barierele de performanță în domeniul fabricării de înaltă precizie a paletelor, prin integrarea profundă a „arhitecturii collaborative multi-ax + adaptarea procesului material + control inteligent de precizie”.
EN
