V oblasti leteckej a energetической techniky lopatkové kolesá, ako kľúčové výkonné komponenty, priamo určujú účinnosť a prevádzkovú stabilitu prúdovej techniky na základe presnosti profilu lopatiek (požadovaný profil ≤ 0,03 mm) a súososti medzi nábojom a lopatkami (≤ 0,02 mm). Vysokorýchlostný výrobca lopatkových kolies sa stretáva s hranicou tradičnej technológie pri spracovaní odstredivého lopatkového kolesa z titanovej zliatiny Φ 300–500 mm: musí prejsť tromi procesmi – „hrubovanie náboja na zvislej frézarke → dokončovacie frézovanie lopatiek na päťosom obrábacom centre → kalibrovanie referenčnej plochy na horizontálnej sústruhu“, čo viacnásobné upínanie spôsobuje odchýlku profilu lopatiek nad 0,06–0,08 mm, stratu aerodynamického účinku po montáži lopatkového kolesa o 12 % a celkový čas spracovania jedného kusia až 120 minút; zároveň titanová zliatina (TC4) má vysokú pevnosť za tepla a veľkú reznú deformáciu. Opotrebenie nástroja je trojnásobné oproti ocelovým súčiastkam a náklady na nástroje pre jedno lopatkové koleso presahujú 800 yuanov.
Na prekonanie tohto dilemy spoločnosť predstavila zariadenie Demagesen Precision VTC80B CNC zvislé sústruženie a frézovanie – kompozitné centrum, ktoré vytvára exkluzívny systém spracovania lopatiek „jedno upnutie – kompletný proces“. Zariadenie využíva ložisko z minerálneho liatu (so 70 % vyšším odstraňovaním vibrácií v porovnaní s liatinou), ktoré je dynamicky kompenzované laserovým interferometrom (presnosť polohovania skompenzovaná na ± 0,007 mm), kombinované s osou C poháňanou momentovým motorom (presnosť delenia ± 2,5 "). Štrukturálna tuhosť je optimalizovaná pomocou metódy konečných prvkov a dosahuje radiálnu tuhosť pri rezaní 28 kN/mm, čo umožňuje stabilne odolávať rádovej sile 18 kN počas rýchleho rezného spracovania titánovej zliatiny. Vybavené CNC systémom Siemens 840D SL a kontaktným meracím hrotom priamo na stroji (meracia presnosť ± 0,001 mm) umožňuje prevádzkové meranie a kompenzáciu profilu lopatiek, presne spĺňajúc náročnú požiadavku na tvarovú presnosť ≤ 0,025 mm. Vzhľadom na charakteristické vlastnosti spracovania titánových zliatin je zariadenie vybavené systémom chladenia kvapalným dusíkom (s teplotou rezného priestoru riadenou na -10 °C) a karbidovými nástrojmi s ultrajemnou zrnitosťou (vrátane povlaku TaC, tvrdosť HRC68), čo účinne potláča zpevnenie materiálu pri práci a adhéziu nástroja.
Scenáre použitia zákazníkom
Z hľadiska technologických inovácií dosiahlo zariadenie dvojitý prelom v oblasti „integrovania procesov + presná kontrola povrchu“ pri obrábaní obežných kolies: integráciou statického tlakového vretena Φ 1000 mm (maximálna rýchlosť 1000 ot./min), otočného revolverového menšiča s 8 pozíciami ( zdvih osi Y ± 100 mm) a päťosého frézovacieho vretena (rozsah kývania ± 120°), ktoré dokáže jednorázovo vykonať precízne obrábanie vonkajšieho kruhu kotúča (tolerancia IT6), presné frézovanie povrchu lopatiek (tvarová odchýlka ≤ 0,025 mm), vŕtanie vyvažovacích otvorov (polohová presnosť ≤ 0,05 mm) a brúsenie referenčnej čelnej plochy (rovinatosť ≤ 0,01 mm). Pri spracovaní komplexných profilov lopatiek sa používa inovatívny „adaptívny postup posuvu“: na základe údajov z merania priamo na stroji sa rezné parametre (posuv 30–80 mm/min) v reálnom čase upravujú pomocou algoritmov umelej inteligencie, čím sa rýchlosť odstraňovania materiálu zvýši o 40 % pri zachovaní presnosti; ako odpoveď na problém deformácie tenkostenných lopatiek z titánovej zliatiny (hrúbka steny 3–5 mm) sa používa „postup vrstveného progresívneho rezania“, pri ktorom je hĺbka rezania každej vrstvy kontrolovaná v rozmedzí 0,1–0,3 mm, v kombinácii s tuhým systémom na vyberanie závitov (rozsah závitov M6–M20), čo zabezpečuje presnosť spracovania závitov na úrovni 6H.
Zákazník spracoval hotové výrobky
Výsledky implementácie plne zodpovedajú štandardom vybavenia vrchnej triedy: cyklus spracovania jedného dielu sa skrátil z 120 minút na 65 minút a denná výrobná kapacita sa zvýšila z 30 kusov na 58 kusov; profil lopatky impulzného kolesa je stabilne riadený na ≤ 0,025 mm, koaxialita medzi nábojom a lopatkou je ≤ 0,015 mm a drsnosť povrchu dosahuje Ra0,4 μm, čo plne spĺňa požiadavky systému riadenia kvality leteckej a vesmírnej techniky SAE AS9100; aerodynamická účinnosť impulzného kolesa sa zvýšila o 10 % a bola schválená certifikáciou fluidných výkonov od TÜV Rheinland v Nemecku; životnosť nástrojov sa vďaka chladeniu pri nízkej teplote a optimalizácii parametrov predĺžila o 80 % a náklady na nástroje pre jedno lopatkové koleso sa znížili na 450 yuanov; inteligentný systém údržby namontovaný na zariadení umožňuje sledovať vibrácie vretena (vzorkovacia frekvencia 2 kHz) a opotrebenie nástrojov v reálnom čase. V kombinácii s analýzou veľkých dát zo spracovania sa komplexná využiteľnosť zariadenia zvýšila z 72 % na 94 % a ročná prestávka sa skrátila o 520 hodín.
VTC80B dosiahol skok od „kvalifikovaného výrobného procesu“ po „presnú inteligentnú výrobu“ titánových obežných kolies. Ako uviedol technický riaditeľ spoločnosti: „Naše obežné kolesá sa už úspešne uplatňujú v oblastiach leteckých motorov a plynových turbín. Nielenže prešli certifikáciou dodávateľa spoločnosti Pratt & Whitney, ale tiež spĺňajú prísnu požiadavku na 20 000 hodín prevádzky jednotlivého zariadenia bez porúch. To nám vytvorilo technologickú bariéru na trhu s vysokorýchlostnými obežnými kolesami.“ Tento prípad potvrdzuje, že CNC zvislé sústruhy sa stali kľúčovým zariadením pri prekonávaní výkonnostných obmedzení vo vysoko výkonnej výrobe obežných kolies prostredníctvom hlbokého integrovania „viacosého spoločného architektonického riešenia + prispôsobenia materiálového procesu + inteligentnej presnej kontroly“.
EN
