Inom flyg- och energiutrustningsområdet avgör impellerer, som nyckelkomponenter för kraftöverföring, direkt effektiviteten och driftsstabiliteten hos fluidmaskiner baserat på noggrannheten i bladprofiler (krav på profil ≤ 0,03 mm) och koaxialiteten mellan nav och blad (≤ 0,02 mm). En högpresterande tillverkare av impellerer stöter på en traditionell processbottensnäcka vid bearbetning av en Φ 300–500 mm centrifugalimpeller i titanlegering: den måste genomgå tre processer – "vertikal fräsmaskin grovfräsning av nav → femaxlig fräscenter precisionsskärning av blad → horisontal svarv för justering av referensyta". Flera uppspänningsoperationer leder till att avvikelsen i bladprofilen överstiger 0,06–0,08 mm, vilket orsakar en förlust i aerodynamisk effektivitet på 12 % efter montering av impeller, samt en enskild bearbetningstid på upp till 120 minuter. Samtidigt har titanlegeringen (TC4) hög hållfasthet vid höga temperaturer och stor skärdeformation. Verktygsslitage är tre gånger högre än vid stålkomponenter, och kostnaden för verktyg per impellerhjul överstiger 800 yuan.
För att övervinna detta dilemma har företaget introducerat Demagesen Precision VTC80B CNC Vertikal Svarv- och Fräscenter för att bygga ett "enklämning-helprocess"-system specialanpassat för propellerbearbetning. Utrustningen använder en bädd av mineralgjutgods (med 70 % bättre vibrationsdämpning jämfört med gjutjärn), vilken dynamiskt kompenseras med hjälp av laserinterferometer (positioneringsnoggrannhet kompenserad till ± 0,007 mm), kombinerat med en C-axel driven av en momentmotor (indexerningsnoggrannhet ± 2,5 tum). Den strukturella styvheten är optimerad genom finita elementanalyser, och den radiella skärstyvheten når 28 kN/mm, vilket möjliggör stabil hantering av den 18 kN stora radiella kraften vid höghastighetsskärning av titanlegering; Utrustad med Siemens 840D SL CNC-system och kontakttyps mätsond i maskinen (mätnoggrannhet ± 0,001 mm) uppnås realtidsmätning och kompensation av bladprofiler, vilket exakt uppfyller de strikta kraven på konturgrad ≤ 0,025 mm. I anpassning till bearbetningsegenskaperna hos titanlegeringar är utrustningen försedd med vätekylningsystem (med temperatur i skärzonen reglerad till -10 ℃) och ultrafina hårdmetallsverktyg (inklusive TaC-beklädnad, hårdhet HRC68), vilket effektivt undertrycker verktygsförhårdning och verktygsbindning.
Kundanvändningsscenarier
När det gäller teknologisk innovation har utrustningen uppnått en dubbel genombrott inom "processintegration+exakt ytkontroll" vid bearbetning av propellerhjul: integration av en statiskt tryggt monterad spindel med diameter Φ 1000 mm (maxhastighet 1000 varv/min), ett 8-stations kraftverktyg (Y-axel slag ± 100 mm) och ett femaxligt sammankopplat fräsblock (svängområde ± 120 °), vilket gör att man i ett enda omlopp kan utföra precisionssvarvning av hjulkåpan (tolerans IT6), precisionsfräsning av bladytor (kontur ≤ 0,025 mm), borrning av balanshål (positionsprecision ≤ 0,05 mm) samt slipning av referensändyta (planhet ≤ 0,01 mm). För bearbetning av komplexa bladprofiler används en innovativ "adaptiv matningsprocess": baserat på mätdata från maskinen justeras skärparametrarna (mattning 30–80 mm/min) i realtid genom AI-algoritmer, vilket ökar materialborttagshastigheten med 40 % samtidigt som precisionen bibehålls. För att hantera deformationen hos tunnväggiga titanlegeringsblad (väggtjocklek 3–5 mm) används en "lagrad progressiv skärmetod", där skärningstjockleken per lager hålls mellan 0,1 och 0,3 mm, kombinerat med ett styvt inspänningsystem (inspänningsomfång M6–M20), för att säkerställa en trådgängningsprecision på 6H-nivå.
Kund bearbetade färdigprodukter
Implementeringsresultaten är helt i enlighet med standarder för högpresterande utrustning: bearbetningscykeln per enhet har minskat från 120 minuter till 65 minuter, och den dagliga produktionskapaciteten har ökat från 30 till 58 enheter; skovlarnas profiler på propellerhjulet hålls stabilt inom ≤ 0,025 mm, koaxialiteten mellan nav och skovel är ≤ 0,015 mm, och ytjämnheten når Ra0,4 μm, vilket fullt ut uppfyller kraven i SAE AS9100:s kvalitetsledningssystem för luft- och rymdfart; aerodynamisk verkningsgrad hos propellerhjulet har förbättrats med 10 % och har godkänts genom strömningsdynamiska prestandatest från TÜV Rheinland i Tyskland; verktygslivslängden har förlängts med 80 % tack vare lågtemperaturkylning och parameteroptimering, och kostnaden för verktyg per skovelpaket har minskat till 450 yuan; den intelligenta underhållssystem som ingår i utrustningen kan övervaka spindelvibration (samplingsfrekvens 2 kHz) och verktygsslitage i realtid. I kombination med analys av stora bearbetningsdata har den totala utnyttjandegraden av utrustningen ökat från 72 % till 94 %, och årlig driftstopp har minskat med 520 timmar.
VTC80B har tagit ett kliv från 'godkänd tillverkning' till 'precisionsinriktad intelligent tillverkning' av titaniumlegerade propellerblad. "Våra propellerblad har nu framgångsrikt tillämpats inom områden som flygmotorer och gasturbiner", sa företagets tekniske direktör. "De har inte bara klarat leverantörslicensieringen hos Pratt & Whitney, utan uppfyller även de stränga kraven på 20 000 timmars felfri drift per maskin. Detta har skapat en teknisk barriär för oss på den högpresterande propellermarknaden." Detta fall bekräftar att CNC-vertikalvändbänkar har blivit kärnutrustning för att övervinna prestandabegränsningar inom tillverkning av högpresterande propellerblad genom den djupa integrationen av 'fleraxlig samarbetsarkitektur + materialprocessanpassning + intelligent precisionsstyrning'.
EN
