Trong lĩnh vực hàng không vũ trụ và thiết bị năng lượng, các cánh quạt, với tư cách là các thành phần động lực chính, trực tiếp quyết định hiệu suất và độ ổn định vận hành của máy móc chất lỏng dựa trên độ chính xác biên dạng cánh (biên dạng yêu cầu ≤ 0,03mm) và độ đồng trục giữa trục và các cánh (≤ 0,02mm). Một nhà sản xuất cánh quạt cao cấp đang đối mặt với nút thắt quy trình truyền thống khi gia công cánh quạt ly tâm hợp kim titan Φ 300-500mm: cần phải trải qua ba công đoạn "phay thô trục trên máy phay đứng → phay tinh cánh bằng máy gia công 5 trục → tiện tinh chuẩn trên máy tiện nằm ngang", việc kẹp gá nhiều lần dẫn đến sai lệch biên dạng cánh vượt quá 0,06-0,08mm, làm giảm hiệu suất khí động học 12% sau khi lắp ráp cánh quạt, và chu kỳ gia công mỗi chi tiết lên tới 120 phút; đồng thời, hợp kim titan (TC4) có độ bền cao ở nhiệt độ cao và biến dạng cắt lớn. Tỷ lệ mài mòn dụng cụ gấp ba lần so với chi tiết thép, và chi phí dụng cụ cho mỗi bánh cánh đơn vượt quá 800 nhân dân tệ.
Để khắc phục tình trạng khó xử này, công ty đã giới thiệu Trung tâm gia công hợp nhất phay và tiện đứng CNC Demagesen Precision VTC80B nhằm xây dựng hệ thống chuyên dụng gia công cánh quạt theo phương pháp "gá đặt một lần, toàn bộ quy trình". Thiết bị sử dụng thân máy đúc khoáng (cải thiện hiệu suất giảm rung động 70% so với gang đúc), được bù trừ động học bằng giao thoa kế laser (độ chính xác định vị được bù đến ± 0,007 mm), kết hợp với trục C điều khiển bởi động cơ mô-men (độ chính xác chia độ ± 2,5 "), tối ưu hóa độ cứng vững cấu trúc thông qua phân tích phần tử hữu hạn, đạt độ cứng cắt hướng kính lên đến 28 kN/mm, có khả năng chịu ổn định lực cắt hướng kính 18 kN khi gia công hợp kim titan ở tốc độ cao; Được trang bị hệ thống điều khiển số CNC Siemens 840D SL và đầu dò đo lường trực tiếp trên máy (độ chính xác đo ± 0,001 mm), thiết bị thực hiện đo lường và bù trừ dạng biên dạng cánh quạt trong thời gian thực, đáp ứng chính xác yêu cầu khắt khe về độ sai lệch hình dạng ≤ 0,025 mm. Nhằm phù hợp với đặc tính gia công của hợp kim titan, thiết bị được tích hợp hệ thống làm mát bằng nitơ lỏng (kiểm soát nhiệt độ vùng cắt ở mức -10 ℃) và dụng cụ cắt cacbua hạt siêu mịn (có phủ lớp TaC, độ cứng HRC68), từ đó hiệu quả kìm hãm hiện tượng tôi cứng bề mặt và hiện tượng dính dao.
Các kịch bản sử dụng của khách hàng
Về mặt đổi mới công nghệ, thiết bị này đã đạt được bước đột phá kép về "tích hợp quy trình + kiểm soát bề mặt chính xác" trong gia công cánh quạt: tích hợp trục chính tĩnh áp Φ 1000mm (tốc độ tối đa 1000 vòng/phút), turret động lực 8 vị trí (hành trình trục Y ± 100mm) và đầu phay liên kết 5 trục (phạm vi lắc ± 120°), có thể hoàn thành việc tiện chính xác vòng ngoài bánh moay-ơ (dung sai IT6), phay chính xác bề mặt cánh (độ sai lệch biên dạng ≤ 0,025mm), khoan lỗ cân bằng (độ chính xác vị trí ≤ 0,05mm) và mài mặt chuẩn (độ phẳng ≤ 0,01mm) trong một lần gá. Đối với gia công biên dạng cánh phức tạp, phương pháp "quy trình tiến dao thích nghi" sáng tạo được áp dụng: dựa trên dữ liệu đo trực tiếp trên máy, các thông số cắt (tốc độ tiến dao 30-80mm/phút) được điều chỉnh theo thời gian thực thông qua thuật toán AI, tăng năng suất loại bỏ vật liệu lên 40% trong khi vẫn đảm bảo độ chính xác; Để giải quyết vấn đề biến dạng của cánh hợp kim titan thành mỏng (độ dày thành 3-5mm), phương pháp "cắt từng lớp tiến dần" được áp dụng, với chiều sâu cắt mỗi lớp được kiểm soát ở mức 0,1-0,3mm, kết hợp với hệ thống tarô cứng (phạm vi tarô M6-M20), nhằm đảm bảo độ chính xác gia công ren đạt cấp 6H.
Khách hàng xử lý sản phẩm hoàn thiện
Kết quả triển khai hoàn toàn phù hợp với tiêu chuẩn thiết bị cao cấp: chu kỳ xử lý từng chi tiết đã được rút ngắn từ 120 phút xuống còn 65 phút, và năng lực sản xuất hàng ngày tăng từ 30 chi tiết lên 58 chi tiết; Dạng biên của cánh quạt được kiểm soát ổn định ở mức ≤ 0,025mm, độ đồng trục giữa trục và cánh đạt ≤ 0,015mm, độ nhám bề mặt đạt Ra0,4 μm, hoàn toàn đáp ứng yêu cầu của hệ thống quản lý chất lượng hàng không vũ trụ SAE AS9100; Hiệu suất khí động học của cánh quạt đã được cải thiện 10% và đã vượt qua chứng nhận hiệu năng động lực học chất lỏng của TÜV Rheinland tại Đức; Tuổi thọ dụng cụ tăng thêm 80% nhờ làm mát nhiệt độ thấp và tối ưu hóa thông số, chi phí dụng cụ cho mỗi bánh cánh giảm xuống còn 450 nhân dân tệ; Hệ thống bảo trì thông minh được trang bị trên thiết bị có thể giám sát rung động trục chính (tần số lấy mẫu 2kHz) và mài mòn dụng cụ theo thời gian thực. Kết hợp với phân tích dữ liệu lớn trong gia công, tỷ lệ sử dụng tổng hợp của thiết bị tăng từ 72% lên 94%, và thời gian ngừng hoạt động hàng năm giảm 520 giờ.
VTC80B đã đạt được bước nhảy từ 'sản xuất đạt tiêu chuẩn' sang 'sản xuất thông minh chính xác' các cánh quạt hợp kim titan. Giám đốc kỹ thuật của công ty cho biết: 'Các cánh quạt của chúng tôi hiện đã được ứng dụng thành công trong các lĩnh vực động cơ hàng không và tuabin khí. Không chỉ vượt qua được chứng nhận nhà cung cấp của Pratt&Whitney, mà còn đáp ứng yêu cầu khắt khe về thời gian vận hành liên tục 20.000 giờ không sự cố. Điều này đã thiết lập một rào cản kỹ thuật cho chúng tôi trên thị trường cánh quạt cao cấp.'. Trường hợp này khẳng định rằng máy tiện đứng CNC đã trở thành thiết bị cốt lõi để đột phá các nút thắt hiệu suất trong lĩnh vực sản xuất cánh quạt cao cấp thông qua sự tích hợp sâu giữa "kiến trúc phối hợp đa trục + thích nghi quy trình vật liệu + kiểm soát độ chính xác thông minh".
EN
