Die großartige Möglichkeit, Rotorblatt-Prototypen mit 5-Achsen-CNC herzustellen

Gepostet am 8. Okt. 2019, | Von Victoria, WayKen-Projektmanagerin

Im normalen Leben wissen die meisten von uns nicht, was ein Rotor ist und wie man einen herstellt. Für einen fanatischen Ingenieur ist dies jedoch der einzige Gegenstand in seinem Gehirn. Lassen Sie uns zunächst lernen, was der Rotor ist. Rotoren oder Rotorblätter, ein Lüfter im Motor eines Autos oder Flugzeugs, verbessern die Leistung des Motors, indem Kraftstoffdampf mit Abgasen in den Motor geblasen wird.

Ein Rotor ist eine rotierende Kraftmaschine, die die Energie eines strömenden Mediums in mechanische Arbeit umwandelt. Es ist einer der Hauptbestandteile von Flugtriebwerken, Gasturbinen und Dampfturbinen. Für einen manischen Ingenieur ist alles, was er will, ein Rotorblatt-Prototyp mit hoher Präzision, wodurch sein Design gut funktioniert. Wie fertigt man Rotoren oder Rotorblattprototypen perfekt durch 5-Achsen-CNC-Fräsen?

Der Hintergrund von Rotor

Heute ist die Erdgasverbrennung die zweitgrößte Stromerzeugung der Welt. Erdgas wird durch eine Gasturbine in elektrische Energie umgewandelt, und der Rotor seines Kompressors ist eine schwierige Hauptkomponente, die im Herstellungsprozess auftritt. Die Entwicklung von Turbinenschaufeln geht von der anfänglichen Vollschaufel zur Hohlschaufel, von der Bearbeitung der Restschaufel zur nicht verbleibenden Schaufel, dann zur orientierten (einkristallinen) Hohlschaufel. Die tektonische Entwicklung moderner Turbinenschaufeln ist offensichtlich, und die Form und das Lumen der Schaufeln werden immer komplexer.

Fräsen ist ein Bearbeitungsprozess, bei dem ein rotierendes Schneidwerkzeug verwendet wird, um Material zu entfernen. Anwendungsgebiete für das Fräsen von Freiformflächen sind zum Beispiel der Formenbau und die Luft- und Raumfahrtindustrie. Außerdem sind Turbinenschaufeln und Laufräder komplizierte Teile, die mit Fräswerkzeugen bearbeitet werden.

Traditionelle Verarbeitungsbefestigungslösung

Um die 5-Achsen-Bearbeitung des Rotorblatts zu verwenden, wird die untere flache Oberfläche des Rotorteils eingerichtet und das Innenloch zentriert, dann besteht die Hauptarbeit darin, die Blattform zu bearbeiten. Hier ist die traditionelle Bearbeitungsmethode der Turbinenhalterung:Der Zylinder drückt den zu pressenden Hebelarm von der Oberseite des Teils. Ein solches Schema hat offensichtliche Mängel.

1. Die Spannkraft ist begrenzt. Der Klemmvolumenmechanismus begrenzt die Größe des Zylinders, was zu einer begrenzten Klemmkraft führt.
2. Das Gerät erfordert zu viel Verarbeitung. Dieses Schema erfordert, dass, wenn das Teil bearbeitet wird, die Teile rotieren und die Pressarme nicht rotieren, was hohe Anforderungen an die obere und untere Koaxialität des Mechanismus stellt
3. Die Teilefreiheit ist begrenzt. Der obere angepresste Hebelarm nimmt den oberen Bearbeitungsraum ein, was höhere Anforderungen an das Werkzeug und das Bearbeitungsprogramm stellt.
4. Umständliche Installation. Die Wartung ist relativ schlecht und der Luftanschluss ist umständlich.
5. Umständliche Installation. Die Sorte ist einfach und die Vielseitigkeit ist schlecht. Das Ersetzen der Sorte erfordert eine Neugestaltung der Vorrichtung.

Genaue Befestigungslösung

Die kreative Vorrichtung verwendet einen pneumatischen Aktionsmodus, bei dem es sich um einen selbstsichernden Federmodus handelt. Nach dem Spannen muss die Luftquelle nicht angeschlossen werden. Die Spannkraft beträgt etwa 400 kg. Nach dem Einrichten der Vorrichtung ist es an der Zeit, mit der Bearbeitung der Klingenform durch 5-Achsen-CNC zu beginnen. Diese verbesserte Lösung hat drei Vorteile.

1. Die Bearbeitungsfunktionen sind komplett offen und Werkzeug und Bearbeitungsbahn sind frei wählbar.
2. Die Vorrichtung ist sehr vielseitig und kann die Bearbeitung verschiedener Arten von Teilen realisieren, indem der Positionierungsblock und der entsprechende Typ von Zugbolzen geändert werden.
3. Einfach zu installieren, einfach zu warten, die Leuchte ist leicht und einfach.

Aufbereitung und Inspektion des Rotors

Um eine vollständige und gleichmäßige Bearbeitung der Schaufeln zu ermöglichen, ist es erforderlich, für jede Seite der Schaufel eine Hilfsfläche zu schaffen und diese in u- und v-Richtung zu verlängern. Diese Hilfsflächen werden als Antriebsflächen zum Erzeugen von Werkzeugwegen verwendet.

Insgesamt war die erhaltene Oberflächenqualität zufriedenstellend und überstieg nie 1 µm Ra. Vergleicht man die Rauheit der Klingen untereinander, kann man nur sagen, dass die Rauheit der zweiten Klinge geringer ist als die Rauheit der vierten Klinge.

Vor Beginn der anderen Seite des Blattes wird das erste Blatt von drei Bearbeitungsstufen (Schruppen, Vorschlichten und Schlichten) auf einer Seite des Blattes durchgeführt, gefolgt von einer guten Oberflächenbearbeitung (hauptsächlich auf der ersten bearbeiteten Seite) dort noch Material im angrenzenden Zwischenraum zwischen den Schaufeln. Es gibt jedoch immer noch Rillenspuren auf der Oberfläche, und der mögliche Ursprung ist die vom CAM-System generierte Werkzeugbahn.

Bei der Bearbeitung der anderen Seite der Klinge sind aufgrund der mangelnden Steifigkeit der zu bearbeitenden länglichen Geometrie Geräusche zu hören, es gibt Anzeichen von Rattern an der Oberseite der Klinge und es bleiben Grate zurück.

Um diese Probleme zu vermeiden, ist es notwendig, Aluminiumdünnwände (wie Turbinenschaufeln) zu fräsen und die Seitenkanäle der Schaufeln abwechselnd in Schritten von 0,5 bis 2 mal dem Fräsdurchmesser zu fräsen. Die vom dritten und vierten Blade-Server verwendeten Richtlinien folgen dieser Empfehlung. Die Bearbeitung der dritten Klinge ist in zwei Stufen unterteilt, und die Bearbeitung der vierten Klinge ist in drei Stufen unterteilt, und sobald die Länge des länglichen Merkmals reduziert ist, wird eine höhere Steifigkeit erwartet.

Es gibt jedoch Rattermarken und Grate auf der Oberseite dieser Klingen. Das Teilen der Klinge reduziert nur den Geräuschpegel und die Anzahl der Grate, aber in Bezug auf die Rauheit kann nicht von einer Verbesserung gesprochen werden. Für die zweite Klinge mit dem niedrigsten Rauheitswert berücksichtigt diese Strategie keine Empfehlungen für zumindest die Schruppstufe vor den Schlichtoperationen. Aufgrund des Mangels an Zugänglichkeit und Privilegien wird der Vorgang in vier Phasen unterteilt, wobei sich die Blade-Seiten abwechseln.

Beide angrenzenden Zwischenräume der achten und letzten Klinge werden aufgeraut und halbfertig bearbeitet, bevor die Operation abgeschlossen ist. Das Werkzeug fräst dann die Einsätze auf die gleiche Kontur, sodass die Schrittgröße das 0,5- bis 2-fache des Fräsdurchmessers beträgt, wie es durch die Vorbearbeitung und das Fräsen dünner Wände mit abwechselnden Blattseiten empfohlen wird.

Nach dem sorgfältigen Entgraten und Glattschleifen muss perlgestrahlt werden, um eine ansprechende Oberfläche zu erhalten. Wir verwenden CMM in Kombination mit 3D-Scannern, um alle Abmessungen des Rotors zu prüfen, um die hohe Präzision von +/- 0,005″ zu gewährleisten, die den Anforderungen des Kunden entspricht. Wir sind stolz darauf, dass unser Team eine so erstaunliche Arbeit leistet, die von Kunden hohe Anerkennung und Lob erhält.

Abschließende Bemerkungen

Rotorblätter sind Schlüsselkomponenten von Flugtriebwerken. Es ist ein typisches schwer zu bearbeitendes Werkstück. Tatsächlich kann es auch das „externe Display“ mit der höchsten Auftrittsrate sein. Viele Unternehmen verwenden dieses Werkstück oft als Beschreibung ihrer Verarbeitungsfähigkeiten, so dass exzellente Bearbeitungslösungen für Rotorblätter auch eine starke Unternehmensstärke darstellen. Als professioneller Anbieter von Prototypen aus einer Hand ist WayKen in der Lage, Rotorteile mit komplizierten Strukturen durch 5-Achsen-CNC-Fräsen zu bearbeiten. Wenn Sie weitere CNC-Bearbeitungs- oder CNC-Aluminium-Dienstleistungen benötigen, kontaktieren Sie uns bitte unter [email protected], Sie verdienen bessere Prototypen.