Tecnologia chiave di lavorazione CNC dell'intera girante complessa
Attualmente, sempre più settori stanno iniziando a utilizzare ampiamente l'intera attrezzatura della girante e le complesse attrezzature meccaniche impiegate nell'intera attrezzatura della girante hanno una struttura più complessa, pertanto la precisione della lavorazione CNC pone requisiti più elevati.
Per soddisfare i requisiti di elaborazione, il personale tecnico competente deve rafforzare l'analisi delle tecnologie chiave di lavorazione CNC e ottimizzare la progettazione e le parti di elaborazione. Pertanto, è necessario aumentare gli sforzi per studiare la tecnologia chiave di Lavorazione CNC di giranti complete complesse per svolgere senza problemi il lavoro di produzione.
Panoramica della girante
Attualmente, le giranti sono componenti importanti di vari prodotti, come turbine idrauliche, turbine a vapore, motori aeronautici e altri prodotti.
Le giranti pressurizzano gas e liquidi per raggiungere lo scopo della conversione di energia. La girante è composta da un disco e delle pale.
In base alla sua composizione, la girante può essere divisa in tre tipi: aperta, semichiusa e chiusa. In base alle diverse velocità, ci sono giranti ad alta velocità, giranti a media velocità e giranti a bassa velocità.
La girante è correlata all'uso di apparecchiature meccaniche e la sua qualità è direttamente correlata all'efficienza e alla durata utile della macchina.
La difficoltà di fabbricazione della girante si riflette principalmente nella fabbricazione della pala, in particolare per l'industria aerospaziale e altri settori della girante, poiché presenta un elevato grado di torsione e un canale di flusso stretto, la sua precisione di fabbricazione pone requisiti più elevati e ogni pezzo della pala garantisce coerenza e anche la rugosità della sua superficie deve raggiungere un certo standard.
Inoltre, a causa del ruolo dei fattori materiali, l'intera lavorazione CNC delle lame è diventata molto difficile.
Caratteristiche e processi complessi di lavorazione CNC dell'intera girante
1. Caratteristiche della lavorazione
Nel complesso processo di lavorazione CNC della girante, è necessario utilizzare in modo completo la tecnologia di controllo delle informazioni digitali e i metodi di lavorazione CNC, che favoriscono l'automazione e l'elaborazione efficiente della struttura della girante.
Dopo la lavorazione della girante, poiché lo spessore della lama è ridotto, l'utensile si deforma facilmente durante il processo di lavorazione, con conseguente impatto sulla qualità complessiva della lavorazione.
È difficile calcolare con precisione il vettore dell'asse utensile a causa dell'elevato grado di torsione della lama. Poiché la distanza tra le pale della girante è relativamente ravvicinata, unita a un'elevata altezza della foglia, aumenta la difficoltà della lavorazione CNC.
Per evitare i problemi sopra menzionati, durante la lavorazione dell'intera girante è necessario formulare in anticipo un programma di lavorazione e disegnare uno schema dettagliato di lavorazione delle parti.
Sulla base dello sviluppo del flusso di lavorazione della girante, una ragionevole suddivisione del contenuto di lavoro specifico, in modo che l'apparato di lavorazione e gli utensili di lavorazione possano essere articolati in modo efficiente e possano localizzare con precisione le parti della girante.
Inoltre, dobbiamo controllare rigorosamente gli errori di lavorazione CNC della girante e la tecnologia delle macchine utensili deve svolgere un ruolo guida.
2. Processo di lavorazione
La lavorazione CNC complessa dell'intera girante e la lavorazione meccanica generale della girante hanno un processo di elaborazione simile: prima di tutto è necessario disegnare disegni di lavorazione, in base ai disegni per analizzare la struttura e la forma delle parti e dei materiali, ecc., per il successivo lavoro di elaborazione per garantire praticità.
In secondo luogo, è necessario progettare il processo di lavorazione in combinazione con il principio della lavorazione CNC. In pratica, è necessaria una ragionevole selezione di macchine utensili e attrezzature, e la necessità di localizzare con precisione le parti di lavorazione e la posizione di serraggio.
Successivamente, la disposizione razionale delle fasi di elaborazione, per determinare il modo corretto di utilizzare l'attrezzatura. Prestare attenzione alla compilazione dei dettagli dei documenti di elaborazione e alla necessità di controllare rigorosamente il programma di elaborazione.
Dopo aver completato il riepilogo operativo, è possibile eseguire la lavorazione CNC secondo il progetto, poiché nel processo sono ancora presenti delle carenze, quindi il programmatore deve recarsi nel sito di lavorazione per guidare la lavorazione effettiva e aiutare l'operatore a comprendere le procedure di lavoro specifiche.
3. Sviluppo tecnologico
Sulla base del processo CNC dell'intera lama, sono stati adottati metodi di controllo intelligenti per realizzare la lavorazione CNC della lama.
Nel complesso processo di lavorazione CNC dell'intera girante, che coinvolge più oggetti in lavorazione, è difficile produrre in serie i prodotti.
A causa del piccolo numero di prodotti simili, la lavorazione di precisione su macchine utensili CNC richiede un grado di accuratezza relativamente elevato. È stata eseguita la lavorazione CNC digitale e intelligente di lame grandi e complesse.
Il lavoro principale consiste nel selezionare le parti lavorabili, determinare il programma di lavorazione, disegnare i disegni della girante e decidere il processo di lavorazione. Inoltre, è incluso anche il lavoro di modifica della pala. Dalla programmazione APT al programma CATIA, e ora il processo di produzione CNC per pale grandi e complesse.
Su questa base molti ricercatori internazionali hanno condotto una serie di studi, ottenendo buoni risultati.
Ad esempio, nel sistema CNC a cinque assi, sono state analizzate le macchine utensili CNC a cinque assi, le cause degli errori non lineari e la creazione di macchine utensili CNC a cinque assi adatte al metodo di risoluzione degli errori non lineari.
Per risolvere i problemi di deviazione non lineare causati dalla rotazione del vettore dell'asse utensile e dalla limitazione della corsa rotatoria della macchina utensile, viene studiato un metodo di rilevamento della posizione dell'utensile adatto al CNC a 5 assi.
Progettazione complessiva della girante e pianificazione del sistema di produzione
Nella progettazione e nella produzione dell'intera girante, per adattarla ai diversi ambienti, è necessario realizzare un ampio raggio di curvatura.
Nel tradizionale processo di produzione della girante, prima si utilizzano macchine utensili per fondere la forma della girante, poi si utilizza la macchina per lavorarla, si può anche utilizzare un metodo di lavorazione separato, quindi si saldano tutte le pale e si procede con un ulteriore lavoro di rettifica e lucidatura unificato.
Attualmente, grazie all'uso di moderne macchine CNC per la fresatura, rispetto al processo convenzionale, il processo presenta i vantaggi di elevata precisione, breve ciclo di produzione, facilità di regolazione e così via. Nella fabbricazione di macchine CNC, l'intera lama deve essere forgiata in un pezzo grezzo prima di essere lavorata.
Per questo motivo, il software MASTERCAM viene utilizzato per programmare sistematicamente l'intera lama, garantendone un'elevata precisione.
Il primo passaggio è la modellazione tramite CAD, seguita dalla definizione delle traiettorie degli utensili e, infine, dalla simulazione del processo di taglio.
Processo di modellazione CAD della girante
Attraverso l'analisi di reverse engineering per ottenere i dati complessivi delle pale della girante, gli ingegneri possono anche ottenere i dati rilevanti tramite calcoli dettagliati.
Utilizzando il reverse engineering, combinato con le misurazioni esterne della girante nei dati sullo stato di funzionamento della girante, e poi tramite la modifica del software per ottenere i dati ideali della pala, e quindi inserendo i dati nel sistema CAD, il processo di modifica CAD, in modo da ottenere il modello CAD della girante.
In base all'uso specifico della girante per modificare la struttura complessiva della girante e la forma della pala, le principali forme attualmente utilizzate includono il tipo a superficie curva dritta e il tipo a superficie libera.
Nella costruzione del modello della girante, prima di tutto, si stabilisce il corpo rotante della girante, seguito dalla determinazione della curva caratteristica dell'interfaccia della girante, seguita dall'uso della simulazione al computer della produzione complessiva del modello della girante, solitamente mediante l'uso del software UG che combina la scansione della superficie della girante.
Tecnologia chiave di lavorazione CNC dell'intera girante complessa
1. Tecnologia di pianificazione
Nel processo di lavorazione CNC, la tecnologia di pianificazione svolge un ruolo importante, principalmente in base al percorso dell'utensile da utilizzare.
La pianificazione originale del percorso dell'utensile, solitamente combinata con i dati della superficie delle parti e la forma geometrica, ma questo metodo non favorisce l'uso efficiente di parti e componenti, allo stesso tempo è difficile soddisfare gli standard di configurazione della lama, poiché anche la parte della radice della foglia avrà un effetto restrittivo, nell'elaborazione effettiva, parti e utensili sono inclini a toccare erroneamente il problema di abbassare la qualità dell'elaborazione della girante.
Per il nuovo lavoro di elaborazione della girante, nel processo di pianificazione, la scelta della tecnologia di mappatura dei parametri contribuisce a ridurre il problema del contatto accidentale tra utensile e lama e a ripianificare la traiettoria dell'utensile, per evitare che la traiettoria dell'utensile presenti il problema della corsa a vuoto.
Inoltre, è possibile fissare la linea di flusso della lama e la traiettoria dell'utensile, il che favorisce una lavorazione efficiente dei componenti della girante, garantendo al contempo la qualità complessiva della lavorazione.
2. Tecnologia di elaborazione
Elaborazione di un processo di girante complesso, principalmente sull'intera pala della lavorazione di smussatura del bordo di attacco e di uscita. Poiché nell'elaborazione CNC di giranti intere complesse, molti processi devono basarsi su tecnologie avanzate per raggiungere lo scopo di elaborazione ad alta efficienza.
Tuttavia, l'attuale tecnologia di lavorazione CNC delle lame complesse è ancora in fase di continuo aggiornamento e innovazione, è difficile adattarsi alle complesse esigenze di lavorazione di precisione delle lame. Nella lavorazione della smussatura del bordo anteriore e posteriore della lama, il metodo di intercettazione della corda viene utilizzato per risolvere il percorso di taglio, il che favorisce il miglioramento del livello di lavorazione.
Questo algoritmo è caratterizzato da un'aritmetica semplice e da una ridotta possibilità di errori di calcolo e di fabbricazione.
Quando si calcola la dimensione del gradino, la natura della superficie deve essere analizzata in modo completo. Se la superficie è caratterizzata da planarità, la dimensione del gradino verrà aumentata e la curvatura della superficie verrà ridotta allo stesso tempo. Aumentando gradualmente la curvatura della superficie si ridurrà la dimensione del gradino.
Di solito è necessario ridurre il raggio del bordo di scarico e del bordo di ingresso della pala per ottimizzare le prestazioni complessive della girante. Se il raggio del raccordo sulla punta della pala è di circa 0.15 mm, il vettore dell'asse della pala ruoterà rapidamente, aumentando così l'errore e causando il problema del taglio eccessivo sul bordo.
Pertanto, è necessario rafforzare il controllo della parte arrotondata della lavorazione, per evitare il problema dell'errore, combinato con la situazione effettiva dell'errore per integrare e migliorare la ragionevolezza della lunghezza del passo dell'utensile.
3. Progettazione del percorso utensile per la sgrossatura e la lavorazione fine
Progettazione del percorso utensile di sgrossatura
La traiettoria del percorso utensile di sgrossatura è progettata per rimuovere il materiale in eccesso in tempo utile per completare in modo efficiente il lavoro di lavorazione.
Pertanto, la selezione degli utensili deve tenere conto del fatto che la fresa a testa sferica a raggio ampio, nel processo di sgrossatura, il metodo offset e il metodo di taglio a strati utilizzano una velocità più elevata, nel processo di lavorazione del pezzo grezzo di precisione con il metodo offset utilizzano una frequenza più elevata, è possibile implementare la fusione e la forgiatura del pezzo grezzo.
Se il pezzo grezzo presenta un margine ampio, è opportuno utilizzare il metodo del taglio a strati.
Per completare in modo efficiente il lavoro di lavorazione, è necessario impostare ragionevolmente il piano di sicurezza, il punto di partenza e lo strato alti.
Progettazione del percorso utensile di finitura
Nel processo di finitura è necessario ottimizzare la progettazione della traiettoria del percorso dell'utensile per garantire la razionalità del metodo di percorso dell'utensile, il che favorisce il miglioramento della precisione della lavorazione ed evita errori di lavorazione.
In particolare, è necessario progettare scientificamente la traiettoria del runner e la traiettoria della lama. Per proteggere la qualità e l'efficienza della lavorazione, è necessario selezionare ragionevolmente l'inclinazione e il diametro dell'utensile, attualmente in fase di lavorazione, come il metodo di generazione della traiettoria a spirale dell'altezza residua che ha un tasso di applicazione più elevato.
4. Tecnologia di modifica
La lavorazione CNC complessa dell'intera girante coinvolge più parti e ciascuna di esse presenta strutture complesse, come la forma della pala, che è molto complessa, e ci sono più fattori influenti nella fase di lavorazione.
Ad esempio, per la lama di accerchiamento, nella progettazione della traiettoria dell'utensile trovata tra l'utensile e la lama è facile toccare accidentalmente il problema. L'implementazione della tecnologia di trasformazione vettoriale dell'asse dell'utensile può ottimizzare il ruolo di controllo e il funzionamento della tecnologia è meno difficile, principalmente nel processo di progettazione della traiettoria dell'asse dell'utensile utilizzando il metodo di calcolo dell'interpolazione lineare.
Nel processo di lavorazione, principalmente nel punto di caduta dell'utensile per interpolazione, si riduce l'incidenza del problema del falso contatto e si favorisce una lavorazione di alta qualità dell'intera girante.
La determinazione del vettore dell'asse utensile è un aspetto fondamentale nella progettazione della programmazione CNC a cinque coordinate.
Il metodo a cinque coordinate per la lavorazione e la produzione delle giranti ha portato praticità, ma ha anche aumentato la difficoltà della programmazione CNC.
Il nucleo è il vettore dell'asse utensile e la lavorazione fluida. A causa della forma complessa dell'intera girante, nella lavorazione CNC si incontrano spesso tutti i tipi di interferenza e conflitto. Con il cambiamento di complessità e schema di struttura, anche il controllo del vettore dell'asse utensile presenta alcune difficoltà. Per le giranti aperte, non è necessario ruotare troppo il vettore dell'asse utensile per facilitare il movimento dell'utensile.
Per pale curve dritte, è necessaria la fresatura laterale. Per pale a forma libera, la lavorazione è macchinosa. Per l'intera girante con corona, la lavorazione è eseguita a pezzi ed è possibile un serraggio multiplo.
Tuttavia, a causa della presenza della corona, è facile che si verifichi un'interferenza tra gli ingranaggi. A causa della grande deformazione dell'intera girante e del piccolo gioco tra le pale, è molto facile produrre un'interferenza globale dell'asse dell'utensile quando si utilizza il metodo di spostamento circolare dell'utensile.
La levigatura del vettore dell'asse utensile si riferisce al cambiamento fluido e uniforme del vettore dell'asse utensile durante il taglio. Una transizione fluida migliora la finitura e la qualità della superficie del pezzo e riduce le vibrazioni durante il taglio.
Se la direzione assiale dell'utensile non è uniforme, la velocità sarà sempre più lenta, per cui l'asse dell'utensile oscillerà, provocando morsi e la rottura di parti gravi.
Fig. 1 Diagramma schematico del vettore dell'asse utensile
5. Tecnologia di controllo della distorsione della lama
Per evitare il problema della distorsione della pala, quando si esegue la produzione CNC di pale integrali complesse, è opportuno prendere in considerazione la selezione dei parametri tangenziali in ogni fase.
Pertanto, quando si stabilisce l'equazione target, è necessario ottimizzare ragionevolmente il target per ottenere la minima deformazione della lama. Su questa base, è possibile selezionare ragionevolmente un processo di taglio adatto. Attualmente, per ridurre al minimo la deformazione della lama come premessa dell'obiettivo di ottimizzazione, ci sono due algoritmi diversi: uno è il metodo di simulazione diretta e l'altro è quello di utilizzare il metodo degli elementi finiti per la modellazione.
Indipendentemente dal metodo, la formula della forza di taglio viene stabilita in base alla quantità di taglio e la forza di taglio calcolata viene applicata alla modellazione del pezzo in lavorazione. Analizzando il processo transitorio del pezzo in lavorazione, è possibile realizzare un controllo efficace della forza di taglio del pezzo in lavorazione.
Tuttavia, a causa del metodo di modellazione diretta, ci sono molte limitazioni nel processo di modellazione, quindi non è adatto per parti complesse. Utilizzando il metodo di modellazione a elementi finiti, la pala viene prima modellata da un elemento finito e poi analizzata dalla forza.
Sulla base di ciò, il software degli elementi finiti può essere utilizzato per calcolare e risolvere la deformazione della pala e adottare tempestivamente misure di controllo.
6. Tecnologia di rilevamento e analisi dei dati
Analisi dell'effetto delle esigenze di elaborazione delle parti per utilizzare la tecnologia di test e il personale combinato con i risultati dell'implementazione di misure di miglioramento mirate per proteggere la qualità complessiva dell'elaborazione. Trattamento correttivo tempestivo delle parti che non soddisfano le specifiche.
L'industria manifatturiera moderna richiede una rigorosa accuratezza di lavorazione, prestando grande attenzione alle prestazioni dei componenti, alla modellazione e ad altri aspetti, da qui la necessità di una scelta ragionevole della tecnologia di collaudo.
Nell'ispezione delle parti delle pale, l'uso del metodo di ispezione CMM può essere impiegato in diverse occasioni per ottenere risultati di misurazione accurati, ma questo metodo si concentra sui cambiamenti ambientali e la misurazione sul campo non è adatta all'uso.
Il metodo di ispezione del campione di profilo ha un tasso di utilizzo più elevato. Può essere utilizzato nell'ispezione in loco in quanto può realizzare lavori di ispezione ad alto volume e migliorare l'efficienza complessiva del lavoro. Tuttavia, questo metodo presenta delle carenze in termini di accuratezza del rilevamento.
Negli ultimi anni, l'uso graduale di metodi di misurazione ottica, non solo adatti al processo di misurazione in loco, ma in grado di coprire anche la superficie delle parti in modo completo, favorisce il completamento efficiente del lavoro di misurazione, ma richiede maggiori investimenti e presenta alcune carenze nella precisione della misurazione.
Pianificazione dell'intero processo di lavorazione CNC senza coordinate della girante
1. Selezione ragionevole dei pezzi grezzi della girante complessiva
La selezione del grezzo non può esistere tolleranza di taglio. Elaborazione del grezzo iniziale, è possibile utilizzare in modo completo i metodi di tornitura e forgiatura. Quando si elaborano parti di forma libera, assicurarsi dell'uniformità della tolleranza di finitura. La forma e le dimensioni del grezzo devono essere progettate accuratamente in base alla forma e alle dimensioni della parte.
2. Divisione delle fasi di lavorazione CNC
Nel processo di lavorazione è necessario rimuovere circa il 70% del materiale e lavorare superficialmente una quantità maggiore di materiale, tra cui, ad esempio, il filetto della radice della foglia e la lama e altre parti del lavoro di lavorazione.
Poiché le parti complessive della girante sono molto complesse, è possibile suddividerle ulteriormente in lavorazioni CNC per sgrossatura e semifinitura e finitura in tre parti.
3. Selezione del dato di processo
Nella fase di lavorazione, di solito è necessario coincidere con l'asse Z e l'asse C del sistema di coordinate programmato e, allo stesso tempo, è anche necessario coincidere con l'asse C e l'asse di rotazione della parte. Di solito, l'asse Z viene utilizzato come asse, altrimenti viene utilizzato come asse. Per ridurre la difficoltà di programmazione, gli assi devono essere regolati in modo che coincidano con l'asse Z.
Conclusione
In pratica, l'innovazione continua delle tecnologie chiave per la lavorazione CNC dell'intera girante complessa può compensare le carenze della tradizionale produzione di lavorazioni meccaniche, per risolvere i complessi problemi del processo di lavorazione dell'intera girante.
Tuttavia, la continua innovazione tecnologica aumenta anche la difficoltà delle operazioni tecniche, per il personale di presentare requisiti più elevati, il personale di elaborazione deve saper usare tecnologie chiave, in particolare deve prestare attenzione al controllo della deformazione e alla levigatura, ecc., padroneggiando i punti tecnici, per garantire che i parametri di riferimento del processo per la ragionevolezza della fase di elaborazione effettiva e allo stesso tempo per una divisione ragionevole, per completare accuratamente il lavoro di elaborazione.
Nel futuro processo di sviluppo, il personale tecnico competente dovrà migliorare costantemente gli sforzi di ricerca e continuare ad apprendere tecnologie avanzate, per garantire l'effetto di controllo complessivo e ottimizzare le prestazioni della girante.