Pięcioosiowe rozwiązanie do frezowania CNC dla zintegrowanego ostrza wirnika

Wirnik integralny jest podstawowym elementem silników turbodoładowanych i turbodoładowanych.Jest szeroko stosowany w energetyce, lotnictwie, petrochemii, metalurgii i innych gałęziach przemysłu.Jest to typowa, złożona część typu kanałowego z ustandaryzowanym modelowaniem.Środki obróbki, dokładność obróbki i jakość powierzchni obróbki jego profilu bezpośrednio wpływają na parametry aerodynamiczne i sprawność mechaniczną silnika oraz mają decydujący wpływ na osiągi silnika.Wirnik integralny stał się typową częścią trudną do obróbki ze względu na złożoność zakrzywionej powierzchni i wysoką dokładność obróbki.

Wraz z rosnącym zapotrzebowaniem rynku na silniki turbinowe, coraz bardziej konieczne staje się osiągnięcie wydajnej obróbki wirników integralnych.Obecnie powszechnymi materiałami wirnika integralnego są stop aluminium, stop tytanu, stal nierdzewna itp.
Złożoność obróbki wirnika polega głównie na złożoności modelowania powierzchni łopatek, które można podzielić na powierzchnię rządzoną i nieliniową zgodnie z zasadą formowania, a powierzchnię rządzoną można podzielić na rozwijalną powierzchnię rządzoną i nierozwijalną powierzchnię rządzoną.Frezowanie NC w pięciu osiach jest jedną z powszechnie stosowanych metod obróbki wirnika integralnego o dobrej elastyczności, wysokiej wydajności obróbki i szerokim zastosowaniu.W zależności od różnych kształtów powierzchni wirników, do obróbki na obrabiarkach CNC stosuje się zwykle dwa rodzaje metod, a mianowicie metodę frezowania punktowego i metodę frezowania bocznego.

Ze względu na złożony kształt integralnego wirnika i duże zniekształcenie łopatki, obróbka integralnego wirnika jest bardzo łatwa do ingerencji, więc trudność obróbki polega na obróbce zgrubnej i wykańczającej prowadnicy i łopatki.W procesie obróbki NC integralnego wirnika często stosuje się frez z kulką stożkową, aby zminimalizować nadmierne skrawanie i zakłócenia powodowane przez frez, a frez może nadal mieć dobrą sztywność podczas obróbki wąskich prowadnic.
Aby wirnik spełniał wymagania aerodynamiki, łopata często przyjmuje strukturę o dużym kącie skręcenia i zmiennym zaokrągleniu przy nasadzie, co stawia wyższe wymagania wobec obróbki wirnika.Wymagania techniczne dotyczące obróbki wirnika integralnego obejmują wymagania dotyczące rozmiaru, kształtu, położenia, chropowatości powierzchni i innych aspektów geometrycznych, a także wymagania dotyczące właściwości mechanicznych, fizycznych i chemicznych.Łopatka wirnika musi mieć dobrą jakość powierzchni, a dokładność jest zwykle skoncentrowana na powierzchni łopatki, powierzchni piasty i powierzchni nasady łopatki.Wartość chropowatości powierzchni powinna być mniejsza niż Ra0.8um.

Aby spełnić powyższe wymagania, przy obróbce wirnika integralnego często napotyka się następujące problemy:
① Zintegrowany wirnik ma wąski kanał przepływu, stosunkowo długą łopatkę i niską sztywność, co należy do części cienkościennych i łatwo ulega deformacji podczas obróbki.W procesie skrawania, ze względu na rolę własnej konstrukcji i zewnętrznej siły skrawania, wlot prowadnicy i górny koniec ostrza będą wytwarzać linie drgań.Czasami, aby uniknąć karbowania, konieczna jest zmiana ostrości narzędzia, co spowoduje powstawanie zadziorów na wlocie, wylocie i krawędziach ostrza rynny.Aby zapewnić jakość powierzchni integralnego wirnika, wymagana jest odpowiednia sztywność frezu, wystarczająca przestrzeń do usuwania wiórów i odpowiednia ostrość.

② Głębokość ostrza w najwęższej części prowadnicy jest znacznie większa niż średnica narzędzia, a sąsiednia przestrzeń ostrza jest bardzo mała.Średnica narzędzia jest mała podczas czyszczenia kątowego, a narzędzie jest łatwe do złamania.Kontrola głębokości skrawania jest również kluczową technologią obróbki.
③ Powierzchnia integralnego wirnika jest swobodną powierzchnią, z wąskim kanałem przepływu, poważnym odkształceniem łopatek i wyraźną tendencją do odchylania się do tyłu.Bardzo łatwo jest spowodować zakłócenia podczas przetwarzania, co jest trudne w obróbce.Niektóre wirniki mają łopatki pomocnicze.Aby uniknąć kolizji, zakrzywioną powierzchnię należy obrabiać w odcinkach.Dlatego trudno jest zapewnić spójność obrabianej powierzchni.
④ Biorąc pod uwagę, że cały wirnik obraca się z dużą prędkością w rzeczywistej pracy, z prędkością 30000-50000 obrotów, konieczne jest zapobieganie wibracjom i redukcja hałasu, dlatego wymagania dotyczące wyważenia dynamicznego są wysokie, co poprawia wymagania dla obrabiarek i narzędzia.Konieczna jest oszczędność czasu obróbki oraz zapewnienie stabilności i symetrii cięcia.
Biorąc pod uwagę sztywność obrabiarki, frezu, uchwytu i integralnego wirnika, zaprojektowanie rozsądnej struktury frezu i wybór odpowiedniego procesu produkcyjnego może spełnić wymagania produkcyjne integralnego wirnika.