Prozessanalyse der Verbund Bearbeitung duennwandiger Gehaeuseteile durch 5-Achs-Fraesen Drehen
Stichwort: 5 - Achsen Fräsbearbeitung Ring dünnwandiger Gehäuse
Hochleistungsflugzeugmotoren verwenden eine große Anzahl von integralen, dünnwandige komplexen Strukturen und schwierig zu bearbeitenden Materialteilen. Die Verwendung einer komplexen, insgesamt dünnwandigen Struktur verringert das Gewicht der Motorkomponenten und trägt dazu bei, das Schub-Gewichts-Verhältnis des Motors zu erhöhen, erhöht jedoch auch die Verarbeitungsschwierigkeiten. Die Außenfläche und der Montagesitz des dünnwandigen Gehäuses mit der komplexen Struktur des Flugtriebwerks müssen mit fünf Achsen gefräst werden, und die Innenfläche sowie die vorderen und hinteren Montagekanten müssen NC-gedreht werden. Die Positionierungslöcher und Verbindungslöcher an der vorderen und hinteren Montageseite müssen gebohrt, aufgeweitet, gedreht und angelenkt werden. Beim Dünnwandbohren und bei verschiedenen Prozessen kommt es zu einem Verformungsphänomen, das dazu führt, dass der nachfolgende Verarbeitungsprozess festgeklemmt und schwer zu finden ist, was die Verarbeitungsqualität und Effizienz des Gehäuses erheblich beeinträchtigt. Seit der Geburt der weltweit ersten CNC-Werkzeugmaschine in den USA im Jahr 1952 gab es immer mehr Arten von CNC-Werkzeugmaschinen, immer leistungsfähigere Funktionen und Multifunktionen. Das Verbundbearbeitungszentrum ist in der Luftfahrtindustrie weit verbreitet und löst das Problem der komplexen Bearbeitung komplexer Strukturen und schwer zu bearbeitender Materialien. Das 5-Koordinaten-Fräs-Drehcompound-Bearbeitungszentrum hat die Funktionen Bohren, Bohren, Fräsen und Drehen. Es ist mit einem 40-fach Werkzeugmagazin mit automatischer Werkzeugwechselbearbeitung sowie mit Renishaw-Infrarotsonden und Online-Messsystemen ausgestattet. Es kann die Mehrprozess-Verbundbearbeitung des Maschinenteils realisieren, wobei Fehler vermieden werden, die durch das sekundäre Spannen und Ausrichten der dünnwandigen Maschine verursacht werden, und die Bearbeitungsautomatisierung verbessert wird.
In den letzten Jahren wurde auf dem Gebiet der Bearbeitung von Triebwerksgehäusen die Technologie der Bearbeitung von Fräs-Dreh-Compounds im Ausland in großem Umfang eingesetzt. Die Produktionseffizienz wird erheblich verbessert, der Verarbeitungsfluss wird verringert, der Verarbeitungszyklus wird verkürzt, die Einführung anderer Anlagenfabriken wird eingespart und die Wahrscheinlichkeit des Wartens und Absturzens verschiedener Anlagen wird verringert. Gleichzeitig wird die Qualität der Teilebearbeitung verbessert, die Konsistenz beim Fräsen, Drehen und Bohren sichergestellt und die Kosten für Schneidwerkzeuge gesenkt. Inländische 5-Achsen-Fräsmaschine Compound-Bearbeitungszentrum Ausrüstung gibt es ausgereifte Fälle der Anwendung der Fräsmaschine Compound-Verarbeitungstechnologie in inländischen Triebwerksgehäuse. In diesem Artikel wird die Anwendung der Fräs-Dreh-Verbundbearbeitungstechnologie in der dünnwandigen Gehäusebearbeitung von Aeroengine vorgestellt, die auf dem fünfkoordinierten Fräs-Dreh-Verbundbearbeitungszentrum und dem gesamten ringförmigen dünnwandigen Gehäuse basiert. Es umfasst hauptsächlich:
Einführung in das Verbundbearbeitungszentrum der Fünf-Koordinaten-Fräsmaschine, Prozessanalyse des Integralring-Dünnwandgehäuses. Die Planung des Prozessablaufs der kombinierten Fräs- und Drehbearbeitungstechnik, die Erstellung des NC-Programms für die kombinierte Fräs- und Drehbearbeitung sowie der Verifizierungsprozess der virtuellen Simulationsverarbeitung.
Verfahrenstechnische Analyse von Integralring-Dünnwandgehäusen
1. Teilstruktur
Das Außengehäuse ist eine Komponente des Hochdruckkompressorgehäuses des Flugzeugtriebwerks und gehört zu einem typischen insgesamt dünnwandigen Ringgehäuse. Seine innere Oberfläche ist ein rotierender Körper, der durch maschinelle Bearbeitung fertiggestellt wird; Die äußere Oberfläche weist geprägte Inseln mit gleichmäßiger Verteilung auf, die durch Fräsen vervollständigt werden. Installationskanten und radiale Löcher sind auf der vorderen, hinteren und radialen Oberfläche des Gehäuses verteilt. Der Aufbau des Gehäuses entspricht voll und ganz den Anforderungen der Fräs-Dreh-Compound-Verarbeitungstechnik. Die Hauptabmessungen des Teils sind: Der maximale Außendurchmesser beträgt 468,1 mm. Der minimale Innendurchmesser beträgt 433,4 mm. Die Höhe beträgt 69,75 mm. Die minimale Wandstärke (1 + 0,2) mm. Die Ebenheit der Endfläche beträgt 0,03 mm. und die minimale Position der Endfläche und des radialen Lochs ist & PHgr; 0,03 mm, wie in 1 gezeigt.
KangDing bearbeitete ringförmige dünnwandige Hülle
2. Teile material
Gemäß den Anforderungen der Konstruktionszeichnungen ist der Werkstoff 1Cr11Ni2W2MoV, austenitischer Edelstahl. Die Konstruktion erfordert eine Härte von HB311 ~ 352, und die Festigkeit kann entsprechend der Prozesswärmebehandlung eingestellt werden, aber die Wärmebeständigkeit und die Korrosionsermüdung sind anderen rostfreien Stählen überlegen.
3. Bearbeitung Schwierigkeiten Analyse
Das äußere Gehäuse der minimalen Wandstärke von nur 1 mm, die Endposition der Löcher in Bezug auf die End- und Stopöffnung nur für φ0,03 mm, die eine typische einstückige ringförmige dünnwandige Maschine ist. Die Schwierigkeit bei der Bearbeitung dieses Teils besteht darin, die vom Design geforderte Position von φ0,03 mm sicherzustellen. Wenn das Teil nach der Bearbeitung deformiert wird, betragen die Endfläche und der Anschlag des Teils mehr als 0,015 mm, und die Position des Positionierungslochs, die durch die sekundäre Klemmung korrigiert wird, ist schwierig
sicherzustellen.
Erkenntnisse aus der Prozessanalyse des Außengehäuses.
Aufgrund der geringen Wandstärke der Maschine handelt es sich um eine typische Integralringmaschine, die nach der Bearbeitung eine gewisse Verformung erzeugt. Aufgrund der geringen Wandstärke der Ummantelung gehört sie zum typischen einstückigen Ringmantel, der nach dem Drehen eine gewisse Verformung hervorruft. Üblicherweise wird nach der Bearbeitung des Gehäuses die Bearbeitung der vorderen und hinteren Montagekanten und der radialen Montagesitzlöcher angeordnet, was die Schwierigkeit des zweiten Festklemmens und Ausrichtens der Teile verursacht. Der Fehler der sekundären Spannausrichtung wirkt sich auf die Position der Präzisionsbearbeitung der Positionierungslöcher aus, und es ist schwierig, die Bearbeitungsqualität sicherzustellen.
Das Bearbeitungskonzept der Fräs- und Drehcompound-Technologie lautet „einmaliges Spannen, Bearbeiten und Komplettieren aller Oberflächen- und Lochbearbeitungen der Teile“. Das heißt, die Innenflächenbearbeitung und die Außenflächenfräsbearbeitung eines Teils auf einer Maschine und die Lochbearbeitung auf der Oberfläche des Teils können auf einer Werkzeugmaschine durchgeführt werden, was die hochpräzise Montage der Teile sicherstellen kann. Daher wird gemäß den strukturellen Eigenschaften und technischen Anforderungen des integrierten dünnwandigen ringförmigen Gehäuses das Verbundbearbeitungsschema der Außengehäusefräsmaschine formuliert. Die Endfläche und die Endflächenreferenz sowie die Mundfläche werden durch einen einzigen Vorgang und eine einzige Klemmung bearbeitet. Vermeiden Sie Fehler durch sekundäres Spannen, verkürzen Sie den Prozessweg, verbessern Sie die Bearbeitungseffizienz und stellen Sie die Bearbeitungsqualität sicher.
2.
Fräsen Drehen Verbundbearbeitung
Das Prinzip des Fräsens des Bearbeitungsprozesses:
Versuchen Sie, die Bearbeitung von Teilen in mehreren Richtungen in einer Aufspannung abzuschließen.
Gemäß dem oben erwähnten Verfahren und Prinzip zur Herstellung von Fräs- und Verbundprozessen wird der Prozessweg des Teils wie folgt bestimmt:
0 blanke Materialtabelle —15 Ultraschallprüfung —20 Rohdrehrückseite —25 Rohdrehrückseite - 30 Bohrkragenvorderwinkelloch — 35 Rohfräsnabe - 40 Entgraten — 45 Stabile Bearbeitung — 50 Reparaturvorderendreferenz— 55 Halbfertiges Drehen des hinteren Endes - 60 Halbfertiges Vorderende und feines Winkelloch - 65 Fertigstellen des hinteren Endes, des Fräsvorsprungs und der Bohrkragenfläche - 70 Endbearbeitung der distalen Stirnfläche und Bohrung - 75 Entgratungs- und Klemmfläche - 80 Markierung - 83 Zwischentest - 85 Reinigung - 90 Durchleuchtung - 95 Reinigung - 100 Endkontrolle.
Aus der Sicht des technologischen Weges, die grobe Bearbeitung dieses Teils ist auf der CNC-Vertikal-Drehmaschine. Bedenkt man, dass es für das Vierbackenfutter auf der Fräs- Werkbank keine Positionierungsnut ist, ist es unmöglich, Schruppen im Fräsbearbeitungszentrum auszuführen. Für die Präzision der Maschine kann das Schruppen nicht an der Fräseinrichtung durchgeführt werden. Ausgehend von 30 Prozessen werden die restlichen Bearbeitungsprozesse im Fräsmaschinen-Zentrum durchgeführt, insgesamt 7 Umsätze zum Schruppen, Vorschlichten und Schlichten von Teilen.
Hochleistungsflugzeugmotoren verwenden eine große Anzahl von integralen, dünnwandige komplexen Strukturen und schwierig zu bearbeitenden Materialteilen. Die Verwendung einer komplexen, insgesamt dünnwandigen Struktur verringert das Gewicht der Motorkomponenten und trägt dazu bei, das Schub-Gewichts-Verhältnis des Motors zu erhöhen, erhöht jedoch auch die Verarbeitungsschwierigkeiten. Die Außenfläche und der Montagesitz des dünnwandigen Gehäuses mit der komplexen Struktur des Flugtriebwerks müssen mit fünf Achsen gefräst werden, und die Innenfläche sowie die vorderen und hinteren Montagekanten müssen NC-gedreht werden. Die Positionierungslöcher und Verbindungslöcher an der vorderen und hinteren Montageseite müssen gebohrt, aufgeweitet, gedreht und angelenkt werden. Beim Dünnwandbohren und bei verschiedenen Prozessen kommt es zu einem Verformungsphänomen, das dazu führt, dass der nachfolgende Verarbeitungsprozess festgeklemmt und schwer zu finden ist, was die Verarbeitungsqualität und Effizienz des Gehäuses erheblich beeinträchtigt. Seit der Geburt der weltweit ersten CNC-Werkzeugmaschine in den USA im Jahr 1952 gab es immer mehr Arten von CNC-Werkzeugmaschinen, immer leistungsfähigere Funktionen und Multifunktionen. Das Verbundbearbeitungszentrum ist in der Luftfahrtindustrie weit verbreitet und löst das Problem der komplexen Bearbeitung komplexer Strukturen und schwer zu bearbeitender Materialien. Das 5-Koordinaten-Fräs-Drehcompound-Bearbeitungszentrum hat die Funktionen Bohren, Bohren, Fräsen und Drehen. Es ist mit einem 40-fach Werkzeugmagazin mit automatischer Werkzeugwechselbearbeitung sowie mit Renishaw-Infrarotsonden und Online-Messsystemen ausgestattet. Es kann die Mehrprozess-Verbundbearbeitung des Maschinenteils realisieren, wobei Fehler vermieden werden, die durch das sekundäre Spannen und Ausrichten der dünnwandigen Maschine verursacht werden, und die Bearbeitungsautomatisierung verbessert wird.
In den letzten Jahren wurde auf dem Gebiet der Bearbeitung von Triebwerksgehäusen die Technologie der Bearbeitung von Fräs-Dreh-Compounds im Ausland in großem Umfang eingesetzt. Die Produktionseffizienz wird erheblich verbessert, der Verarbeitungsfluss wird verringert, der Verarbeitungszyklus wird verkürzt, die Einführung anderer Anlagenfabriken wird eingespart und die Wahrscheinlichkeit des Wartens und Absturzens verschiedener Anlagen wird verringert. Gleichzeitig wird die Qualität der Teilebearbeitung verbessert, die Konsistenz beim Fräsen, Drehen und Bohren sichergestellt und die Kosten für Schneidwerkzeuge gesenkt. Inländische 5-Achsen-Fräsmaschine Compound-Bearbeitungszentrum Ausrüstung gibt es ausgereifte Fälle der Anwendung der Fräsmaschine Compound-Verarbeitungstechnologie in inländischen Triebwerksgehäuse. In diesem Artikel wird die Anwendung der Fräs-Dreh-Verbundbearbeitungstechnologie in der dünnwandigen Gehäusebearbeitung von Aeroengine vorgestellt, die auf dem fünfkoordinierten Fräs-Dreh-Verbundbearbeitungszentrum und dem gesamten ringförmigen dünnwandigen Gehäuse basiert. Es umfasst hauptsächlich:
Einführung in das Verbundbearbeitungszentrum der Fünf-Koordinaten-Fräsmaschine, Prozessanalyse des Integralring-Dünnwandgehäuses. Die Planung des Prozessablaufs der kombinierten Fräs- und Drehbearbeitungstechnik, die Erstellung des NC-Programms für die kombinierte Fräs- und Drehbearbeitung sowie der Verifizierungsprozess der virtuellen Simulationsverarbeitung.
Verfahrenstechnische Analyse von Integralring-Dünnwandgehäusen
1. Teilstruktur
Das Außengehäuse ist eine Komponente des Hochdruckkompressorgehäuses des Flugzeugtriebwerks und gehört zu einem typischen insgesamt dünnwandigen Ringgehäuse. Seine innere Oberfläche ist ein rotierender Körper, der durch maschinelle Bearbeitung fertiggestellt wird; Die äußere Oberfläche weist geprägte Inseln mit gleichmäßiger Verteilung auf, die durch Fräsen vervollständigt werden. Installationskanten und radiale Löcher sind auf der vorderen, hinteren und radialen Oberfläche des Gehäuses verteilt. Der Aufbau des Gehäuses entspricht voll und ganz den Anforderungen der Fräs-Dreh-Compound-Verarbeitungstechnik. Die Hauptabmessungen des Teils sind: Der maximale Außendurchmesser beträgt 468,1 mm. Der minimale Innendurchmesser beträgt 433,4 mm. Die Höhe beträgt 69,75 mm. Die minimale Wandstärke (1 + 0,2) mm. Die Ebenheit der Endfläche beträgt 0,03 mm. und die minimale Position der Endfläche und des radialen Lochs ist & PHgr; 0,03 mm, wie in 1 gezeigt.
KangDing bearbeitete ringförmige dünnwandige Hülle
Gemäß den Anforderungen der Konstruktionszeichnungen ist der Werkstoff 1Cr11Ni2W2MoV, austenitischer Edelstahl. Die Konstruktion erfordert eine Härte von HB311 ~ 352, und die Festigkeit kann entsprechend der Prozesswärmebehandlung eingestellt werden, aber die Wärmebeständigkeit und die Korrosionsermüdung sind anderen rostfreien Stählen überlegen.
3. Bearbeitung Schwierigkeiten Analyse
Das äußere Gehäuse der minimalen Wandstärke von nur 1 mm, die Endposition der Löcher in Bezug auf die End- und Stopöffnung nur für φ0,03 mm, die eine typische einstückige ringförmige dünnwandige Maschine ist. Die Schwierigkeit bei der Bearbeitung dieses Teils besteht darin, die vom Design geforderte Position von φ0,03 mm sicherzustellen. Wenn das Teil nach der Bearbeitung deformiert wird, betragen die Endfläche und der Anschlag des Teils mehr als 0,015 mm, und die Position des Positionierungslochs, die durch die sekundäre Klemmung korrigiert wird, ist schwierig
sicherzustellen.
Gesamtringmaschine Bohren und Fräsen Drehen Verbundbearbeitungsschema
1. GesamtplanErkenntnisse aus der Prozessanalyse des Außengehäuses.
Aufgrund der geringen Wandstärke der Maschine handelt es sich um eine typische Integralringmaschine, die nach der Bearbeitung eine gewisse Verformung erzeugt. Aufgrund der geringen Wandstärke der Ummantelung gehört sie zum typischen einstückigen Ringmantel, der nach dem Drehen eine gewisse Verformung hervorruft. Üblicherweise wird nach der Bearbeitung des Gehäuses die Bearbeitung der vorderen und hinteren Montagekanten und der radialen Montagesitzlöcher angeordnet, was die Schwierigkeit des zweiten Festklemmens und Ausrichtens der Teile verursacht. Der Fehler der sekundären Spannausrichtung wirkt sich auf die Position der Präzisionsbearbeitung der Positionierungslöcher aus, und es ist schwierig, die Bearbeitungsqualität sicherzustellen.
Das Bearbeitungskonzept der Fräs- und Drehcompound-Technologie lautet „einmaliges Spannen, Bearbeiten und Komplettieren aller Oberflächen- und Lochbearbeitungen der Teile“. Das heißt, die Innenflächenbearbeitung und die Außenflächenfräsbearbeitung eines Teils auf einer Maschine und die Lochbearbeitung auf der Oberfläche des Teils können auf einer Werkzeugmaschine durchgeführt werden, was die hochpräzise Montage der Teile sicherstellen kann. Daher wird gemäß den strukturellen Eigenschaften und technischen Anforderungen des integrierten dünnwandigen ringförmigen Gehäuses das Verbundbearbeitungsschema der Außengehäusefräsmaschine formuliert. Die Endfläche und die Endflächenreferenz sowie die Mundfläche werden durch einen einzigen Vorgang und eine einzige Klemmung bearbeitet. Vermeiden Sie Fehler durch sekundäres Spannen, verkürzen Sie den Prozessweg, verbessern Sie die Bearbeitungseffizienz und stellen Sie die Bearbeitungsqualität sicher.
2.
Fräsen Drehen Verbundbearbeitung
Das Prinzip des Fräsens des Bearbeitungsprozesses:
Versuchen Sie, die Bearbeitung von Teilen in mehreren Richtungen in einer Aufspannung abzuschließen.
Gemäß dem oben erwähnten Verfahren und Prinzip zur Herstellung von Fräs- und Verbundprozessen wird der Prozessweg des Teils wie folgt bestimmt:
0 blanke Materialtabelle —15 Ultraschallprüfung —20 Rohdrehrückseite —25 Rohdrehrückseite - 30 Bohrkragenvorderwinkelloch — 35 Rohfräsnabe - 40 Entgraten — 45 Stabile Bearbeitung — 50 Reparaturvorderendreferenz— 55 Halbfertiges Drehen des hinteren Endes - 60 Halbfertiges Vorderende und feines Winkelloch - 65 Fertigstellen des hinteren Endes, des Fräsvorsprungs und der Bohrkragenfläche - 70 Endbearbeitung der distalen Stirnfläche und Bohrung - 75 Entgratungs- und Klemmfläche - 80 Markierung - 83 Zwischentest - 85 Reinigung - 90 Durchleuchtung - 95 Reinigung - 100 Endkontrolle.
Aus der Sicht des technologischen Weges, die grobe Bearbeitung dieses Teils ist auf der CNC-Vertikal-Drehmaschine. Bedenkt man, dass es für das Vierbackenfutter auf der Fräs- Werkbank keine Positionierungsnut ist, ist es unmöglich, Schruppen im Fräsbearbeitungszentrum auszuführen. Für die Präzision der Maschine kann das Schruppen nicht an der Fräseinrichtung durchgeführt werden. Ausgehend von 30 Prozessen werden die restlichen Bearbeitungsprozesse im Fräsmaschinen-Zentrum durchgeführt, insgesamt 7 Umsätze zum Schruppen, Vorschlichten und Schlichten von Teilen.
