Verformung Ausgleich beim Fraesen dünnwandiger, gekruemmter Schaufel Teile
Die detaillierten Verteilung Informationen des Oberflächenbearbeitung Deformation Fehlers von Schaufelteilen wurden durch die Theorie der Materialmechanikanalyse, Finite-Elemente-Analyse oder Messdatenanalyse erhalten. Darauf aufbauend wird die ursprüngliche Position des NC-Programmierwerkzeugs vorkorrigiert, um den durch die Verformung der Werkzeuge und Teile verursachten Werkzeugherstellungsfehler auszugleichen und so das Hochgeschwindigkeitsfinish eines Durchgangs zu erreichen.
I. Analyse der Theorie der Materialmechanik
Basierend auf der technischen Mechanik und der Theorie der elastischen Mechanik wird mithilfe einer vereinfachten Modelltechnologie das Schaufelkraftmodell in einer typischen Vorrichtungsstruktur erstellt und eine Analyse der elastischen Verformung durchgeführt, um die Schaufelprozesssteifigkeit zu berechnen.
Vergleichen Sie die Prozesssteifigkeit der Schaufeln in verschiedenen Vorrichtungen intuitiv und übersichtlich. Es ist zweckmäßig, den Verformungsgrad und den Bereich mit der größten Verformung anhand der makrogeometrischen Abmessungen wie Schaufellänge, -breite und -dicke zu beurteilen. Vor dem Programmieren wird die Vorrichtungsstruktur ausgewählt und optimiert, und es werden Ausgleichsmaßnahmen vorgeschlagen, um den Verlust der Werkzeugverformungsgenauigkeit in gewissem Maße auszugleichen.
II. Finite-Elemente-Analyse
Basierend auf den Berechnungsergebnissen der Finite-Elemente-Analyse wird ein Deformationsfehlerverteilungsmodell der Bearbeitungsoberfläche des Werkstücks erstellt und die ursprüngliche NC-Programmierwerkzeugposition geändert, um den Bearbeitungsdeformationsfehler effektiv zu kompensieren.
Das Vorhandensein von Eigenspannungen auf der Oberflächenschicht des Werkstücks beeinträchtigt dessen Dauerfestigkeit und Gebrauchstauglichkeit erheblich, und die durch Eigenspannungen verursachte Verformung verringert auch die Genauigkeit der Werkstückbearbeitung erheblich. Insbesondere hat es einen größeren Einfluss auf die dünnwandigen Strukturen, die üblicherweise in der Luftfahrtindustrie verwendet werden. Das genaue Vorhersagen und Steuern der Restspannung und der Verformung der Oberfläche des Werkstücks, das Verbessern der Integrität der Bearbeitungsoberfläche und das Verbessern der Genauigkeit der NC-Bearbeitung war ein wichtiges Forschungsthema auf dem Gebiet des Präzisions- und Ultrapräzisionsschneidens. Mit der thermoelastoplastischen Finite-Elemente-Methode mit großer Verformung simulierten LIN ua die Verteilung der Restspannung auf der Oberfläche des hochpräzisen Schneidens von NIP-Legierungen bei verschiedenen Schnittgeschwindigkeiten und Schnitttiefen. Es stellte sich heraus, dass die Restdruckspannung zunächst auf einen bestimmten Wert anstieg und dann über die Tiefe der Werkstückoberfläche abnahm.Die Stelle, an der die maximale Restdruckspannung auftrat, nahm mit zunehmender Schnitttiefe zu. EL-AXIR untersuchte den Einfluss der Materialzugfestigkeit, Schnittgeschwindigkeit und Vorschubgeschwindigkeit auf die Verteilung der Eigenspannung auf der Oberflächenschicht des Werkstücks und berücksichtigte, dass die Eigenspannung auf der Oberflächenschicht des Werkstücks mit der Polynomfunktionsverteilung entlang der Tiefenrichtung übereinstimmt. Unter Verwendung der Sacklochbohrmethode zur Messung der Eigenspannung analysierten SRIDHAR ua die Verteilung der Eigenspannung auf der Oberflächenschicht des Werkstücks während des Fräsens der Titanlegierung IMI-834. Die Forschungsergebnisse zeigen, dass für den gewählten Bereich der Schnittparameter die Restspannung auf der Oberfläche des Werkstücks grundsätzlich im Zustand der Druckspannung liegt. Gleichzeitig wurde die optimale Temperatur des Wärmebehandlungsprozesses zur Beseitigung von Restspannungen ohne Beeinträchtigung der Mikrostruktur und der mechanischen Eigenschaften des Materials ermittelt.
III. Messdatenanalyse
Zur Vorhersage des Schaufelverformungsfehlers werden die Methoden der materialmechanischen theoretischen Analyse und der Finite-Elemente-Analyse verwendet, deren Genauigkeit eng mit dem Schnittkraftmodell und dem Modell der Verarbeitungstechnologie zusammenhängt. Das Messdatenanalyseverfahren besteht darin, das fertige Messerteststück mit einem Koordinatenmessgerät zu messen und den Verarbeitungsfehler des Messers durch Analysieren des Erfassungsergebnisses zu kompensieren. Das Datenanalyseverfahren ist eine Ex-post-Analyse, während das Materialmechanik-Analyseverfahren und das Finite-Elemente-Analyseverfahren Ex-ante-Vorhersagen sind. Das Messdatenanalyseverfahren ist vergleichsweise teurer. Die Messdatenanalyse dient zum Messen und Analysieren der Schaufelproben, daher ist die Anzahl der Proben sehr wichtig.Im Allgemeinen ist eine Charge von 3 bis 5 Schaufeln besser. Darüber hinaus erfordert die Bearbeitung von Prüflingen auch Prozessstabilität. Wenn der Prozess instabil ist, ist die Verformung der bearbeiteten Probe unregelmäßig und die Verformung der Klinge kann anhand der gemessenen Daten nicht genau analysiert werden. Bei der Messdatenanalyse werden die bearbeiteten Schaufeln mit einem dreidimensionalen Koordinatenmessgerät vermessen und durch Auswertung der Messdaten die Verformungsfehlerregel der Schaufeln ermittelt. Dann wird das CAD-Modell entsprechend der Verformung der Klinge modifiziert, dh das CAD-Modell der Klinge wird nicht verformt. Schreiben Sie dann den NC-Code durch das modifizierte CAD-Modell, um das Blade zu verarbeiten.
Nach der CNC-Bearbeitung von 3 Prüflingen gekrümmter Schaufeln eines bestimmten Motorrotortyps (der Biegeverformungsfehler wird nicht ausgeglichen) ist abgeschlossen. Nach dem Messen der 9 Querschnitte des Messers mit einem KMG und dem Verarbeiten der Messdaten wird die Biegeverformungsfehlerverteilung ermittelt.
Basierend auf dem Durchschnitt der Offsets der Querschnitte der drei gekrümmten Schaufelprüfkörper wurde das CAD-Modell des Schaufelbearbeitungsprozesses verwendet, um den Umkehrdeformationsfehler der Schaufel zu kompensieren. Das heißt, jeder Abschnitt der Klinge wird basierend auf der theoretischen Position übersetzt: 0,02543 Mm, 0,04526 Mm, 0,07026 Mm, 0,15101 Mm, 0,18391 Mm, 0,16234 Mm, 0,12243 Mm, 0,09541 Mm, 0,0833 Mm, das Schaufelprofil ist umgeformt. Schreiben Sie dann das NC-Programm nach dem neuen Modell und bearbeiten Sie die dreiteilige, gebogene Klinge erneut. Nach dem Messen und Bearbeiten der nachbearbeiteten gebogenen Klingen. Der maximale Versatz beträgt -0,04214 MM, was den Zeichnungsanforderungen entspricht. Sie kann bei Bedarf weiter kompensiert werden, um den Biegefehler kleiner zu machen.
I. Analyse der Theorie der Materialmechanik
Basierend auf der technischen Mechanik und der Theorie der elastischen Mechanik wird mithilfe einer vereinfachten Modelltechnologie das Schaufelkraftmodell in einer typischen Vorrichtungsstruktur erstellt und eine Analyse der elastischen Verformung durchgeführt, um die Schaufelprozesssteifigkeit zu berechnen.
Vergleichen Sie die Prozesssteifigkeit der Schaufeln in verschiedenen Vorrichtungen intuitiv und übersichtlich. Es ist zweckmäßig, den Verformungsgrad und den Bereich mit der größten Verformung anhand der makrogeometrischen Abmessungen wie Schaufellänge, -breite und -dicke zu beurteilen. Vor dem Programmieren wird die Vorrichtungsstruktur ausgewählt und optimiert, und es werden Ausgleichsmaßnahmen vorgeschlagen, um den Verlust der Werkzeugverformungsgenauigkeit in gewissem Maße auszugleichen.
II. Finite-Elemente-Analyse
Basierend auf den Berechnungsergebnissen der Finite-Elemente-Analyse wird ein Deformationsfehlerverteilungsmodell der Bearbeitungsoberfläche des Werkstücks erstellt und die ursprüngliche NC-Programmierwerkzeugposition geändert, um den Bearbeitungsdeformationsfehler effektiv zu kompensieren.
Das Vorhandensein von Eigenspannungen auf der Oberflächenschicht des Werkstücks beeinträchtigt dessen Dauerfestigkeit und Gebrauchstauglichkeit erheblich, und die durch Eigenspannungen verursachte Verformung verringert auch die Genauigkeit der Werkstückbearbeitung erheblich. Insbesondere hat es einen größeren Einfluss auf die dünnwandigen Strukturen, die üblicherweise in der Luftfahrtindustrie verwendet werden. Das genaue Vorhersagen und Steuern der Restspannung und der Verformung der Oberfläche des Werkstücks, das Verbessern der Integrität der Bearbeitungsoberfläche und das Verbessern der Genauigkeit der NC-Bearbeitung war ein wichtiges Forschungsthema auf dem Gebiet des Präzisions- und Ultrapräzisionsschneidens. Mit der thermoelastoplastischen Finite-Elemente-Methode mit großer Verformung simulierten LIN ua die Verteilung der Restspannung auf der Oberfläche des hochpräzisen Schneidens von NIP-Legierungen bei verschiedenen Schnittgeschwindigkeiten und Schnitttiefen. Es stellte sich heraus, dass die Restdruckspannung zunächst auf einen bestimmten Wert anstieg und dann über die Tiefe der Werkstückoberfläche abnahm.Die Stelle, an der die maximale Restdruckspannung auftrat, nahm mit zunehmender Schnitttiefe zu. EL-AXIR untersuchte den Einfluss der Materialzugfestigkeit, Schnittgeschwindigkeit und Vorschubgeschwindigkeit auf die Verteilung der Eigenspannung auf der Oberflächenschicht des Werkstücks und berücksichtigte, dass die Eigenspannung auf der Oberflächenschicht des Werkstücks mit der Polynomfunktionsverteilung entlang der Tiefenrichtung übereinstimmt. Unter Verwendung der Sacklochbohrmethode zur Messung der Eigenspannung analysierten SRIDHAR ua die Verteilung der Eigenspannung auf der Oberflächenschicht des Werkstücks während des Fräsens der Titanlegierung IMI-834. Die Forschungsergebnisse zeigen, dass für den gewählten Bereich der Schnittparameter die Restspannung auf der Oberfläche des Werkstücks grundsätzlich im Zustand der Druckspannung liegt. Gleichzeitig wurde die optimale Temperatur des Wärmebehandlungsprozesses zur Beseitigung von Restspannungen ohne Beeinträchtigung der Mikrostruktur und der mechanischen Eigenschaften des Materials ermittelt.
III. Messdatenanalyse
Zur Vorhersage des Schaufelverformungsfehlers werden die Methoden der materialmechanischen theoretischen Analyse und der Finite-Elemente-Analyse verwendet, deren Genauigkeit eng mit dem Schnittkraftmodell und dem Modell der Verarbeitungstechnologie zusammenhängt. Das Messdatenanalyseverfahren besteht darin, das fertige Messerteststück mit einem Koordinatenmessgerät zu messen und den Verarbeitungsfehler des Messers durch Analysieren des Erfassungsergebnisses zu kompensieren. Das Datenanalyseverfahren ist eine Ex-post-Analyse, während das Materialmechanik-Analyseverfahren und das Finite-Elemente-Analyseverfahren Ex-ante-Vorhersagen sind. Das Messdatenanalyseverfahren ist vergleichsweise teurer. Die Messdatenanalyse dient zum Messen und Analysieren der Schaufelproben, daher ist die Anzahl der Proben sehr wichtig.Im Allgemeinen ist eine Charge von 3 bis 5 Schaufeln besser. Darüber hinaus erfordert die Bearbeitung von Prüflingen auch Prozessstabilität. Wenn der Prozess instabil ist, ist die Verformung der bearbeiteten Probe unregelmäßig und die Verformung der Klinge kann anhand der gemessenen Daten nicht genau analysiert werden. Bei der Messdatenanalyse werden die bearbeiteten Schaufeln mit einem dreidimensionalen Koordinatenmessgerät vermessen und durch Auswertung der Messdaten die Verformungsfehlerregel der Schaufeln ermittelt. Dann wird das CAD-Modell entsprechend der Verformung der Klinge modifiziert, dh das CAD-Modell der Klinge wird nicht verformt. Schreiben Sie dann den NC-Code durch das modifizierte CAD-Modell, um das Blade zu verarbeiten.
Drei Teile der sekundären Rotorblätter eines bestimmten Motortyps wurden numerisch bearbeitet (Torsionsverformungsfehler wurden nicht kompensiert), und die Torsionsfehler, die nach dem Messen von 8 Querschnitten des Blatts mit einer Messmaschine berechnet wurden, wurden verarbeitet. Der Verteilungstrend des Torsionsfehlers (nicht kompensiert) des Schaufelquerschnitts der drei Teststücke ist konsistent, was darauf hinweist, dass das verarbeitungstechnische System stabil ist und die drei Teststücke repräsentativ sind. Ohne Fehlerkompensation beträgt der maximale Torsionsfehler 39,758 ', was die in der Zeichnung zulässige Anforderung eines "maximalen Torsionsfehlers von nicht mehr als ± 12'" überschreitet. Basierend auf dem Durchschnitt der Querschnitts-Torsionsfehler der drei Schaufelproben wurde das CAD-Modell des Schaufelbearbeitungsprozesses verwendet, um den Umkehrdeformationsfehler der Schaufel zu kompensieren. Das heißt, jeder Abschnitt des Messers wird basierend auf der theoretischen Position gedreht: -3.126667 ', -5.936667', -9.453333 ', -17.525', -26.36817 ', -33.3512', -36.0071 ', -38.0152' und dann das Schaufelprofil umformen. Schreiben Sie dann das NC-Programm nach dem neuen CAD-Modell und bearbeiten Sie 3 Klingen neu. Die aufbereiteten Klingen werden von einer Messmaschine geprüft und bearbeitet. Der maximale Torsionsfehler beträgt 11,5326 ', was den Anforderungen der Zeichnungen entspricht. Sie kann bei Bedarf weiter kompensiert werden, um den Torsionsfehler kleiner zu machen.
Nach der CNC-Bearbeitung von 3 Prüflingen gekrümmter Schaufeln eines bestimmten Motorrotortyps (der Biegeverformungsfehler wird nicht ausgeglichen) ist abgeschlossen. Nach dem Messen der 9 Querschnitte des Messers mit einem KMG und dem Verarbeiten der Messdaten wird die Biegeverformungsfehlerverteilung ermittelt.
Basierend auf dem Durchschnitt der Offsets der Querschnitte der drei gekrümmten Schaufelprüfkörper wurde das CAD-Modell des Schaufelbearbeitungsprozesses verwendet, um den Umkehrdeformationsfehler der Schaufel zu kompensieren. Das heißt, jeder Abschnitt der Klinge wird basierend auf der theoretischen Position übersetzt: 0,02543 Mm, 0,04526 Mm, 0,07026 Mm, 0,15101 Mm, 0,18391 Mm, 0,16234 Mm, 0,12243 Mm, 0,09541 Mm, 0,0833 Mm, das Schaufelprofil ist umgeformt. Schreiben Sie dann das NC-Programm nach dem neuen Modell und bearbeiten Sie die dreiteilige, gebogene Klinge erneut. Nach dem Messen und Bearbeiten der nachbearbeiteten gebogenen Klingen. Der maximale Versatz beträgt -0,04214 MM, was den Zeichnungsanforderungen entspricht. Sie kann bei Bedarf weiter kompensiert werden, um den Biegefehler kleiner zu machen.
