En la era actual, los rápidos avances en la ciencia y la tecnología han mejorado significativamente la industria de la aviación. El motor aeroespacial, que funciona como la unidad de potencia de los aviones, es el corazón de la aeronave. Su diseño y tecnología de fabricación juegan un papel crucial en el desarrollo de la industria de la aviación, sirviendo como un indicador clave del nivel tecnológico, la fuerza militar y las capacidades nacionales generales de un país. Los componentes del motor aeroespacial, caracterizados por estructuras complejas, alta dificultad de fabricación y contenido tecnológico avanzado, representan la dirección del desarrollo de la industria manufacturera, a menudo denominada una joya deslumbrante en el sector manufacturero. La tecnología y el equipo de mecanizado de control numérico (CNC) se originaron para satisfacer las demandas de la fabricación aeroespacial y, en la búsqueda continua del mecanizado de alta precisión, se han convertido en tecnologías clave fundamentales para la fabricación aeroespacial moderna. Las industrias de fabricación aeroespacial nacionales e internacionales son los mayores usuarios de tecnología CNC y máquinas herramienta CNC, y las empresas de fabricación de máquinas herramienta CNC representan más de 80% en las empresas de fabricación aeroespacial.
La fabricación de componentes del motor aeroespacial implica materiales desafiantes, formas complejas, susceptibilidad a la deformación y vibración, y requisitos de alta precisión. Representa la destreza tecnológica de fabricación de un país y el nivel de desarrollo de la modernización de la defensa nacional. Centrándose en los componentes del motor aeroespacial como palas, impulsores, carcasas y ejes de disco, esta exploración analiza el material y las características estructurales, los métodos y características de mecanizado y los equipos de mecanizado de estos componentes típicos. Resume los requisitos del mecanizado de componentes del motor aeroespacial para el rendimiento y la funcionalidad de la máquina herramienta CNC y proporciona una perspectiva sobre las tendencias de desarrollo de la tecnología de fabricación de motores aeroespaciales.
Las herramientas de corte juegan un papel crucial para abordar los desafíos del mecanizado de materiales difíciles y estructuras complejas en componentes aeroespaciales. Los productos aeroespaciales avanzados exigen componentes con un rendimiento superior, menores costos y mayor respeto al medio ambiente. Los procesos de mecanizado requieren velocidades más rápidas, mayor confiabilidad, alta precisión de repetibilidad y reproducibilidad. Características como la dificultad para cortar materiales de la pieza de trabajo como aleaciones de titanio aeroespaciales y aleaciones de alta temperatura, las formas complejas y de paredes delgadas, requisitos dimensionales de alta precisión, requisitos de rugosidad de la superficie, y grandes cantidades de eliminación de metales, plantean mayores exigencias sobre la consistencia de la calidad de las herramientas de corte. El mecanizado de precisión moderno de alta eficiencia requiere herramientas de corte con características como alta precisión, alta resistencia al desgaste, alta resistencia al impacto y alta confiabilidad, que esencialmente posee todas las características de las herramientas de alto rendimiento.
Una indicación clara de una solución de herramienta de alta calidad es la compatibilidad de la estructura de la herramienta, el material y el material de la pieza mecanizada. Los fabricantes de máquinas herramienta CNC de renombre a nivel mundial no escatiman esfuerzos en el desarrollo de máquinas herramienta CNC de alto rendimiento, centrándose aún más en la investigación y el desarrollo relacionados con la alta respuesta dinámica, la alta precisión y la alta rigidez. La alta rigidez y las altas capacidades de carga de las guías lineales garantizan un movimiento continuo y suave durante todo el viaje, logrando una alta precisión geométrica y la calidad de la superficie de la pieza de trabajo y asegurando una alta eficiencia de procesamiento. La alta rigidez de la máquina herramienta reduce las vibraciones en el sistema de mecanizado, extendiendo la vida útil de la herramienta. Las herramientas de alto rendimiento involucran varios aspectos, incluido el material de la herramienta, la tecnología de recubrimiento de herramientas, el diseño y la optimización de la estructura de la herramienta, la tecnología de emparejamiento de herramientas y la aplicación de la herramienta.
Mecanizado de cuchillas
Las palas del motor de los aviones a menudo están hechas de materiales como aleaciones de titanio y aleaciones de alta temperatura. Estos materiales tienen un rendimiento de corte deficiente, estrictos requisitos de precisión dimensional y altas demandas de calidad de la superficie. El mecanizado de cuchillas implica varias áreas, incluido el mecanizado de superficies de lámina, el mecanizado de dientes de espiga y espiga de cuchilla, el mecanizado de plataforma de amortiguación, la placa de instalación y el mecanizado de corona de cuchilla.
La complejidad de la cuchilla maChining radica en el hecho de que la sección de superficie aerodinámica está compuesta de superficies curvas complejas, categorizadas en superficies en línea recta y superficies no en línea recta basadas en principios de formación. Las superficies de línea recta se dividen aún más en expandibles y no expandibles. Para superficies de línea recta expandibles, se pueden emplear técnicas de mecanizado mecánico convencionales. Sin embargo, para superficies de línea recta no expandibles y superficies de forma libre, se requieren máquinas herramienta CNC de varios ejes, como los centros de mecanizado vinculados de cinco ejes y las fresadoras de dragón de alta velocidad de cinco ejes.
La espiga de raíz de la cuchilla se procesa con un torno y Una potente máquina de pulir de alimentación. Este último posee la funcionalidad de reemplazo de ruedas, equipado con un dispositivo de vendaje de ruedas, e incorpora funciones de medición en línea, ajuste de programas y compensación automática. El mecanizado mecánico de las cuchillas implica principalmente el fresado y el pulido, que generalmente utiliza equipos especializados como las fresadoras de cuchillas de alta velocidad. El diseño asistido por computadora (CAD) y el software de fabricación asistida por computadora (CAM) generan programas de mecanizado de palas para palas diseñadas mediante mecanizado de palas dedicado. Las superficies de las cuchillas generalmente se forjan con un gran margen y se pulen después del mecanizado de control numérico. El Procesamiento de corte se basa principalmente en espacios en blanco de forja, progresando a través de procesos de mecanizado rugosos, semiacabados y acabados, fresando la pieza en bruto hasta sus dimensiones finales.
El mecanizado de palas ha sido consistentemente un tema desafiante en el campo del mecanizado CNC, involucrando problemas complejos como la conformación de palas, la selección del método de mecanizado, la planificación de la trayectoria de herramientas y el control de la deformación de las palas. Dependiendo del contacto de la herramienta con la cuchilla, el mecanizado de la cuchilla Puede utilizar métodos de fresado puntual y fresado lateral.
El fresado puntual permite un procesamiento más preciso de la superficie diseñada de la pala, con la dirección del movimiento de la herramienta que se alinea estrechamente con la dirección aerodinámica, lo que beneficia el rendimiento aerodinámico de la pala. Este método es adecuado para el mecanizado de cuchillas de superficie de forma libre. Sin embargo, tiene inconvenientes como baja eficiencia de procesamiento, desgaste severo de las herramientas y mayores costos de producción. El fresado lateral, por otro lado, evita concentrar el contacto de herramienta a pieza de trabajo en un solo punto, reduciendo el desgaste de la herramienta, mejorando significativamente la rugosidad de la superficie de la cuchilla y mejorando la eficiencia del procesamiento.
En China, el método comúnmente utilizado es el fresado lateral segmentado, dividiendo la cuchilla en varios segmentos según las características de mecanizado y los requisitos del proceso, y procesándolos mediante fresado lateral. Inicialmente, el segmento más externo se mecaniza con el borde lateral de una herramienta, seguido de un movimiento continuo de la herramienta para procesar segmentos adyacentes. En teoría, cuantos más segmentos haya, más corta será la línea de contacto entre la cuchilla y la herramienta, lo que lleva a una mayor precisión del procesamiento. Sin embargo, los movimientos frecuentes de la herramienta y los métodos de sujeción cambiantes limitan la eficiencia del procesamiento.
Procesamiento de componentes de eje de disco
Los componentes del eje de disco del motor aeroespacial incluyen discos de turbina de alta y baja presión, así como discos de compresor de alta y baja presión. La composición estructural de los componentes del disco generalmente consiste en un borde, una red, un cubo y dientes de sellado. Hay ranuras de cola de milano en la llanta para instalar cuchillas, y la red contiene pequeños agujeros que contribuyen al equilibrio. Los componentes del disco suelen estar hechos de materiales como aleaciones de alta temperatura y aleaciones de titanio. Estos materiales son difíciles de procesar, con requisitos estrictos de precisión dimensional, alta calidad de la superficie, susceptibilidad a la deformación debido a paredes delgadas y demandas elevadas de equipos de mecanizado, herramientas e instrumentos de medición.
El procesamiento mecánico de los componentes del disco del motor aeroespacial implica tornear, perforar, perforar y moler, centrándose en áreas como los círculos internos y externos, caras delanteras y traseras, web, estrías, y ranuras de cola de Milano. Generalmente, la forja integral o las piezas en bruto soldadas se eligen y luego se procesan. El fresado CNC proporciona un mecanizado flexible, rápido y altamente confiable.
Como resultado, los países desarrollados a menudo emplean centros de mecanizado de 5 ejes para fresar conjuntos de disco enteros. La clave para el mecanizado CNC de discos integrales radica en el fresado CNC de cuchillas. Los componentes del eje se refieren principalmente a los ejes del ventilador, los ejes del compresor, los ejes de la turbina, etc., componentes esenciales del rotor del motor aeroespacial. Estos componentes del eje, típicamente hechos de materiales de aleación resistentes al calor de alto rendimiento, funcionan a altas velocidades, girando decenas de miles de veces por minuto. Ellas eXperience condiciones de carga complejas, que requieren un funcionamiento suave, una vibración mínima, una alta resistencia a la fatiga y, en consecuencia, requisitos estrictos para la precisión dimensional, las tolerancias geométricas, la calidad de la superficie y la integridad.
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