Предпосылки:
Компрессорные лопатки газотурбинных двигателей изготавливаются из дорогостоящих материалов. Как правило, заготовки компрессорных лопаток получают штамповкой, что приводит к возникновению в них больших остаточных напряжений.
В процессе обработки часть материала удаляется, что приводит к перераспределению внутренних остаточных напряжений и, как следствие, к короблению заготовки. Это значительно усложняет механообработку штампованных заготовок, так как заранее предсказать деформацию заготовки в процессе механообработки практически невозможно.
В результате, обработка каждой отдельной компрессорной лопатки требует сугубо индивидуального подхода, что существенно повышает их себестоимость. Чтобы компенсировать коробление лопатки из-за внутренних напряжений, финальную механообработку выполняют с небольшим припуском, который затем снимают вручную полировкой. Ручная доводка не только существенно повышает трудозатраты, но и значительно ограничивает точность изготовления компрессорных лопаток.
Компания Delcam предлагает уникальное автоматизированное технологическое решение, позволяющее с высокой точностью выполнять чистовую механообработку с учетом индивидуальных особенностей каждой лопатки. Тем самым исключается потребность в ручной доводке, и кардинально снижается себестоимость продукции.
Существующие проблемы:
- Результат сильно зависит от квалификации полировщиков;
- Существующие решения требуют очень сложной технологической оснастки и креплений;
- Качество закупаемых у поставщика кованых заготовок существенно влияет на результат;
- Плохой контроль точности изготовления;
- Низкая повторяемость и стабильность размеров;
- Большое количество производственного брака;
- Большие косвенные убытки;
- Высокая себестоимость и трудоемкость производства;
- Проблемы с безопасностью труда и вредностью производства.
Пути решения:
- Применение уже существующего оборудования;
- Использование станков с ЧПУ для компенсации кинематических и механических ошибок;
- Внедрение передовых технологий производства;
- Оптимизация методов производства.
Цели и задачи:
- Повысить точность и качество изготовления лопаток;
- Обеспечить прецизионную точность изготовления критически важных элементов конструкции;
- Обрабатывать аэродинамические поверхности при помощи адаптивных технологий;
- Снизить косвенные затраты и расход материала;
- Избавиться от зависимости ручного труда полировщиков;
- Увеличить продуктивность за счет автоматизации;
- Снизить себестоимость.
Решение, предлагаемое компанией Delcam:
- Укомплектованные автоматизированные производственные модули, позволяющее изготавливать при помощи пятиосевых станков с ЧПУ большинство типов лопаток ГТД.
Особенности технологии:
- Адаптивная механообработка для достижения наивысшего качества;
- Автоматизация всех производственных процессов для исключения ручного труда вмешательства в технологию;
- Значительное повышение уровня контроля над производственным процессом и отслеживание всех этапов;
- Эффективный сбор и документирование информации для ее последующего статистического анализа.
Применяемые технологии:
- Адаптивное 3D-моделирование;
- Морфинг трехмерной геометрии;
- Адаптивная механообработка;
- Измерения непосредственно на станке с ЧПУ;
- Контактные измерения измерительными головками;
- Управление производственным процессом;
- Автоматизация производственного модуля.
Основные преимущества:
- 90% сокращение косвенных убытков;
- 90% снижение потребностей в рабочей силе;
- 70% повышение производительности труда;
- 40% уменьшение себестоимости продукции;
- 100% устранение брака;
- Ежегодная экономия порядка 250 тыс. долл. США
