Обработка лопаток на профилешлифовальном станке фирмы Mägerle

Производство новых авиационных двигателей требует постоянного совершенствования технологических процессов, разработки и внедрения новых методов и средств обработки, обеспечивающих постоянно растущие требования качества, надежности и снижения себестоимости продукции.

Технологии изготовления деталей, узлов и авиационных двигателей в целом определяют во многом ресурс изделия, его трудоемкость и себестоимость, стабильность и культуру производства. Создание новых технологий, способных обеспечить получение деталей, удовлетворяющих высоким техническим требованиям, открывает дорогу для конструктивного совершенствования газотурбинных двигателей.

До появления пятиосевых профилешлифовальных станков обработка криволинейных поверхностей лопаток газотурбинных двигателей из жаропрочных сплавов ЖС6К, ЖС32‑ВИ традиционно выполнялась точением на токарно-лобовых станках или шлифовальными головками на модернизированных токарно-лобовых станках. Шлифование и токарная обработка выполняются в специальной оснастке, обрабатывается сразу весь комплект лопаток; установка лопаток в приспособление имитирует их рабочее положение. Для обеспечения жесткости обрабатываемых лопаток их заливают карбамидом. Кроме того, такой технологический процесс дополнительно имеет ряд недостатков:

  • требование высокой квалификации рабочего;
  • затраты на изготовление и переналадку крупногабаритной оснастки;
  • низкая стойкость инструмента, которая обусловлена условиями работы режущего инструмента на «удар», а также малыми различиями в твердости и прочности инструментальных и конструкционных материалов;
  • многооперационность традиционной технологии, включающей методы лезвийной обработки и финишные операции шлифования, полирования, создает в поверхностном слое детали сложную технологическую наследственность, определяющую нестабильность характеристик качества и прочности;
  • необходимость утилизации карбамида.

<4D6963726F736F667420576F7264202D20C2E0F0E8E0EDF220E220F0E5E4E0E

Конструктивной идеей принципиального изменения производства явилось создание целой серии интегральных технологий мехобработки, которые позволили соединить в едином процессе формообразование и формирование высокого качества поверхностного слоя сложнопрофильных деталей. Таким является процесс глубинного шлифования на пятиосевом профилешлифовальном центре Mägerle (рис. 1), который предназначен для обработки секторов сопловых аппаратов и рабочих лопаток.

Применение пятиосевого профилешлифовального центра Mägerle позволяет исключить недостатки традиционной технологии. Станок предназначен для глубинного профильного шлифования, способен снимать большие объёмы металла за единицу времени (до 300 мм3 / мин). Форму криволинейной поверхности получают как методом обкатки, так и способом профилирования алмазным правящим роликом. Обработка ведется высокоточными кругами фирмы Tyrolit при обильном охлаждении. В качестве охлаждающей жидкости используется 5…7 % водный раствор Blasocut BC 35LF SW, подаваемый в зону обработки под давлением 19 бар. В процессе шлифования возможна непрерывная правка кругов алмазными правящими роликами. Соотношение скорости вращения ролика и шлифовального круга составляет 0,1…0,8.

На примере одной операции технологического процесса механической обработки рабочей лопатки турбины среднего давления (ТСД) можно судить о степени концентрации операций традиционной технологии (рис. 2). За одну установку обрабатывается «ёлка», торцы и полка хвостовика. В традиционной технологии для обработки полки в качестве технологической базы использовались конструкторские базы. Пятикоординатный станок позволяет обрабатывать лопатки от технологических баз. В качестве базы можно выбрать любую поверхность. В данном примере базой являются профиль пера и входная кромка.

Преимуществом данной технологии является то, что формообразование поверхностей лопатки производится путем ее перемещения по четырем координатам. В результате чего появляется возможность сконцентрировать обработку нескольких поверхностей в одной операции, уменьшить количество промежуточных баз и их подготовку. Для обработки одного типа деталей требуется всего несколько приспособлений. В случае отклонений или выявленных других дефектов бракуется одна деталь.

Поверхностный слой детали, шероховатость по своим качественным показателям отличается от поверхности, полученной традиционным способом. При обработке на задней границе контакта шлифовального круга и детали создаются условия, близкие к условиям термоупрочнения и в поверхностном слое формируются остаточные напряжения сжатия.

<4D6963726F736F667420576F7264202D20C2E0F0E8E0EDF220E220F0E5E4E0E

В результате внедрения данного процесса также стало возможным сокращение технологического маршрута с 10‑15 до 3‑5 операций обработки, и, соответственно, уменьшение времени изготовления деталей в 3…5 раз. На примере технологического процесса механической обработки рабочей лопатки ТСД можно судить о сокращении технологического маршрута и времени обработки (таблица).

Внедряя новый технологический процесс профильного глубинного шлифования, специалистам ГП «Ивченко-Прогресс» пришлось решить ряд новых вопросов:

  • создание экспериментальных моделей технологических операций на ПЭВМ в системе Unigraphics;
  • определение рациональной схемы припуска;
  • разработка рациональной технологической оснастки для управления качеством обрабатываемой поверхности;
  • выявление взаимосвязи между режимами обработки и качеством получаемой поверхности;
  • разработка комплексной модели управления процессом глубинного шлифования для получения качества обработки.

Итогом работы стало создание технологических процессов механической обработки рабочих лопаток турбины среднего давления, турбины высокого давления и сектора соплового аппарата турбины высокого давления двигателя Д-18Т.

Классический техпроцесс

Техпроцесс с использованием станка Mägerle MFP050 (машинное время)

оп.50 Шлифовальная донышко предварит. — 3 мин

оп.55 Слесарная (заусенцы) — 0,8 мин

оп.57 Шлифовальная п.хв. предварительно — 6 мин

оп.60 Шлифовальная п.хв. предварительно — 5 мин

оп.65 Шлифовальная п.хв. предварительно — 4 мин

оп.70 Слесарная (заусенцы) — 0,8 мин

оп.83 Шлифовfальная скосов замка — 8 мин

оп.85 Шлифовальная елочного хвостовика — 18 мин

оп.95 Шлифовальная донышка окончательно — 3 мин

оп.97 Слесарная (заусенцы) — 2 мин

оп.100 Шлифовальная торца «Н» — 9 мин

оп.120 Шлифовальная торца хв. с вых.кр. — 7 мин

оп.125 Слесарная (заусенцы) — 0,8 мин

оп.180 Шлифовальная п.хв. со спинки — 4 мин

оп.185 Шлифовальная п.хв. с корыта — 4 мин

Итого — 75,4 мин

Оп. Окончательная обработка елочного хвостовика, полки и торцов хвостовика (за одну установку) — 10 мин

Оп.210, 215, 230, 235, 240, 245, 250, 255, 260, 265 — предварительная шлифовка «зигов» со стороны корыта с местом под пайку — 19,8 мин

Оп. Предварительная шлифовка «зигов» со стороны корыта с местом под пайку — 3 мин

Оп.220, 225, 270, 275, 280, 285, 290, 295, 300, 305 — предварительная шлифовка «зигов» со стороны спинки с местом под пайку — 19,8 мин

Оп. Предварительная шлифовка «зигов» со стороны спинки с местом под пайку — 3,5 мин

Оп.420, 425, 430, 435 — окончательная обработка «зигов» с корыта после пайки пластин — 17,9 мин

Оп. Обработки «зигов» с корыта под покрытие, R п.хв. с вых. кромки — 5 мин

Оп.440, 445, 450, 455 — окончательная обработка «зигов» со спинки после пайки пластин — 17,9 мин

Оп. Обработки «зигов» со спинки под покрытие, R п.хв. с вх.кромки — 4 мин

Оп.480 Слесарная — 5 мин

Оп. Обработки R переднего гребешка

б.полки. — 4 мин

Оп.585, 590 — шлифовка «зигов» с корыта под покрытие — 5 мин

Итого

13 мин

Оп.595, 600 — шлифовка «зигов» со спинки под покрытие — 5 мин

Оп.520 Мойка лопаток — 0,5 мин

Оп.525 Мойка ложного диска — — 0,5 мин

Оп.535, 540, 545, 550 Подготовка под токарную обработку — 5 ч 30 мин / 68 шт = 4,8 мин

Оп.555 Токарно-шлифовальная

29 ч / 68 шт = 25,6 мин

Оп.560 Слесарная

1 ч 34 мин / 68 шт. = 1,38 мин

Оп.565 Разборка

1 ч 18 мин / 68 шт. = 1,15 мин

Итого

84,73 мин

Общее время

3 ч 32 мин

Общее время

29,5 мин

Шурша А.В. Ведущий инженер
Леонтьев В.
А. Начальник технологического бюро ОГТ

Шурша А.В



Комментарии (0)