При изготовлении крупной серии (250 шт.) тонкостенных лопаток турбины, имеющих сложные криволинейные поверхности, решалось несколько интересных инженерно-производственных задач по всестороннему повышению эффективности процесса. Наиболее важные из этих задач:
- исключение промежуточных стабилизирующих термообработок из технологического процесса изготовления каждой лопатки;
- снижение подготовительно-заключительного времени на установку, базирование и снятие деталей в рабочей зоне оборудования с ЧПУ (для крупной серии это время может быть существенным).
Для решения обеих задач акцент был сделан на проектирование и изготовление специального технологическогоприспособления.
Промежуточные стабилизирующие термообработки вводятся для минимизации короблений (поводок) детали. Поводки возникают под действие остаточных напряжений, которые, в свою очередь, являются следствием удаления определённого объема материала.Для минимизации поводок вводятся дополнительные технологические установы, предполагающие постепенный съём припуска с последующим отжатием и перезакреплением с целью проявления поводок в пределах припуска и их последующим удалением. Каждый дополнительный технологический установ усложняет технологический процесс и увеличивает его во времени.
Помимо этого, при высокоскоростном фрезеровании маложёстких лопаток значительную проблему представляют вибрации детали, вызванные ударами режущих кромок фрезы о материал. Для повышения жёсткости с целью минимизации вибраций традиционно используют закрепление лопатки с двух сторон в двухопорном приспособлении, фиксируя положение профиля пера. При этом происходит вся обработка лопатки, выдерживаются все требования по точности формы профиля пера. Однако при снятии лопатки с подобного двухопорного приспособления происходит деформация профиля пера под действием остаточных напряжений, что приводит к браку. Поэтому в технологическом процессе изготовления маложёстких лопаток предусматривают несколько операций стабилизирующей термообработки (до 5 операция для лопаток из алюминиевого сплава). Это значительно усложняет техпроцесс и повышает сроки изготовления детали.
Использование специальных гладких траекторий высокоскоростной обработки с равномерным съёмом материала, а также технологических демпферов (разработаны нашими партнёрами из ООО «Спец Демпфер») позволяют разработать способ одноопорного закрепления лопатки в специальном приспособлении. При этом деформации профиля пера (который в данном случае не зафиксирован) под действием остаточных напряжений происходят в процессе постепенного поэтапного съёма материала с определённым припуском и в конечном итоге практически полностью исчезают. В конце обработки профиль оказывается выполнен в соответствии с требованиями чертежа. В данном случае промежуточных стабилизирующих термических операций не требуется, что приводит к значительному сокращению сроков изготовления детали и снижению затрат. При этом поверхность детали оказывается полностью открыта для обработки, и появляется возможность фрезеровки сразу нескольких лопаток на одном технологическом установе, что снижает время на установку и базирование деталей.
Способ одноопорного закрепления решает первую задачу и частично вторую. Для дополнительного решения второй задачи предложено предусмотреть несколько позиций для крепления и базирования лопатки.
С учётом оборудования, на котором планировалось обрабатывать лопатки, были определены рациональные габариты проектируемого приспособления, которые предусматривают беспрепятственную обработку сразу 5 лопаток.В приспособлении лопатки базируются по предварительно обработанному замку при помощи специальных конструктивных элементов (штифт и угловой упор). Крепление происходит по боковым поверхностям замка при помощи прижимов и прижимной планки. Базирование (определение базовой СК оборудования) осуществляется по элементам приспособления, при этом каждая лопатка располагается в строго определённом месте относительно базы. Установка лопаток в приспособление осуществляется таким образом, чтобы на их поверхность пера на этапе финишной обработки (когда жёсткость пера становится критически маленькой) была возможность установки демпферов.
Таким образом, благодаря использованию данного приспособления, а также ряда производственно-технологических решений, было достигнуто сокращение общего времени изготовления одной лопатки приблизительно в 5 раз.
RUTUBE