L'excellent moyen de fabriquer des prototypes de pales de rotor avec une commande numérique par ordinateur à 5 axes

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Publié le 8 octobre 2019, | Par Victoria, chef de projet WayKen

Dans la vie ordinaire, la plupart d'entre nous ne savent pas ce qu'est un rotor et comment en fabriquer un. Cependant, pour un ingénieur fanatique, c'est le seul élément dans son cerveau. Tout d'abord, apprenons ce qu'est le rotor. Les rotors ou pales de rotor, un ventilateur dans le moteur d'une voiture ou d'un avion, améliorent les performances du moteur en soufflant de la vapeur de carburant dans le moteur à l'aide des gaz d'échappement.

Un rotor est une machine électrique rotative qui convertit l'énergie d'un fluide en mouvement en travail mécanique. C'est l'un des principaux composants des moteurs d'avion, des turbines à gaz et des turbines à vapeur. Pour un ingénieur maniaque, tout ce qu'il veut, c'est un prototype de pales de rotor avec une grande précision, ce qui fait que sa conception fonctionne bien. Comment réaliser parfaitement des prototypes de rotors ou de pales de rotor par fraisage CNC 5 axes ?

L'arrière-plan du rotor

Aujourd'hui, la combustion du gaz naturel est la deuxième plus grande production d'électricité au monde. Le gaz naturel est converti en énergie électrique par une turbine à gaz, et le rotor de son compresseur est un composant majeur difficile rencontré dans le processus de fabrication. Le développement des aubes de turbine va de l'aube pleine initiale à l'aube creuse, de l'usinage de l'aube résiduelle à l'aube non restante, puis à l'aube creuse orientée (monocristal). L'évolution tectonique des aubes de turbine modernes est évidente, et la forme et la lumière des aubes deviennent de plus en plus complexes.

Le fraisage est un processus d'usinage dans lequel un outil de coupe rotatif est utilisé pour enlever de la matière. Les domaines d'application pour le fraisage de surfaces de forme libre sont, par exemple, la construction de moules et l'industrie aérospatiale. De plus, les aubes de turbine et les roues sont des pièces compliquées qui sont usinées par des outils de fraisage.

Solution de montage de traitement traditionnel

Pour utiliser 5 axes d'usinage de la pale de rotor, la surface plane inférieure de la partie rotor est mise en place et le trou intérieur est centré, puis le travail principal consiste à usiner la forme de la pale. Voici la méthode de traitement traditionnelle du montage de la turbine :le cylindre pousse le bras de levier à presser depuis le haut de la pièce. Un tel schéma a des défauts évidents.

1. La force de serrage est limitée. Le mécanisme de volume de serrage limite la taille du cylindre, ce qui limite la force de serrage.
2. Le luminaire nécessite trop de traitement. Ce schéma exige que lorsque la pièce est traitée, les pièces tournent et les bras de pression ne tournent pas, ce qui impose des exigences élevées sur la coaxialité supérieure et inférieure du mécanisme.
3. La liberté des pièces est limitée. Le bras de levier pressé supérieur occupe l'espace d'usinage supérieur, ce qui impose des exigences plus élevées à l'outil et au programme d'usinage.
4. Installation peu pratique. L'entretien est relativement médiocre et la connexion aérienne est encombrante.
5. Installation peu pratique. La variété est unique et la polyvalence est faible. Le remplacement de la variété nécessite une refonte de l'appareil.

Solution de fixation précise

Le luminaire créatif utilise un mode d'action pneumatique, qui est un mode autobloquant à ressort, pas besoin de connecter la source d'air après le serrage, la force de serrage est d'environ 400 kg. Après avoir installé le montage, il est temps de commencer à usiner la forme de la lame par CNC 5 axes. Cette solution améliorée présente trois avantages.

1. Les fonctions d'usinage sont complètement ouvertes et l'outil et la trajectoire d'usinage peuvent être sélectionnés librement.
2. Le dispositif a une grande polyvalence et peut réaliser le traitement de différents types de pièces en changeant le bloc de positionnement et le type de tirettes correspondant.
3. Facile à installer, facile à entretenir, le luminaire est léger et simple.

Traitement et inspection du rotor

Afin de permettre un traitement complet et uniforme des lames, il est nécessaire de créer une surface auxiliaire pour chaque côté de la lame et de l'étendre dans les directions u et v. Ces surfaces auxiliaires sont utilisées comme surfaces d'entraînement pour générer des trajectoires d'outils.

Globalement, la qualité de surface obtenue est satisfaisante et n'a jamais dépassé 1 μm Ra. En comparant la rugosité des pales entre elles, on peut seulement dire que la rugosité de la deuxième pale est inférieure à la rugosité de la quatrième pale.

Avant de commencer l'autre côté de la lame, la première lame des trois étapes d'usinage (ébauche, semi-finition et finition) est effectuée sur un côté de la lame, suivie d'une bonne finition de surface (principalement dans la première face usinée) là est encore matière dans l'espace adjacent entre les lames. Cependant, il y a encore des marques de gougeage sur la surface, et l'origine possible est la trajectoire d'outil générée par le système CAM.

Lors de l'usinage de l'autre côté de la lame, en raison du manque de rigidité de la géométrie allongée en cours d'usinage, un bruit se fait entendre, il y a des signes de broutage au sommet de la lame et des bavures sont laissées.

Afin d'éviter ces problèmes, il est nécessaire de fraiser des parois minces en aluminium (comme des aubes de turbine) et de fraiser alternativement les canaux latéraux des aubes par pas de 0,5 à 2 fois le diamètre de fraisage. Les politiques utilisées par les troisième et quatrième serveurs lames suivent cette recommandation. Le traitement de la troisième lame est divisé en deux étapes, et le traitement de la quatrième lame est divisé en trois étapes, et une fois que la longueur de la fonction allongée est réduite, une rigidité plus élevée est attendue.

Cependant, il y a des marques de broutage et des bavures sur le dessus de ces lames. Le fractionnement de la lame ne fait que réduire le niveau de bruit et le nombre de bavures, mais en termes de rugosité, on ne peut pas dire qu'il y ait une amélioration. Pour la deuxième lame avec la valeur de rugosité la plus faible, cette stratégie ne tient pas compte des recommandations pour au moins l'étape d'ébauche avant les opérations de finition. En raison du manque d'accessibilité et du privilège du privilège, l'opération est divisée en quatre étapes, avec les côtés de la lame alternés.

Les deux espaces adjacents de la huitième et de la dernière lame sont rendus rugueux et semi-finis avant la fin de l'opération. L'outil fraise ensuite les plaquettes selon le même contour, de sorte que la taille du pas est de 0,5 à 2 fois le diamètre du fraisage, comme recommandé par le pré-usinage et le fraisage de parois minces avec des côtés de lame alternés.

Après ébavurage et ponçage soigneux, il faut effectuer un grenaillage pour obtenir une surface attrayante. Nous utilisons CMM combiné avec des scanners 3D pour inspecter toutes les dimensions du rotor afin d'assurer la haute précision de +/-0,005″ qui est selon l'exigence du client. Nous sommes fiers que notre équipe fasse un travail aussi incroyable qui obtient une grande reconnaissance et des éloges de la part des clients.

Remarques finales

Les pales de rotor sont des composants clés des moteurs aéronautiques. C'est une pièce typique difficile à usiner. En fait, il peut aussi s'agir de "l'écran externe" avec le taux d'apparition le plus élevé. De nombreuses entreprises utilisent souvent cette pièce comme description de leurs capacités de traitement, de sorte que d'excellentes solutions de traitement des pales de rotor représentent également une forte force d'entreprise. En tant que fournisseur professionnel de prototypes à guichet unique, WayKen est capable d'usiner des pièces de rotor avec des structures compliquées par fraisage CNC 5 axes. Si vous avez besoin de plus de services d'usinage CNC ou d'aluminium CNC, veuillez nous contacter à [email protected], vous méritez de meilleurs prototypes.