सटीक मशीनिंग प्रौद्योगिकी और पतली-दीवारों वाले, विशेष आकार के और विमान इंजन के जटिल ब्लेड के लिए उपकरण

एयरो-इंजनों के प्रदर्शन को प्राप्त करने के लिए एक प्रमुख घटक के रूप में, ब्लेड में विशिष्ट विशेषताएं हैं जैसे पतली-दीवार, विशेष-आकार, जटिल संरचनाएं, प्रक्रिया के लिए कठिन सामग्री, और सटीकता और सतह की गुणवत्ता के प्रसंस्करण के लिए उच्च आवश्यकताएं। ब्लेड के सटीक और कुशल प्रसंस्करण को कैसे प्राप्त करें वर्तमान एयरो-इंजन निर्माण क्षेत्र में एक बड़ी चुनौती है। ब्लेड प्रसंस्करण सटीकता को प्रभावित करने वाले प्रमुख कारकों के विश्लेषण के माध्यम से, ब्लेड प्रिसिजन प्रोसेसिंग तकनीक और उपकरणों पर अनुसंधान की वर्तमान स्थिति को व्यापक रूप से संक्षेप में प्रस्तुत किया गया है, और एयरो-इंजन ब्लेड प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी के विकास की प्रवृत्ति की संभावना है।

एयरोस्पेस उद्योग में, हल्के, उच्च शक्ति वाले पतले-पतले भागों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है और विमान इंजन [1] जैसे महत्वपूर्ण उपकरणों के प्रदर्शन को प्राप्त करने के लिए प्रमुख घटक हैं। उदाहरण के लिए, बड़े बाईपास अनुपात विमान इंजनों के टाइटेनियम मिश्र धातु के प्रशंसक ब्लेड (चित्र 1 देखें) 1 मीटर लंबे हो सकते हैं, जटिल ब्लेड प्रोफाइल और डंपिंग प्लेटफॉर्म संरचनाओं के साथ, और सबसे पतले भाग की मोटाई केवल 1.2 मिमी है, जो एक विशिष्ट बड़े आकार की पतली-ठंडी विशेष आकार का आंशिक है [2]। एक विशिष्ट पतली-दीवार वाले विशेष आकार के कमजोर कठोरता वाले हिस्से के रूप में, ब्लेड प्रसंस्करण के दौरान प्रसंस्करण विरूपण और कंपन के लिए प्रवण है [3]। ये समस्याएं ब्लेड की प्रसंस्करण सटीकता और सतह की गुणवत्ता को गंभीरता से प्रभावित करती हैं।

इंजन का प्रदर्शन काफी हद तक ब्लेड के निर्माण स्तर पर निर्भर करता है। इंजन के संचालन के दौरान, ब्लेड को उच्च तापमान और उच्च दबाव जैसे चरम परिचालन वातावरण के तहत काम करने की आवश्यकता होती है। इसके लिए आवश्यक है कि ब्लेड सामग्री में अच्छी ताकत, थकान प्रतिरोध और उच्च तापमान संक्षारण प्रतिरोध होना चाहिए, और संरचनात्मक स्थिरता सुनिश्चित करना चाहिए [2]। आमतौर पर, टाइटेनियम मिश्र या उच्च तापमान मिश्र धातुओं का उपयोग विमान इंजन ब्लेड के लिए किया जाता है। हालांकि, टाइटेनियम मिश्र धातुओं और उच्च तापमान मिश्र धातुओं में खराब मशीनीकरण होता है। काटने की प्रक्रिया के दौरान, काटने का बल बड़ा है और उपकरण जल्दी से पहनता है। जैसे -जैसे टूल वियर बढ़ता है, कटिंग फोर्स आगे बढ़ेगा, जिसके परिणामस्वरूप अधिक गंभीर मशीनिंग विरूपण और कंपन होता है, जिसके परिणामस्वरूप कम आयामी सटीकता और भागों की खराब सतह की गुणवत्ता होती है। चरम कार्य परिस्थितियों में इंजन की सेवा प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, ब्लेड की मशीनिंग सटीकता और सतह की गुणवत्ता बहुत अधिक है। एक उदाहरण के रूप में एक घरेलू रूप से उत्पादित उच्च बाईपास अनुपात टर्बोफैन इंजन में उपयोग किए जाने वाले टाइटेनियम मिश्र धातु फैन ब्लेड को लेना, ब्लेड की कुल लंबाई 681 मिमी है, जबकि मोटाई 6 मिमी से कम है। प्रोफ़ाइल की आवश्यकता -0 है। 12 से +0। 0 3 मिमी, इनलेट और निकास किनारों की आयामी सटीकता -0 है। यह आमतौर पर पांच-अक्ष सीएनसी मशीन टूल पर सटीक मशीनिंग की आवश्यकता होती है। हालांकि, ब्लेड की कमजोर कठोरता, जटिल संरचना और कठिन-से-प्रक्रिया सामग्री के कारण, मशीनिंग सटीकता और गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए, प्रक्रिया कर्मियों को मशीनिंग प्रक्रिया के दौरान कई बार कटिंग मापदंडों को समायोजित करना होगा, जो सीएनसी मशीनिंग केंद्र के प्रदर्शन को गंभीरता से सीमित करता है और भारी दक्षता अपशिष्ट [4] का कारण बनता है। इसलिए, सीएनसी मशीनिंग प्रौद्योगिकी के तेजी से विकास के साथ, पतली दीवारों वाले भागों मशीनिंग के लिए विरूपण नियंत्रण और कंपन दमन को कैसे प्राप्त करें और सीएनसी मशीनिंग केंद्रों की मशीनिंग क्षमताओं को पूर्ण खेल दें, उन्नत विनिर्माण कंपनियों के लिए एक तत्काल आवश्यकता बन गई है।

पतली दीवारों वाले कमजोर कठोर भागों के विरूपण नियंत्रण प्रौद्योगिकी पर शोध ने लंबे समय तक इंजीनियरों और शोधकर्ताओं का ध्यान आकर्षित किया है। प्रारंभिक उत्पादन अभ्यास में, लोग अक्सर पतली-दीवार वाली संरचनाओं के दोनों किनारों पर मिलिंग की बारी-बारी से वाटरलाइन रणनीति का उपयोग करते हैं, जो आसानी से कुछ हद तक आयामी सटीकता पर विरूपण और कंपन के प्रतिकूल प्रभावों को कम कर सकते हैं। इसके अलावा, पसलियों को मजबूत करने जैसे पूर्वनिर्मित बलि संरचनाओं को स्थापित करके प्रसंस्करण कठोरता में सुधार करने का एक तरीका भी है।

मुश्किल-से-कट सामग्री के लिए प्रौद्योगिकी काटना

उच्च तापमान और उच्च दबाव वातावरण के तहत स्थिर सेवा की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, विमान इंजन ब्लेड के लिए आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली सामग्री टाइटेनियम मिश्र या उच्च तापमान मिश्र धातुएं हैं। हाल के वर्षों में, टाइटेनियम-एल्यूमीनियम इंटरमेटालिक यौगिक भी महान अनुप्रयोग क्षमता के साथ एक ब्लेड सामग्री बन गए हैं। टाइटेनियम मिश्र धातुओं में कम थर्मल चालकता, कम प्लास्टिसिटी, कम लोचदार मापांक और मजबूत आत्मीयता की विशेषताएं हैं, जिससे उन्हें काटने के दौरान बड़े कटिंग फोर्स, उच्च कटिंग तापमान, गंभीर काम सख्त और बड़े उपकरण पहनने जैसी समस्याएं होती हैं। वे विशिष्ट कठिन-से-कट सामग्री हैं (माइक्रोस्ट्रक्चर आकारिकी चित्रा 2 ए देखें) [7]। उच्च तापमान मिश्र धातुओं की मुख्य विशेषताएं उच्च प्लास्टिसिटी और ताकत, खराब तापीय चालकता और [8] के अंदर घने ठोस समाधान की एक बड़ी मात्रा हैं। कटिंग के दौरान प्लास्टिक की विरूपण जाली की गंभीर विकृति, उच्च विरूपण प्रतिरोध, बड़े कटिंग बल और गंभीर ठंड सख्त घटना का कारण बनता है, जो कि विशिष्ट कठिन-से-कट सामग्री भी हैं (माइक्रोस्ट्रक्चर आकारिकी चित्रा 2 बी देखें)। इसलिए, टाइटेनियम मिश्र धातुओं और उच्च तापमान मिश्र धातुओं जैसे कठिन-से-कट सामग्री के लिए कुशल और सटीक कटिंग तकनीक विकसित करना बहुत महत्वपूर्ण है। मुश्किल-से-कट सामग्री के कुशल और सटीक मशीनिंग को प्राप्त करने के लिए, घरेलू और विदेशी विद्वानों ने अभिनव काटने के तरीकों, इष्टतम मशीनिंग उपकरण सामग्री और अनुकूलित कटिंग मापदंडों के दृष्टिकोण से गहन शोध किया है।

2.1 प्रसंस्करण विधियों को काटने का नवाचार

अभिनव अनुसंधान और काटने के तरीकों के विकास के संदर्भ में, विद्वानों ने सामग्री की मशीनीकरण में सुधार करने और कुशल कटिंग को प्राप्त करने के लिए लेजर हीटिंग और क्रायोजेनिक कूलिंग जैसे सहायक साधनों को पेश किया है। लेजर हीटिंग असिस्टेड प्रोसेसिंग [9] (चित्रा 3 ए देखें) का कार्य सिद्धांत काटने के किनारे के सामने वर्कपीस की सतह पर एक उच्च-शक्ति लेजर बीम को केंद्रित करना है, बीम के स्थानीय हीटिंग द्वारा सामग्री को नरम करना, सामग्री की उपज की ताकत को कम करना, जिससे कटिंग बल और उपकरण पहनना, और गुणवत्ता और दक्षता में सुधार करना। क्रायोजेनिक कूलिंग असिस्टेड प्रोसेसिंग [10] (चित्र 3 बी देखें) कटिंग प्रक्रिया को ठंडा करने के लिए कटिंग पार्ट पर स्प्रे करने के लिए तरल नाइट्रोजन, हाई-प्रेशर कार्बन डाइऑक्साइड गैस और अन्य शीतलन मीडिया का उपयोग करता है, सामग्री के खराब थर्मल चालकता के कारण अत्यधिक स्थानीय कटिंग तापमान की समस्या से बचें, और वर्कपीस को ठंडा और भंगुर कर दें, जो कि चिप को तोड़ने से प्रभावित है। यूके में परमाणु एएमआरसी कंपनी ने टाइटेनियम मिश्र धातु प्रसंस्करण प्रक्रिया को ठंडा करने के लिए उच्च दबाव वाले कार्बन डाइऑक्साइड गैस का सफलतापूर्वक उपयोग किया। सूखी काटने की स्थिति की तुलना में, विश्लेषण से पता चलता है कि क्रायोजेनिक कूलिंग असिस्टेड प्रोसेसिंग न केवल कटिंग फोर्स को कम कर सकती है और कटिंग सतह की गुणवत्ता में सुधार कर सकती है, बल्कि उपकरण पहनने को प्रभावी ढंग से कम कर सकती है और टूल के सेवा जीवन को बढ़ाती है। इसके अलावा, अल्ट्रासोनिक कंपन सहायता प्राप्त प्रसंस्करण [11, 12] (चित्र 3 सी देखें) भी मुश्किल-से-प्रक्रिया सामग्री के कुशल काटने के लिए एक प्रभावी तरीका है। उच्च-आवृत्ति को लागू करने से, उपकरण के लिए छोटे-आयाम कंपन, उपकरण और वर्कपीस के बीच आंतरायिक पृथक्करण मशीनिंग प्रक्रिया के दौरान प्राप्त किया जाता है, जो सामग्री हटाने के तंत्र को बदलता है, गतिशील कटिंग की स्थिरता को बढ़ाता है, प्रभावी रूप से उपकरण के बीच घर्षण से बचा जाता है और कटिंग तापमान को कम करता है और कटौती उपकरण को कम करता है। इसके उत्कृष्ट प्रक्रिया प्रभावों को व्यापक ध्यान दिया गया है।

2.2 उपकरण सामग्री का चयन

टाइटेनियम मिश्र धातुओं जैसे कठिन-से-कट सामग्री के लिए, उपकरण सामग्री का अनुकूलन प्रभावी रूप से काटने के परिणामों में सुधार कर सकता है [8, 13]। अध्ययनों से पता चला है कि टाइटेनियम मिश्र धातु प्रसंस्करण के लिए, प्रसंस्करण गति के अनुसार विभिन्न उपकरणों का चयन किया जा सकता है। कम गति वाले कटिंग के लिए, उच्च-कोबाल्ट हाई-स्पीड स्टील का उपयोग किया जाता है, मध्यम-गति काटने के लिए, एल्यूमीनियम ऑक्साइड कोटिंग के साथ सीमेंटेड कार्बाइड टूल का उपयोग किया जाता है, और उच्च गति वाले कटिंग के लिए, क्यूबिक बोरॉन नाइट्राइड (सीबीएन) टूल का उपयोग किया जाता है; उच्च तापमान मिश्र धातु प्रसंस्करण के लिए, उच्च-वैद्धा उच्च गति वाले स्टील या YG सीमेंटेड कार्बाइड टूल्स के साथ उच्च कठोरता और अच्छे पहनने के प्रतिरोध का उपयोग प्रसंस्करण के लिए किया जाना चाहिए।

2.3 इष्टतम कटिंग पैरामीटर

कटिंग पैरामीटर भी मशीनिंग प्रभाव को प्रभावित करने वाला एक महत्वपूर्ण कारक है। संबंधित सामग्रियों के लिए उपयुक्त कटिंग मापदंडों का उपयोग करने से मशीनिंग गुणवत्ता और दक्षता में प्रभावी रूप से सुधार हो सकता है। एक उदाहरण के रूप में कटिंग स्पीड पैरामीटर लेते हुए, कम काटने की गति आसानी से सामग्री की सतह पर एक निर्मित-अप एज क्षेत्र बना सकती है, जो सतह मशीनिंग सटीकता को कम करती है; उच्च काटने की गति आसानी से गर्मी संचय का कारण बन सकती है, जिससे वर्कपीस और टूल के लिए जलन हो सकती है। इस संबंध में, हार्बिन यूनिवर्सिटी ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी में प्रोफेसर झाई युनहेंग की टीम ने आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले कठिन-से-मशीन सामग्री के यांत्रिक और भौतिक गुणों का विश्लेषण किया और ऑर्थोगोनल मशीनिंग प्रयोगों के माध्यम से मुश्किल-से-मशीन सामग्री के लिए गति की गति की एक अनुशंसित तालिका को संक्षेप में प्रस्तुत किया [14] (तालिका 1 देखें)। मशीनिंग के लिए तालिका में अनुशंसित उपकरण और काटने की गति का उपयोग करना मशीनिंग दोष और टूल पहनने को प्रभावी ढंग से कम कर सकता है, और मशीनिंग गुणवत्ता में सुधार कर सकता है।

जटिल ब्लेड सतहों के लिए 3 प्रिसिजन सीएनसी मशीनिंग तकनीक

हाल के वर्षों में, विमानन उद्योग के तेजी से विकास और बढ़ती बाजार की मांग के साथ, पतली दीवारों वाले ब्लेड के कुशल और सटीक प्रसंस्करण की आवश्यकताओं में तेजी से वृद्धि हुई है, और उच्च-सटीक विरूपण नियंत्रण प्रौद्योगिकी की मांग अधिक जरूरी हो गई है। बुद्धिमान विनिर्माण प्रौद्योगिकी के संदर्भ में, विमान इंजन ब्लेड प्रसंस्करण के विरूपण और कंपन के बुद्धिमान नियंत्रण को प्राप्त करने के लिए आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक सूचना प्रौद्योगिकी का संयोजन कई शोधकर्ताओं के लिए एक गर्म विषय बन गया है। ब्लेड के जटिल घुमावदार सतहों के सटीक प्रसंस्करण में बुद्धिमान सीएनसी सिस्टम का परिचय, और बुद्धिमान सीएनसी प्रणालियों के आधार पर प्रसंस्करण प्रक्रिया में त्रुटियों के लिए सक्रिय रूप से क्षतिपूर्ति करना, प्रभावी रूप से विरूपण और कंपन को दबा सकता है।

मशीनिंग प्रक्रिया में सक्रिय त्रुटि मुआवजे के लिए, उपकरण पथ जैसे मशीनिंग मापदंडों के अनुकूलन और नियंत्रण को प्राप्त करने के लिए, पहले मशीनिंग विरूपण और कंपन पर प्रक्रिया मापदंडों के प्रभाव को प्राप्त करना आवश्यक है। दो आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले तरीके हैं: एक का विश्लेषण करना और तर्क करना है कि प्रत्येक उपकरण के परिणाम ऑन-मशीन माप और त्रुटि विश्लेषण से गुजरते हैं [15]; अन्य गतिशील विश्लेषण [16], परिमित तत्व मॉडलिंग [17], प्रयोग [18] और तंत्रिका नेटवर्क [19] (चित्र 4 देखें) जैसे तरीकों के माध्यम से मशीनिंग विरूपण और कंपन के लिए एक भविष्यवाणी मॉडल स्थापित करना है।

उपरोक्त भविष्यवाणी मॉडल या ऑन-मशीन माप तकनीक के आधार पर, लोग वास्तविक समय में मशीनिंग मापदंडों को अनुकूलित और यहां तक ​​कि नियंत्रित कर सकते हैं। मुख्यधारा की दिशा उपकरण पथ को फिर से शुरू करके विरूपण और कंपन के कारण होने वाली त्रुटियों की भरपाई करना है। इस दिशा में आमतौर पर उपयोग की जाने वाली विधि "दर्पण मुआवजा विधि" है [20] (चित्र 5 देखें)। यह विधि नाममात्र उपकरण प्रक्षेपवक्र को सही करके एकल कटिंग के विरूपण की भरपाई करती है। हालांकि, एक एकल मुआवजा नई मशीनिंग विरूपण का उत्पादन करेगा। इसलिए, एक -एक करके विरूपण को ठीक करने के लिए कई मुआवजे के माध्यम से कटिंग फोर्स और मशीनिंग विरूपण के बीच एक पुनरावृत्ति संबंध स्थापित करना आवश्यक है। टूल पाथ प्लानिंग के आधार पर सक्रिय त्रुटि मुआवजे की विधि के अलावा, कई विद्वान भी अध्ययन कर रहे हैं कि कैसे कटिंग मापदंडों और उपकरण मापदंडों को अनुकूलित और नियंत्रित करके विरूपण और कंपन को नियंत्रित किया जाए। एक निश्चित प्रकार के विमान इंजन ब्लेड को काटने के लिए, ऑर्थोगोनल परीक्षणों के कई दौर के लिए मशीनिंग मापदंडों को बदल दिया गया था। परीक्षण डेटा के आधार पर, ब्लेड मशीनिंग विरूपण और कंपन प्रतिक्रिया पर प्रत्येक कटिंग पैरामीटर और टूल पैरामीटर के प्रभाव का विश्लेषण किया गया था [21-23]। मशीनिंग मापदंडों को अनुकूलित करने, प्रभावी रूप से मशीनिंग विरूपण को कम करने और कटिंग वाइब्रेशन को दबाने के लिए एक अनुभवजन्य भविष्यवाणी मॉडल स्थापित किया गया था।

उपरोक्त मॉडल और विधियों के आधार पर, कई कंपनियों ने सीएनसी मशीनिंग केंद्रों के सीएनसी सिस्टम को विकसित या सुधार दिया है ताकि पतली-दीवार वाले भागों प्रसंस्करण मापदंडों के वास्तविक समय अनुकूली नियंत्रण को प्राप्त किया जा सके। इज़राइल की OMAT कंपनी [24] की इष्टतम मिलिंग सिस्टम इस क्षेत्र में एक विशिष्ट प्रतिनिधि है। यह मुख्य रूप से निरंतर बल मिलिंग के उद्देश्य को प्राप्त करने के लिए अनुकूली प्रौद्योगिकी के माध्यम से फ़ीड गति को समायोजित करता है और जटिल उत्पादों के उच्च दक्षता और उच्च-गुणवत्ता वाले प्रसंस्करण का एहसास करता है। इसके अलावा, बीजिंग जिंगडियाओ ने भी मैचीन माप अनुकूली मुआवजे [25] के माध्यम से अंडे की सतह के पैटर्न को पूरा करने के क्लासिक तकनीकी मामले में समान तकनीक लागू की। संयुक्त राज्य अमेरिका में जीई के थेरियन [26] ने मशीनिंग के दौरान सीएनसी मशीनिंग कोड के लिए एक वास्तविक समय सुधार विधि का प्रस्ताव दिया, जिसने अनुकूली मशीनिंग और जटिल पतली-दीवारों वाले ब्लेड के वास्तविक समय नियंत्रण के लिए एक बुनियादी तकनीकी साधन प्रदान किया। विमान इंजन टरबाइन घटकों (AROSATEC) के लिए यूरोपीय संघ की स्वचालित मरम्मत प्रणाली को Additive विनिर्माण द्वारा ब्लेड की मरम्मत के बाद अनुकूली परिशुद्धता मिलिंग का पता चलता है, और जर्मनी की MTU कंपनी और आयरलैंड की SIFCO कंपनी [27] के ब्लेड मरम्मत उत्पादन पर लागू किया गया है।

बुद्धिमान प्रक्रिया उपकरणों के आधार पर प्रसंस्करण कठोरता का सुधार

प्रक्रिया प्रणाली की कठोरता में सुधार करने और भिगोना विशेषताओं में सुधार करने के लिए बुद्धिमान प्रक्रिया उपकरणों का उपयोग करना भी पतली दीवारों वाले ब्लेड प्रसंस्करण की विरूपण और कंपन को दबाने, प्रसंस्करण सटीकता में सुधार और सतह की गुणवत्ता में सुधार करने का एक प्रभावी तरीका है। हाल के वर्षों में, विभिन्न प्रकार के एयरो-इंजन ब्लेड [28] के प्रसंस्करण में बड़ी संख्या में विभिन्न प्रक्रिया उपकरणों का उपयोग किया गया है। चूंकि एयरो-इंजन ब्लेड में आम तौर पर पतली-दीवार वाली और अनियमित संरचनात्मक विशेषताएं होती हैं, एक छोटी क्लैम्पिंग और पोजिशनिंग क्षेत्र, कम प्रसंस्करण कठोरता, और स्थानीय विरूपण को काटने की कार्रवाई के तहत, ब्लेड प्रसंस्करण उपकरण आमतौर पर छह-बिंदु स्थिति सिद्धांत को संतुष्ट करने के आधार पर वर्कपीस के लिए सहायक समर्थन को लागू करता है। पतली-दीवार वाली और अनियमित घुमावदार सतहों ने टूलींग की स्थिति और क्लैंपिंग के लिए दो आवश्यकताओं को आगे बढ़ाया: सबसे पहले, टूलिंग के क्लैम्पिंग बल या संपर्क बल को क्लैंपिंग बल की कार्रवाई के तहत वर्कपीस के गंभीर स्थानीय विरूपण से बचने के लिए घुमावदार सतह पर समान रूप से वितरित किया जाना चाहिए; दूसरा, टूलींग के पोजिशनिंग, क्लैम्पिंग और सहायक समर्थन तत्वों को प्रत्येक संपर्क बिंदु पर समान सतह संपर्क बल उत्पन्न करने के लिए वर्कपीस की जटिल घुमावदार सतह से बेहतर मिलान करने की आवश्यकता है। इन दो आवश्यकताओं के जवाब में, विद्वानों ने एक लचीली टूलींग प्रणाली का प्रस्ताव किया है। लचीले टूलिंग सिस्टम को चरण परिवर्तन लचीले टूलिंग और अनुकूली लचीले टूलींग में विभाजित किया जा सकता है। चरण परिवर्तन लचीला टूलिंग तरल पदार्थ के चरण परिवर्तन से पहले और बाद में कठोरता और भिगोना में परिवर्तन का उपयोग करता है: तरल चरण या मोबाइल चरण में द्रव में कम कठोरता और भिगोना होता है, और कम दबाव में वर्कपीस की जटिल घुमावदार सतह के अनुकूल हो सकता है। बाद में, तरल पदार्थ को एक ठोस चरण में बदल दिया जाता है या बाहरी बलों जैसे बिजली/चुंबकत्व/गर्मी द्वारा समेकित किया जाता है, और कठोरता और भिगोना में बहुत सुधार होता है, जिससे वर्कपीस के लिए समान और लचीला समर्थन प्रदान किया जाता है और विरूपण और कंपन को दबा दिया जाता है।

विमान इंजन ब्लेड की पारंपरिक प्रसंस्करण तकनीक में प्रक्रिया उपकरण, सहायक समर्थन को भरने के लिए कम पिघलने बिंदु मिश्र धातुओं जैसे चरण परिवर्तन सामग्री का उपयोग करना है। अर्थात्, वर्कपीस रिक्त होने के बाद, छह बिंदुओं पर तैनात और क्लैंप किया जाता है, वर्कपीस के पोजिशनिंग संदर्भ को वर्कपीस के लिए सहायक समर्थन प्रदान करने के लिए कम पिघलने बिंदु मिश्र धातु के माध्यम से एक कास्टिंग ब्लॉक में डाला जाता है, और जटिल बिंदु स्थिति को नियमित सतह की स्थिति में परिवर्तित किया जाता है, और फिर पारित होने के लिए पार्ट की सटीक प्रसंस्करण (चित्रा 6)। इस प्रक्रिया विधि में स्पष्ट दोष हैं: स्थिति संदर्भ रूपांतरण स्थिति सटीकता में कमी की ओर जाता है; उत्पादन की तैयारी जटिल है, और कम पिघलने बिंदु मिश्र धातु की कास्टिंग और पिघलने से वर्कपीस की सतह पर अवशेष और सफाई की समस्या भी होती है। इसी समय, कास्टिंग और पिघलने की स्थिति भी अपेक्षाकृत खराब है [30]। उपरोक्त प्रक्रिया दोषों को हल करने के लिए, एक सामान्य विधि एक चरण परिवर्तन सामग्री [31] के साथ संयुक्त एक बहु-बिंदु समर्थन संरचना को पेश करना है। समर्थन संरचना का ऊपरी छोर स्थिति के लिए वर्कपीस से संपर्क करता है, और निचला छोर कम पिघलने बिंदु मिश्र धातु कक्ष में डूब जाता है। लचीला सहायक समर्थन कम पिघलने बिंदु मिश्र धातु के चरण परिवर्तन विशेषताओं के आधार पर प्राप्त किया जाता है। यद्यपि एक समर्थन संरचना की शुरूआत ब्लेड से संपर्क करने वाले कम पिघलने-बिंदु मिश्र धातुओं के कारण होने वाली सतह के दोषों से बच सकती है, चरण परिवर्तन सामग्री की प्रदर्शन सीमाओं के कारण, चरण परिवर्तन लचीला टूलिंग एक साथ उच्च कठोरता और उच्च प्रतिक्रिया गति की दो प्रमुख आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकता है, और उच्च दक्षता वाले स्वचालित उत्पादन पर लागू करना मुश्किल है।

चरण परिवर्तन लचीले टूलिंग की कमियों को हल करने के लिए, कई विद्वानों ने लचीले टूलींग के अनुसंधान और विकास में अनुकूलन की अवधारणा को शामिल किया है। अनुकूली लचीला टूलिंग इलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम के माध्यम से जटिल ब्लेड आकृतियों और संभावित आकार की त्रुटियों से अनुकूल रूप से मेल खा सकता है। यह सुनिश्चित करने के लिए कि संपर्क बल पूरे ब्लेड पर समान रूप से वितरित किया जाता है, टूलींग आमतौर पर मल्टी-पॉइंट सहायक का उपयोग करता है जो एक समर्थन मैट्रिक्स बनाने के लिए समर्थन करता है। Tsinghua विश्वविद्यालय में वांग हुई की टीम ने निकट-नेट-शेप ब्लेड प्रोसेसिंग [32, 33] के लिए उपयुक्त एक बहु-बिंदु लचीले सहायक समर्थन प्रक्रिया उपकरण का प्रस्ताव रखा (चित्र 7 देखें)। टूलिंग कई लचीले सामग्री क्लैंपिंग तत्वों का उपयोग करता है, जो निकट-नेट-आकार ब्लेड की ब्लेड सतह का समर्थन करने में सहायता करता है, प्रत्येक संपर्क क्षेत्र के संपर्क क्षेत्र को बढ़ाता है और यह सुनिश्चित करता है कि क्लैम्पिंग बल समान रूप से प्रत्येक संपर्क भाग और पूरे ब्लेड पर वितरित किया जाता है, जिससे प्रक्रिया प्रणाली की कठोरता में सुधार होता है और प्रभावी रूप से ब्लेड के स्थानीय विकृति को रोकता है। टूलींग में स्वतंत्रता के कई निष्क्रिय डिग्री हैं, जो ओवर-पोजिशनिंग से बचने के दौरान ब्लेड के आकार और इसकी त्रुटि से अनुकूल रूप से मेल खा सकते हैं। लचीली सामग्रियों के माध्यम से अनुकूली समर्थन प्राप्त करने के अलावा, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंडक्शन के सिद्धांत को अनुकूली लचीले टूलींग के अनुसंधान और विकास के लिए भी लागू किया जाता है। एरोनॉटिक्स एंड एस्ट्रोनॉटिक्स के बीजिंग विश्वविद्यालय में यांग यिकिंग की टीम ने इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंडक्शन [34] के सिद्धांत के आधार पर एक सहायक समर्थन उपकरण का आविष्कार किया। टूलिंग एक विद्युत चुम्बकीय संकेत द्वारा उत्साहित एक लचीली सहायक समर्थन का उपयोग करता है, जो प्रक्रिया प्रणाली की भिगोना विशेषताओं को बदल सकता है। क्लैंपिंग प्रक्रिया के दौरान, सहायक समर्थन अनुकूल रूप से एक स्थायी चुंबक की कार्रवाई के तहत वर्कपीस के आकार से मेल खाता है। प्रसंस्करण के दौरान, वर्कपीस द्वारा उत्पन्न कंपन को सहायक समर्थन के लिए प्रेषित किया जाएगा, और रिवर्स इलेक्ट्रोमैग्नेटिक बल विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के सिद्धांत के अनुसार उत्साहित होगा, जिससे पतली-दीवार वाले वर्कपीस प्रसंस्करण के कंपन को दबा दिया जाएगा।

वर्तमान में, प्रक्रिया उपकरण डिजाइन की प्रक्रिया में, परिमित तत्व विश्लेषण, आनुवंशिक एल्गोरिथ्म और अन्य तरीकों का उपयोग आमतौर पर बहु-बिंदु सहायक समर्थन के लेआउट को अनुकूलित करने के लिए किया जाता है [35]। हालांकि, अनुकूलन परिणाम आमतौर पर केवल यह सुनिश्चित कर सकता है कि एक बिंदु पर प्रसंस्करण विरूपण को कम से कम किया जाता है, और यह गारंटी नहीं दे सकता है कि अन्य प्रसंस्करण भागों में समान विरूपण दमन प्रभाव प्राप्त किया जा सकता है। ब्लेड प्रोसेसिंग प्रक्रिया में, टूल पास की एक श्रृंखला आमतौर पर एक ही मशीन टूल पर वर्कपीस पर की जाती है, लेकिन अलग-अलग भागों के प्रसंस्करण के लिए क्लैंपिंग आवश्यकताएं अलग-अलग होती हैं और यहां तक ​​कि समय-अलग-अलग हो सकती हैं। स्टेटिक मल्टी-पॉइंट सपोर्ट विधि के लिए, यदि एक तरफ सहायक समर्थन की संख्या में वृद्धि करके प्रक्रिया प्रणाली की कठोरता में सुधार किया जाता है, तो एक तरफ, टूलिंग का द्रव्यमान और मात्रा बढ़ जाएगी, और दूसरी ओर, टूल का मूवमेंट स्पेस संकुचित हो जाएगा। यदि विभिन्न भागों को संसाधित करते समय सहायक समर्थन की स्थिति रीसेट हो जाती है, तो प्रसंस्करण प्रक्रिया अनिवार्य रूप से बाधित हो जाएगी और प्रसंस्करण दक्षता कम हो जाएगी। इसलिए, अनुवर्ती प्रक्रिया उपकरण [36-38] जो स्वचालित रूप से समर्थन लेआउट को समायोजित करता है और प्रसंस्करण प्रक्रिया के अनुसार ऑनलाइन समर्थन बल को प्रस्तावित किया गया है। अनुवर्ती प्रक्रिया उपकरण (चित्र 8 देखें) उपकरण के समन्वित सहयोग के माध्यम से गतिशील समर्थन प्राप्त कर सकते हैं और उपकरण प्रक्षेपवक्र के आधार पर टूलींग और किसी भी प्रसंस्करण प्रक्रिया शुरू होने से पहले समय-अलग-अलग कटिंग प्रक्रिया के काम करने की स्थिति में परिवर्तन कर सकते हैं: पहले सहायक समर्थन को एक ऐसी स्थिति में ले जाने में मदद मिलती है, ताकि वर्कपीस के प्रसंस्करण क्षेत्र को सक्रिय रूप से समर्थन मिले, जबकि अन्य भागों में, अन्य भागों में सक्रिय रूप से समर्थन, अन्य भागों में, अन्य भागों में। प्रसंस्करण प्रक्रिया के दौरान समय-अलग-अलग क्लैंपिंग आवश्यकताएं।

प्रक्रिया उपकरणों की अनुकूली गतिशील समर्थन क्षमता को और बढ़ाने के लिए, प्रसंस्करण प्रक्रिया में अधिक जटिल क्लैंपिंग आवश्यकताओं से मेल खाते हैं, और ब्लेड प्रसंस्करण उत्पादन की गुणवत्ता और दक्षता में सुधार करते हैं, अनुवर्ती सहायक समर्थन को कई गतिशील सहायक समर्थन द्वारा गठित समूह में विस्तारित किया जाता है। प्रत्येक गतिशील सहायक समर्थन को कार्यों को समन्वित करने और स्वचालित रूप से और जल्दी से समर्थन समूह और वर्कपीस के बीच संपर्क को फिर से बनाने के लिए विनिर्माण प्रक्रिया की समय-भिन्न आवश्यकताओं के अनुसार आवश्यक है। पुनर्निर्माण प्रक्रिया पूरे वर्कपीस की स्थिति में हस्तक्षेप नहीं करती है और स्थानीय विस्थापन या कंपन का कारण नहीं बनती है। इस अवधारणा के आधार पर प्रक्रिया उपकरण को एक स्व-पुनर्निर्माण योग्य समूह स्थिरता [39] कहा जाता है, जिसमें लचीलापन, पुनर्गठन और स्वायत्तता के फायदे हैं। स्व-पुनर्निर्माण योग्य समूह स्थिरता विनिर्माण प्रक्रिया की आवश्यकताओं के अनुसार समर्थित सतह पर विभिन्न पदों पर कई सहायक समर्थन आवंटित कर सकती है, और एक बड़े क्षेत्र के साथ जटिल आकार के वर्कपीस के लिए अनुकूल हो सकती है, जबकि पर्याप्त कठोरता सुनिश्चित करती है और निरर्थक समर्थन को समाप्त कर सकती है। स्थिरता की कार्य विधि यह है कि नियंत्रक प्रोग्राम किए गए कार्यक्रम के अनुसार निर्देश भेजता है, और मोबाइल आधार निर्देशों के अनुसार समर्थन तत्व को लक्ष्य स्थिति में लाता है। समर्थन तत्व आज्ञाकारी समर्थन प्राप्त करने के लिए वर्कपीस के स्थानीय ज्यामितीय आकार के लिए अनुकूलित करता है। एकल समर्थन तत्व और स्थानीय वर्कपीस के बीच संपर्क क्षेत्र की गतिशील विशेषताओं (कठोरता और भिगोना) को समर्थन तत्व के मापदंडों को बदलकर नियंत्रित किया जा सकता है (उदाहरण के लिए, हाइड्रोलिक समर्थन तत्व आमतौर पर संपर्क विशेषताओं को बदलने के लिए इनपुट हाइड्रोलिक दबाव को बदल सकता है)। प्रक्रिया प्रणाली की गतिशील विशेषताओं का गठन कई समर्थन तत्वों और वर्कपीस के बीच संपर्क क्षेत्र की गतिशील विशेषताओं के युग्मन द्वारा किया जाता है, और प्रत्येक समर्थन तत्व के मापदंडों और समर्थन तत्व समूह के लेआउट से संबंधित हैं। स्व-पुनर्निर्माण योग्य समूह स्थिरता के बहु-बिंदु समर्थन पुनर्निर्माण योजना के डिजाइन को निम्नलिखित तीन मुद्दों पर विचार करने की आवश्यकता है: वर्कपीस के ज्यामितीय आकार के लिए अनुकूल, समर्थन तत्वों की तेजी से पुन: व्यवस्थित, और कई समर्थन बिंदुओं के समन्वित सहयोग [40]। इसलिए, स्व-पुनर्निर्माण योग्य समूह स्थिरता का उपयोग करते समय, वर्कपीस आकार, लोड विशेषताओं और अंतर्निहित सीमा स्थितियों का उपयोग करना आवश्यक है, इनपुट के रूप में मल्टी-पॉइंट सपोर्ट लेआउट को हल करने और विभिन्न प्रसंस्करण स्थितियों के तहत समर्थन मापदंडों को हल करने के लिए, बहु-बिंदु समर्थन आंदोलन पथ की योजना बनाएं, समाधान परिणामों से नियंत्रण कोड उत्पन्न करें, और इसे नियंत्रक में आयात करें। वर्तमान में, घरेलू और विदेशी विद्वानों ने स्व-पुनर्निर्माण योग्य समूह जुड़नार पर कुछ शोध और प्रयास किए हैं। विदेशों में, यूरोपीय संघ के प्रोजेक्ट Swarmitfix ने एक नया अत्यधिक अनुकूलनीय स्व-पुनरावर्ती स्थिरता प्रणाली [41] विकसित की है, जो कि प्रोसेस्ड भागों को बेहतर समर्थन देने के लिए वास्तविक समय में वर्कबेंच और रिपोजिशन पर स्वतंत्र रूप से स्थानांतरित करने के लिए मोबाइल सहायक समर्थन के एक सेट का उपयोग करता है। इस परियोजना में Swarmitfix प्रणाली का प्रोटोटाइप लागू किया गया है (चित्र 9A देखें) और एक इतालवी विमान निर्माता की साइट पर परीक्षण किया गया है। चीन में, त्सिंघुआ विश्वविद्यालय में वांग हुई की टीम ने एक चार-पॉइंट क्लैम्पिंग सपोर्ट वर्कबेंच विकसित किया है जिसे मशीन टूल [42] के साथ समन्वय में नियंत्रित किया जा सकता है (चित्र 9 बी देखें)। यह वर्कबेंच कैंटिलीवर टेनन का समर्थन कर सकता है और टरबाइन ब्लेड के टेनन के ठीक मशीनिंग के दौरान टूल से स्वचालित रूप से बच सकता है। मशीनिंग प्रक्रिया के दौरान, चार-बिंदु सहायक समर्थन उपकरण आंदोलन की स्थिति के अनुसार चार-बिंदु संपर्क स्थिति को फिर से संगठित करने के लिए CNC मशीनिंग सेंटर के साथ सहयोग करता है, जो न केवल उपकरण और सहायक समर्थन के बीच हस्तक्षेप से बचता है, बल्कि समर्थन प्रभाव भी सुनिश्चित करता है।

5 भविष्य के विकास के रुझानों पर चर्चा

5.1 नई सामग्री

चूंकि विमान इंजनों की थ्रस्ट-टू-वेट अनुपात डिजाइन आवश्यकताओं में वृद्धि जारी है, भागों की संख्या धीरे-धीरे कम हो जाती है, और भागों का तनाव स्तर अधिक और अधिक हो रहा है। दो मुख्य पारंपरिक उच्च तापमान संरचनात्मक सामग्रियों का प्रदर्शन इसकी सीमा तक पहुंच गया है। हाल के वर्षों में, विमान इंजन ब्लेड के लिए नई सामग्री तेजी से विकसित हुई है, और अधिक से अधिक उच्च-प्रदर्शन सामग्री का उपयोग पतली दीवारों वाले ब्लेड बनाने के लिए किया जाता है। उनमें से, -tial मिश्र धातु [43] में उच्च विशिष्ट शक्ति, उच्च तापमान प्रतिरोध और अच्छे ऑक्सीकरण प्रतिरोध जैसे उत्कृष्ट गुण हैं। इसी समय, इसका घनत्व 3.9g/cm3 है, जो उच्च तापमान वाले मिश्र धातुओं का केवल आधा है। भविष्य में, यह 700-800 डिग्री के तापमान सीमा में एक ब्लेड के रूप में काफी क्षमता है। यद्यपि -टियल मिश्र धातु में उत्कृष्ट यांत्रिक गुण होते हैं, इसकी उच्च कठोरता, कम थर्मल चालकता, कम फ्रैक्चर क्रूरता और उच्च भंगुरता कटिंग के दौरान खराब सतह की अखंडता और कम सटीकता के कारण होती है, जो भागों के सेवा जीवन को गंभीरता से प्रभावित करती है। इसलिए, -tial मिश्र धातु के प्रसंस्करण अनुसंधान में महत्वपूर्ण सैद्धांतिक महत्व और मूल्य है, और वर्तमान ब्लेड प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी का एक महत्वपूर्ण अनुसंधान दिशा है।

5.2 समय-अलग-अलग अनुकूली प्रसंस्करण

एयरोइंजीन ब्लेड में जटिल घुमावदार सतह होती है और उच्च आकार की सटीकता की आवश्यकता होती है। वर्तमान में, उनकी सटीक मशीनिंग मुख्य रूप से पथ योजना और मॉडल पुनर्निर्माण के आधार पर ज्यामितीय अनुकूली मशीनिंग विधियों का उपयोग करती है। यह विधि ब्लेड मशीनिंग सटीकता पर स्थिति, क्लैंपिंग, आदि के कारण होने वाली त्रुटियों के प्रभाव को प्रभावी ढंग से कम कर सकती है। प्रभाव। हालांकि, डाई फोर्जिंग ब्लेड की असमान मोटाई के कारण, उपकरण के विभिन्न क्षेत्रों में कटिंग की गहराई नियोजित पथ के अनुसार काटने की प्रक्रिया के दौरान अलग है, जो काटने की प्रक्रिया में अनिश्चित कारक लाता है और प्रसंस्करण स्थिरता को प्रभावित करता है। भविष्य में, सीएनसी अनुकूली मशीनिंग प्रक्रिया के दौरान, वास्तविक मशीनिंग राज्य परिवर्तनों को बेहतर तरीके से ट्रैक किया जाना चाहिए [44], जिससे जटिल घुमावदार सतहों की मशीनिंग सटीकता में काफी सुधार होता है और एक समय-भिन्न नियंत्रण अनुकूली मशीनिंग विधि का निर्माण होता है जो वास्तविक समय प्रतिक्रिया डेटा के आधार पर कटिंग मापदंडों को समायोजित करता है।

5.3 बुद्धिमान प्रक्रिया उपकरण

इंजन में सबसे बड़े प्रकार के भागों के रूप में, ब्लेड की विनिर्माण दक्षता सीधे इंजन की समग्र विनिर्माण दक्षता को प्रभावित करती है, और ब्लेड की विनिर्माण गुणवत्ता सीधे इंजन के प्रदर्शन और जीवन को प्रभावित करती है। इसलिए, ब्लेड की बुद्धिमान सटीक मशीनिंग आज दुनिया में इंजन ब्लेड निर्माण की विकास दिशा बन गई है। मशीन उपकरण और प्रक्रिया उपकरणों का अनुसंधान और विकास बुद्धिमान ब्लेड प्रसंस्करण को साकार करने की कुंजी है। सीएनसी प्रौद्योगिकी के विकास के साथ, मशीन टूल्स के खुफिया स्तर में तेजी से सुधार हुआ है, और प्रसंस्करण और उत्पादन क्षमता में बहुत वृद्धि हुई है। इसलिए, बुद्धिमान प्रक्रिया उपकरणों का अनुसंधान और विकास और नवाचार पतली दीवारों वाले ब्लेड के कुशल और सटीक मशीनिंग के लिए एक महत्वपूर्ण विकास दिशा है। अत्यधिक बुद्धिमान सीएनसी मशीन टूल्स को एक बुद्धिमान ब्लेड प्रसंस्करण प्रणाली (चित्र 10 देखें) बनाने के लिए प्रक्रिया उपकरणों के साथ जोड़ा जाता है, जो पतली-दीवारों वाले ब्लेड के उच्च-परिशुद्धता, उच्च दक्षता और अनुकूली सीएनसी मशीनिंग का एहसास करता है।