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[信息] 喷气发动机 涡轮 叶片 的加工

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发表于 2009-10-20 11:50:08 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 laoztou 于 2009-12-1 04:43 编辑

涡轮机叶片加工–是发动机的重中之重!
发动机叶片是喷射飞机发动机的心脏零件。为什么我国喷气发动机地研制。花那么多的时间。都未赶上西方国家?。就叶片的材质。加工工艺不过关。
目前我国已经掌握这门技术!才有‘太行。发动机的诞生!千10战斗机就是装备了国产的太行发动机。而民航机。大飞机与航空母舰都需要这些涡轮发动机的叶片。今只说说其中一欵’法拉利五轴机床‘加工机床的使用,编程技术,

F110-GE-100 Engine (F-16 A/B Falcon)


F/A-22















F22的发动机要求更高。



特制机床加工



811409_020225.jpg                 [localimg=180,149]3[/localimg]

轮和叶一体的部件


[localimg=143,150]4[/localimg]                       [localimg=180,110]6[/localimg]


带磨床和航空发动机叶片的小规格六轴联动数控砂带磨床。.jpg      

激光热处理 要求达到。叶片内部韧性 表层耐磨。




单体叶片图是用在燃烧室。要经住上千度的恶劣工作环境。需耐高温。所以它做的短粗钢性强。



  叶片金相














它的下部牙形是为让它插入轮子。



  压气涡轮叶片






法拉利五轴机床在叶片加工中的应用



本文介绍了法拉利机床及其编程软件的的特点,以及在叶片加工中的经验,在实际使用中取得很好的效果。
1 前言
    叶片是汽轮机、航空发动机、鼓风机、轴流压缩机等设备的核心部件之一,它起着将动能转换为机械能的作用,汽轮机等设备效率的高低,很大程度上取决于叶片型面的设计和制造水平。目前,国内外大型汽轮机叶片的型面加工均采用五轴联动机床,我们公司是汽轮机叶片专业化企业,在已经引进德国德马吉、瑞士斯特拉格等五轴机床的基础上,又购买了意大利法拉利公司A175型五轴机床(见图1)。
图1 法拉利机床A175型五轴机床
    意大利法拉利公司公司不仅提供了精度高,非常适合叶片加工的机床,还配套提供了使用方便、专用于叶片加工的CAM软件TS30/80及数控加工程序模拟软件Plo3D,因此在叶片加工行业有着非常广泛的应用。
2 法拉利A175机床简介
2.1 机床的数控系统
    法拉利机床采用E580数控系统,通过采用连续的曲线沿着运动轨迹调整机床动态性能,取保坐标的运动始终得到监控,以避免不需要的震荡或振动,所具有的“向前看”功能能使控制系统根据型面特点在线计算最佳进給速度。“前置反馈”技术可使动态跟踪误差接近为零。并且它的数控控制系统本身就是一台PC电脑,与Windows2000操作系统融为一体,界面直观友好。



2.2 机床的配置
    法拉利A175是一台模块化,高精度立式数控加工中心,机床结构经过精心设计,在保证刚性的同时,尽可能减轻运动部件的重量,使机床不但具有出色的高速性能,同时具备了很强的粗加工能力,工件毛坯可以从方钢开始,直至加工到抛光程度。A175经过五坐标五联动的配置,非常适合各种叶片的加工。
    机床床身为整体箱式铸铁结构,无扭曲变形,无需地基。立柱的移动集成了纵向、垂向的运动,滑枕作横向运动。工作台安装面采用立式结构,并固定安装在床身上。 其坐标行程X轴为1050mm,Y轴为520mm,Z轴为420mm,可以加工的最大叶片尺寸为L700XΦ450mm,它有ABC共3个旋转轴,A轴是旋转平台绕X轴360度旋转(见图2),B轴位于右边的分度头绕Y轴-46度至+136度旋转(见图3),C轴是摆头绕Z轴-90度至+90度旋转,
图2 法拉利机床A轴和C轴的旋转方式
图3 法拉利机床B轴的旋转方式




3 编程软件

3.1 TS30G
    TS30G是法拉利公司用于叶片编程的二维CAD/CAM软件,一般用于编写叶根叶冠部位的加工程序,是用一种类似BASIC高级语言的方式来编程,其语句分为几何语句、技术语句和系统语句。
3.2 TS80C
    TS80C为专用于叶片型面部分加工的软件集成工具。将叶片加工主要分为三个部分,即叶身型面、叶根转接型面和叶根转接平台;叶身型面和叶根转接型面属于同种加工类型(Aerofoil),不同的是叶身型面一般采用园鼻刀加工,刀具随曲面法向左右摆动,而叶根转接型面一般采用球头刀加工,加工时刀具倾斜成一固定角度;叶根转接平台加工分成两种;一种是用带锥度的球刀侧刃靠上叶根平台侧母线直接铣削(Root),另一种是用球刀插补加工(Interpolate Root)。
3.3 Plo3D软件
    用TS30/80编好程序后,最好在Plo3D软件中对刀轨进行模拟,查看刀具轨迹是否合理,是否过切等。一般的CAM软件是在计算出刀轨就进行模拟,然后再后处理生成加工程序,至于后处理出来的程序对不对就要通过第三方的模拟软件才能知道。Plo3D软件是直接对机床使用的NC代码进行模拟,除了单步检查外,还可以导入加工零件、毛坯以及夹具等的模型,对多道加工程序进行整体模拟,这样就可以看出前后工序间留的余量是否均匀,衔接是否合理。
4 在叶片加工中的应用
4.1 实现本地加工
    法拉利机床有3个旋转轴,机床就显得很灵活,可以加工一些一般的五轴机床不能加工的部位,比如打中心孔,铣锥度回转夹具,这样就可以实现本地加工,即在同一台机床上加工夹具,再用此夹具加工工件,可以保证较好的装夹精度。
4.2 改装机床做大叶片
    法拉利机床X轴行程为1050mm,可以加工的工件最大长度为700mm,最大直径为:Φ450mm,考虑到毛坯、夹具和转接盘等因素,最终可以做的叶片尺寸应该是在500mm以下,公司可以生产大叶片的机床有限,而大叶片的生产任务有很紧,就请法拉利公司的维修工程师将右侧的驱动装置往右移了大约200mm,虽然使B轴超出了可编程的坐标系,但是我们可以做U625这样的大叶片,以解生产的燃眉之急。从中我们也可体会到该机床的适用性比较广。
4.3 叶片型面部分的加工
   
    叶片的形状虽然千差万别,但它都有一些共性的特征,如:叶片轴心、叶身型面、叶根平台轮廓、叶根平台侧母线等(见图4),TS80从叶片造型中读取这些特征就可以很方便地进行叶片型面部分的编程和加工。
图4 叶片型面部分的特征
811409_020225.jpg
带磨床和航空发动机叶片的小规格六轴联动数控砂带磨床。.jpg
Axial_compressor.gif
6.gif
111.jpg
 楼主| 发表于 2009-10-20 11:57:55 | 显示全部楼层
4.4 直接在机床上修改程序
    对于比较规则的几何形状,配合法拉利机床特定的G代码(G56)定义所要加工的面,在调试时根据实测值可以在机床上很快找到要修改的值(见图4),不必知道这个值应该是多少,只要知道该吃多少或放多少就可以了,熟练的操作工就可以修改,大大提高了调试的效率。
图4 直接在机床上修改程序
4.5 系列化的叶片编程
    现在很多叶片产品都是成系列化的,形状大致相同,只是尺寸不同,在中可以通过对各种尺寸设置变量,不同的产品只要对变量进行不同的赋值,而基本的走刀指令不用更改,就可以实现系列化的叶片编程,提高编程的效率。
    下面列出的是TS30编程的片段:
    …
    #TD,20
    #RI,1.6
    FOR,#K,1,55,1
    PF#K,PF#K,MY
    NEXT
    …
    E,MILL,FA1,PF201,ZR13,ZA#Z,INCZ#DZ,DZ15,OFF#D,RA100,CL10,D#TD,RI#RI,FR#FR,SS#SS
    从中我们可以看出TS30是一套数控编程的高级语言,给与编程员很大的自由发挥空间,熟练运用各种语句,可以编出很好的程序,当然相应的要花较多的时间来学习掌握这种语言的使用方法。
5 结束语
    经过一段时间的使用,法拉利机床在叶片加工方面的表现不错,精度高,容易掌握,还提供多种接口,方便实现数控加工程序的传送,在编程方面,TS30/80也很专业方便。有一点要注意的就是它的刚性不足,不能承受很大的切削量,一般切深是0.5mm~1.0mm,,总体感觉法拉利机床很灵巧,非常适合精加工,在实际生产中,要根据机床的特点合理使用机床和加工参数,让机床发挥出更大的效益。
 楼主| 发表于 2009-10-20 12:10:36 | 显示全部楼层
本帖最后由 laoztou 于 2009-10-21 09:20 编辑

北京机电院亮相CIMT2009

第11届中国国际机床展览会(CIMT2009)于2009年4月6日在北京中国国际展览中心(新馆)隆重开幕。具有百年技术历史传承的北京机电院高技术股份有限公司(以下简称BMEI),几十年来专注于加工中心的专业研发和制造,此次展会向大家展示四款2009年度新研发制造的产品。
  BMEI依托多年形成的新产品开发和加工制造上的技术优势,自行设计研发和引进国外先进技术相结合,使得数控机床产业实现了向高端数控机床产品的发展,同时普及型产品实现产业化。在这次展会中将展示数控曲轴磨床MK8232以及XKR25、XKH400A、XKH800三个型号的五轴联动加工中心。
  展品亮点 偏向中高端
  1.XKH400A:
                  
                                                   XKH400A
  XKH400A为我公司研制的新一代针对小型叶片,尤其以航空发动机叶片为主要对象的五轴联动叶片加工中心。该机床具备高精度、高效率,机床A轴采用力矩电机驱动,主轴箱根据叶片加工工艺特点,进行了全新优化设计。其尾架设计采用了新的设计理念,具备顶尖夹持及夹具夹持双模式,使之适应更多叶根或叶冠形式的叶片加工。
  2.XKR25

                  
                                                            XKR25
  XKR25是针对小型复杂类箱体零件及小型叶轮等空间曲面类零件。该机床主要适用于医疗器械、小型模具、涡轮增压器叶轮等小型零件的加工,具备高精度,高效率的特点,能够在一次装夹的情况下,完成多面的加工。该机床采用合理的机床布局,高刚性的机床结构。其主轴采用大功率、高速电主轴,A、C轴均采用力矩电机驱动,XYZ三个直线轴及AC两个回转轴均为全闭环控制。
  3.XKH800B
                  
                                                        3.XKH800B
  XKH800B五轴联动叶片加工中心是我公司在量产的型号为XKH800的五轴机床基础之上新推出的改进机型,该型号机床Y\Z轴均采用双丝杠驱动,从而带来更高的切削刚性。
  4.数控曲轴磨床 MK8232
                  
                                          数控高点跟踪随动曲轴磨床 MK8232
  该曲轴磨床为专用的高效、高精度曲轴磨床。可在一次装夹的前提下,完成全部主轴颈及回转轴颈的磨削,节省了在传统曲轴磨床上因停车、分度所浪费的时间。砂轮进给轴采用直线电机驱动,极大地提高了机床磨削过程中的动态响应。机床配备在线测量系统。
  抓住市场机遇 促进产品结构优化
  随着08年一场罕见的金融风暴席卷全球,中国的制造业也遇到了前所未有的寒流,普通立式加工中心的订单锐减;但另一方面,随着《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》明确规定了“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项要“重点开发航空航天、船舶、汽车制造、发电设备制造等需要的高档数控机床”,“逐步提高我国高档数控机床与基础制造成套装备的自主开发能力,满足国内主要行业对制造装备的基本需求”。专项指出航空航天、船舶、汽车、发电设备制造所需要的高档数控机床与基础制造装备80%立足国内。
  而BMEI拥有系列化的立式加工机床产品,包括E系列和BV系列,BV系列按照Y向行程又细化分为BV55系列、BV66系列、BV68系列、BV80系列,立式加工中心曾在1996-2000年连续五年国内数控机床加工中心类销量第一,1997年被国家列入加工中心生产四大重点产业化基地。但是,立式加工中心这类产品属于中档数控机床,随着国内能做这类产品的企业越来越多,市场竞争也越来越激烈,利润空间非常低,北京机电院面临很大的困难,作为一个以市场为生存的企业来说,首先要调整产品结构。而随着专项提案的提出,在未来的几年,航空航天、船舶、汽车、发电设备制造四大领域对于高端机床的需求会有所增加。针对此种情况,国家政策和市场导向都向我们指出--当下正是BMEI产品结构优化升级的最佳契机。正是在这种背景下,此次展会的新品都是新研发的高端五轴机床和磨床。
  五轴机床研发的传统优势
  北京机电院高技术股份有限公司(以下简称BMEI)是一家在数控机床行业具有领先技术,集科研、设计、生产、销售于一体的高技术公司。它是由北京机电院改制而成,近年来以市场为导向,通过管理体制和运行机制而成功改革。企业现有从业人员近500人,拥有1000余项科研成果,科研开发和制造加工能力均处于业内先进水平。
  基于自身优势,北京机电院首先瞄准了五轴联动加工中心的研发,五轴联动加工中心是一种用于加工工艺性差材料及复杂形状零件的数控机床,常用于加工飞机、汽轮机叶片及模具制造行业等复杂型面的零件。发达国家曾将五轴联动加工中心列为对中国的禁运产品,并实行技术封锁,致使我国复杂型面零件的加工能力很落后。
  1999年,北京机电院成功研制了五轴联动叶轮加工中心,2001年成功研制了五轴联动叶片加工中心,并不断进行技术改进和性能完善,在2003年实现了五轴联动叶片加工中心商品化,其加工性能稳定,加工质量和效率可与国外同类机床相媲美。目前,北京机电院形成了以“五轴联动加工中心—直线电机驱动加工中心—五面体加工中心”为代表的“五字系列”高端产品的领先优势。公司开发的国内第一台用于大型汽轮机叶片加工的五轴联动叶片加工中心填补了国内空白,并实现了产业化,打破了西方发达国家在此领域的技术封锁和垄断。公司开发的作为“十五”国家攻关项目的直线电机驱动的立式加工中心VS1250,填补了国内空白。龙门式五面体加工中心全系列模块设计,类似结构为国内首例。2005年大型汽轮机叶片五轴联动加工中心项目获得“中国机械工业科学技术一等奖”和“北京市科学技术一等奖”。
  经过三十年的发展,北京机电院已经成为一个品牌知名度高、产品型号齐全、技术相对领先、售后服务比较完善的立式加工中心专业制造商。而随着市场化程度的不断深入和体制的逐渐健全,这个百年老国企也在不断地焕发出新的活力。同时鉴于目前经济形势和公司的长远战略,我们也希望能通过自己不懈的努力,逐年加大对高端机床的开发投入,希望有一天BMEI的产品将会遍布航空、航天、船舶等领域。

像北京这家企业。现在不止一家!杭州。山东。广东的东莞。已经有不少。她们大都是民营的。

正在开足马力。在‘研发’新型发动机叶片!想在短期赶上和超越。英国的罗伊斯。罗尔斯公司的产品。(英国这家公司。是世界最好的喷射发动机制造商)

先生们。朋友们。这。就是中国人的韧劲!就是中国模式。就是中国速度!!!
发表于 2009-10-20 20:45:49 | 显示全部楼层
真是让我打开眼界,谢谢
发表于 2009-10-21 02:31:11 | 显示全部楼层
强!!这种贴子应该多发,真是长见识了
发表于 2009-10-22 09:56:31 | 显示全部楼层
强!!这种贴子应该多发,真是长见识了
发表于 2009-11-14 14:49:41 | 显示全部楼层
强!!这种贴子应该多发,真是长见识了
发表于 2009-11-16 17:45:41 | 显示全部楼层
终于知道叶片是咋生产的了
发表于 2009-11-16 17:54:59 | 显示全部楼层
好.........
发表于 2009-11-26 09:44:12 | 显示全部楼层
请问楼主,TS80这个软件在什么地方可以下载那?  谢谢!
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