Управление производством

Высокоэффективная обработка титановых и никелевых сплавов. Стабильность при любых условиях

Доминик ДОЙТКЕС, руководитель управления производством продукции, маркетингом и новыми технологиями A.Monforts Wekzeugmaschinen GmbH & Co. KG
6 июля 2012

Механическая обработка деталей реактивных двигателей самолетов – это работа для профессионалов. Помимо высочайших требований к качеству, особую сложность вызывает обработка специальных материалов, применяемых в этой отрасли. Благодаря гидростатической направляющей, создающей демпфирующий эффект, токарно-фрезерный обрабатывающий центр UniCen 1000 компании Monforts идеально подходит для решения подобных сложных задач. Особенности этих станков хорошо известны компании MTU Aero Engines, которая будет использовать их для изготовления деталей тел вращения на своем производстве в г. Мюнхен.

Жизненные циклы разных типов двигателей могут составлять до 40 лет. Как и во многих других отраслях промышленности, процессы механической обработки в авиастроении постоянно оптимизируются. При изготовлении авиационных турбодвигателей процессы обработки точных деталей требуют особого производственного контроля. Это необходимое требование существующих стандартов качества, основанных на высоких требованиях безопасности, действующих в авиации. В этой отрасли при создании новых типов двигателей очень важно внедрять технологические инновации с учетом безопасности и постоянства результатов.

Труднообрабатываемые материалы 

В различных узлах двигателя могут применяться следующие материалы: хромоникелевые сплавы, титановые сплавы и сплавы на основе никеля. Характеристики этих материалов при высоких температурах и их износостойкость очень важны для двигателестроителей. Вместе с тем низкая теплопроводность этих материалов приводит к значительному износу инструмента при их механической обработке, что является проблемой для производителей станков и инструмента.

Тенденция к интегрированным элементам

Вращающиеся детали двигателей, такие как диски, кольца и валы, – это основные элементы роторов двигателей. В турбинах лопатки установлены так называемыми профилями хвостовика в рабочие диски.

В компрессорах новых типов двигателей имеют значительное применение интегрированные элементы, также называемые «блиски» (BLISK – Blade integrated disk, моноколеса). Их преимущество в том, что их вес может быть уменьшен, результат – выход на более высокий уровень эффективности двигателя.

MTU – ВЕДУЩИЙ ГЛОБАЛЬНЫЙ ИГРОК

MTU Aero Engines (г. Мюнхен) – одна из крупнейших передовых компаний в высокотехнологичном секторе авиадвигателестроения. Например, огромный вклад компания внесла в разработку GFT-двигателей (турбовентиляторные двигатели с приводными редукторами), которые в будущем будут работать на самолетах A320 NEO. Такой огромный проект не может быть выполнен одной, даже самой передовой компанией, поэтому MTU наравне со своими партнерами Pratt & Whitney и JAEC является одним из трех китов этого проекта. Вклад компании MTU Aero Engines в проект оценивается в 18%. В дополнение к огромной ответственности за разработку проекта, MTU отвечает за производство компонентов компрессора высокого давления и за турбину низкого давления. Тот, кто берется за такие масштабные проекты, должен быть уверен в качестве своего продукта. Залог успеха в этом секторе – надежные партнеры, имеющие соответствующие производственные возможности и гарантирующие постоянное высокое качество своей продукции. MTU Aero Engines, переоснащая производство блисков в Мюнхене, полностью доверилась токарно-фрезерным центрам Monforts UniCen 1000 при изготовлении роторов для своих турбин. В частности, они полагаются на три основные особенности этих станков:

  • высокая жесткость конструкции, обеспечивающая гарантированный результат при работе с труднообрабатываемыми материалами;
  • четко выраженное демпфирование, предотвращающее распространение вибраций;
  • гарантия качества в течение долгого периода времени или, другими словами, постоянство точности.

Компания Monforts предлагает нечто специальное, чего нет ни у кого на рынке токарных и фрезерных центров. Это гидростатическая цилиндрическая направляющая оси Z станка.

Гидростатическая направляющая

Благодаря тончайшей масляной пленке инструментальный суппорт станка легко перемещается по массивной горизонтальной колонне. За счет давления масла расположенные по окружности противолежащие гидростатические карманы удерживают положение колонны всегда по центру отверстия суппорта и предотвращают любой контакт металлических узлов. Вследствие этого перемещения суппорта всегда четко сориентированы, лишены контактного трения и направляющая не требует стандартного сервисного обслуживания. Масляная пленка между отверстием в инструментальном суппорте и направляющей обеспечивает станку превосходную демпфирующую способность. Это особенно важно при тяжелой черновой обработке, когда демпфирующий эффект не позволяет вибрациям распространяться, что положительно сказывается на сроке службы инструмента и оборудования. Преимуществом низкого коэффициента трения также является отсутствие эффекта прерывистого перемещения (stick-slip effect). Это очень важно, особенно при незначительных перемещениях. Даже при наименьшем перемещение в 1 мкм движение суппорта будет свободным, без рывков и залипаний.

5-осевое фрезерование

Тенденция к интегрированным элементам при производстве деталей тел вращения подразумевает, что разделения на детали для токарной обработки (колеса, кольца и валы) и детали для фрезерной обработки (лопатки) больше не существует. Металлорежущее оборудование должно комбинировать в себе оба метода обработки на одном станке как с точки зрения рентабельности, так и с позиций качества и оптимизации времени на перемещения деталей со станка на станок. Компания MTU Aero Engines решает эту задачу, используя многофункциональные станки, на которых возможно выполнять как токарную, так и фрезерную обработку. Обрабатывающий центр Monforts UniCen 1000 оснащен приводным поворотным фрезерным шпинделем, обеспечивающим

5-осевое фрезерование в комбинации с осями X, Y, Z, B и C. Типичные задачи в обработке – это сочетание токарных и фрезерных операций с высокими требованиями к точности обрабатываемых поверхностей деталей турбинных колес.

Гибкое точение

Благодаря постоянно развивающемуся техническому прогрессу геометрия роторов для новых современных двигателей становится более и более сложной. Это означает, что применение традиционных токарно-револьверных станков для профильных операций достигло своего предела. На станке UniCen 1000 ось В может быть также интерполирована для точения, поэтому даже сложные внутренние канавки легко могут быть выполнены на станке. Также благодаря плоскозубчатому зацеплению Хирта (Hirth) токарный инструмент жестко фиксируется во фрезерном шпинделе.

Охлаждение под высоким давлением

С целью увеличения производительности для оптимизации важных параметров обработки на станках Monforts используются системы подачи охлаждающих жидкостей под высоким давлением через инструмент. Благодаря этой концепции улучшенного охлаждения струя СОЖ подается непосредственно между инструментом и стружкой под высоким давлением, и поэтому охлаждение происходит непосредственно в месте нагрева. Стружка ломается либо от термического удара, либо от механического воздействия. Этот способ охлаждения позволяет значительно увеличить скорости резания, а также исключить проблему появления слишком длинной стружки, имеющей место при обработке определенных материалов. При обработке на станке UniCen 1000 может использоваться давление до 120 бар при внутреннем охлаждении через инструмент.

Изготовление под заказчика

У многих заказчиков, в числе которых и MTU Aero Engines, существует проблема, связанная с недостаточностью имеющихся площадей для размещения оборудования. Большинство станков на рынке токарно-фрезерных обрабатывающих центров имеют большую длину, чем необходимо для производства деталей турбинных колес для роторов. Так было и в случае с Monforts: максимальная длина обрабатываемой детали на UniCen 1000 этой модификации составляет

1500 мм. Несмотря на это, производитель пошел навстречу Заказчику и предложил станок в индивидуальном укороченном исполнении с возможностью обрабатывать детали длиной до 800 мм. В результате длину станка удалось сократить на 1200 мм. Таким образом, компания MTU Aero Engines смогла решить задачу эффективного использования производственных площадей.

Официальный представитель Monforts в России – компания «Киров-Станкомаш»

Телефон отдела продаж: (812) 702-04-17

www.monforts.ru

e-mail: monforts@kzgroup.ru

На правах рекламы