La gran manera de hacer prototipos de palas de rotor mediante CNC de 5 ejes

Publicado el 8 de octubre de 2019 | Por Victoria, directora de proyectos de WayKen

En la vida ordinaria, la mayoría de nosotros no sabemos qué es un rotor y cómo fabricar uno. Sin embargo, para un ingeniero fanático, ese es el único elemento en su cerebro. En primer lugar, aprendamos qué es el rotor. Rotores o palas de rotor, un ventilador en el motor de un automóvil o avión, mejora el rendimiento del motor al inyectar vapor de combustible en el motor mediante los gases de escape.

Un rotor es una máquina de potencia rotatoria que convierte la energía de un medio que fluye en trabajo mecánico. Es uno de los principales componentes de los motores aeronáuticos, turbinas de gas y turbinas de vapor. Para un ingeniero maníaco, todo lo que quiere es un prototipo de palas de rotor con alta precisión, lo que hace que su diseño funcione bien. ¿Cómo hacer perfectamente prototipos de rotores o palas de rotor mediante fresado CNC de 5 ejes?

El trasfondo de Rotor

Hoy en día, la combustión de gas natural es la segunda generación de energía más grande del mundo. El gas natural se convierte en energía eléctrica mediante una turbina de gas, y el rotor de su compresor es un componente importante y difícil que se encuentra en el proceso de fabricación. El desarrollo de los álabes de turbina va desde el álabe sólido inicial hasta el álabe hueco, desde el mecanizado del álabe residual hasta el álabe que no queda, y luego hasta el álabe hueco orientado (cristal único). La evolución tectónica de los álabes de las turbinas modernas es evidente, y la forma y el lumen de los álabes son cada vez más complejos.

El fresado es un proceso de mecanizado en el que se utiliza una herramienta de corte rotativa para eliminar material. Los campos de aplicación para el fresado de superficies de forma libre son, por ejemplo, la fabricación de moldes y la industria aeroespacial. Además, los álabes de turbina y los impulsores son piezas complicadas que se mecanizan con herramientas de fresado.

Solución de accesorio de procesamiento tradicional

Para utilizar el mecanizado de 5 ejes de la pala del rotor, se configura la superficie plana inferior de la parte del rotor y se centra el orificio interior, luego el trabajo principal es mecanizar la forma de la pala. Este es el método de procesamiento tradicional del accesorio de turbina:el cilindro empuja el brazo de palanca para presionarlo desde la parte superior de la pieza. Tal esquema tiene defectos obvios.

1. La fuerza de sujeción es limitada. El mecanismo de volumen de sujeción limita el tamaño del cilindro, lo que da como resultado una fuerza de sujeción limitada.
2. El accesorio requiere demasiado procesamiento. Este esquema requiere que cuando se procesa la pieza, las piezas giren y los brazos de presión no giren, lo que impone grandes exigencias a la coaxialidad superior e inferior del mecanismo.
3. La libertad parcial es limitada. El brazo de palanca presionado superior ocupa el espacio de mecanizado superior, lo que impone mayores exigencias a la herramienta y al programa de mecanizado.
4. Instalación inconveniente. El mantenimiento es relativamente pobre y la conexión de aire es engorrosa.
5. Instalación inconveniente. La variedad es única y la versatilidad es pobre. Reemplazar la variedad requiere rediseñar el accesorio.

Solución de fijación precisa

El accesorio creativo utiliza un modo de acción neumática, que es un modo de bloqueo automático por resorte, no es necesario conectar la fuente de aire después de sujetar, la fuerza de sujeción es de aproximadamente 400 kg. Después de configurar el accesorio, es hora de comenzar a mecanizar la forma de la cuchilla mediante CNC de 5 ejes. Esta solución mejorada tiene tres ventajas.

1. Las características de mecanizado están completamente abiertas y la herramienta y la ruta de mecanizado se pueden seleccionar libremente.
2. El accesorio tiene una gran versatilidad y puede realizar el procesamiento de diferentes tipos de piezas cambiando el bloque de posicionamiento y el tipo correspondiente de tiradores.
3. Fácil de instalar, fácil de mantener, el accesorio es liviano y simple.

Procesamiento e Inspección del Rotor

Para permitir un procesamiento completo y uniforme de las hojas, es necesario crear una superficie auxiliar para cada lado de la hoja y extenderla en las direcciones U y V. Estas superficies auxiliares se utilizan como superficies de control para generar trayectorias de herramientas.

En general, la calidad superficial obtenida fue satisfactoria y nunca superó 1 μm Ra. Comparando la aspereza de la hoja entre ellos, solo se puede decir que la aspereza de la segunda hoja es menor que la aspereza de la cuarta hoja.

Antes de iniciar el otro lado del álabe, se realiza el primer álabe de tres etapas de mecanizado (desbaste, semiacabado y acabado) en un lado del álabe, seguido de un buen acabado superficial (principalmente en el primer lado a mecanizar) allí todavía hay material en el espacio adyacente entre las cuchillas. Sin embargo, todavía hay marcas de ranuras en la superficie y el posible origen es la trayectoria de la herramienta generada por el sistema CAM.

Al mecanizar el otro lado de la hoja, debido a la falta de rigidez de la geometría alargada que se está mecanizando, se escucha un ruido, hay señales de castañeteo en la parte superior de la hoja y quedan rebabas.

Para evitar estos problemas, es necesario fresar paredes delgadas de aluminio (como álabes de turbina) y fresar alternativamente los canales laterales de los álabes en pasos de 0,5 a 2 veces el diámetro de fresado. Las políticas utilizadas por los servidores blade tercero y cuarto siguen esta recomendación. El procesamiento de la tercera hoja se divide en dos etapas, y el procesamiento de la cuarta hoja se divide en tres etapas, y una vez que se reduce la longitud de la característica alargada, se espera una mayor rigidez.

Sin embargo, hay marcas de vibración y rebabas en la parte superior de estas cuchillas. Partir la cuchilla solo reduce el nivel de ruido y el número de rebabas, pero en cuanto a rugosidad no se puede decir que haya una mejora. Para el segundo álabe con menor valor de rugosidad, esta estrategia no considera recomendaciones para al menos la etapa de desbaste previa a las operaciones de acabado. Debido a la falta de accesibilidad y privilegio de privilegio, la operación se divide en cuatro etapas, con los lados de la hoja alternados.

Ambos espacios adyacentes de la octava y última hoja se desbastan y se semiacaba antes de completar la operación. Luego, la herramienta fresa los insertos con el mismo contorno, por lo que el tamaño del paso es de 0,5 a 2 veces el diámetro del fresado, como se recomienda para el mecanizado previo y el fresado de paredes delgadas con lados de hoja alternos.

Después de desbarbar y lijar con cuidado, es necesario realizar un granallado para obtener una superficie atractiva. Utilizamos la combinación de CMM con escáneres 3D para inspeccionar todas las dimensiones del rotor y garantizar la alta precisión de +/-0,005″, según los requisitos del cliente. Estamos orgullosos de que nuestro equipo haga un trabajo tan increíble que obtiene un gran reconocimiento y elogios de los clientes.

Observaciones finales

Las palas del rotor son componentes clave de los motores aeronáuticos. Es una pieza de trabajo típica difícil de mecanizar. De hecho, también puede ser la "pantalla externa" con la tasa de aparición más alta. Muchas empresas suelen utilizar esta pieza de trabajo como una descripción de sus capacidades de procesamiento, por lo que las excelentes soluciones de procesamiento de palas de rotor también representan una sólida fortaleza corporativa. Como proveedor profesional integral de prototipos, WayKen es capaz de mecanizar piezas de rotor con estructuras complicadas mediante fresado CNC de 5 ejes. Si necesita más servicios de mecanizado CNC o aluminio CNC, contáctenos en [email protected], se merece mejores prototipos.