À l'époque actuelle, les progrès rapides de la science et de la technologie ont considérablement amélioré l'industrie aéronautique. Le moteur aérospatial, fonctionnant comme l'unité de puissance des avions, est le cœur de l'avion. Sa technologie de conception et de fabrication joue un rôle crucial dans le développement de l'industrie aéronautique, servant d'indicateur clé du niveau technologique, de la force militaire et des capacités nationales globales d'un pays. Les composants de moteurs aérospatiaux, caractérisés par des structures complexes, une difficulté de fabrication élevée et un contenu technologique avancé, représentent la direction du développement de l'industrie manufacturière, souvent appelée un joyau éblouissant dans le secteur manufacturier. La technologie et l'équipement d'usinage à commande numérique (CNC) sont nés pour répondre aux exigences de la fabrication aérospatiale et, dans la poursuite continue de l'usinage de haute précision, ont évolué vers des technologies clés fondamentales pour la fabrication aérospatiale moderne. Les industries de fabrication aérospatiale nationales et internationales sont les plus grands utilisateurs de la technologie CNC et des machines-outils à commande numérique, les entreprises de fabrication de machines-outils à commande numérique représentant plus de 80% dans les entreprises de fabrication aérospatiale.
La fabrication de composants de moteurs aérospatiaux implique des matériaux difficiles, des formes complexes, une susceptibilité à la déformation et aux vibrations et des exigences de haute précision. Il représente les prouesses technologiques manufacturières d'un pays et le niveau de développement de la modernisation de la défense nationale. En se concentrant sur les composants des moteurs aérospatiaux tels que les aubes, les turbines, les boîtiers et les arbres à disque, cette exploration analyse les caractéristiques matérielles et structurelles, les méthodes et caractéristiques d'usinage et l'équipement d'usinage de ces composants typiques. Il résume les exigences de l'usinage de composants de moteur aérospatiaux pour la performance et la fonctionnalité des machines-outils CNC et fournit une perspective sur les tendances de développement de la technologie de fabrication de moteurs aérospatiaux.
Les outils de coupe jouent un rôle crucial pour relever les défis de l'usinage de matériaux difficiles et de structures complexes dans les composants aérospatiaux. Les produits aérospatiaux avancés exigent des composants avec des performances supérieures, des coûts inférieurs et un meilleur respect de l'environnement. Les processus d'usinage nécessitent des vitesses plus rapides, une fiabilité plus élevée, une précision de répétabilité élevée et une reproductibilité. Des caractéristiques telles que la difficulté à couper les matériaux de la pièce comme les alliages de titane aérospatiaux et les alliages à haute température, les formes complexes et à parois minces, les exigences dimensionnelles de haute précision, les exigences de rugosité de surface, et de grandes quantités d'enlèvement de métaux, posent des exigences plus élevées sur la cohérence de la qualité des outils de coupe. L'usinage de précision moderne à haute efficacité nécessite des outils de coupe avec des caractéristiques telles que haute précision, haute résistance à l'usure, haute résistance aux chocs et haute fiabilité-possédant essentiellement toutes les caractéristiques des outils de haute performance.
Une indication claire d'une solution d'outil de haute qualité est la compatibilité de la structure de l'outil, du matériau et du matériau de la pièce usinée. Les fabricants de machines-outils CNC de renom dans le monde n'épargnent aucun effort pour développer des machines-outils CNC haute performance, en se concentrant davantage sur la recherche et le développement liés à une réponse dynamique élevée, une haute précision et une rigidité élevée. Une rigidité élevée et des capacités de charge élevées des guides linéaires assurent un mouvement continu et régulier tout au long du voyage, atteignant une précision géométrique et une qualité de surface élevées de la pièce et assurant une efficacité de traitement élevée. La grande rigidité de la machine-outil réduit les vibrations dans le système d'usinage, prolongeant ainsi la durée de vie de l'outil. L'outillage haute performance implique divers aspects, notamment le matériau des outils, la technologie de revêtement des outils, la conception et l'optimisation de la structure des outils, la technologie d'appariement des outils et l'application des outils.
Usinage de lame
Les aubes des moteurs d'avion sont souvent faites de matériaux tels que les alliages de titane et les alliages à haute température. Ces matériaux ont des performances de coupe médiocres, des exigences de précision dimensionnelle strictes et des exigences élevées en matière de qualité de surface. L'usinage des lames implique divers domaines, y compris l'usinage de surface de profil aérodynamique, l'usinage de dents de tenon et de tenon de lame, l'usinage de plate-forme d'amortissement, la plaque d'installation et l'usinage de la couronne de lames.
La complexité de la lame maChining réside dans le fait que la section de profil aérodynamique est composée de surfaces courbes complexes, classées en surfaces droites et en surfaces non droites sur la base de principes de formation. Les surfaces droites se divisent davantage en extensibles et non extensibles. Pour les surfaces en ligne droite extensible, des techniques d'usinage mécanique conventionnelles peuvent être utilisées. Cependant, pour les surfaces droites non extensibles et les surfaces de forme libre, des machines-outils CNC multi-axes sont nécessaires, tels que les centres d'usinage reliés à cinq axes et les fraiseuses à dragon à grande vitesse à cinq axes.
Le tenon de racine de la lame est traité à l'aide d'un tour et d'une puissante rectifieuse plongeante. Ce dernier possède la fonctionnalité de remplacement des roues, équipé d'un dispositif d'habillage de roues, et intègre des fonctions de mesure en ligne, de réglage du programme et de compensation automatique. L'usinage mécanique des lames implique principalement le fraisage et le meulage, utilisant généralement des équipements spécialisés tels que des fraiseuses à aubes à grande vitesse. Les logiciels de conception assistée par ordinateur (CAO) et de fabrication assistée par ordinateur (FAO) génèrent des programmes d'usinage de lames pour les lames conçues à l'aide d'un usinage de lames dédié. Les surfaces de la lame sont généralement forgées avec une grande marge et sont polies après usinage à commande numérique. Le traitement de coupe est principalement basé sur des flans de forgeage, progressant à travers les processus d'usinage rugueux, semi-finition et de finition, fraisant l'ébauche à ses dimensions finales.
L'usinage des lames a toujours été un sujet difficile dans le domaine de l'usinage CNC, impliquant des problèmes complexes tels que la mise en forme des lames, la sélection des méthodes d'usinage, la planification du trajet des outils et le contrôle de la déformation des lames. En fonction du contact de l'outil avec la lame, l'usinage des lames peut utiliser des méthodes de fraisage ponctuel et de fraisage latéral.
Le fraisage ponctuel permet un traitement plus précis de la surface conçue par la lame, la direction de mouvement de l'outil s'alignant étroitement sur la direction de la ligne de courant, ce qui profite aux performances aérodynamiques de la lame. Cette méthode convient à l'usinage de lames de surface de forme libre. Cependant, il présente des inconvénients tels qu'une faible efficacité de traitement, une usure sévère des outils et des coûts de production accrus. Le fraisage latéral, d'autre part, évite de concentrer le contact outil-pièce en un seul point, ce qui réduit l'usure de l'outil, améliore considérablement la rugosité de surface de la lame et améliore l'efficacité du traitement.
En Chine, la méthode couramment utilisée est le fraisage latéral segmenté, divisant la lame en plusieurs segments en fonction des caractéristiques d'usinage et des exigences de processus, et les traitant en utilisant le fraisage latéral. Initialement, le segment le plus extérieur est usiné avec le bord latéral d'un outil, suivi d'un mouvement d'outil continu pour traiter les segments adjacents. En théorie, plus il y a de segments, plus la ligne de contact entre la lame et l'outil est courte, ce qui conduit à une plus grande précision de traitement. Cependant, les mouvements fréquents des outils et les changements de méthodes de serrage limitent l'efficacité du traitement.
Traitement des composants de l'arbre de disque
Les composants disque-arbre de moteur aérospatial comprennent des disques de turbine haute et basse pression, ainsi que des disques de compresseur haute et basse pression. La composition structurelle des composants du disque se compose généralement d'une jante, d'une bande, d'un moyeu et de dents d'étanchéité. Il y a des fentes en queue d'aronde sur la jante pour installer des lames, et la bande contient de petits trous qui contribuent à l'équilibrage. Les composants du disque sont généralement constitués de matériaux tels que les alliages à haute température et les alliages de titane. Ces matériaux sont difficiles à traiter, avec des exigences strictes en matière de précision dimensionnelle, de qualité de surface élevée, de sensibilité à la déformation due aux parois minces et des exigences élevées en matière d'équipement d'usinage, d'outils et d'instruments de mesure.
Le traitement mécanique des composants du disque de moteur aérospatial implique le tournage, le forage, le forage et le meulage, en se concentrant sur des zones telles que les cercles intérieur et extérieur, les faces avant et arrière, la bande, les dentelages, et fentes en queue d'aronde. Généralement, le forgeage intégral ou les flans soudés sont choisis puis traités. Le fraisage CNC fournit un usinage flexible, rapide et très fiable.
En conséquence, les pays développés utilisent souvent des centres d'usinage à 5 axes pour mouler des assemblages de disques entiers. La clé de l'usinage CNC des disques intégraux réside dans le fraisage CNC des lames. Les composants d'arbre se réfèrent principalement aux arbres de ventilateur, aux arbres de compresseur, aux arbres de turbine, etc., aux composants essentiels du rotor du moteur aérospatial. Ces composants d'arbre, généralement constitués de matériaux d'alliage résistant à la chaleur de haute performance, fonctionnent à des vitesses élevées, tournant des dizaines de milliers de fois par minute. Ils eXperience des conditions de charge complexes, nécessitant un fonctionnement en douceur, des vibrations minimales, une résistance à la fatigue élevée et, par conséquent, des exigences strictes en matière de précision dimensionnelle, de tolérances géométriques, de qualité de surface et d'intégrité.
English
français
Deutsch
Español
русский
tiếng việt
português
ไทย
العربية
فارسی
Malay
