книги / Технология автоматизированного производства лопаток газотурбинных двигателей

В приспособлении закреплена заготовка (штамповка) лопатки перед механической обработкой. На фотографии четко видны штамповочные базы в виде бобышек, от которых осуществлен переход к центровым от­ верстиям и фаскам, необходимым для механической обработки. Исполь­ зование таких баз позволяет всегда однозначно определить положение заготовки. Одновременно выполнять за них закрепление не всегда целе­ сообразно. Это во многом зависит от габаритных размеров и массы за­ крепляемой детали. Поэтому при обработке лопаток, имеющих большие габаритные размеры и массу, используются иные технологические прие­ мы, о чем будет рассказано ниже.

3.3.ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ПРОФИЛЯ ПЕРА

Процесс ЭХО основывается на использовании явлений растворения поверхности анода (детали) в электролите. Сущность данного метода заключается в том, что струя электролита, протекающая с большой ско­ ростью по зазору между катодом (электродом-инструментом) и поверх­ ностью анода (лопаткой), при пропускании тока большой плотности интенсивно растворяет металл на поверхности анода (рис. 3.9) [1,20].

Рис. 3.9. Схема установки ЭХО:

1- рабочая камера; 2 - лопатка; 3 - источник тока; 4 - насос; 5 - теплообменник; 6 - бак с электролитом; 7- центрифуга; 8 - электроды (инструменты)

	- А	, К системе
	К системе	К системе
	управления
	величиной меж-	управления
		величиной
	электродного.
		межэлектродного
	зазора со
		зазора со стороны
	стороны
		спинки
	корыта

Рис. 3.11. Схема рабочей камеры:

1- деталь; 2 - электрод; 3 - токоподвод; 4 - корпус рабочей камеры; 5 - гидроцилиндры подвода электродов; 6 - гидроцилиндр поджима детали со

стороны технологической бобышки; 7- цилиндр токоподвода; 8 - крышка рабочей камеры

При этих параметрах время обработки лопатки с длиной пера до 100 мм составляет 7...8 мин; разность размеров Стах от наибольшего к наименьшему 0,15 мм; шероховатость обработанной поверхности Яа 1,25...2,5.

Достижение требуемой точности во многом зависит от способа про­ качки электролита, характера течения жидкости в межэлектродном зазо­ ре и многих других факторов, в том числе температуры электролита, сте­ пени его очистки и т.д. На эти процессы влияет и криволинейность фор­ мируемой поверхности проточной части лопатки, в том числе (прежде всего) радиуса сопряжения пера лопатки с хвостовиком.

Экспериментально установлено, что подача электролита со стороны концевой части пера лопатки при одновременном наклоне электродовинструментов к оси лопатки по углом 60...80° позволяет обрабатывать радиус сопряжений хвостовика пера проточной части без ограничений по радиусу и ширине хвостовика. Этот угол наиболее оптимален.

Так, при угле > 80° "размываются" плоские поверхности хвостови­ ков (полок), а при угле < 60° возникают проблемы с доводкой электродов и ухудшается точность обработки проточной части лопатки.

Для реализации данного способа обработки разработана специаль­

ная рабочая камера, используемая на станках мод. ЭХЛ-100 (рис. 3.11)

[ 11].

Эта камера в станке мод. ЭХЛ-100 позволяет реализовать следую­ щий цикл обработки:

-синхронный подвод электродов к детали и "ощупывание";

-отвод их на рабочий зазор;

-фиксацию электродов или включение их подачи с одновременны включением рабочего тока;

-проведение рабочего периода, т.е. выполнение обработки в тече­ ние заданного времени;

-выключение рабочего тока;

-отвод электродов на увеличенный зазор для промывки межэлек­ тродного промежутка;

-повторное ощупывание.

Использование данной схемы обработки позволяет достичь откло­ нений от профиля в пределах 0,02 мм, разброса по толщине лопаток (Сь Сг и Стах) в пределах ± 0,04 мм; шероховатости до Ка 0,08. При этом бо­ лее чем в 3 раза сокращается трудоемкость изготовления лопаток за счет уменьшения числа операций размерного полирования (доводки) профи­ лей лопатки после ЭХО.

Такая конструкция рабочей камеры в НПО "Сатурн" реализована на станках мод. ЭХЛ-100 (рис. 3.12).

Настройку данного оборудования на ту или иную деталь проводят путем реализации длительной наладки, выполняемой в следующей оче­ редности.

1. Разработка математической мастер-модели лопатки для об­ жига электродов. На основе математической модели детали конструктор технологической оснастки разрабатывает математическую модель элек­ трода. По ней изготовляется электрод (рис. 3.13).

2.Изготовление деталей по математической модели конструкто­ ра лопатки. На данном этапе проводится обжиг электродов по мастермодели лопатки, изготовленной по теоретической модели лопатки.

Здесь в приспособление, находящееся в рабочей камере, устанавли­ вают мастер-лопатку, переключают полярность электродов и методом обратного копирования с их рабочих поверхностей снимают припуск размером 0,2...0,5 мм. Это позволяет компенсировать погрешности уста­ новки приспособления и электродов-инструментов.

Затем мастер-лопатку вынимают, меняют полярность на прямую, изготовляют партию деталей, измеряют их параметры. На этом этапе убеждаются, что в партии из 5... 10 деталей обеспечивается стабильность размеров обжига пера. Устанавливают отличия фактических размеров деталей от размеров теоретической модели. Эти отличия обусловлены деформациями технологической системы, связанной с прокачкой элек­ тролита между заготовкой и электродами.

3.Доработка мастер-модели лопатки. На этом этапе с учетом вы­ явленных отличий уточняют математическую модель лопатки и дораба­ тывают ее уже на основе геометрических размеров лопаток, полученных

входе технологических испытаний.

4.Изготовление партии деталей по уточненной (технологиче­ ской) модели лопатки. Здесь вновь обжигают электроды по доработан­ ной мастер-модели лопатки, изготовляют партию деталей и измеряют параметры проточной части лопаток на измерительной машине типа ОПТЕЛ-КЛ.

При несовпадении параметров полученных деталей с теоретическим профилем лопатки этап 3 повторяется до тех пор, пока размеры получен­ ных деталей не совпадут с размерами, указанными на чертеже. При уста­ новлении этого факта оформляется акт и начинается промышленное из­ готовление деталей.

Применение данного метода обработки постоянно совершенствуется благодаря внедрению специального оборудования, позволяющего вести одновременную обработку всех поверхностей лопатки, т.е. обрабатывать входную и выходную кромки пера. Круговая обработка всех элементов поверхности лопатки осуществляется при сомкнутых электродах. При этом используется импульсный источник ЭХО. Частота импульсов регу­ лируется в диапазоне 100... 1000 Гц. Длительность импульса должна со­ ставлять 0,75... 10 мс.

Данный метод ЭХО находится в стадии совершенствования и пока не нашел широкого внедрения. В связи с этим лопатки после ЭХО про­

ходят слесарно-полировальные операции. В ходе этих операций выпол­ няется разметка входной и выходной кромок, а также сопряжений про­ филя пера с хвостовиком по соответствующим эталонам. Затем осущест­ вляются их подгонка по проведенной разметке и полирование радиусов /?1и /?2>а также радиусов сопряжений.

Шероховатость обработанных поверхностей контролируется по эта­ лону, радиусов кромок и сопряжений - по жестким калибрам.

После ЭХО на поверхности пера лопатки наблюдается растравлива­ ние по границам зерен. Глубина растравливания находится в пределах 0,01...0,03 мм. Так как растравленные границы зерен могут служить оча­ гами разрушения, то поверхностный слой должен быть снят. Обычно для этого используют методы безразмерного полирования лопаток, осущест­ вляемого на финишных операциях технологического процесса. Необхо­ димость данного процесса обусловлена еще и тем, что после ЭХО в по­ верхностном слое лопаток возникают растягивающие напряжения доста­ точно больших значений (порядка 120...140 МПа) на глубине 5...7 мкм.

Метод ЭХО является директивным при обработке профиля пера ло­ паток длиной до 120 мм. В этом случае он обеспечивает получение тре­ буемой точности. При обработке деталей длиной > 150 мм альтернативой данному виду обработки служат операции механической обработки про­ филя пера, которые могут выполняться без операций предварительного распределения припуска.

3.4.МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ПРОФИЛЯ ПЕРА

Существуют два варианта выполнения этого вида обработки. Выбор того или иного из них зависит от конструкции детали и используемого оборудования.

3.4.1.Пооперационная обработка спинки и корыта (вариант 1)

По этому варианту ведут обработку лопаток как ротора, так и стато­ ра. Схема базирования, вид технологических баз, а соответственно, и конструкции рабочих приспособлений для установки и закрепления де­ тали зависят от типоразмера и конструкции детали. Размеры технологи­ ческих баз должны соответствовать размерам обрабатываемых поверхно­ стей той или иной детали, ее массе, жесткости (способности деформиро­ ваться под нагрузкой).

Рис. 3.15. Схема базирования статорной лопатки при фрезеровании профиля пера

ботке профиля пера их жесткость может оказаться недостаточной для надежного закрепления заготовки и удержания ее в установленном поло­ жении под действием сил резания.

Поэтому при обработке деталей достаточно больших размеров уста­ новка деталей происходит на плоскости хвостовиков, характеризуемые размерами А\ и А2. При этом считают, что если между торцами хвостови­ ка и установочными поверхностями приспособления не проходит щуп 0,03 мм, то оси лопатки и центров приспособления (ось X) совпадут при обработке в условиях нагружения детали силами резания и данную опе­ рацию можно выполнять.

При фрезеровании профиля пера лопаток используется следующая схема обработки (рис. 3.16).

Рис. 3.16. Схема движений инструмента и заготовки при фрезеровании профиля пера (вариант 1)

Рис. 3.17. Компоновочная схема станка мод. 11СР710:

1- станина; 2 - фрезерный шпиндель; 3 - фрезерная головка; 4 - поперечный суппорт; 5 - поворотная качалка; 6 - поворотный стол

Деталь устанавливается в приспособление по схеме, приведенной на рис. 3.10, и обрабатывается. При этом инструмент перемещается в на­ правлениях X, У, г (три одновременно управляемые координаты). Вели­ чина этих перемещений определяется типоразмером станка. На станке, выбранном в соответствии с размерами обрабатываемой детали, переме­ щений инструмента по этим трем координатам более чем достаточно. Деталь в данной схеме имеет две управляемые координаты, обеспечи­ вающие поворот вокруг оси В на 360° (четвертая координата) и поворот вокруг оси С (пятая координата).

Как правило, угол поворота вокруг оси С не превышает ±110°. Од­ нако в зависимости от положения приспособления на качалке станка, выполняющего роль координаты С, значение этого угла может быть раз-