Раньше при изготовлении крыльчатки нужно было вращать ступицу каждой каждый раз чтобы отфрезеровать обе стороны контурной лопатки на двух трехосных вертикальных фрезерных центрах и автономном HMC, которые смешивают вертикальные разрезы вблизи ступиц. Этот сложный процесс меня попросили автоматизирвоать, для уменьшения машинного времени и повышения повторяемой точности изготовления деталей.

На фотографии ниже показаны отливки в том виде, в каком они сейчас поступают в цех. Материал — «нибрал», сплав, состоящий из никеля, бронзы и алюминия. Он применяется для деталей используемых в морской воде, он поскольку прочен и устойчив к коррозии в соленой воде. С точки зрения механической обработки, этот материал похож на нержавеющую сталь в том, что он немного липкий.

 

Я подобрал U-образные ячейки, предназначенные для обработки этих деталей на станках.

Ячейка включает в себя два многоуровневых стеллажа с выдвижными ящиками, в которые оператор ячейки помещает отливки и извлекает готовые детали. Чтобы начать процесс, робот открывает ящик, чтобы захватить отливку за ее ступицу. Камера, установленная над стойкой, просматривает номер детали на выступах на конце каждого лопасти, чтобы убедиться, что робот выбирает правильную деталь. (Эти лопасти также используются для размещения и зажима деталей в креплениях пятиосных станков.) Другая камера на руке робота определяет ориентацию детали, так что робот правильно позиционирует захват, не контактируя с лопастями.

Далее деталь доставляется на вертикальный токарный станок для внутренней и внешней обработки половины ступицы, обращенной вверх. Другая половина ступицы закреплена специальным силовым патроном от Co-Op Tool. В станке также используется специальный инструмент от Cline Tool, который объединяет четыре операции в одном корпусе оправки. Это полезно, потому что многие инструменты для токарных и расточных операций настолько велики, что соседние карманы магазина должны оставаться пустыми, чтобы вместить их. Изготовленный на заказ резец сохраняет три кармана УВД. ЧПУ также использует охлаждающую жидкость и подачу воздуха через инструмент, чтобы удалить стружку с внутренней стороны свежеобработанных ступиц.

 

В таком виде деталь приходит в механический цех.

Как только работа по оп. 10 завершена, робот захватывает деталь, силовой патрон отключается, и робот переносит деталь на флип-станцию. Затем станция опускается, и робот, теперь с захватом, обращенным вниз, захватывает другую сторону ступицы. Затем он переносит деталь на второй токарный станок для работы ступицы oп. 20, которая аналогична oп. 10.

Далее следует пятиосевое фрезерование лопаток ОП. 30 одной стороны каждой лопатки, и оп. 40 с другой стороны. Именно используется специальная оснастка разработанная для этих деталей.

 

Специальная оснастка для ЧПУ

В дополнение к изготовленным на заказ приспособлениям для удержания в токарном станке, Co-Op Tool поставила два уникальных гидравлических приспособления для удержания лопастей для фрезерования oп. 30 и oп. 40. Когда поддоны с фиксированными деталями перемещаются в рабочие зоны станка и выходят из них, поддон с установочными элементами, которые помещаются в ЧПУ, обычно отделен от крепежа. Однако, учитывая размеры винтов, а также то, что пространство по оси Z ограничено в таких пятиосевых станках, поддоны должны были быть интегрированы в сами приспособления. Это уменьшило высоту каждого приспособления примерно на 8 мм.

 

Роботизированная обрабатывающая ячейка XL Machine

Это гидравлическое пятиосевое обрабатывающее приспособление вмещает 20 различных деталей, включая как трех -, так и четырехлопастные крыльчатки.

Эти приспособления имеют центральный цанговый патрон, на котором находится крыльчатка. (Перед зажимом робот слегка поворачивает деталь, чтобы контакт лопастей зафиксировался для обеспечения правильного позиционирования в креплении.) С гидравлическим приводом качания хомуты двигаются в положение, чтобы зажать лопасти на конце каждой лопасти. Затем подпружиненные рабочие опоры под каждой лопастью фиксируются в положение, как только они соприкасаются с нижней стороной детали, чтобы предотвратить вибрацию во время обработки.

Как показано в нижней части, приспособление имеет упоры, которые могут быть вручную отрегулированы для размещения различных размеров крыльчаток.

Сенсорное измерение выполняется для обоих оп. 30 и оп. 40 фрезерных операций. Как только приспособление с деталью загружается в станок, установленный на шпинделе сенсорный датчик находит центр и верхнюю часть ступицы, чтобы убедиться, что она правильно расположена и установлена в приспособлении. Затем она касается лопастей, чтобы убедиться, что крыльчатка правильно ориентированы в креплении. Эти процедуры измерения добавляет 10 минут к общему времени цикла (доводя общее время до 40 минут), но технолог оправдывает это, потому что эти измерения обеспечивают правильное позиционирование в приспособлении. Кроме того, все режущие инструменты прощупываются, чтобы проверить поломку пластин. Если установлено, что инструмент действительно сломался, вызывается резервный инструмент и эта операция повторяется.

Заключительная операция-это фрезерование выступов на каждом лезвии. Это делается с помощью гидравлических поворотных зажимов, которые зажимают лопасти . Центральный цанговый патрон сам по себе обеспечивает достаточную удерживающую силу для этих относительно легких операций обработки.

 

Чистовая обработка лопастей крыльчатки

Я выполняю последующую полировку обработанных лопастей перед сборкой на двигателях. Заказчик ценит качественную обработку обработанных лопастей, поскольку она сводит к минимуму полировку, особенно в углах, где профили лопастей переходят в ступицу. Для этого требовалось немного изобретательности в пятиосевой траектории движения инструмента. В частности, шаровая концевая фреза перемещается вверх и вниз по углам вертикально, а не взад и вперед по переходу, что оставляет после себя несколько ступеней, которые должны быть удалены в следующий раз.