Способ изготовления цельнофрезерованного рабочего колеса газотурбинного двигателя

Изобретение относится к обработке металлов резанием и может быть использовано при формировании криволинейных поверхностей лопаток цельнофрезерованного рабочего колеса газотурбинного двигателя на станках с числовым программным управлением. Способ включает использование концевых фрез, которыми осуществляют черновую обработку, при которой прорезают межлопаточные пазы одинаковой ширины в радиальном направлении, и чистовую обработку, при которой фрезеруют профиль пера лопатки от вершины лопатки к радиусу перехода в ступицу. При чистовой обработке съем металла ведут поочередно чередующимися со стороны корыта и спинки строками, измеренными по высоте пера лопатки. Ширину первой строки α1 выбирают меньшей или равной половине ширины последующей строки α2, а ширину последующих строк αi - равной или меньшей предыдущей строки αi-1 при условии, что чередование строк не приводит к симметричному снятию металла со стороны корыта и спинки и обеспечивает максимальную жесткость обрабатываемого пера лопатки. Обеспечивается точность изготовления рабочего колеса. 3 ил.

 

Изобретение относится к обработке металлов резанием и может быть использовано при формировании криволинейных поверхностей лопаток цельнофрезерованного рабочего колеса газотурбинного двигателя (ЦФРК ГТД).

Широко известны способы обработки проточной части ЦФРК ГТД на многоцелевых станках с ЧПУ (в машинообрабатывающих центрах), обеспечивающие обработку всех лопаток моноколеса за один установ [А.М. Сулима, А.А. Носков, Г.З. Серебряков «Основы технологии производства газотурбинных двигателей». М.: Машиностроение, 1996, 480 с, Глава 17.3 Выполнение основных операций изготовления крыльчаток, с. 364-368].

Известен способ обработки лопаток ЦФРК ГТД, включающий черновое фрезерование (прорезка впадин между лопатками) и чистовое фрезерование профиля пера (патент РФ №2247011, МПК В23С 3/18. Способ обработки моноколес. Бюл. №6, 2005 г.).

Недостатком данного способа является недостаточно высокая точность изготовления профилей лопаток ЦФРК ГТД из-за снижения жесткости обрабатываемой лопатки.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ обработки цельнофрезерованного рабочего колеса газотурбинного двигателя на станках с числовым программным управлением (патент РФ № 2429949, МПК В23С 3/18. Способ обработки моноколес. Бюл. №27, 2011 г.). Способ включает черновую обработку в виде прорезки в радиальном направлении пазов одинаковой ширины и чистовую обработку фрезерованием проточной части лопаток с режимами, назначенными исходя из величины допустимой деформации обрабатываемой поверхности. При этом обработку при чистовом фрезеровании ведут с шириной строки, не превышающей длину режущей части инструмента, совпадающей с образующей профиля лопатки, а врезание по высоте профиля осуществляют постепенно от вершины лопатки к радиусу перехода в ступицу. Перемещение фрезы производят по замкнутой траектории, эквидистантной профилю спинки и корыта лопатки в плоскости строки.

Недостатком прототипа является то, что не обеспечивается достаточная жесткость обрабатываемого пера лопатки, что приводит к снижению точности изготовления профилей лопаток ЦФРК ГТД.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности изготовления лопаток ЦФРК ГТД.

Техническим эффектом является обеспечение жесткости обрабатываемого пера лопатки, приводящее к повышению точности изготовления ЦФРК ГТД.

Технический эффект достигается за счет того, что в способе изготовления цельнофрезерованного рабочего колеса газотурбинного двигателя концевыми фрезами на станках с числовым программным управлением, включающем черновую обработку, при которой прорезают межлопаточные пазы одинаковой ширины в радиальном направлении, и чистовую обработку, при которой фрезеруют профиль пера лопатки от вершины лопатки к радиусу перехода в ступицу, в отличие от прототипа при чистовой обработке съем металла ведут поочередно, чередующимися со стороны корыта и спинки строками, измеренными по высоте пера лопатки, причем ширину первой строки α1 берут меньшей или равной половине ширины последующей строки α2, а ширину последующих строк αi берут равной или меньшей предыдущей строки αi-1 при условии, что чередование строк не приводит к симметричному снятию металла со стороны корыта и спинки за исключением обработки прикомлевого участка пера и обеспечивает максимальную жесткость обрабатываемого пера лопатки.

Сначала ведут черновую обработку, при которой прорезают межлопаточные пазы одинаковой ширины в радиальном направлении, а затем - чистовую обработку, при которой фрезеруют профиль пера лопатки по его высоте. Оба вида обработки могут быть выполнены за один установ.

Жесткость обрабатываемого пера лопатки обеспечивается за счет применения следующих новых приемов:

при чистовой обработке съем металла ведут поочередно, чередующимися со стороны корыта и спинки строками. Поочередная обработка пера позволяет обеспечить жесткость обрабатываемого пера, поскольку часть оставшегося с противоположной стороны слоя металла приводит к повышению жесткости пера, при обработке его с противоположной стороны;

- при ширине первой строки α1, меньшей или равной половине ширины последующей строки α2, и ширине последующих строк αI, равной или меньшей предыдущей строки αi-1, обеспечивается жесткость пера за счет шахматного расположения удаляемых с противоположных сторон пера слоев материала;

- условие недопустимости симметричного снятия металла со стороны корыта и спинки связано с тем, что при таком симметричном съеме снижается жесткость пера лопатки.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами и схемами: фиг. 1 - схема снятия припуска с заготовки ЦФРК ГТД; фиг. 2 - схема процесса поочередного удаления припуска (строками со стороны корыта и спинки); (фиг. 2а - заготовка ЦФРК ГТД после снятия припуска α1; фиг. 2b - заготовка ЦФРК ГТД после снятия припуска α2); фиг. 3-готовое ЦФРК ГТД (фиг. 3а - ЦФРК ГТД после снятия всех припусков на обработку лопатки; фиг. 3b - внешний вид участка обработанного ЦФРК ГТД). Фигуры 1, 2 и 3 содержат: 1 - заготовка ЦФРК ГТД; 2 - формируемое перо лопатки ЦФРК ГТД; 3 - припуски на обработку (α1, α2, α3, … αi, αi-1 … αn, где n - общее количество строк при обработке пера лопатки, за исключением обработки прикомлевого участка пера); 4 - поверхности пера лопатки ЦФРК ГТД, образованные в результате удаления материала строк при чистовой обработке; 5 - готовое ЦФРК ГТД; 6 - обработанное перо лопатки; К -корыто пера лопатки; С - спинка пера лопатки.

Способ осуществляется следующим образом.

Заготовку ЦФРК ГТД, выполненную в виде кольца, устанавливают на многоцелевом обрабатывающем центре, например, пятикоординатном и производят обработку проточной части крыльчатки фрезой, которая, вращаясь вокруг собственной оси со скоростью резания, имеет возможность перемещений в трех осях. Суммарный припуск заготовки, равный сумме припусков в каждом межлопаточном пространстве, удаляют строками на этапах черновой и чистовой обработки (см., например, патент РФ №2247011).

Сначала ведут черновую обработку, при которой прорезают межлопаточные пазы одинаковой ширины в радиальном направлении, а затем - чистовую обработку, при которой фрезеруют профиль пера лопатки по его высоте.

Припуск на черновом этапе удаляют следующим образом.

В первой строке (на первом проходе фрезы) в каждом межлопаточном пространстве удаляют припуск соответствующей глубины и ширины. Глубину первой строки и ее ширину выбирают исходя из соотношения, устанавливающего связь между величиной деформации обрабатываемых поверхностей при образовании паза шириной и коэффициентом ослабления сечения заготовки в месте образования пера (см., например, патент РФ №2429949).

При чистовой обработке профиля (фиг. 1, фиг. 2) пера лопаток 2 заготовки моноколеса 1 фрезерование ведется на всю высоту профиля, величина которого определяет ширину строки. При этом на каждом проходе фрезы увеличивается ширина межлопаточного пространства, определяющая глубину снимаемого припуска со стороны спинки и корыта лопатки 2.

После установления величины припуска, снимаемого со стороны спинки и корыта лопаток (см., например, патент РФ №2429949), осуществляют обработку каждого пера лопатки 2, в ходе которой формируются межлопаточные пространства. Затем весь цикл повторяется, то есть с пера лопатки 2 снимаются припуски αi до тех пор, пока размеры межлопаточного пространства по своей ширине не достигнут требуемых значений.

При чистовой обработке (фиг. 2) фрезеруют профиль пера лопатки 2 от вершины лопатки к радиусу перехода в ступицу. Съем металла ведут поочередно, чередующимися со стороны корыта К и спинки С строками, измеренными по высоте пера лопатки, причем ширину первой строки α1, например, со стороны спинки С (фиг. 2а) берут меньшей или равной половине ширины последующей строки α2 со стороны корыта К (фиг. 2b), а ширину последующих строк αi берут равной или меньшей предыдущей строки αi-1 при условии, что чередование строк не приводит к симметричному снятию металла со стороны корыта К и спинки С, за исключением обработки прикомлевого участка пера, и обеспечивает максимальную жесткость обрабатываемого пера лопатки. В результате такой обработки заготовки ЦФРК ГТД 1 формируют готовое ЦФРК ГТД 5 (фиг. 3) с лопатками 6.

Осуществление данной технологии обработки ЦФРК ГТД позволяет обеспечивать необходимую жесткость обрабатываемого пера лопатки при чистовой обработке. В итоге, это существенно повышает точность изготовления ЦФРК ГТД, что позволяет на ряде деталей исключить операции отделочной обработки, связанные с размерной обработкой.

Способ изготовления цельнофрезерованного рабочего колеса газотурбинного двигателя концевыми фрезами на станках с числовым программным управлением, включающий черновую обработку, при которой прорезают межлопаточные пазы одинаковой ширины в радиальном направлении, и чистовую обработку, при которой фрезеруют профиль пера лопатки от вершины лопатки к радиусу перехода в ступицу, отличающийся тем, что при чистовой обработке съем металла ведут поочередно чередующимися со стороны корыта и спинки строками, измеренными по высоте пера лопатки, причем ширину первой строки а1 выбирают меньшей или равной половине ширины последующей строки а2, а ширину последующих строк ai выбирают равной или меньшей ширины предыдущей строки ai-1 из условия, что чередование строк не приводит к симметричному снятию металла со стороны корыта и спинки, за исключением обработки прикомлевого участка пера, и обеспечивает максимальную жесткость обрабатываемого пера лопатки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам чистовой обработки поверхности лопатки. Осуществляют обработку передней кромки и задней кромки, а также чистовую обработку участка корыта и участка спинки до поверхности лопатки лопаточного элемента.

Группа изобретений относится к машиностроению и может быть использована при фрезеровании деталей сложной пространственной формы. Способ включает построчное фрезерование сферической фрезой вращающейся заготовки на многокоординатном обрабатывающем центре с ЧПУ.

Изобретение относится к авиационной промышленности и может быть использовано для изготовления моноколес турбомашин. Способ включает последовательную черновую обработку концевыми фрезами верхних, средних и концевых участков лопаток и дальнейшую их чистовую обработку.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, в частности к технологии изготовления моноколес газотурбинных двигателей, преимущественно имеющих сложнопрофильные лопатки.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при обработке лопаток газотурбинного двигателя на многокоординатных фрезерных станках с числовым программным управлением.

Изобретение относится к области металлообработки и может быть использовано, например, при чистовой обработке лопаток газотурбинного двигателя. Способ включает удаление обработкой с помощью адаптированного инструмента (20) припуска обрабатываемой зоны (8), при этом для определения конечного положения инструмента в ходе обработки осуществляют цифровое моделирование поверхности (11) теоретического профиля в виде сетки (13) и моделирование позиции каждой точки (Р) контакта между деталью и инструментом (20) в процессе обработки, измеряют посредством зондирования детали для каждого узла Ni, находящегося за пределами внешней границы (12) обрабатываемой зоны (8), отклонение (дельта Ni) между положением узла Ni на исходной поверхности (10) и рассчитанной позицией узла на поверхности (11) теоретического профиля, путем соответствующих расчетов определяют отклонение (дельта Р), необходимое для добавления к каждой точке Р для достижения в ней контакта между деталью и инструментом (20), относительно системы координат обрабатывающего станка.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при обработке профиля пера рабочих лопаток газотурбинных двигателей на станках с ЧПУ. Способ включает обработку концевой торовой фрезой, которую перемещают эквидистантно обрабатываемой поверхности.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при обработке криволинейных поверхностей пера лопаток газотурбинных двигателей. Способ включает использование сферической фрезы, содержащей торцевые зубья, имеющие притупленные режущие кромки на перемычке с перекрытием ими оси вращения фрезы, которую устанавливают с расположением оси вращения по нормали в каждой точке контакта с обрабатываемой поверхностью.

Изобретение относится к области машиностроения и может найти применение при изготовлении двухвенцовой звездочки. Способ включает обработку пазов плунжерным фрезерованием.

Группа изобретений относится к машиностроению и может быть испоьзована при фрезеровании изделий с врезной подачей. Режущая головка содержит поверхность основания, боковую область, соединенную с поверхностью основания, верхнюю область, соединенную с боковой областью, и верхние ножи, расположенные на верхней области и имеющие режущие кромки, предназначенные для контакта с изделием для удаления материала и проходящие от центральной точки верхней области к периферии верхней области и расположенные под углом относительно базовой плоскости, приблизительно перпендикулярной указанной оси.

Изобретение относится к области изготовления лопаток турбомашин. Профиль лопасти лопатки определяют по цифровой теоретической модели. Изготовливают заготовку с припуском вдоль задней кромки лопасти относительно теоретического профиля и снимают упомянутый припуск адаптивной механической обработкой, включающей позиционирование заготовки в эталонной системе координат станка, зондирование координат положения заданных точек (Ni) на первой стороне заготовки вдоль ее задней кромки, определение отклонения положений (дельта Ni) заданных точек (Ni) от их положений, заданных теоретической моделью, осуществление разбиения на клетки обработки стороны заготовки, при этом вершины клеток определяют, исходя из положений упомянутых точек (Ni), определение количества материала заготовки, снимаемого с поверхности клеток относительно их вершин и с учетом упомянутых отклонений положений (дельта Ni), и обработку лопасти. Использование изобретения позволяет повысить точность изготовления лопатки. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к режущим инструментам и может быть использовано для удаления материала с изделия. Головка имеет базовую поверхность, боковую и верхнюю области. Верхняя область ограничивает центральный участок и периферию и содержит верхние зубья с режущими кромки, каждая из которых проходит от центрального участка в направлении периферии и имеет проходящую в осевом направлении вершинную часть. Каждый зуб определяет лучевую ось, которая образует угол относительно отсчетной радиальной линии, проходящей от центра верхней области, и пересекает указанную линию у периферии. Каждая режущая кромка имеет переднюю поверхность с плоской зоной, параллельной лучевой оси и расположенной под углом относительно отсчетной плоскости, параллельной оси вращения головки. Режущие кромки имеют подрезанную поверхность, расположенную ниже плоской зоны под углом относительно отсчетной плоскости, параллельной оси вращения головки. Приведены действия способа фрезерования изделия с помощью фрезы, содержащей такую режущую головку. Обеспечивается более качественное врезание по оси Z по сравнению с головками, режущие поверхности которых лежат в одной плоскости в процессе врезного фрезерования вдоль оси Z, и эффективное удаление материала при перемещении фрезы. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к обработке металлов резанием и может быть использовано при формировании криволинейных поверхностей лопаток цельнофрезерованного рабочего колеса газотурбинного двигателя на станках с числовым программным управлением. Способ включает использование концевых фрез, которыми осуществляют черновую обработку, при которой прорезают межлопаточные пазы одинаковой ширины в радиальном направлении, и чистовую обработку, при которой фрезеруют профиль пера лопатки от вершины лопатки к радиусу перехода в ступицу. При чистовой обработке съем металла ведут поочередно чередующимися со стороны корыта и спинки строками, измеренными по высоте пера лопатки. Ширину первой строки α1 выбирают меньшей или равной половине ширины последующей строки α2, а ширину последующих строк αi - равной или меньшей предыдущей строки αi-1 при условии, что чередование строк не приводит к симметричному снятию металла со стороны корыта и спинки и обеспечивает максимальную жесткость обрабатываемого пера лопатки. Обеспечивается точность изготовления рабочего колеса. 3 ил.

Наверх