Как термозажимные фрезерные патроны увеличивают производительность обработки турбинных лопаток

Обработка турбинных и авиационных лопаток всегда была и остается сложной технологической задачей, предъявляющей повышенные требования к оборудованию, инструменту и оснастке. Узнайте, почему признанный мировой лидер в производстве станков для обработки лопаток — компания Starrag использует термоусадочные патроны, чтобы достичь максимальной производительности и точности  при черновой и чистовой обработке труднообрабатываемых материалов, используемых для турбинных лопаток, крыльчаток, и других конструктивно сложных деталей. 

Обрабатывающий центр Starrag

С начала 20-го века аэрокосмическая промышленность была основным рынком для станков компании StarragGroup AG (Роршахерберг, Швейцария), которая отличала свои станки от других конкурентов жесткой и прочной конструкцией в сочетании с высокими технологическими стандартами, что привело к тому, что они стали лидерами в одновременной 5-осевой обработке с середины 1960-х и по сегодняшний день. Этот производитель станков, насчитывающий 1 617 сотрудников и имеющий доход около 401,7 млн долларов, разрабатывает и производит широкий спектр станков для фрезерования, сверления и шлифования деталей из жаропрочной стали, композитных материалов и керамики в аэрокосмической и энергетической промышленности, транспортном машиностроении и в производстве промышленных компонентов. Линейка станковStarragварьируются от небольших высокоскоростных обрабатывающих центров серииBumotec, которые подходят для резки деталей в часовой, медицинской и компьютерной промышленности, до портальных станков Droop-Rein, которые имеют зону обработки до нескольких метров, способные обрабатывать корпуса самолетов, вагоны локомотивов и подобные уникальные задачи, идеально подходят для обработки больших и тяжелых деталей.

Ориентируясь в первую очередь на аэрокосмическую и энергетическую отрасли, Starrag предлагает 5-осевые обрабатывающие центры, способные обеспечить высокую удельный съема металла при изготовлении высокоточных лопаток турбин, крыльчаток, и других конструктивно сложных деталей. К ним относятся такие станки, как серии STC и BTP для обработки титана, обрабатывающие центры, специализирующиеся на резке дисков, и серия LX, специально разработанная для высокоточной, эффективной и 5-осевой обработки лопаток турбин.

С технологической точки зрения, эти машины — премиум-класса. Они известны высокой производительностью и точностью, что обеспечивает предприятиям дополнительную ценность в отношении конкретного отраслевого решения. Если предприятию нужно запустить новое направления, наладить серийное производство, то Starrag разрабатывает полную технологию «под ключ» и поставляет станок, включая программное обеспечение, зажимные приспособления, держатели инструмента, а также периферийные компоненты и принадлежности.

Если речь идет о «лопаточном производстве» — инженеры-технологи работают рука об руку с разработчиками программного обеспечения CAM, чтобы предоставить конечным пользователям оптимальный способ получения готового продукта, без лишних вспомогательных операций и ненужного простоя или потери времени. КомандаStarrag имеет прибрела важный опыт в своем специально созданным центре прикладных программ CenterofProductionExcellence (CPE) площадью 2 000 кв. м в Роршахерберге, где они тестируют и оптимизируют новые сложные процессы обработки на новых 4-осевых и 5-осевых обрабатывающих центрах, начиная с черновой обработки высокопрочного титанового сплава и до высокоскоростной резкой легких металлов. Они тестируют различные методики обработки в реальных производственных условиях, и имеют возможность просчитать всю технологию и выпустить готовые образцы еще до момента размещения заказа.

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ ОПРАВКИ

Компания Starrag уже давно знает, что крепление инструмента является очень важным вопросом, когда речь идет о высокоточной обработке. В конце концов, 20 лет назад в Роршахерберге они использовали высокоскоростной шпиндель со скоростью вращения 30 000 об/мин. В то время режущий инструмент обычно зажимался с помощью держателей Weldon или Whistle-Notch и цанговых патронами, что приводило к многочисленным проблемам из-за недостаточной точности зажима и биения инструмента в патроне.

При высоких скоростях резания и оборотах шпинделя даже небольшие отклонения могли привести к плохим результатам фрезерования, ухудшению качества поверхности, а также к износу инструмента и сокращения срока службы шпинделя. Кроме того, конструкция таких патронов и оправок включала множество сменных компонентов (как в случае с цанговым патроном – штревель, зажимная гайка, цанга), которые влияли дисбаланс патрона, что доставляло дополнительные проблемы при попытках достижения идеальной стабильности процесса обработки. Особенно это сказывалось при обработки глубоких полостей и финишной обработки.

В результате испытаний различных систем зажима инструмента и множества испытаний инженеры пришли к использования термоусадочных патронов, поскольку их конструкция не просто создает единую жесткую монолитную систему с инструментом, которая передает крутящий момент сразу от шпинделя в зону обработки, но и не имеет сменных частей, в результате точно отбалансированный патрон всегда остается таковым, гарантирует минимальное биение, что обеспечивает постоянство и стабильность обработки.

Cиловые термопатроны Haimer

Во время первых испытаний новой технологии зажима пришлось преодолеть некоторые недостатки: в то время патроны нагревались горячим воздухом, что отнимало много времени и создавало большую нагрузку на материал. Около 15 лет назад в поисках решения этой проблемы компания наткнулась на Haimer GmbH (Игенхаузен, Германия), уже в то время зарекомендовавшую себя как специалиста по технологии зажима инструмента, который предложил большой выбор держателей инструмента и разработал термоусадочную машину с индуктивной катушкой и контактными охлаждающими адаптерами, (теперь называемая HaimerPowerClamp) которая оказалась очень удобной, простой в обращении, и позволила настраивать термоусадочные патроны за считанные секунды.

ТЕРМОУСАДОЧНЫЕ ПАТРОНЫ

Компания Starrag высоко оценила потенциал патронов SlimPowercусиленным основанием и тонкой удлиненной шейкой, который делает доступным обработку глубоких уступов, при этом с ощутимо более высокими режимами и качеством обрабатываемой поверхности. Такие патроны имеют низкую склонность к вибрации, и позволяют по максимуму реализовать потенциал современных фрезерных станков и 5-осевых обрабатывающих центров.

Патроны Haimer Slim Power

Для того чтобы сохранить точность зажима патронов индукционной усадки на 100%, компания Haimer производит свою продукцию только в Игенхаузене, где все термоусадочные патроны, даже стандартные, изготавливаются из специальной инструментальной стали и проходят точную балансировку на уровне G2.5 при 25 000 об/мин < 1гмм дисбаланса. Контактные поверхности обрабатываются и шлифуются с прецизионной точностью, а допуск конуса хвостовика намного точнее, чем принятые регламенты ISOи отраслевые стандарты.

Для тяжелой фрезерной обработки Haimer также разработала специальные термоусадочные патроны. Например, запатентованная конструкция термоусадочных патронов Power с системой Safe-Lockне только сочетает в себе антивибрационные свойства с высокой жесткостью, но имеет специальные каналы с фиксирующим механизмом, что позволяет увеличить глубину резания и подачу и достичь увеличение удельного съема материала при фрезеровании до 200%

Существуют также серия патронов Mini Shrink Chucks, которые представляют собой монолитные термоусадочные патроны с очень тонкой конструкцией и внешним контуром с углом 3 градуса, предназначенные для изготовления пресс-форм.

ТРУДНООБРАБАТЫВАЕМЫЙ МАТЕРИАЛ, ВЫСОКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПОВЕРХНОСТИ

Компания Starrag использует это разнообразие конструкций термо-оправок как конкурентное преимущество. Во время производства лопаток из заготовок, полученных литьем или экструзионным методом, как правило, происходит две процедуры: сначала начинается процесс черновой обработки, где важно, чтобы патрон работал с демпфирующим компонентом, чтобы достичь высокой глубины резания и подач и снять как можно больше материала за один проход. В процессе чистовой обработки, однако, нет сильных сил резания. На этом этапе важна высокая точность, минимальное биение инструмента и качество балансировки. Патроны PowerShrinkChucks идеально подходят для обоих процессов. Если обработка становится еще сложнее, переход на патроны повышенной жесткости является идеальным решением

Наилучшее качество крепления инструмента требуется в связи с тем, что при черновой и чистовой обработке титана и других труднообрабатываемых материалов силы резания и нагрузка на шпиндель могут быть крайне высоки, поэтому критически важно обеспечить жесткость всей системы.

В конечном итоге, ключевым элементом является качество детали. Оно должно быть идеальным с самого начала, потому что даже само заготовка, если она из титана, стоит «как крыло от самолета». Брак на любой стадии обработки обойдется слишком дорого.  Качество крепления инструмента обеспечивает качество самой детали. Это касается и точности геометрических параметров, и чистоты поверхности, которая для турбинной лопатки должна быть близко к идеальной, чтобы обеспечить необходимый КПД и срок службы турбины. Используя термопатроны,Starragполучает шероховатость при фрезеровании на уровне Ra = 0,8 мкм — 0,4 мкм  без необходимости дополнительной шлифовки.

ТЕРМОУСАДОЧНЫЕ МАШИНЫ ПРЕМИУМ КЛАССА ДЛЯ БЫСТРОГО И УДОБНОГО ЗАЖИМА ИНСТРУМЕНТА

Для зажима инструмента в своем инжиниринговом центре, Starrag использует термоусадочную машину Power Clamp Profi Plus NG, которая позволяет за считанные секунды установить и настроить все осевые инструменты и удлинители диаметром от 3до 50 мм, как твердосплавные, так и из быстрорежущей стали. Главное условие при использования технологии термозажима – хвостовик инструмента должен быть выполнен с допуском не хуже h6.

Индукционная катушка нового поколения NG (New Generation) использует запатентованную технологию двойной спирали, где индукционный контур адаптируется к длине и диаметру к типоразмеру термоусадочного патрона. В процессе усадки нагревается только локальная зона, что значительно сокращает время нагрева и предохраняет патрон от избыточного нагрева.

Также в модификации данной машины имеется поворотный стол, который позволяет выполнять процесс настройки параллельно нескольких патронов. И функция предварительной настройки длины, которая позволяет настраивать вылет инструмента с точностью в пределах 0,02 мм.

Термоусадочные патроны являются обязательным компонентов в технологии, которую поставляют Starrag вместе со своим оборудованием. Именно они обеспечивают наилучшие условия для надежного процесса резания, и обеспечивают качество готовых изделий.

И если перед вами тоже стоит задача в обработке сложных материалов из титана, жаропрочной стали, или имеются повышенные требования к точности изготовления и чистоте поверхности – обращайтесь к нашим специалистам, и мы поможем подобрать патроны из лучшей на сегодняшней день системы зажима инструмента.

Термоусадочные машины Power Clamp

По вопросам функциональности оборудования, методики измерений, стоимости внедрения, вы можете связаться с нашими специалистами

Позвонить
8 (343) 382-52-03
Написать
zakaz@steelcam.org
Posted in Термоусадочные машины and tagged , , , , .