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湾曲したブレード部品のフライス加工の変形補正

ブレード部品の表面加工変形誤差の詳細な分布情報は、材料力学解析、有限要素解析、または測定データ解析の理論によって得られました。 これに基づいて、元のNCプログラミングツールの位置が事前に修正され、ツールと部品の変形によって引き起こされるツール作成エラーが補正され、1パスの高速仕上げが実現されます。

まず、材料力学理論解析
工学力学と弾性力学理論に基づいて、単純化モデル技術を使用して、典型的なフィクスチャ構造のブレード力モデルを確立し、弾性変形解析を実行してブレードプロセスの剛性を計算します。
さまざまな器具のブレードのプロセス剛性を直感的かつ明確にグラフィカルに比較します。 ブレードの長さ、幅、厚さなどのマクロ幾何学的寸法によって、変形の程度と最大の変形を伴う領域を判断すると便利です。 プログラミングの前に、治具構造が選択および最適化され、工具の変形精度の損失をある程度補償するための補償手段が提案されます。


第二に、有限要素解析
有限要素解析の計算結果に基づいて、ワークの加工面の変形誤差分布モデルが確立され、元のNCプログラミングツールの位置が修正されて、加工変形誤差を効果的に補正します。

ワークピースの表面層に残留応力が存在すると、その疲労強度と保守性に大きく影響し、残留応力に起因する歪みもワークピース処理の精度を大幅に低下させます。特に、航空業界で一般的に使用される薄肉構造に大きな影響を与えます。加工物の表面の残留応力と歪みを正確に予測および制御し、加工面の完全性を向上させ、NC加工の精度を向上させる方法は、精密および超精密切削の分野で常に重要な研究テーマでした。LINらは、熱弾塑性大変形有限要素法を使用して、異なる切削速度と切削深さでのNIP合金超精密切削の表面の残留応力の分布をシミュレートしました。残留圧縮応力は、ある値まで最初に増加し、その後、加工物の表面の深さに沿って減少し始め、最大残留圧縮応力が現れる場所は、切削深さの増加とともに増加することがわかった。EL-AXIRは、ワークの旋削の表層の残留応力の分布に対する材料の引張強度、切削速度、および送り速度の影響を調査し、ワークの表層の残留応力が深さ方向に沿った多項式関数分布と一致すると考えました。SRIDHARらは、ブラインドホールドリル法を使用して残留応力を測定し、チタン合金IMI-834のフライス加工中のワークピースの表面層の残留応力の分布を分析しました。研究結果は、選択された切削パラメータの範囲で、ワークピースの表面の残留応力が基本的に圧縮応力の状態にあることを示しています。同時に、材料の微細構造と機械的特性に影響を与えずに残留応力を除去するための最適な熱処理プロセス温度が決定されました。


第三に、測定データ分析
材料力学の理論解析手法と有限要素解析手法を使用してブレードの変形誤差を予測し、予測の精度は切削力モデルおよび加工技術モデルと密接に関連しています。測定データ解析方法は、完成したブレード試験片を座標測定機で測定し、検出結果を解析することでブレードの加工誤差を補正することです。データ解析手法は事後解析であり、材料力学解析手法と有限要素解析手法は事前予測です。比較すると、測定データの分析方法はより高価です。測定データの分析方法は、ブレードの試験片を測定して分析することであるため、試験片の数は非常に重要であり、一般的には3〜5枚のブレードのバッチが適しています。さらに、試験片の処理にはプロセスの安定性も必要です。プロセスが不安定な場合、処理された試験片の変形は不規則になり、ブレードの変形は測定データから正確に分析できません。測定データ解析方法は、3次元座標測定機を使用して加工済みのブレードを測定し、測定データを解析することにより、ブレードの変形誤差ルールを取得します。次に、ブレードの変形に応じてCADモデルが変更されます。つまり、ブレードのCADモデルが逆に変形されます。次に、修正されたCADモデルを使用してNCコードを書き換えて、ブレードを処理します。


特定のタイプのエンジンの3枚の二次ローターブレードが数値処理され(ねじり変形エラーは補正されませんでした)、ねじれエラーはブレードの8つの断面を測定機で測定した後に計算されました。3つの試験片のブレード断面のねじれ誤差(非補償)の分布傾向は一貫しており、加工技術システムが安定しており、3つの試験片が代表的であることを示しています。誤差補正を行わない場合、最大ねじり誤差は39.758 'であり、図面で許可されている「最大ねじれ誤差が±12を超えない」という要件を超えています。3つのブレード試験片の断面ねじれ誤差の平均に基づいて、ブレード加工プロセスのCADモデルを使用して、ブレードの逆変形誤差を補正しました。つまり、ブレードの各セクションは、理論上の位置に基づいて回転します。-3.126667 '、-5.936667'、-9.453333 '、-17.525'、-26.36817 '、-33.3512'、-36.0071 '、-38.0152'を選択し、ブレードプロファイルの形状を変更します。次に、新しいCADモデルに従ってNCプログラムを作成し、3つのブレードを再処理します。再処理されたブレードは、測定機で検査および処理されます。最大ねじり誤差は11.5326 'であり、図面の要件を満たしています。ねじれ誤差を小さくするために、必要に応じてさらに補正できます。

特定のタイプのエンジンローターの湾曲したブレードの3つのテストピースのCNC加工後(曲げ変形エラーは補正されません)。 CMMでブレードの9つの断面を測定し、測定データを処理した後、曲げ変形誤差分布。

3つの湾曲したブレード試験片の断面のオフセットの平均に基づいて、ブレード加工プロセスのCADモデルを使用して、ブレードの逆変形エラーを補正しました。 つまり、ブレードの各セクションは、理論上の位置に基づいて変換されます。0.02543MM、0.04526MM、0.07026MM、0.15101MM、0.18391MM、0.16234MM、0.12243MM、0.09541MM、0.0833MM、ブレードプロファイルが再形成されます。次に、新しいモデルに従ってNCプログラムを作成し、3ピースの湾曲したブレードを再処理します。 再加工された湾曲したブレードを測定および処理した後。 最大オフセットは-0.04214MMで、図面の要件を満たします。 曲げ誤差を小さくするために、必要に応じてさらに補正できます。

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