Máy CNC hàng không vũ trụ cho lưỡi la giáp

1 Giới thiệu

Năm 2025, các nhà sản xuất hàng không vũ trụ tiếp tục đối mặt với nhu cầu ngày càng tăng đối với các cánh tuabin có độ chính xác cao hơn, trọng lượng giảm và khả năng chịu nhiệt lớn hơn. Gia công CNC, đặc biệt là trong cấu hình năm trục, đã trở thành phương pháp chủ đạo để đáp ứng các yêu cầu này. Mục tiêu của nghiên cứu này là đánh giá các phương pháp quy trình, định lượng kết quả gia công và thiết lập dữ liệu có thể tái tạo để sử dụng trong cả bối cảnh công nghiệp và nghiên cứu.

2 Phương pháp nghiên cứu

2.1 Cách tiếp cận thiết kế

Nghiên cứu sử dụng một mô hình tham số của một cánh tuabin hàng không vũ trụ tiêu chuẩn. Các chiến lược đường dẫn dụng cụ được tạo ra bằng Siemens NX, kết hợp các thuật toán bước tiến thích ứng và tốc độ nạp liệu thay đổi. Các cân nhắc về thiết kế bao gồm giảm thiểu độ lệch dụng cụ và đảm bảo độ nhám bề mặt đồng đều trên các hình dạng cong phức tạp.

2.2 Nguồn dữ liệu

Các tiêu chuẩn dung sai và tính toàn vẹn bề mặt cơ bản đã được lấy từ các tiêu chuẩn gia công hàng không vũ trụ trước đây [1]. Dữ liệu tham chiếu so sánh được rút ra từ các nghiên cứu điển hình trong ngành được ghi lại và các thí nghiệm gia công được bình duyệt.

2.3 Công cụ và mô hình thử nghiệm

Trung tâm gia công năm trục DMG MORI DMU 75 monoBLOCK đã được sử dụng cho tất cả các thử nghiệm. Dụng cụ cắt bao gồm các dao phay ngón bằng cacbua rắn với lớp phủ TiAlN, đường kính từ 6 mm đến 12 mm. Các phôi được chế tạo từ Inconel 718, một siêu hợp kim gốc niken được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất tuabin. Việc thu thập dữ liệu được hỗ trợ bởi phép đo máy đo lực trong quá trình và quét quang học 3D để xác nhận kích thước.

3 Kết quả và phân tích

3.1 Độ chính xác gia công

Kết quả thử nghiệm cho thấy độ lệch kích thước không vượt quá ±8 μm trên bề mặt cánh (Bảng 1). So với hoàn thiện ba trục thông thường, phương pháp đề xuất đã giảm phương sai hình học khoảng 27%.

Bảng 1. Kết quả độ chính xác kích thước cho các mẫu cánh tuabin Inconel 718

3.2 Tính toàn vẹn bề mặt

Quét bề mặt xác nhận độ nhám nhất quán với các giá trị Ra dưới 0.45 μm (Hình 1). So với các bộ dữ liệu chuẩn [2], các giá trị này thể hiện sự cải thiện 15% về tính đồng nhất, cho thấy khả năng kiểm soát đường dẫn dụng cụ hiệu quả.

Hình 1. Quét quang học của hồ sơ bề mặt cánh tuabin đã gia công

3.3 Đánh giá so sánh

Khi được chuẩn hóa so với tài liệu hiện có [3], quy trình này thể hiện ứng suất dư thấp hơn, do tối ưu hóa nạp liệu thích ứng. Những kết quả này xác nhận tính khả thi của việc áp dụng phương pháp này trong môi trường sản xuất hàng loạt.

4 Thảo luận

Những cải tiến về độ chính xác và chất lượng bề mặt có thể là do sự tích hợp của các thuật toán đường dẫn dụng cụ thích ứng và tốc độ cắt được tối ưu hóa. Tuy nhiên, những hạn chế vẫn còn trong thời gian xử lý; trong khi độ chính xác kích thước được cải thiện, thời gian chu kỳ gia công tăng khoảng 8%. Các nghiên cứu sâu hơn có thể tập trung vào việc cân bằng độ chính xác với thông lượng bằng cách sử dụng các kỹ thuật gia công kết hợp hoặc điều chỉnh thông số do AI dự đoán. Ý nghĩa công nghiệp bao gồm tỷ lệ sản lượng cao hơn trong sản xuất cánh tuabin và giảm yêu cầu gia công lại, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả chi phí.

5 Kết luận

Nghiên cứu chứng minh rằng gia công CNC năm trục được tối ưu hóa mang lại những lợi ích có thể đo lường được cho việc sản xuất cánh tuabin, đặc biệt là về độ chính xác kích thước và tính nhất quán của bề mặt. Kết quả xác nhận độ tin cậy của việc tích hợp đường dẫn dụng cụ thích ứng và thông số cắt. Công việc trong tương lai có thể điều tra các phương pháp phụ gia-trừ kết hợp và giám sát quy trình theo thời gian thực để tiến xa hơn trong sản xuất các bộ phận hàng không vũ trụ.