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Analyse du procédé de fraisage en 5 axes de pièces de carter à paroi mince

Mots-clés: fraisage 5 axes bague d'usinage carter à paroi mince
Les moteurs d'avion haute performance utilisent un grand nombre de structures complexes à parois minces intégrées et de pièces matérielles difficiles à usiner. L'utilisation d'une structure globale complexe à parois minces réduit le poids des composants du moteur et contribue à augmenter le rapport poussée / poids du moteur, mais augmente également la difficulté de traitement. La surface extérieure et le siège de montage du boîtier à paroi mince avec la structure complexe d'un moteur d'avion nécessitent un fraisage d'articulation à cinq axes, et la surface intérieure ainsi que les bords de montage avant et arrière nécessitent un tournage CN. Les trous de positionnement et les trous de raccordement sur les côtés de montage avant et arrière doivent être percés, élargis, tordus et articulés. Dans le processus de forage de machine à paroi mince et dans le processus de processus différents, il existe un phénomène de déformation, qui provoque le blocage du processus de traitement suivant et qui est difficile à trouver, ce qui affecte sérieusement la qualité de traitement et l'efficacité du tubage. Depuis la naissance de la première machine-outil à commande numérique au monde aux États-Unis en 1952, il existe de plus en plus de types de machines-outils à commande numérique, de plus en plus de fonctions puissantes et multifonctions. Le centre d'usinage composite a été largement utilisé dans l'industrie aéronautique, résolvant le problème de l'usinage complexe de structures complexes et de matériaux difficiles à usiner. Le centre d'usinage à composé de fraisage à cinq coordonnées possède les fonctions de perçage, alésage, fraisage et tournage. Il est équipé d'un magasin d'outils à 40 positions avec traitement automatique du changement d'outil, de sondes infrarouges Renishaw et de systèmes de mesure en ligne. Il peut réaliser le traitement composite multi-processus de la partie machine, en évitant les erreurs causées par le bridage et l'alignement secondaires de la machine à paroi mince et en améliorant l'automatisation du traitement.


Ces dernières années, dans le domaine du traitement des enveloppes de moteurs d'avion, la technologie de traitement des composés de fraisage et de tournage a été largement utilisée à l'étranger. L'efficacité de la production est grandement améliorée, le flux de traitement est réduit, le cycle de traitement est raccourci, l'introduction d'autres usines d'équipements est sauvegardée et la probabilité d'attente et de crash de différents équipements est réduite. Dans le même temps, il améliore la qualité du traitement des pièces, assure la cohérence du fraisage, du tournage et du perçage et réduit le coût des outils de coupe.  Un centre d’usinage composé d’un centre national d’usinage, il existe des cas éprouvés d’application de la technologie de traitement d’un composé de fraisage dans un carter intérieur de moteur d'avion. Dans cet article, nous introduisons l'application de la technologie d'usinage de la composition fraisage-tournage dans le traitement des enveloppes à parois minces Aeroengine, qui repose sur le centre d'usinage de la composition fraisage-retournement à cinq coordonnées et sur l'ensemble du corps annulaire à parois minces. Il comprend principalement:

Introduction du centre d’usinage du composé de fraisage à cinq coordonnées, analyse du processus de boîtier à paroi mince à anneau intégré. La planification de la voie de traitement de la technologie d'usinage combiné fraisage-tournage, la préparation du programme CN pour l'usinage combiné fraisage-tournage et le processus de vérification du traitement de simulation virtuelle.

Analyse de la technologie de traitement du boîtier à paroi mince à anneau intégré
1. Structure de la pièce

Le carter externe fait partie du carter du compresseur haute pression d'un moteur d'avion et appartient à un carter annulaire à paroi mince typique. Sa surface interne est un corps en rotation, fini par usinage; La surface extérieure présente des îlots en relief de distribution uniforme, complétés par fraisage; Les arêtes d'installation et les trous radiaux sont répartis sur les surfaces avant, arrière et radiales du boîtier. La structure de l'enveloppe répond parfaitement aux exigences de la technologie de traitement des composés de fraisage et de tournage. Les principales dimensions de la pièce sont: le diamètre extérieur maximal est de 468,1 mm, le diamètre intérieur minimal est de 433,4 mm, hauteur 69,75 mm, l'épaisseur de paroi minimale (1 + 0,2) mm, la planéité de la face d'extrémité est de 0,03 mm et la position minimale de la face d'extrémité et du trou radial est d'environ 0,03 mm, comme indiqué sur la Fig. 1.
Modèle tridimensionnel de boîtier annulaire à paroi mince
KangDing boîtier annulaire à paroi mince usiné
2. Matériau de la pièce
Selon les exigences des dessins de conception, la nuance de matériau est 1Cr11Ni2W2MoV, qui est en acier inoxydable austénitique. La conception nécessite une dureté de HB311 ~ 352, et sa résistance peut être ajustée en fonction du traitement thermique du processus, mais la résistance à la chaleur et la fatigue par corrosion sont supérieures à celles des autres aciers inoxydables.

3. Analyse des difficultés d'usinage
L'épaisseur de paroi minimale de seulement 1 mm dans l'enveloppe extérieure, la position finale des trous par rapport à l'extrémité et l'ouverture ne s'ouvrent que pour environ 0,03 mm, ce qui est une machine à paroi mince annulaire intégrale typique. La difficulté dans l’usinage de cette pièce est de savoir comment assurer la position de 0,03 mm requise par la conception. Si la pièce est déformée après usinage, la face d'extrémité et la butée de la pièce sont supérieures à 0,015 mm et la position du trou de positionnement qui est corrigée par le serrage secondaire est difficile à assurer.


Schéma d'usinage composite pour alésage et fraisage par tournage
1. Plan d'ensemble
Résultats de l'analyse de processus de l'enveloppe extérieure.

En raison de l'épaisseur de paroi mince de la machine, il s'agit d'une machine à anneau intégré typique, qui produira un certain degré de déformation après l'usinage. Du fait que l'épaisseur de la paroi du boîtier est mince, il fait partie du boîtier annulaire intégral typique, qui produira un certain degré de déformation après retournement. Habituellement, après l'usinage du boîtier, les usinages des bords de montage avant et arrière et des trous de siège de montage radiaux sont disposés, ce qui rend difficile le second serrage et l'alignement des pièces. L'erreur de l'alignement de serrage secondaire affectera la position de l'usinage de trous de positionnement de précision, et il est difficile d'assurer la qualité de l'usinage.


Le concept d'usinage de la technologie de la composition de fraisage et de tournage est le suivant: «Un seul serrage, un seul usinage et un usinage complet de toutes les surfaces et de tous les trous des pièces». C'est-à-dire que l'usinage de la surface interne et l'usinage du surfaçage externe d'une pièce sur une machine et l'usinage des trous sur la surface de la pièce peuvent être complétés sur une seule machine-outil, ce qui peut assurer l'assemblage de haute précision des pièces. Par conséquent, en fonction des caractéristiques structurelles et des exigences techniques du carter annulaire intégré à parois minces, le schéma d’usinage composé de la fraiseuse pour caissons extérieurs est formulé. La face d'extrémité et la référence de face d'extrémité et la surface de la bouche sont traitées par un processus unique et un serrage unique. Évitez les erreurs causées par le bridage secondaire, raccourcissez le processus de traitement, améliorez l'efficacité de l'usinage et assurez la qualité de l'usinage.

2. fraisage tournage usinage composite
Le principe de fraisage du processus d'usinage:
Essayez de terminer l'usinage des pièces dans plusieurs directions en une seule configuration.
Selon le procédé et le principe de préparation du procédé de fraisage et composite susmentionnés, le processus de traitement de la pièce est déterminé comme suit:
0 Tableau des matériaux vierges —15 Contrôle par ultrasons —20 Dos de tournage grossier —25 Extrémité avant de tournage grossier — 30 Trou d'angle frontal de la bague de foret — 35 Tête de fraisage grossière — 40 Ebavurage — 45 Usinage stable— 50 Référence de réparation de face avant— 55 Partie arrière demi-finie tournante — 60 Partie avant semi-finie et trou à angle fin — 65 Finition arrière, tête de fraisage et embout de foret - 70 Finition de la face d'extrémité distale et du forage - 75 Surface d'ébavurage et de serrage — 80 Mark - 83 Test intermédiaire — 85 Nettoyage - 90 fluoroscopie — 95 Nettoyage — 100 Inspection finale.


Du point de vue de la voie technologique, l’ébauche de cette pièce s’effectue au tour vertical à commande numérique. Etant donné qu'il n'y a pas de rainure de positionnement pour le mandrin à quatre mors sur l'établi de fraisage, il est impossible d'effectuer l'ébauche dans le centre d'usinage de fraisage. Pour la précision de la machine, l'ébauche ne peut pas être effectuée sur l'équipement de fraisage. À partir de 30 processus, les autres processus d'usinage sont tous exécutés dans le centre de la fraiseuse, soit un total de 7 revirements pour la réalisation d'ébauches, de semi-finitions et de finitions.
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