การประมวลผลรูผูกเหล็กที่มีความแม่นยำสูงสำหรับใบพัดกังหันก๊าซ

ในการพัฒนาจานกังหันกังหันแก๊ส รูยึดแกนเทอร์ไบน์เป็นคุณลักษณะสำคัญในการเชื่อมต่อใบพัดที่อยู่ติดกัน และความแม่นยำของตำแหน่งส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพการประกอบของโรเตอร์กังหันแก๊ส มีการสำรวจเทคโนโลยีการประมวลผลของรูผูกเหล็กในจานล้อกังหันแก๊ส และคาดว่าจะใช้ข้อมูลอ้างอิงทางเทคนิคสำหรับการประมวลผลรูผูกเหล็กในจานล้อกังหันแก๊สได้ด้วยการวางตำแหน่งที่มีความแม่นยำสูงและกระบวนการคว้านที่ยากลำบาก

#01

เนื่องจากเป็นส่วนประกอบหลักของกังหันแก๊ส ใบพัดกังหันจึงมีโครงสร้างที่ซับซ้อนและต้องการความแม่นยำในการประมวลผลสูง การพัฒนากระบวนการและการผลิตผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปถือเป็นกุญแจสำคัญ ในหมู่สิ่งเหล่านั้น รูผูกเหล็กทำหน้าที่เป็นโครงสร้างเชื่อมต่อระหว่างใบพัดที่อยู่ติดกัน และความสำคัญของมันเห็นได้ชัดเจนในตัวเอง [1-3]

ดังแสดงในรูปที่ 1 ใบพัดกังหันเชื่อมต่อกันด้วยฟันซี่ปลายส่วนโค้งระหว่างขั้นตอน และประกอบเป็นโรเตอร์โดยการสอดไทร็อดผ่านรูไทร์ร็อดที่กระจายตามเส้นรอบวง 12 รูบนพื้นผิวจาน เนื่องจากฟันปลายส่วนโค้งมีฟังก์ชันตั้งศูนย์กลางในตัว ตำแหน่งของรูก้านผูกจึงไม่สามารถปรับได้หลังจากที่ใบพัดสองขั้นที่อยู่ติดกันถูกประกบกัน ดังนั้นจึงมีข้อกำหนดที่สูงมากสำหรับตำแหน่งของรูผูกเหล็ก

รูปภาพ
รูปที่ 1 แผนภาพการเชื่อมต่อระบบเพลากังหัน

เส้นผ่านศูนย์กลางของรูผูกเหล็กคือ 42 มม. ซึ่งโดยทั่วไปจะดำเนินการโดยการเจาะและคว้าน อัตราส่วนกว้างยาวสูงสุดเกิน 5 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลาง และค่าความหยาบพื้นผิวต้องใช้ Ra=1.6μm ซึ่งถือเป็นความท้าทายอย่างมากต่อกระบวนการคว้าน

เมื่อพิจารณาจากข้อกำหนดในการประมวลผลที่มีความยากสูงตามที่กล่าวข้างต้น เราจึงมุ่งเน้นไปที่สองประเด็นหลัก ได้แก่ การวางตำแหน่งที่มีความแม่นยำสูงและการคว้านด้วยความยากลำบากสูง

2.1 เทคโนโลยีการประมวลผลตำแหน่งรูก้านผูก

ข้อกำหนดในการวาดสำหรับรูเหล็กยึดคือ: φ42.58มม. ตำแหน่ง φ0.12มม. และทรงกระบอก 0.012มม. เพื่อให้การประกอบเป็นไปอย่างราบรื่น ความต้องการของกระบวนการจึงเพิ่มขึ้นเป็น: φ42.58มม. การวางตำแหน่ง φ 0.05มม. และทรงกระบอก 0.012มม. ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการตรวจสอบยืนยันการทดสอบกระบวนการ การทดสอบนี้เป็นการจำลองการประมวลผลของรูยึดแกนใบพัด และโครงสร้างของชิ้นงานทดสอบแสดงในรูปที่ 2 ใช้เครื่องคว้านและกัด วิธีการจับยึดคือแผ่นจับยึดเหล็กมุม และชิ้นงานจะถูกยึดในแนวตั้ง

รูปภาพ
รูปที่ 2: ชิ้นทดสอบรูก้านผูก

(1) วิธีการประมวลผลรูแบบกระจายตามแนวแกนแบบดั้งเดิมคือการ "หมุนจุดศูนย์กลาง" ของตัวบ่งชี้แป้นหมุนคันโยก ค้นหาตำแหน่ง 4 นาฬิกาของท้องฟ้าและโลกทางซ้ายและขวา กำหนดจุดศูนย์กลางของวงกลม ใช้ ดอกสว่าน T เพื่อเจาะรูด้านล่างตามวงกลมระยะพิทช์ φ420 มม. และการเจาะรูไทรร็อดอย่างแม่นยำ

1) ผลการตรวจจับสามพิกัด ค่าตำแหน่งสูงสุดคือ 0.0756 มม. และความกลมของวงกลมด้านนอก D600 มม. คือ 0.0056 มม. (ดูตารางที่ 1)

ตารางที่ 1: รูปภาพข้อมูลการตรวจจับสามพิกัดแรก

2) การเรียงลำดับข้อมูล ดังแสดงในรูปที่ 3 ตำแหน่งของรูโดยรวมจะเลื่อนไปในทิศทาง Y ที่เป็นบวก

รูปภาพ
รูปที่ 3: แผนภาพข้อมูลการตรวจจับสามพิกัด

3) การวิเคราะห์ข้อมูล จากตัวอย่างตำแหน่ง I ในรูปที่ 3 ค่าเบี่ยงเบนทิศทาง X มีขนาดเล็กและออฟเซ็ตอยู่ที่ประมาณ 0.01 มม. ส่วนเบี่ยงเบนทิศทาง Y มีขนาดใหญ่และออฟเซ็ตประมาณ 0.035 มม. ทิศทาง Y เป็นปัจจัยหลักที่มีอิทธิพลต่อการเบี่ยงเบนตำแหน่ง หากไม่รวมออฟเซ็ตทิศทาง Y ที่ 0.03 มม. สถานการณ์การวางตำแหน่งจะดีขึ้นอย่างมาก และรูปร่างโดยรวมของจุดที่วัดได้จะดีกว่า ซึ่งแสดงให้เห็นว่าความแม่นยำในการวางตำแหน่งซ้ำของเครื่องมือกลนั้นดีกว่า ข้อมูลมุมหลังจากการแปลงข้อมูลการตรวจจับสามพิกัดแสดงในตารางที่ 2 จะเห็นได้อย่างชัดเจนว่าออฟเซ็ตหลักอยู่ในทิศทาง Y

ตารางที่ 2: ข้อมูลการแปลงการตรวจจับสามพิกัดแรก [หน่วย: ( องศา )] รูปภาพ

4) การวิเคราะห์สาเหตุที่เป็นไปได้ วิธีการจัดตำแหน่ง X-direction คือ: ตัวบ่งชี้ปุ่มหมุนคันโยกสัมผัสสองจุดบนวงกลมด้านนอกของชิ้นงานทดสอบในทิศทางซ้ายและขวาเพื่อกำหนดทิศทางในแนวนอน วิธีการจัดตำแหน่งทิศทาง Y คือ: ตัวบ่งชี้แป้นหมุนคันโยกสัมผัสสองจุดบนวงกลมด้านนอกของชิ้นงานทดสอบในทิศทางขึ้นและลงเพื่อกำหนดทิศทางแนวตั้ง ทิศทางเพื่อกำหนดตำแหน่งกึ่งกลางของชิ้นงานทดสอบ ในกรณีนี้ เมื่อตัวแสดงวงแหวนทิศทาง Y แตะสองจุดของวงกลมด้านนอกด้านบนและด้านล่าง เนื่องจากแรงโน้มถ่วงของสไตลัสตัวระบุหน้าปัด อาจทำให้ล่าช้าหรือถอยกลับ ส่งผลให้เกิดการเบี่ยงเบนระหว่างตำแหน่งจริงและตำแหน่งที่แสดง หลังจากการประมวลผลรูเสร็จสิ้น อาจเป็นปัจจัยหลักที่ทำให้เกิดการเบี่ยงเบนทิศทาง Y นอกจากนี้ ความแม่นยำของตัวระบุหน้าปัดคือ 0.01 มม. และข้อผิดพลาดจะส่งผลต่อค่าเบี่ยงเบนทิศทาง Y ซึ่งเป็นปัจจัยรองที่มีอิทธิพลซึ่งส่งผลกระทบเล็กน้อย ทิศทาง X อยู่ในแนวนอน และไม่มีการเบี่ยงเบนตำแหน่งสัมพัทธ์ที่เกิดจากแรงโน้มถ่วง ปัจจัยที่มีอิทธิพลคือข้อผิดพลาดด้านความแม่นยำของตัวระบุหน้าปัดเอง ซึ่งมีผลกระทบน้อยกว่าและประสิทธิภาพที่ดีขึ้น

(2) วิธีการปรับปรุง: ใช้ตัวบ่งชี้แป้นหมุนคันโยกที่กล่าวข้างต้นเพื่อ "พลิกจุดศูนย์กลาง" เพื่อค้นหาจุดศูนย์กลางและเริ่มเจาะรูสองรูที่ตำแหน่งสมมาตร ตัวบ่งชี้การหมุนจะวัดขนาดจากจุดวงกลมด้านนอกในแต่ละทิศทางไปจนถึงปลายสุดของรูโดยการเคลื่อนที่ของเครื่องมือกล จากนั้นลบข้อมูลทั้งสองชุดในทิศทาง X และ Y ตามลำดับเพื่อให้ได้ค่าเบี่ยงเบนใน ทิศทาง X และ Y และได้รับการชดเชยและในที่สุด 12 รูก็ถูกเจาะอย่างแม่นยำ

ดังแสดงในรูปที่ 4 การชดเชยทิศทาง X คือ ข้อมูลที่วัดได้ด้วยวิธีนี้เป็นค่าสัมพัทธ์ ซึ่งสามารถกำจัดอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงที่มีต่อการหดตัวของตัวระบุหน้าปัด ในเวลาเดียวกัน เนื่องจากการวัดเป็นตัวบ่งชี้หน้าปัดเดียวกัน อิทธิพลของข้อผิดพลาดด้านความแม่นยำของเครื่องมือวัดจึงสามารถกำจัดได้ หลังจากการคว้านละเอียด ให้ตรวจสอบข้อมูลตำแหน่งอีกครั้งโดยใช้พิกัดสามพิกัด ตามวิธีการข้างต้น ได้ทำการทดสอบการประมวลผลตำแหน่งครั้งที่สอง สถานะการประมวลผลแสดงในรูปที่ 5

รูปภาพ
รูปที่ 4: แผนภาพค่าตอบแทนประสานงาน

รูปภาพ
ก) รัฐ 1 ข) รัฐ 2
รูปที่ 5 สถานะการประมวลผล

1) ผลการตรวจจับสามพิกัด องศาตำแหน่งสูงสุดคือ 0.0501 มม. (ดูตารางที่ 3)

ตารางที่ 3: รูปภาพข้อมูลการตรวจจับสามพิกัดที่สอง

2) การเรียงลำดับข้อมูล ข้อมูลการแปลงของการตรวจจับสามพิกัดที่สองแสดงในตารางที่ 4

ตารางที่ 4: ข้อมูลการแปลงการตรวจจับสามพิกัดที่สอง [หน่วย: ( องศา )] รูปภาพ

3) การวิเคราะห์ข้อมูล ทิศทางออฟเซ็ตหลักของรูคือทิศทาง X ลบและทิศทาง Y บวก และวงกลมพิทช์มีความกลมดี จากวิธีการประมวลผลนี้ ระดับการวางตำแหน่งได้รับการปรับปรุงในระดับหนึ่ง

(3) วิธีการปรับปรุงที่สอง ตามวิธีการข้างต้น ได้ทำการทดสอบการประมวลผลตำแหน่งที่สาม และวิธีการป้อนถูกเปลี่ยนเป็นการป้อนแบบโต๊ะ

1) ผลการตรวจจับสามพิกัด ค่าตำแหน่งสูงสุดคือ 0.0269 มม. และความกลมของ 12 รูคือ 0.0106 มม. (ดูตารางที่ 5)

ตารางที่ 5: ภาพข้อมูลการตรวจจับสามพิกัดที่สาม

2) การเรียงลำดับข้อมูล ข้อมูลการแปลงของการตรวจจับสามพิกัดที่สามแสดงอยู่ในตารางที่ 6

ตารางที่ 6: ข้อมูลการแปลงการตรวจจับสามพิกัดที่สาม [หน่วย: ( องศา )] รูปภาพ

3) การวิเคราะห์ข้อมูล ความกลมของหลุมจะดีกว่า วิธีการประมวลผลนี้ช่วยปรับปรุงตำแหน่งของรูคันชักได้อย่างมาก

2.2 การวิจัยเกี่ยวกับการแปรรูปรูที่ยาก

วัสดุของใบพัดขั้นที่สี่ของกังหันคือ 21501-5 (เกรดโรงงาน) ซึ่งมีปริมาณ Cr และ Ni สูง ประสิทธิภาพการตัดวัสดุต่ำ และอัตราส่วนความยาวต่อเส้นผ่านศูนย์กลางของรูก้านผูกเกิน 5 เท่า เส้นผ่านศูนย์กลาง ทำให้การประมวลผลที่น่าเบื่อทำได้ยาก

การทดสอบนี้ใช้บล็อกทดสอบวัสดุที่เป็นเนื้อเดียวกันของใบพัด และใช้เครื่องคว้านและเครื่องกัดแบบเดียวกันเป็นอุปกรณ์

1) แถบเครื่องมือคว้านโมดูลาร์ของ Walter เมื่อใช้เครื่องมือคว้านแบบเดิมๆ ในการประมวลผลรูที่มีอัตราส่วนกว้างยาว รูปแบบการสั่นของพื้นผิวจะชัดเจนและการประมวลผลไม่เหมาะ พารามิเตอร์การตัดแสดงไว้ในตารางที่ 7

ตารางที่ 7 พารามิเตอร์การตัด 1
รูปภาพ

2) เลือกแถบเครื่องมือคว้านที่รองรับการสั่นสะเทือน พารามิเตอร์การตัดเฉือนจะแสดงอยู่ในตารางที่ 8 เม็ดมีด Kyocera สึกหรออย่างรวดเร็วระหว่างการใช้งาน ดังนั้นเราจึงใช้แถบเครื่องมือคว้านลดแรงสั่นสะเทือนที่ป้องกันการสั่นสะเทือน + Taguk TCMT 110204 FG CT3000 (หรือ Sandvik Coromant TCGT 110204L-K1125) ร่วมกันในการประมวลผลรูลึกดังกล่าว เปรียบเทียบคุณภาพการประมวลผลที่ดี การเปรียบเทียบคุณภาพพื้นผิวแสดงในรูปที่ 6 และ 7

ตารางที่ 8 พารามิเตอร์การตัด 2
รูปภาพ

รูปภาพ
รูปที่ 6: คุณภาพพื้นผิวไม่ดี

รูปภาพ
รูปที่ 7: คุณภาพพื้นผิวที่ดีขึ้น

#03

รูปภาพ

การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการเจาะรูผูกเหล็กที่มีความแม่นยำสูงบนใบพัดกังหัน

รูปภาพ

3.1 แผนการหนีบ

ใบพัดใช้วิธีการยึดแผ่นเหล็กมุมและยึดในแนวตั้ง ก่อนจับยึด ตรวจสอบให้แน่ใจว่าพื้นผิวแนวตั้งของเหล็กฉากตั้งฉากกับแกน Z ของเครื่องมือกล คำนวณและกำหนดตำแหน่งของแผ่นบล็อกตามความสูงของบล็อกรูปตัว V และขนาดโดยรวมของใบพัด ตำแหน่งทั้งหมดที่สัมผัสกับชิ้นงานได้รับการปกป้องด้วยเหล็กหุ้มทองแดง (ดูรูปที่ 8)

รูปภาพ
รูปที่ 8 วิธีการจับยึดใบพัดกังหัน

หลังจากการหนีบ ให้จัดตำแหน่งของแผ่นดันใบพัดไว้ที่ 4 จุดทางด้านซ้ายและด้านขวาของหน้าส่วนท้าย โดยมีข้อผิดพลาดน้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.01 มม.

3.2 เส้นทางการประมวลผล

เส้นทางการประมวลผลของรูผูกแกนใบพัดกังหันคือการเจาะรูด้านล่าง → การคว้านหยาบ → การคว้านละเอียด ขั้นแรก ใช้วิธีการจัดตำแหน่งแบบดั้งเดิมเพื่อดำเนินการแปรรูปและเก็บผิวกึ่งสำเร็จของรูคันชักให้เสร็จสมบูรณ์ ประการที่สอง ใช้ตัวบ่งชี้แป้นหมุนคันโยกและแกน X และแกน Y ของเครื่องมือกลเพื่อวัดข้อมูลความยาวของ A, B, C และ D ตามลำดับ (ดูรูปที่ 9) ใช้ไมโครมิเตอร์เส้นผ่านศูนย์กลางด้านในเพื่อวัดเส้นผ่านศูนย์กลางสองรู D1 (φ42.3มม.) และ D2 (φ42.3มม.) 4 มม.)

รูปภาพ
รูปที่ 9 ประสานงานข้อมูลค่าตอบแทน

ออฟเซ็ตแกน X คือ [(A-D1/2)-(B-D2/2)]/2 และออฟเซ็ตแกน Y คือ [(C-D1/2)-(D-D2/2)] / 2.

ข้อมูลในรูปที่ 9 เป็นข้อมูลที่วัดระหว่างการประมวลผลจริง /2= 0.025 (มม.) กล่าวคือ ตำแหน่งศูนย์ของแกน X ของเครื่องมือกลจะถูกปรับ 0.025 มม. ในทิศทางบวก แกน Y: 321.25 ‒ (42.4/2)=300.05 (มม.), 321.33 ‒ (42.3/2)=300.18 (มม.), ออฟเซ็ตแกน Y (300.18 ‒ 300.05) / {{ 24}}.065 (มม.) นั่นคือ เครื่องมือกล Y ตำแหน่งแกนศูนย์จะถูกปรับ 0.065 มม. ในทิศทางลบ

สุดท้าย จากการคำนวณข้างต้น สรุปได้ว่าวงกลมศูนย์กลางของชิ้นงาน X ได้รับการปรับ {{0}}.025 มม. ในทิศทางบวก และ Y ในทิศทางลบ 0.065 มม. ดำเนินการตกแต่งขั้นสุดท้าย 12 รูด้วยจุดศูนย์กลางวงกลมใหม่ที่ได้รับ

3.3 ผลกระทบของแอปพลิเคชัน

สำหรับใบพัดที่มีรูผูกเหล็กที่กลึงผ่านกระบวนการนี้ หลังจากที่ตาข่ายที่อยู่ตรงกลางของฟันหน้าสุดท้ายแล้ว รูผูกของใบพัดสองขั้นตอนที่อยู่ติดกันจะมีโคแอกเซียลสูง สามารถใส่แท่งผูกได้อย่างอิสระ และกังหันแก๊ส ประกอบโรเตอร์สำเร็จแล้ว

#04

รูปภาพ

บทสรุป

รูปภาพ

การวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีการประมวลผลรูผูกเหล็กที่มีความแม่นยำสูงสำหรับใบพัดกังหันก๊าซให้การรับประกันสำหรับการประกอบโรเตอร์กังหันก๊าซ ในเวลาเดียวกัน กระบวนการนี้สามารถนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการประมวลผลรูอาร์เรย์แนวแกนประเภทต่างๆ ซึ่งสามารถปรับปรุงคุณภาพการประมวลผลของชิ้นส่วนได้อย่างมีประสิทธิภาพ และปรับปรุงความแม่นยำในการประกอบผลิตภัณฑ์