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活動專題 【機床商務網欄目 產品評測】大家都知道航空發動機是飛機的核心，其中各類葉片則是“核心中的核心”。
那么，航發葉片的磨削有哪些難點呢？
對磨削機床提出了哪些挑戰呢？
聚焦：航發葉片加工難點與挑戰
航空發動機葉片結構復雜，加之精度和質量要求極高，給磨削加工帶來了不小的挑戰。
? 磨削難點?
? 航空發動機葉片外形復雜，普通或通用磨床難以滿足；
? 精度和形位公差要求極高；
? 裝配精度要求極高，為避免在高速旋轉時產生震動和共振，磨削設備必須具備極高的加工一致性；
以渦輪葉片為例，如圖所示。通過渦輪葉片葉根部分的樅樹形榫卯結構裝配到發動機風扇盤上。連接處有細小縫隙，但是由于渦輪葉片磨削精度和形位公差極高，在高速旋轉時仍能保證穩定性，同一級葉片的葉尖高度幾乎一致。
? 同一臺航空發動機需要裝備的部件多樣，要求磨削設備具有極高的生產柔性；
? 葉片價格昂貴，要求磨削設備具有非常高的生產穩定性和產品合格率。
? 工藝要求?
? 需配備專業的磨削應用軟件系統，且操作簡便，以降低成本和提高效率；
? 磨削設備能夠自由連接自動化單元和其他設備，實現無人生產；
? 磨削設備要具備一定的智能生產能力，符合工業4.0要求；
? 具備更新磨削工藝的能力，以適應未來發展和特殊材料、特殊工件加工需求。
接下來我們一起看看，
航發葉片究竟是怎么磨削的？
解析：航空發動機葉片常用磨削方式
01
三軸平面緩進給磨床配合不同夾緊工裝
如圖所示：德國保寧瓊格PROFIMAT XT 408型平面成型磨床，工作臺尺寸400x800mm，主軸功率62千瓦。
02
五軸磨削中心一次夾緊工件所有表面
這種方式可以大大提高磨削精度一致性，同時也大大提高生產效率。如圖所示：瑞士美蓋勒MFP 50五軸磨削中心，主軸功率50千瓦，最高轉速10000RPM。配備FIBRO雙數控軸工作臺，型號為NC 1.02 and NC 0.02。采用砂輪尺寸，最大直徑300mm，最大寬度60mm。
03
六軸磨削中心加工復雜工件
如圖所示：美蓋勒MFP 50(包括MFP 51、MFP 30等)，可以配備三數控軸工作臺
這三種常用磨削方式各有利弊，為更好滿足航空發動機葉片高精度加工需求，聯合磨削集團不斷優化磨削工藝方案。
精磨實踐：經過優化的磨削工藝方案
1
瑞士美蓋勒獨有的
垂直方向全封閉靜壓導軌系統
瑞士美蓋勒機床公司獨立開發出可用于磨床垂直方向的全封閉靜壓導軌系統，所有導軌平面經手工刮研，保證了極佳的精度等級。
垂直方向全封閉靜壓導軌系統示意圖
該系統通過薄薄的剛性油膜，使運動部件永遠懸浮在封閉導軌上。磨頭單元與機床床身無直接接觸，這樣可提高磨床精度和精度穩定性，提供最佳減震效果，延長砂輪使用壽命，獲得更好磨削表面質量和保證生產合格率，美蓋勒所有設備至少配備一個此系統。
2
配備頂置式修整系統，
可以在磨削過程中進行連續修整
航空發動機葉片裝配精度要求極高，要求同一批次葉片磨削精度一致性極高。瑞士美蓋勒和德國保寧瓊格率先將頂置式修整系統應用于航發葉片磨削加工，在磨削過程中連續修整。砂輪頂部配備頂置式修整單元，保證砂輪型面精度最佳狀態和同批次工件精度的一致性。
美蓋勒MFP 50磨削中心頂置式修整器
采用連續修整磨削可縮短約30%加工時間。當工件一致性要求不高時，可提升頂置式修整器位置，使砂輪和頂置式修整器分開，以降低砂輪損耗。
連續修整方式和普通臺式修整方式
五軸磨削中心配備該系統可一次夾緊所有表面，大大提高精度一致性和生產效率。
瑞士美蓋勒MFP 50五軸磨削中心配備頂置式修整系統
瑞士美蓋勒MFP 100和MFP 51型磨削中心甚至可同時更換砂輪和頂置式修整滾輪，最大限度保證磨削精度。
頂置式修整系統同樣適用于復雜的磨削表面，例如弧形表面、弧形槽等。
3
為了提高磨削中心的加工柔性，
配備自動砂輪更換裝置
精密加工航發葉片不同表面時，需要采用不同的砂輪，甚至選配其它工具，例如銑刀、鉆頭、測量頭等。為提高磨削中心加工柔性和生產效率，瑞士美蓋勒為設備配備自動砂輪更換裝置。
MFP 50及MFP 30都有24位盤式自動砂輪更換裝置，可裝載砂輪、CBN砂輪、銑刀等刀具，適用于多品種工件柔性加工。
適用于大型航發葉片的美蓋勒MFP 100磨削中心可以配備60位鏈式砂輪更換裝置，能同時更換頂置式修整滾輪和砂輪。
MFP 51磨削中心配有大型桁架式砂輪更換裝置，可裝載各種砂輪、刀具、滾輪和測量工具等。操作人員可在68位砂輪更換裝置中自由配置各種工具，產品換型程序控制簡單易行，大大降低生產換型時間和成本。
美蓋勒MFP 51磨削中心配備68位桁架式砂輪更換裝置，
帶有刀具識別系統
帶有刀具識別系統
68位砂輪更換裝置可以最大程度提高生產柔性，非常適用于多品種小批次航發葉片生產研發。換型時輸入程序命令即可。MFP 51還首次采用工具識別系統，內置于HSK刀柄的RFID模塊可儲存刀具信息，符合ISO 15693標準。
4
經過優化的冷卻液系統，
保證極佳的磨削質量
眾所周知，冷卻效果對保證磨削質量和表面質量起著非常關鍵的作用。聯合磨削集團旗下的瑞士美蓋勒和德國保寧瓊格磨床設備均配備經過優化的冷卻液系統，保證極佳的冷卻效果。
以美蓋勒MFP 51磨削中心為例，砂輪右側有雙數控軸，可隨動的冷卻液噴嘴，可根據砂輪直徑變化在兩個方向移動，以保持最佳相對位置；砂輪左側有冷卻噴嘴(藍色箭頭)和清潔噴嘴(紫色箭頭)，清潔噴嘴能及時將可能附著在砂輪表面的碎屑清除，大大降低劃傷工件表面的風險。
經過優化的噴嘴系統
在主軸旁邊，有額外噴嘴保證磨削效果和表面質量，還可選擇貫穿主軸的冷卻液系統，以用于銑削和鉆削加工。且能配備冷卻噴嘴更換系統，進一步提高冷卻效果和磨削質量。
5
專業的葉片磨削循環軟件
以及用戶友好型操作界面
瑞士美蓋勒和德國保寧瓊格依據多年航空發動機葉片磨削經驗，設計開發專門用于透平葉片的磨削程序。操作界面簡潔易懂，無需專業NC知識即可在軟件指引下創建或修改程序，且可在生產中隨時調整參數及創建新程序。
基于磨削程序的NC程序可以直接在磨床上進行預磨削循環修改，也可通過VERICUT軟件模擬NC程序。
6
聯合磨削集團獨有的
C.O.R.E.操作面板及工業4.0要求
聯合磨削集團磨床產品配備最新的C.O.R.E.操作面板，其設計符合人體工程學，操作簡便。帶有預設功能，簡化編程過程。可輕松連接技術專家遠程咨詢或進行電話會議，更加符合工業4.0要求。
新型航發葉片磨床可監控必要進程，如跟蹤磨削主軸負載、追溯獨立磨削過程、設定限制數值，以優化過程提高效率、降低廢品率、減少生產管理成本等。還能測量并監控冷卻液重要參數，設定極限報警值，以及監控記錄機床各個驅動電機負載情況。
跟蹤磨削主軸的負載值，追溯每一個獨立的磨削過程
測量并且監控冷卻液的重要參數壓力、流量、溫度等
監控并記錄機床各個驅動電機的負載情況
聯合磨削數字化解決方案，提供生產監控、遠程服務等便利內容。
7
為了降低生產成本，
實現自動化生產單元
隨著生產效率要求提高和人工成本上升，客戶要求航發葉片磨床設備也要集成到自動化生產單元。瑞士美蓋勒和德國保寧瓊格開發出各自的自動化單元方案。
美蓋勒已多次與不同自動化供應商合作，為客戶提供高效合理的自動化生產單元，將磨削中心、測量、清洗單元、儲存單元和自動化單元結合，實現“無人化”生產，以降低人員成本。下面是具體案例：
而德國保寧瓊格也可以通過在航發葉片磨床右側的自動化單元和左后側的砂輪庫實現自動化生產。
德國保寧瓊格磨床可以配備砂輪庫和自動化單元
隨著航空發動機葉片磨削工藝的不斷發展，聯合磨削集團旗下德國保寧瓊格和瑞士美蓋勒在各自領域不斷開發新方案。
德國保寧瓊格最新獨立開發的高速往復磨削工藝，就是由簡單往復磨削發展而來，克服了緩進給磨削在特殊材料如鈦合金磨削時的局限性，降低燒傷風險且不降低生產效率，還有減少熱應力和降低砂輪消耗的優點。PROFIMAT XT磨床和PROKOS磨床可實現該工藝，非常適合鈦合金航空葉片的磨削加工。
高速往復磨削的原理就是降低單次磨削除去量、大幅提高往復移動速度。同時快速帶走熱量降低燒傷風險并提升效率。
緩進給磨削工藝和高速往復磨削工藝比較
美蓋勒致力于陶瓷基復合材料葉片加工工藝的開發生產，是當前世界唯一將陶瓷葉片磨削應用到實際生產的磨床制造商。
隨著科技的不斷發展進步，聯合磨削集團將在技術創新、自動化生產和新材料應用等方面持續發力，為客戶提供更加高效、優質的磨削解決方案，推動航空發動機葉片磨削工藝不斷向前發展。
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