Технология изготовления крыльчаток газотурбинных двигателей

Заготовки открытых и полузакрытых крыльчаток газотурбинных двигателей для серийного производства обычно штампуют в закрытых штампах или отливают по выплавляемым моделям.

Форму штампованной заготовки стремятся приблизить к форме готовой детали. Поэтому, если возможно, делают углубления между лопастями и в центре, где будет центральное отверстие.

Механическая обработка крыльчаток делится на три этапа: черновой, чистовой и окончательный. На черновом этапе обрабатываются все поверхности крыльчатки, убираются штамповочные уклоны и напуски. Обработка ведётся с большими подачами и глубинами резания. Особую сложность при обработке штампованных заготовок открытых и полузакрытых крыльчаток представляет прорезка межлопастных каналов. На чистовом этапе крыльчатки также обрабатываются по всем поверхностям. Точность и шероховатость поверхностей на этом этапе соответствуют требованиям чертежа, за исключением поверхностей лопастей и полок между ними. Окончательный этап обработки содержит операции по размерной доводке и полировке лопастей и полок между ними, а также притирке торцов, если к ним примыкают заборники. Припуск на полирование лопастей и полок обычно составляет 0,05…0,15 мм на сторону.

Примерный план обработки крыльчаток можно представить следующим образом.

  1. Точение одного торца, сверление и растачивание центрального отверстия.
  2. Точение второго торца и наружной поверхности.
  3. Сверление отверстий в ступице и развёртывание одного из них для фиксации углового положения при последующих установках.
  4. Прорезка впадин между лопастями.
  5. Обработка спинки и корыта лопастей (фрезерование, электроэрозионная или электрохимическая обработка).
  6. Точение наружных и торцовых поверхностей (окончательное).
  7. Зачистка и полирование лопастей и полок между лопастями.
  8. Сверление и зенкерование крепёжных отверстий в ступице.
  9. Статическая балансировка.
  10. Окончательный контроль.

Обработка цилиндрических поверхностей, торцов и торцовых поверхностей лопастей крыльчаток выполняется на токарных, токарно-револьверных или токарно-карусельных панках, оснащённых системой ЧПУ, в частности, АТ320, SPR-63, MDW-20S. Модель станка определяется типоразмером (диаметром) обрабатываемой детали.

У открытых и полузакрытых крыльчаток на первой операции обычно обрабатываются отверстие и один торец. Заготовки в этом случае устанавливаются по наружной поверхности и второму торцу в трёхкулачковом самоцентрирующем патроне. На второй операции деталь устанавливают на обработанные торец и отверстие и обрабатывают наружный диаметр и необработанный торец.

Закрытые литые крыльчатки на первой операции устанавливаются по поверхностям каналов. Крыльчатка устанавливается на три опоры входной частью каналов и поджимается ими к трём опорам, вводимым в выходные части каналов.

Наибольшую сложность при обработке крыльчаток представляет обработка лопастей, производимая обычно в три этапа — черновой, чистовой и отделочный.

Черновой этап обработки открытых и полузакрытых крыльчаток заключается в предварительной прорезке меж- лопастных каналов. У открытых крыльчаток это может быть выполнено сначала трубчатым зенкером или дисковой фрезой на фрезерном станке. Затем концевой фрезой на станке с ЧПУ за один-два прохода формируется профиль лопасти и оставляется припуск на полирование.

На современном уровне развития технологии обработку лопастей моноколёс осуществляют фрезерованием на 5-координатных обрабатывающих центрах. Среди таких станков наибольшее распространение нашли станки Micron-710, «HERMLE» C600U, C800U, C1200U (вертикальное расположение шпинделя), «STARRAG» ZT-1000/ZT-800 (горизонтальное расположение шпинделя) и др. Модель станка определяется типоразмером (диаметром) обрабатываемой детали и её массой. Применение таких станков обеспечивает не только необходимую для формирования поверхности лопасти траекторию перемещения инструмента, но и сохранение постоянной скорости резания.

Межлопастные каналы полузакрытых крыльчаток сначала прорезают дисковыми фрезами, а затем также концевой фрезой на станке с ЧПУ формируется профиль лопасти с оставлением припуска под полирование. В зависимости от размеров крыльчатки, формы лопастей и программы выпуска полирование может быть машинным, машинно-ручным и ручным.

Машинное полирование осуществляется на специальных полировальных станках, машинно-ручное — на полировальных бабках или бесконечной абразивной лентой, движущейся с большой скоростью. Сложнопрофильные лопасти крыльчаток полируют войлочными или фетровыми кругами с помощью бормашинок или фортун.