+7 (499) 641-10-14

+7 (495) 965-17-43

Автоматизация технологических процессов изготовления лопаток ГТД с применением измерительной системы BLAZER

Главная > Публикации > Автоматизация тех. процессов изготовления лопаток ГТД с применением измерительной системы BLAZER

Станочный парк 2013

Современные технологии изготовления лопаток, одних из основных компонент газотурбинных двигателей (ГТД), основываются на интенсификации и повышении качества производства. Широкая номенклатура и высокие требования, предъявляемые к таким изделиям, обуславливают необходимость совершенствования измерительной базы. Во многом эти ответственные задачи позволяет решить система BLAZER, разработанная фирмой Metroptic Technologies Ltd. [1].

Изначально система BLAZER задумывалась как точное измерительное средство, обладающее высокой производительностью, а потому предназначенное для контроля качества готовых изделий. Действительно, её внедрение на различных заводах-изготовителях лопаток, в частности в области авиационного двигателестроения, позволило полностью перейти на 100%-й контроль выпускаемой продукции в отличие от контрольных замеров выборки лопаток. Таким образом, были решены проблемы выходного (или входного – в зависимости от нужд заказчика) контроля, обеспечивающие требования систем управления качеством, а также проблемы первичной отбраковки лопаток для предприятий, занимающихся их ремонтом. Однако, особенности измерительной системы BLAZER, особенно её точность и производительность, оказались шире изначальных задач и позволили задействовать её непосредственно в технологических процессах изготовления лопаток на разных стадиях

Технология производства лопаток одного из заказчиков системы BLAZER, если не слишком углубляться в технические подробности, основана на точной штамповке перьев лопаток с последующим фрезерованием хвостовиков и бандажных полок. Процесс настройки оборудования требует замера параметров пера после штамповки, выявления на основании полученных результатов состояния пресс-форм и их коррекции. После следуют повторная штамповка, повторная коррекция и т.д. Подобный итерационный процесс с использованием контактных измерительных машин продолжался до 2-3 суток в зависимости от сложности поверхности лопатки. Естественно, всё это время дорогостоящий пресс простаивал, поскольку настройку прервать было невозможно.

Применение в качестве узла измерений системы BLAZER не просто ускорило описанную процедуру, но придало ей новое качество. Наряду со значительным сокращением времени измерения контрольных лопаток, появился удобный интерфейс, поддерживающий как табличную, так и графическую информацию (рис.1 – здесь и далее все технологический узлы – прессы, роботы, шлифовальные машины приведены только в качестве иллюстрации). Это позволило ускорить и операцию корректировки пресс-формы. Таким образом, продолжительность настройки вместо дней сократилась до нескольких часов, что дало возможность в рамках одной смены настраивать пресс и сразу начинать выпуск серии лопаток. Причём, как видно из рис.1, BLAZER может измерять и лопатки, непосредственно вышедшие из-под пресса, и лопатки, прошедшие предварительную обрезку кромок. Точность определения параметров пера, обеспеченная измерительной системой BLAZER позволяет также вносить поправки при выполнении хвостовиков, а следовательно, сократить в конечном итоге количество брака.

 

Контроль

Автоматизация и

Роботизация

Адаптация
Технологических

ПРОцессов

Рис.1 Система BLAZER в технологическом процессе штамповки.

Другой весьма трудоёмкой стадией изготовления пера лопаток является обработка входной и выходной кромок, что означает необходимость выдачи специальных данных о кромках. С этой целью в интерфейс системы BLAZER была введена дополнительная форма протокола (рис.2), где в графическом виде отдельно выделены профили обеих кромок для каждого сечения, и измеренные контуры наложены на номинальные.

Рис.2 Система BLAZER в технологическом процессе шлифовки кромок.

Там же приводятся значения отклонений в нескольких точках по периметру кромок. Особая роль отводится узлу управления, где результаты измерений преобразуются в программу для обработки лопатки и для захвата её рукой робота. Подобные системы для обработки кромок, содержащие шлифовальную машину, робот-держатель и узел управления, имеются. По сравнению с используемыми в них средствами измерений система BLAZER обладает существенно более высокой точностью сканирования профиля и скоростью обработки результатов. Поэтому применение системы BLAZER в качестве измерительного узла обеспечит не только высокую производительность, но и возможность проверки всего контура сечения в процессе обработки, что предотвратит непреднамеренное уменьшение хорды, а соответственно брак.

Поскольку BLAZER позволяет быстро и точно сканировать полный профиль пера, представляет интерес создание автоматизированного комплекса доводки изделия путём шлифования и полировки, где эта система использовалась бы в качестве измерительного узла (рис.3). Основой такого комплекса является шлифовальная машина. Система BLAZER, в свою очередь, проверяет лопатку и выдаёт информацию о полях на поверхности пера, требующих доработки. Для этого уже разработана специальная форма протокола, объединяющая графическое и табличное изображения, где проблемные области выделены цветом, а сама цветовая гамма отражает степень отклонения замеренных значений от номинальных (рис.3).

Рис.3 Система BLAZER в технологическом процессе шлифовки пера.

Оператору узла управления следует перевести эту информацию на язык команд шлифовальной машины. Если речь идёт о числовом программном управлении (ЧПУ), то система BLAZER поддержит любой формат, необходимый для программного блока шлифовальной машины. Примерно такая схема отработана уже для настройки фрезерных станков с ЧПУ, где настройка параметров при изготовлении лопаток велась по результатам измерений системы BLAZER.

Для устранения доли ручного труда и полной автоматизации описываемого комплекса необходимо интегрировать в него средства роботизации. Если в случае обработки кромок сама рука робота способна удерживать лопатку в процессе обработки, то для шлифовальной машины может возникнуть необходимость перестановки лопатки с рабочего стола измерительной системы в захваты шлифовальной машины. Фирмой Metroptic разработано техническое решение для сохранения единства системы координат, основанное на конструкции специальной платформы. Платформу с помощью плунжерного механизма можно закрепить в любой плоскости, т.е. шлифовать перо лопатки под разными углами наклона. Кроме того, эта платформа позволяет полностью исключить влияние погрешности установки, допускаемой рукой робота при переносе детали с места на место.

Таким образом, технические достижения, реализованные в BLAZER [2, 3], содержат большой потенциал, расширяющий области использования этой измерительной системы на различных технологических этапах производства лопаток ГТД. Дополнительные и более подробные сведения можно получить у официального дистрибьютора в России - ООО «Карат» (info@metroptic.ru). Ознакомиться с действующей системой позволит посещение стенда фирмы Metroptic на выставке «Металлообработка-2013» 27 – 31 мая 2013 г., ЦВК «Экспоцентр», Москва.

 

Литература

1. Гальперин В., Карповский В. Быстродействующая система для измерения геометрии лопаток ГТД BLAZERTM. – Станочный парк, № 4 (103), 2013, с.28-29.

2. Patent USA No.6094269. Apparatus and method for optically measuring an object surface contour. Jul. 2000.

3. Patent USA No.6163640. Stereoscopic sensor. Dec. 2000.

© CaratPro, 2014-2017

Разработка и поддержка: ColorPink