Многофункциональные вертикальные токарные центры для обработки сверхсплавов в аэрокосмической отрасли

Компания DN Solutions разработала жесткий многофункциональный вертикальный токарный центр, предназначенный для обработки титановых и никелевых сплавов для изготовления сложных монолитных компонентов для аэрокосмической отрасли. Вертикальный токарный центр PUMA VTR 1620 MC создан для высокоточной обработки труднообрабатываемых суперсплавов. Данная платформа объединяет возможности токарной и фрезерной обработки для оптимизации производства крупных конструкционных компонентов в аэрокосмической отрасли.

Титановые и никелевые суперсплавы представляют собой значительные механические проблемы при удалении стружки. Титан обладает низкой теплопроводностью, что приводит к концентрации тепла на режущей кромке и ускорению износа инструмента.

Низкий модуль упругости обусловливает упругое восстановление во время резания, что повышает риск вибрации и деформации инструмента.

Никелевые суперсплавы характеризуются интенсивным упрочнением при деформации, высокой пластичностью и накоплением тепла, что приводит к быстрому износу режущих кромок инструментов при стандартных параметрах.

Для обеспечения структурной устойчивости при высоких усилиях резания в конструкции станка PUMA VTR 1620 MC используется ширококолонное основание и расширенная рабочая зона по сравнению со стандартными станками своего класса.

Термостойкость обеспечивается за счет термосимметричной конструкции шпинделя, в стандартную комплектацию которого входит высокопроизводительная система жидкостного охлаждения.

Такая симметричная конфигурация минимизирует асимметричное тепловое расширение вдоль линейных осей во время длительных циклов обработки.

Современное аэрокосмическое производство переходит от многокомпонентных механических узлов к цельным крупномасштабным монолитным компонентам.

Для производства таких цельных деталей требуются большие перемещения по осям, высокая жесткость конструкции и жесткие пределы термической деформации.

Интеграция операций токарной и фрезерной обработки в единую систему позволяет исключить промежуточные этапы перемещения деталей и переналадки, что минимизирует накопление ошибок выравнивания и сокращает время производственного цикла.

Для эффективного управления зоной резания при обработке суперсплавов необходима целенаправленная подача жидкости. Температура режущей кромки часто достигает нескольких сотен градусов Цельсия, а тесный механический контакт между стружкой и передней поверхностью инструмента ограничивает проникновение обычной охлаждающей жидкости.

В платформу интегрирована система подачи охлаждающей жидкости через инструмент под давлением 140 бар, которая подает жидкость непосредственно в зону контакта инструмента и стружки.

Впрыск под высоким давлением снижает локальное трение, уменьшает пиковые температуры резания и измельчает длинные стружки, обеспечивая надежное удаление стружки.

Хранение и смена инструментов обеспечиваются магазином на 120 инструментов, совместимым с инструментальной системой Capto, что позволяет быстро индексировать инструменты в сложных операционных последовательностях.

В тяжелой аэрокосмической промышленности многофункциональные вертикальные токарные центры с диаметром обработки более 1600 миллиметров конкурируют в сегменте специализированного оборудования, где жесткость конструкции и давление подачи охлаждающей жидкости определяют скорость съема металла.

Стандартные коммерческие вертикальные токарные центры обычно обеспечивают возможность подачи охлаждающей жидкости через инструмент под давлением от 20 до 70 бар. Интеграция стандартной системы на 140 бар в агрегат PUMA VTR 1620 MC значительно превосходит типичные базовые конфигурации.

При давлении 140 бар гидравлические силы непосредственно способствуют измельчению стружки при резании высокопрочного сплава Inconel 718 или Ti-6Al-4V, увеличивая срок службы режущей кромки пластины по сравнению со стандартными установками, работающими при стандартном давлении.

Использование модульных интерфейсов Capto обеспечивает высокую прочность на изгиб и сопротивление кручению по сравнению с традиционными интерфейсами с крутым конусом. Такая механическая жесткость необходима для тяжелых фрезерных и расточных работ на станках с большим вылетом пуансона.

Несимметричные центры вертикальной токарной обработки часто демонстрируют тепловой наклон вдоль оси X, поскольку тепло от двигателя шпинделя передается на поперечную направляющую и колонну.

Термически симметричные конструкции колонны и штоков изолируют источники тепла и поддерживают геометрическое выравнивание при изменении температуры окружающей среды в цехе и нагрузки на шпиндель, обеспечивая стабильный контроль точности положения в течение длительных операций обработки.