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埃马克数控精密电解(PECM)航空发动机创新制造技术不可或缺的一部分
来源: 作者:埃马克 供稿 浏览次数:0
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  埃马克推出的多轴联动数控精密电解机床已为航空发动机制造商针对高温合金,钛合金,钛铝合金的发动机主要部件加工采用,诸如整体叶盘Blisk,单个叶片,扩压器以及涡轮叶盘 DISC 的燕尾槽等复杂3D 曲面工件加工提供了最佳工艺解决方案。既可以保证工件加工节拍大幅提高,又可以在无应力加工下达到高精度,又基本不产生刀具费用,是航空发动机创新制造技术不可或缺的一部分。
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  兼具优质高效与低成本的加工方法,是世界各航太制造强国矢志追求的目标,特别是对于难加工材料以及复杂的结构,加工方法的选择更成为了实现设计目标的保障。相比传统机械切削工艺以及电火花加工的工艺本身局限性,如所加工工件的切削残余应力变形问题,加工中产生的温度对材料的微观结构造成负面影响;刀具费用高。埃马克推出的多轴联动数控精密电解机床已为航空发动机制造商针对高温合金, 钛合金,钛铝合金的发动机主要部件加工采用,诸如整体叶盘Blisk,单个叶片,扩压器以及涡轮叶盘 DISC 的燕尾槽等复杂3D 曲面工件加工提供了最佳工艺解决方案。既可以保证工件加工节拍大幅提高,又可以在无应力加工下达到高精度,又基本不产生刀具费用,是航空发动机创新制造技术不可或缺的一部分。
埃马克 ECM 技术让生产更趋完美
  所谓电化学加工是一种以电解原理为基础的加工技术。 加工时,刀具作为阴极和直流电源的负极连接,工件则作为阳极和电源正极相连。 在电解液中阴极和工件之间发生电荷交换,阳极工件被溶解,这样不用接触工件便可对其进行定点加工,精密制造出工件的不同轮廓,如环形通道、直槽和环形槽等。 被电解的工件材料在电解液中沉淀形成金属氢氧化物。电化学加工不受工件金属组织结构的影响,不论是软金属材料还是热后的硬金属材料都能很好地被去除(电解)。 采用电化学方法加工时,工件不需承受热负荷,也不会产生机械应力。
  同时, 埃马克旗下的 ECM 电化学金属加工有限公司进一步对该技术进行改进和优化, 研发出更为精密可靠的精密电解加工技术(PECM)(“P” 代表“ 精密”)PECM 技术的关键在于如何减小电解液流过的工件和刀具( 阴极) 之间的加工间隙以及如何提高电解液的充分交换。为了在非常小的加工间隙下保证刀具( 阴极) 运动时电流的畅通,埃马克采用了可自由设置的脉冲电流,通过叠加的电极的机械振荡以尽量提高电解质的交换率和再生率,从而有效保证了电解过程的高效和高精密度。
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高精、高效、高质和低成本
  ECM 技术的优势在于可以在非接触式、不受热效应影响的情况下进行加工,且加工过程柔和,不会对工件产生具有负面影响的机械作用力和热应力,不会改变工件表面的组织结构,也不会影响材料的原始特性。而且采用 ECM 和 PECM 技术对加工的工具(电极)理论上没有磨损,重复定位精度非常高,表面光洁度达到最佳(可达 Ra 0.05μm),不会形成毛刺,无须后续工艺。
飞机发动机“整体叶盘”加工示例
  整体叶盘是先进航空发动机设计中一种典型的整体结构部件,其材料多选用先进的复合高温镍基合金材料,传统的加工工艺很难应对这种叶型复杂、精度高、受切削力后变形大的零部件。因此, 寻找更优质、高效、高精以及低成本的加工方式成为各国航空制造企业的目标。ECM 加工技术作为实现高温合金整体叶盘加工的重要途径,现已成为各主要航空发动机公司极力研发的重点技术。埃马克电化学加工机床有限公司凭借其在该领域内的多项专利技术,成为世界上首家为航空发动机提供ECM 电解机床加工整体叶盘的欧洲设备厂商。
  整体叶盘进行全套加工时,一般分两步:第一步用电解法 ( ECM ) 进行多轴同动粗套料加工,第二步用精密成型电解法 ( PECM ) 进行多轴同动精加工。埃马克独有的模块化机床设计可完全根据用户的具体情况和需求提供独立或全套的机床设备,为用户进行最佳匹配的电解加工解决方案,帮助用户实现利益最大化。正如,埃马克最新开发的PO 900 BF 多轴联动高频窄脉冲精密电解加工中心及全套交钥匙解决方案——从整体叶盘毛坯的初成型叶片套料加工( 大量去除材料,初步实现叶片扭曲角度以及叶片轮廓成型套料毛坯直到最终叶片型面成型完整的工艺链交钥匙解决方案。其最终叶片型面轮廓精度≤ 0,06mm,高温合金材料表面光洁度Ra ≤ 0,2 μm。
飞机发动机“单个叶片”加工示例
  单个叶片为了满足 先进航空发动机设计要求,其材料多选用先进的复合高温镍基合金或者钛合金以及钛铝合金材料,传统的加工工艺很难应对这种叶型复杂、精度高、受切削力后变形大的设计要求。因此,寻找更优质、高效、高精以及低成本的单个叶片加工方式成为一个新的挑战。埃马克电化学加工机床有限公司推出的PO100SF 精密数控单个叶片加工设备,成为世界上著名航空发动机欧洲设备厂商。
飞机发动机涡轮盘燕尾槽加工示例
  涡轮盘的燕尾槽一般采用拉削工艺完成,拉削工艺本身需要的拉削机床投资成本非常昂贵,同时拉刀的磨损也会使生产成本显著提高。埃马克PO600DM 加工技术却可以轻松胜任。
  通过埃马克的模块化数控多轴联动电解加工机床以及先进的ECM 工艺技术,可以达到与拉削工艺在相同的加工节拍,但是其明显的工艺本身优势决定了,埃马克电解工艺的生产成本大幅度降低。
模块化设计 满足未来发展
  ECM 加工技术配合埃马克的模块化概念来配置每台机床,不仅可以单独进行特定的生产任务,而且还可在进行批量或复杂的加工生产时,根据客户需求将每台机床进行互联,达到高度集成化的生产加工要求。可以说,先进的ECM 技术结合灵活的模块化设计以及配合埃马克独有的各类技术创新,如高级矿物机床底座、智能软硬件接口以及简单自动化解决方案等,不仅解决了生产复杂零部件这一大难题,更让用户真正体验到什么是完美高效的生产模式。
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