Разработка оборудования и технологии финишной электрохимической размерной обработки проточных поверхностей малогабаритных лопаток компрессора ГТД с применением компьютерных технологий

• Автор: Фирсов, Алексей Григорьевич
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 159 с. : ил.

Перечень сокращений и условных обозначений

ГТД - газотурбинный двигатель

КВД - компрессор высокого давления

КНД - компрессор низкого давления

ЭХО - электрохимическая размерная обработка

ЭХ - электрохимический

КЗ — короткое замыкание

МЭЗ, МЭП, МЭК - межэлектродный, зазор, промежуток, канал ЭИ, ЭЗ — электрод-инструмент, электрод-заготовка КИМ- коэффициент использования материала I, I — сила тока ] - плотность тока

И - напряжение на электродах, потенциал

ип — потери напряжения в приэлектродных слоях и окисных пленках X - удельная электропроводность электролита £ - электрохимический эквивалент обрабатываемых материалов г) - коэффициент выхода материала по току а - межэлектродный зазор

А - характеристика режима и обрабатываемости материала

V - скорость подачи ЭИ
£, 1 - длина МЭК
Б - площадь поверхности
Ь, т. — съем материала
I - время
С,, т - длительность импульса напряжения б, ц — частота и скважность импульсов напряжения р, р, Т - давление, плотность и температура электролита V, - скорость потока электролита
Ь, Ь, Б - длина, ширина и площадь обрабатываемой поверхности — припуск на обработку

Газотурбинные двигатели 4 и 5-го поколений предъявляют к лопаткам компрессора новые повышенные требования. Лопатки отличаются небольшими габаритными размерами, особенно у КВД, тонкостенностью, сложностью формы, высокой геометрической точностью и высоким качеством поверхности. Серийное производство таких лопаток требует новых технологий, оборудования, измерительной техники. Дело осложняется еще тем, что тонкостенность и высокая точность пера лопаток компрессора практически исключает возможности применения механических методов обработки. Поэтому в настоящее время единственным способом, позволяющим обеспечить формообразование проточных поверхностей выше указанных лопаток является электрохимическая размерная обработка. Однако отсутствие соответствующего специального электрохимического оборудования, значительная трудоёмкость изготовления электродов-инструментов (ЭИ), нерешенность многих технологических вопросов, связанных с выбором оптимальных заготовок лопаток, средств измерений, сдерживает решение указанных актуальных проблем.
В диссертации проводятся результаты теоретических и экспериментальных исследований по разработке технологического процесса ЭХО проточных поверхностей малогабаритных высокоточных лопаток компрессора ГТД с применением компьютерных технологий. Создана специальная электрохимическая установка для ЭХО проточных поверхностей малогабаритных лопаток с компьютерной системой управления, позволяющей реализовать различные схемы ЭХО, управлять режимом ЭХО с целью обеспечения заданных требований по точности, производительности и качеству поверхности.
Разработана методика компьютерного проектирования ЭИ для ЭХО проточных поверхностей лопаток, включающая компьютерное моделиро-

вание заданной поверхности лопаток, предварительной поверхности ЭИ, виртуального процесса ЭХО, обработанной поверхности, процесса проектирования ЭИ. Компьютерная модель окончательного ЭИ трансформирована в программу высокоточного фрезерного станка с КЧПУ для его изготовления.
Разработан технологический процесс окончательной ЭХО проточных поверхностей малогабаритных лопаток компрессора ГТД повышенной точности. Предложены экономически эффективные виды заготовок лопаток.
Электрохимическая установка, методика изготовления ЭИ, технологический процесс внедрены в серийном производстве моторостроительных заводов.
Работа выполнялась в открытом акционерном обществе «Казанское моторостроительное производственное объединение» (ОАО КМПО) и в Казанском государственно-техническом университете им. А.Н. Туполева (КАИ) на кафедре технической физики.

Станок связан шинами с блоком технологического электропитания 11, на котором установлен шкаф электрооборудования и КСАУ 10. Соединение шин с электродами и обрабатываемой деталью осуществляется токоподводом 5.
Источник электропитания имеет устройство слива охлаждающей воды 12, предназначенное для контроля расхода охлаждающей воды и блокировки работы станка при отсутствии охлаждения.
Станок оснащен блоком подготовки сжатого воздуха 6 для подачи воздуха в устройство запора крышки камеры.
Рис.3.5 Панели систем управления станком