BACKGROUND: The production of complex aircraft engine parts, such as compressor and turbine wheels, using traditional machining methods is a labor-intensive and time-consuming process. Technological limitations, such as temperature deformations and the need for subsequent high-precision machining of critical surfaces, arise when using additive technologies for their manufacturing.
AIM: Development and justification of an integrated design and technological approach to the production of compressor and turbine wheels of a micro turbojet engine combining additive technologies and mechanical post-machining.
METHODS: The study examines structural elements to compensate for negative temperature effects, special supporting structures, elements for subsequent precise datum setting at a computer numerically controlled five-axis machine, allowances for post-machining. In addition, the study shows the technology of post- machining, including the preparation of machining datum surfaces on a universal machine, CAD preparation of the machining project, selection of tools, tooling and cutting modes, machining the final shape of the blades at a five-axis milling machine.
RESULTS: An integrated approach including design and technological solutions has been developed. A comparison of the labor intensity of the proposed and traditional production methods is carried out, showing a reduction in manufacturing time. Quantitative results of roughness measurement on critical surfaces after finishing are presented.
CONCLUSION: The practical value of the study lies in proving the applicability and effectiveness of the developed approach for the mass production of complex aircraft engine parts. The completed study and proposed solutions make it possible to overcome the key limitations of additive technologies and to ensure the manufacturing of products with high quality and precision properties.
Обоснование. Производство сложнопрофильных деталей авиационных двигателей, таких как колёса компрессора и турбины, традиционными методами механической обработки является трудоёмким и длительным процессом. При использовании аддитивных технологий для их изготовления возникают технологические ограничения, такие как температурные деформации и необходимость последующей высокоточной обработки ответственных поверхностей.
Цель — разработка и обоснование комплексного конструкторско-технологического подхода к производству колёс компрессора и турбины микроразмерного турбореактивного двигателя (мТРД), сочетающего аддитивные технологии и механическую постобработку.
Методы. В исследовании рассмотрены конструктивные элементы для компенсации негативных температурных эффектов, специальные поддерживающие структуры, элементы для последующего точного базирования на пятиосевом станке с числовым программным управлением, припуски для постобработки, а также показана технология постобработки, включающая подготовку технологических баз на универсальном станке, CAD подготовку проекта обработки, подбор инструментов, оснастки и режимов резания, получение чистового профиля лопаток на пятиосевом фрезерном станке.
Результаты. Разработан комплексный подход, включающий проектные и технологические решения. Проведено сравнение трудоёмкости предложенного и традиционного методов производства, показывающее сокращение времени изготовления. Представлены количественные результаты измерения шероховатости на ответственных поверхностях после финишной обработки.
Заключение. Практическая ценность работы заключается в доказательстве применимости и эффективности разработанного подхода для серийного производства сложнопрофильных деталей авиационных двигателей. Выполненное исследование и предложенные решения позволяют преодолеть ключевые ограничения аддитивных технологий и обеспечивать получение изделий с высокими качественными и точностными характеристиками.