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ZEISS CMM: 计量学转向喷气发动机
发布日期:2019-07-26 13:58:41

   今天的飞机发动机制造商面临的压力既熟悉又强烈,发动机功率更大,使用更少的燃料,使用寿命更长,成本更低。作为回应,飞机发动机在其设计中加入了一些新的扭曲,并且使用了更严格的公差和更轻的材料。这些包括发动机热部件中的钛合金和冷却器部件中的复合材料。个别零件也经过精心设计。设计人员使用先进的设计工具(如计算流体动力学代码)将涡轮和风扇叶片设计制作成有机外观的形状。

  确保这些零件符合复杂规格的是计量专业人员的工作,例如GE航空公司(Evendale,OH)的数字计量负责人Eric Hogarth。“新发动机变得越来越复杂,需要更复杂的检查,”他解释道。他还指出,制造工程师如今喜欢数字计量数据。他甚至看到用于特定测量的“硬测量”专用工具 - 提供数字数据而不是过去的纸笔方法,在许多情况下用坐标测量机(CMM)替换硬测量仪。这些现在在车间很常见,经过硬化和加固处理,可以在易受振动的脏区域(如锻造车间)中运行。“我们有几家刀片商店在车间有75个CMM,”Hogarth评论道。

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  与数字数据一起,制造工程师希望它更快。Hogarth表示,现在用于发动机制造的精益技术已经部分地刺激了这种需求。“一些更好的检测方法可能非常慢,因此我们将速度视为一个大问题以及[测量]的能力。”更快速测量的一种方法是使用扫描模拟探头而不是单点接触探头。通用电气航空公司为其许多CMM配备了这些产品。

  该公司也在使用非接触式传感器。在一个特定的应用中,他们使用结构化的白光系统来测量由钛制成的压缩机叶片。他们目前正在评估它用于测量更大的复合材料叶片 他解释说,GE航空集团开发了自己的专利技术,以消除通常所需的涂层,从而获得结构化白光系统的准确数据,同时提高精度。“准确性仍然不如CMM好,但有些部分具有足够的公差[这些是有用的],”他解释道。这些包括翼型和入口导叶。在涡轮叶片的配合端处的精确公差表面(例如燕尾槽)保留用于CMM。

  一种更奇特的传感方法是计算机断层扫描X射线系统。他们将来自CMM的数据与通过CT X射线获得的内部几何结合起来。该技术在材料渗透方面受到一定限制。然而,越来越多地用在发动机上的复合材料部件是理想的。Taylor报告说他们使用的CT系统是内部定制的。他们使用类似于GE开发和销售的CT产品的探测器。

  未来?虽然推进传感器技术,尤其是非接触式传感器,以便更快,更准确,更便宜地进行测量,但肯定会继续存在,另一个问题正迫在眉睫。“后处理和解决数据量增加对我们来说仍然是一个挑战,”通用电气航空公司高级计量学团队负责人Tim Taylor承认。他看到了不久的将来,工程师专注于开发软件和流程来吸收数据并将其转换为行动信息。

  “我们仍然在了解如何最好地使用多传感器技术,”泰勒说。据他介绍,将光学探针,扫描模拟探针,非接触式数据或CT扫描结合起来并理解它仍然是一个目标。一种数据可能太多,而另一种数据则不够。“我认为正在测试和试验多重传感的人们仍在努力决定何时或如何使用多传感器来选择一个传感器而不是另一个传感器,”他说。

  卡尔蔡司工业计量有限责任公司(密歇根州布莱顿)的高级应用专家Gwyn Carter同意CMM已经到达车间。这开始于十多年前,当时他帮助一家主要的飞机发动机制造商更换用于测量涡轮叶片的“断头台”硬量计。“他们希望过程数据能够进行调整并更好地进行监控,”卡特解释道。“他们真正掌握了使用CMM测量刀片的艺术。”在第一个应用中,他们将五个Zeiss CMM放置在一个加工刀片的磨床周围的单元中。CMM测量叶片和系统将数据反馈给研磨机控制器以进行过程中调整。“这种过程控制现已成为我所有飞机发动机制造商的标准,”他评论道。

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