Manufacturing blisk rotors

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aerospace

In einer Aufspannung zum fertigen Blisk-Rotor

Blisks und Impeller in einem Arbeitsgang komplett, schnell und prozesssicher bearbeiten – das spart Zeit und Kosten. Mit der speziell für derartige Zerspanung ausgelegten fünfachsigen Starrag NB 151 können Anwender aus der Luft-, Raumfahrt- und Energiebranche diese Vorteile realisieren.

Mit der NB-Baureihe entwickelt Starrag fünfachsige Bearbeitungszentren, die speziell für die Herstellung von Blisks und Impellern aus Titan, Nickelbasislegierungen und Schaufelstählen für stationäre Gasturbinen ausgelegt sind. Neben den grösseren Versionen Starrag NB 351 und NB 251 bietet der Werkzeugmaschinenhersteller seit Anfang 2019 auch die kleinere NB 151 an, die sich für Werkstücke mit einem Durchmesser bis 600 mm, einer Länge von bis zu 290 mm und einem Maximalgewicht von 300 kg eignet.

Kurze Zykluszeiten, reduzierte Werkzeugkosten, geringer Ausschuss – nicht weniger dürfen die Anwender von der neuen Starrag NB 151 erwarten. Wie die grösseren Versionen dieses 5-Achs-Bearbeitungszentrums eignet sie sich für alle relevanten Fertigungsschritte bei Blisk- und Impeller-Bearbeitung – vom effizienten Schruppen aus dem Vollen, der adaptiven Bearbeitung von reibgeschweissten Blisks bis hin zum hochdynamischen Schlichten von Strömungsflächen im Punktkontakt. Die Basis der Leistungsfähigkeit legt ein Grundaufbau, der sich bereits in den kleinen horizontalen Heckert-Bearbeitungszentren und im Schaufel-BAZ Starrag LX 051 bewährt hat. Das Maschinenbett aus Mineralguss steht für gute Dämpfungseigenschaften und hohe Steifigkeit. Das Design ist kompakt, und bei Spindel und Vorrichtungen wurde auf eine gute Zugänglichkeit zum Werkstück geachtet. Die qualitativ hochwertige Starrag-Spindel sorgt für hohe Abtragraten.

NB 151

Spezielle Rundachsen – von Starrag entwickelt und in der Schweiz produziert

Zu den Highlights der Starrag NB 151 gehören zweifellos die beiden Rundachsen, die am Standort in Rorschacherberg speziell für die Blisk-Bearbeitung entwickelt wurden und zu 100 % in der Schweiz gefertigt werden. Sie wurden in puncto Leistung kompromisslos für die Multiblade-Anwendungen optimiert: Die gewählte Anordnung der Rundachsen gewährleistet, dass die Ausgleichsbewegungen der Linearachsen auf ein Minimum reduziert sind.

Ein Schlüsselfaktor für die erfolgreiche Blisk-Bearbeitung ist die gute Zugänglichkeit zum Bauteil. Dazu trägt der grosse B-Achs-Winkel von 280 Grad ebenso bei wie die sehr kompakt aufgebaute A-Achse. Ihre optimierte Störkontur beugt zum einen Kollisionen mit der Spindel vor und erlaubt zum anderen den Einsatz kurzer Werkzeuge. Die daraus resultierende Schnittstabilität sorgt für kürzeste Schruppzeiten und perfekte Oberflächen beim Schlichten.

Entwicklungsleiter Dr. Markus Ess

»Mit der NB 151 können wir für die Blisk- und Impeller-Bearbeitung ein abgestimmtes Leistungspaket anbieten, das durch eine unübertroffene Gesamtperformance überzeugt.«

Die Steifigkeit der NB 151 und ihre gute Dämpfung erlauben höhere Schnittwerte bei gleichzeitig reduziertem Werkzeugverschleiss.

Bearbeitungslösungen aus Starrag-Hand

Nun ist Starrag bekannt dafür, nicht nur hochwertige Maschinen zu verkaufen, sondern den Kunden auch durchgängige Bearbeitungslösungen für ihre Bauteile anzubieten. Die NB 151 bildet da keine Ausnahme. Das Blisk-BAZ fügt sich nahtlos in das von Starrag angebotene Gesamtpaket, das die komplette Prozesskette von der Programmierung über Technologie, Software, Werkzeug und Maschine abdeckt. Entwicklungsleiter Dr. Markus Ess erklärt: »Mit der NB 151 können wir für die Blisk- und Impeller- Bearbeitung ein abgestimmtes Leistungspaket anbieten, das durch eine unübertroffene Gesamtperformance überzeugt.«

Damit lassen sich die Fertigungsprozesse in vielen Punkten verbessern, zum Beispiel hinsichtlich der Produktivität. Die Steifigkeit der NB 151 und ihre gute Dämpfung erlauben höhere Schnittwerte bei gleichzeitig reduziertem Werkzeugverschleiss. Zu minimierten Bearbeitungszeiten trägt auch die hohe Dynamik der Maschine bei, die unter anderem aus den geringen bewegten Massen resultiert. Einen wichtigen Beitrag zur Prozesssicherheit leisten integrierte Sensoren und Systeme. Markus Ess konkretisiert: »Die Spindel und andere Maschinenelemente werden kontinuierlich hinsichtlich Schwingungen, Verformungen und Temperaturschwankungen überwacht. Entsprechende automatisierte Kompensationsprozesse sichern die Maschinengenauigkeit.«

Zudem ist jede Starrag NB 151 standardmässig mit einer Messvorrichtung ausgestattet, die im Zusammenwirken mit spezieller Starrag-Software die adaptive Bearbeitung der Blisks ermöglicht. Das heisst, automatisiert wird am Rohteil jedes einzelne Schaufelblatt vermessen, eine individuelle Blattgeometrie erstellt, das dazugehörige NC-Programm generiert und auf der Maschine abgearbeitet. So entstehen perfekte Übergänge zwischen den reibgeschweissten Schaufeln und dem Rotor.