Då flygresandet ökat kraftigt de senaste 30 åren samt det faktum att flygresor förbrukar mycket energi i form av flygbränsle har medfört en intensifierad strävan efter lättare och mer energisnåla konstruktioner. Speciellt inom flygmotorområdet. Därav blir strukturerna mer tunnväggiga vilket medför att de uppvisar en ökad benägenhet att vibrera, bland annat under bearbetning.

Inom området chatter vibrations finns det en omfattande mängd litteratur och forskning som beskriver och bidrar till att minska vibrationer under skärande bearbetning. Ett angreppssätt är att försöka förutse instabilitet och när skadliga vibrationer uppstår. Denna metod har tillämpats i detta projekt, i avsikt att ta fram optimala skärdata vid tillverkningen av ett lågtrycksturbinhus.

Modalanalyser har utförts på de bearbetningssystem som ingår i tillverkningen av lågtrycksturbinhuset. Här har modalanalys på respektive del av bearbetningssystemet genererat modalparametrar som påvisar strukturens dynamiska styvhet.

Utifrån modalanalyser samt den specifika skärkraften för materialet Inconel 718 som lågtrycksturbinhuset tillverkas av har sedan stabilitetslobdiagram genererats ur vilka de axiella skärdjup och spindelvarvtal som ger vibrationsfri tillverkning kunnat väljas ut.

Parallelt med de experimentella mätningarna har FEM-simuleringar, i form av modalanalys, utförts i ANSYS Workbench. Detta för att optimera bearbetningssystemet och de stöd som förekommer för att höja gränsen för stabilitet i detta system.

Resultaten från detta arbete visar att det inte går att erhålla kraftigt ökade skärdjup eller spindelvarvtal i bearbetningen av lågtrycksturbinhuset. Men det visar ändå på den potential som finns i Cutpro, som GKN Aerospace kan ta del av, ur ett kvalitetsperspektiv där man ges chansen att få en utökad kontroll av sina bearbetningsprocesser.

As flight travel has increased dramatically over the past 30 years and the fact that flight travel consumes a lot of energy in form of jet fuel has led to an intensified search for lighter and more fuel-efficient designs. Thereof, the aircraft engine area is strongly affected. This yields more thin-walled structures, which means that they show an increased tendency to vibrate, especially during manufacturing.

In the area of chatter vibrations, there is a large extent of literature and research that describe and prevent vibrations during machining. One approach is to predict instability and chatter vibrations. The approach of predict instability have been implemented in this project, in order to generate optimal cutting parameters in the manufacturing of a low pressure turbine casing.

A modal analysis has been performed on the machining system that is included in the manufacturing of the low pressure turbine casing. Here, modal analysis on each part of the machining system has generated modal parameters that indicate the structures dynamic stiffness.

Based on the modal analysis and the specific cutting force for Inconel 718, the actual work material, stability lobe diagrams has been generated out of which the axial depth of cut and spindle speed that yields chatter free machining could be selected.

In parallel with the modal analysis, a FEM-analysis made as a modal analysis has been performed in ANSYS Workbench. This has been executed to improve the machining system and the supports that are included in the tooling fixture to raise the stability frontier for this particular system.

The results from this project show that it is not possible to achieve significantly increased depths of cut or spindle speeds in the machining of the low pressure turbine casing. However, Cutpro still shows the potential that exists in this software, which GKN Aerospace can benefit from, out of a quality perspective where GKN Aerospace has the chance to increase the control of their manufacturing processes.