РАЦИОНАЛИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ТОНКОСТЕННЫХ СВАРНЫХ КОРПУСОВ

В некоторых случаях, например для обеспечения точности размеров и взаимного положения поверхностей сварных корпусов, окончательную обработку базовых поверхностей и крепежных резьб производят после сварки корпуса. При этом кроме существующих типовых рекомендаций, следует учитывать и индивидуальные конструктивные особенности обрабатываемых единиц [1-3]. Так, для сварного корпуса, представленной на рис. 1, такой особенностью является наличие концентрично расположенного кольца, которые посредством 3 – х перемычек жестко связано с основной корпусной частью сборки.

     Известным решением для закрепления тонкостенных сварных корпусов является цанговый патрон. Сварной корпус нетехнологичен, его специфика заключается в наличии с торца трех лапок, которые выходят за диаметр корпуса (см. Рисунок 1). При этом требуется специальная доработка в патроне оснастки. Поэтому применение цангового патрона является трудновыполнимой задачей.

    Наличие охватывающих секторов позволяет уменьшить величину неизбежной огранки в поперечном сечении тонкостенного сварного корпуса и позволяет отказаться от более трудоемких цанговых патронов, что повышает универсальность зажимного приспособления. Тем не менее, на первых этапах при отработке технологии изготовления данного сварного корпуса на станке с ЧПУ модели 16А20Ф3С49 величина этой погрешности достигала 0,1 мм, что превышает допустимое значение, а брак по этой причине составлял 10 %. Технология данного этапа заключалась в следующем. Растачивание диаметра под резьбу и нарезание резьбы осуществляли за одну установку.

   Использование охватывающих кулачков вызывает контакт с поверхностью закрепляемой заготовки либо по трем точкам, либо по шести в зависимости от радиуса кривизны заготовки и кулачка.

     Далее рассмотрена существующая технология обработки сварного корпуса. В результате проведенного анализа показано, что не меньшее влияние на точность оказывают остаточные напряжения в тонкостенном сварном корпусе после сварочных операций. Несмотря на то, что термическая обработка и правильное ведения сварочного процесса ослабляют их влияние, для минимизации влияния остаточных напряжений необходимо разделять черновое и чистовое растачивание и выполнять их как самостоятельные операции. Однако, обработка в такой стадийности не позволила радикально уменьшить упругие деформации поперечного профиля с отклонением от круглости 0,1 мм, что превышает допустимые пределы. Предложено техническое решение, которое заключается в том, что после чернового растачивания (Рисунок. 3, а) сварной корпус закрепляют в патроне с поворотом на 120° (Рисунок 3, б) и осуществляют чистовое растачивание с последующим нарезанием резьбы.

   После такой обработки наблюдается погрешность круглоты в форме овала с отклонением 0,05 мм. В данном процессе преобладает явление копирования погрешности – наследование. Неоднозначность силы резания по перемещению является следствием неоднозначности изменения толщины срезаемого слоя.

    Погрешность формы поперечного сечения сварного корпуса в этом случае будет представлять сумму размахов колебаний инструмента и заготовки в нормальном к ней направлении, т.е. сумму измеренных в том же направлении диаметров их эллиптических траекторий. После раскрепления сварного корпуса получаемая овальность накладывается на такую же овальность, но в другом направлении (см. Рисунок 3, в). При этом форма поперечного сечения сварного корпуса получается близкой к окружности.

    Для уменьшения упругих деформаций профиля сварного корпуса при закреплении в трехкулачковом патроне разработана дополнительная оснастка, в которой цанга используется как устройство, помещенное в полость корпуса. В результате этого, при закреплении в зоне сжатия стенки, показанной встречными стрелками, формируется встречное усилие (Рисунок 4).

Это позволяет  минимизировать величину  погрешности форм  поперечного сечения  без переустановки корпуса в патроне станка на 120° [4-6].

Разделение черновой и чистовой операции на самостоятельные с переустановкой корпуса с поворотом на 120° уменьшает количество брака по огранке растачиваемого диаметра в 2,25 раз.

Список литературы

1.     Безъязычный В. Ф., Козлов В. А. Назначение оптимальных режимов резания с учетом заданных параметров точности обработки и шероховатости обработанной поверхности / Вестник Рыбинского государственного авиационного технического университета имени П. А. Соловьева, № 2 (21), 2011. С. 35 – 42.

2.     А. Н. Болотеин. Применение компьютерного моделирования при назначении технологических условий обработки высокоточных деталей / Вестник Рыбинского государственного авиационного технического университета имени П.А. Соловьева, № 3 (26), 2013. С.

3.     Ямников А.С.       Основы        технологии        машиностроения:        учебник        /        А.С. Ямников [и др.]; под ред. Ямникова А.С./ Тула, Изд-во ТулГУ. 2006 г. - 269 с.

4.     Ямников А.С., Иванов В.В., Чуприков А.О. «Снижение систематических погрешностей при токарной обработке тонкостенных сварных корпусов» / Справочник. Инженерный журнал. № 9, 2013. С. 31-36.

5.     Чуприков А.О., Иванов В.В. Повышение точности токарной обработки тонкостенных деталей // Вестник машиностроения. №6, 2012. С. 60 – 61.

6.     Чуприков А.О. Обеспечение точности при токарной обработке нежестких деталей // Известия ТулГУ. Технические науки. Вып.10, 2012. С. 79 – 83.