В современном машиностроении, в некоторых его отрас лях, наблюдается тенденция к уменьшению металлоемкости изделий при сохранении их функциональных характеристик. Для этого стремятся минимизировать толщины стенок при одновременном повышении прочности материала. При этом основные технологические затруднения возникают при обработке изделий нежесткой конструкции, к которым относятся тонкостенные сварные корпуса. Большинство изделий проходят термообработку и приобретают повышенную поверхностную твердость, что делает их труднообрабатываемыми. В связи с этим появляется необходимость введения в технологический процесс дополнительных операций шлифования и доводки, что не только увеличивает себестоимость изготовления деталей, но и обусловливает появление прижогов, трещин, шаржирования поверхностей. При обработке нежестких деталей использование таких операций может вызвать температурную деформацию и увеличить погрешность обработки. Указанные явления позволяет избежать лезвийная обработка твердым сплавом, что также дает возможность не только снизить температуру в зоне резания, но и обрабатывать материалы повышенной твердости при обеспечении высоких показателей точности и качества поверхностей.

   Повышение точности обработки, возможно и за счет проектирования новой оснастки, применение которой минимизирует долю брака. В основном, на станках с ЧПУ применяются простая по конструкции технологическая оснастка, заимствованная с универсальных станков [1 - 3].

   При этом производительность станков с ЧПУ чрезвычайна низка, а заложенные в них возможности используются в неполной мере. В связи с этим нами был проведен анализ по установлению наиболее оптимальной конструкции технологической оснастки, позволяющего использовать его в условиях малоотходной и безлюдной технологии.

   При нарезании внутренней резьбы и растачивании заготовку сварного корпуса обычно закрепляют в центрирующих патронах. Сила зажима при этом должна превышать окружную силу резания более, чем в 10 раз. Это обстоятельство приводит к появлению значительных упругих деформаций, которые после снятия усилия зажима превращаются в систематические погрешности формы поперечного сечения.

   Для снижения величины упругих деформаций в зоне сжатия формируют встречное усилие, снабдив полость сварного корпуса разжимной цангой. При этом цангу активируют перед закреплением изделия в зажимном патроне.

   Были проанализированы конструкции разжимных оправок и цанг. В них были отмечены основные конструкционные особенности. Такая система отличается простотой базирования деталей. На разжимные оправки или разжимные цанги надевают сварной корпус и фиксируют для дальнейшей обработки. Для реализации нашего способа нарезания резьбы, нужна разжимная цанга, которая будет помещена в полость сварного корпуса и поддерживать её стенки от сжатия со стороны кулачков патрона.

  В результате разработано техническое решение, сущность которого поясняется на рис. 1, где изображено расположение разжимной цанги в полости изделия и направление усилия в зоне сжатия.

    Этот вариант способа нарезания резьбы в сварном корпусе, позволяет минимизировать величину погрешности форм поперечного сечения после обработки и раскрепления. Разжимная цанга выполнена в виде разрезной чаши (Рис.1.), лепестки которой отогнуты вовне, образуя с обратной стороны лепестка конический участок поверхности.

Рис.1. Схема установки разжимной цанги в полости сварного корпуса

 

   В полость чаши помещен конус, поверхность которого сопряжена с коническими участками лепестков чаши. В центре конуса выполнено сквозное отверстие, в котором размещен винт, ввинчивающийся в выполненное в ножке чаши, глухое резьбовое отверстие, а основание ножки снабжено кольцевым скосом, сопрягающимся с дном изделия [4 - 6].

   Разжимная цанга состоит из разрезной чаши 10, с лепестками 9 (и т.д.), снабженными контактными площадками 8. В полость чаши помещен конус 7, в центре конуса выполнено сквозное отверстие 6, в котором размещен винт 5, ввинчивающийся в резьбовое отверстие 4, выполненное в ножке 3, а основание чаши снабжено коническим скосом 2, сопряженным с обрабатываемым сварным корпусом 1 (см. рис. 1).

    Разжимную цангу устанавливают до упора в корпус 1. Разрезная чаша 10 находится в свободном состоянии и центрируется в корпусе коническим скосом 2, при этом лепестки 9 (и т.д.) своими контактными площадками 8 оказываются в зоне наибольшей деформации, т.е. в месте технологической базы, по которой производят закрепление в патроне токарного станка. Затем, с помощью съёмного ключа, вращением по часовой стрелке завинчивают в резьбовое отверстие 4 в ножке 3 чаши 10 винт 5, который двигает конус 7. В результате чего конус 7, скользя по коническим поверхностям лепестков 9, разжимает их, и они своими контактными площадками 8 создают равномерное усилие в зоне технологической базы. После этого и корпус вместе с разжимной цангой закрепляется в патроне токарного станка для выполнения механических операций, при этом воздействие сжатия на корпус кулачками патрона уравновешивается воздействием встречного усилия разжимной цанги, тем самым  минимизируя деформации поперечного сечения изделия в зоне нарезания резьбы. После обработки корпус изымается из патрона токарного станка, за тем с помощью съемного ключа, вращением против часовой стрелки выкручивают винт 5, выдвигая конус 7 в обратном направлении, лепестки 9 и т.д. сжимаются и цанга свободно извлекается из полости корпуса и переставляется в следующий. После чего процесс повторяется.

Для реализации предложенного технического решения в технологии обработки сварного корпуса была изготовлена разжимная цанга, внешний вид которой представлен на Рис.2.

Рис.2.Внешний вид разжимной цанги

 

Предложенное техническое решение позволяет минимизировать величину погрешности форм поперечного сечения при нарезании внутренней резьбы в тонкостенном полом обрабатываемом сварном корпусе.

 

Список литературы

1.     Данилевский В.В. Технология машиностроения: Учебник для техникумов. – 5 – е изд. перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1984. – 416 с.

2.     Корсаков В.С. Основы конструирования приспособлений: учебник для вузов. – 2 – е изд., перераб. и доп. –М.: Машиностроение, 1983. – 277 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.