Способ обработки крупногабаритных нежестких деталей с двухсторонним расположением ребер жесткости

 

Использование: технология машиностроения, фрезерование крупногабаритных нежестких деталей типа рам на станках с программным управлением. Сущность изобретения: обработку ведут в два этапа - черновой и чистовой. На первом из них обработку межреберных пространств одной стороны рамы ведут, чередуя их через одно, черновую обработку межреберных пространств другой стороны рамы ведут подряд по периферии рамы. Затем заканчивают черновую обработку оставшихся необработанными пространств первой стороны, далее ведут чистовую обработку второй стороны детали, в той же последовательности, что и при ее черновой обработке, а чистовую обработку пространств первой стороны ведут последовательно, по периферии рамы. 3 ил.

Изобретение относится к технологии машиностроения и может быть использовано при обработке металлов резанием, например, фрезерованием при обработке крупногабаритных маложестких полых деталей с двусторонним оребрением на металлорежущих станках с ЧПУ. В конструкциях современных машин все большее применение находят сложноконтурные нежесткие детали, например, типа рам и шпангоутов, используемые в самолетостроении, подкрепленные с двух противоположных сторон набором ребер, образующие ячейки типа вафель, колодцев и других аналогичных межреберных пространств. Однако производство таких деталей из высокопрочных алюминиевых и титановых сплавов представляет большие трудности по причине большого коробления, которое возникает на стадиях черновой и чистовой обработки. Известно, что после термоупрочнения в заготовках образуются большие по величине остаточные напряжения (ОН), которые образуют уравновешенную эпюру ОН растяжения и сжатия относительно приведенного статического центра тяжести сечения заготовки. Снятие припуска приводит к нарушению равновесной эпюры ОН, что сопровождается их перераспределением и созданием новой равновесной эпюры ОН, в результате чего создается изгибающий момент, который приводит к короблению детали. Существующие методы холодной правки, применяемые в промышленности, очень трудоемки и не всегда достигают желаемых результатов. Высокие конструктивно-технологические требования, предъявляемые к точности формы и качеству производства таких деталей, особенно в условиях автоматизированной механической обработки (МО), предъявляет повышенные требования непосредственно к технологическим процессам изготовления деталей типа рам и шпангоутов. Известен способ обработки поверхностей нежестких деталей, согласно которому при снятии припуска с одной стороны детали обработку ведут по участкам, причем каждый последующий участок обрабатывают с режимами, обеспечивающими формирование значений равнодействующей эпюре ОН на предыдущем участке. Известен также способ МО деталей несколькими переходами, при котором деталь закрепляют на столе станка и создают предварительный прогиб заготовки на первом и втором переходах посредством неравномерного съема припусков с обеих сторон детали. Затем на третьем переходе заготовки устанавливают вогнутой стороной на стол станка, прижимают ее к плоскости стола до устранения зазора и производят окончательную обработку детали. Общий недостаток двух известных способов обработки заключается в высоких трудозатратах на изготовление деталей, так как, согласно этим способам с целью устранения коробления предусматривается многократная обработка каждой из сторон детали, что вызывает необходимость соответствующей многократной ее переустановки. Кроме того, упомянутые способы не позволяют вести обработку деталей на станках с ЧПУ по управляющим программам. Известен также способ обработки поверхностей деталей с двусторонним оребрением (прототип), при котором участки (межреберные пространства) обрабатывают попарно, причем в каждой паре участок обрабатывают на одной стороне детали, а другой на противоположной, напротив первого (3). Недостаток этого способа обработки заключается в невозможности осуществления способа обработки таким образом плоских деталей типа рам и шпангоутов. Целью изобретения является устранение коробления и исключение трудозатрат на ручных операциях правки при обработке плоских групногабаритных нежестких деталей типа рам с двусторонним оребрением. Цель достигается тем, что в известном способе обработки крупногабаритных нежестких деталей с двусторонним оребрением, при котором обрабатывают межреберные пространства с одной стороны детали, а затем с другой, последовательно ведут черновую обработку межреберных пространств одной стороны рамы, чередуя их через одно, черновую обработку межреберных пространств другой стороны рамы ведут подряд по периферии рамы, затем заканчивают черновую обработку оставшихся необработанными пространств первой стороны, далее ведут чистовую обработку второй стороны детали, в той же последовательности, что и при черновой обработке, а чистовую обработку пространств первой стороны ведут последовательно по периферии рамы. На фиг. 1 показана обрабатываемая деталь, разрез; на фиг. 2 вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3 вид по стрелке Б на фиг. 1. Обрабатываемая деталь представляет собой плоскую раму (см. фиг. 1) с межреберными пространствами, расположенными со стороны поверхностей 1 и 2; на каждой из поверхностей выполнены межреберные пространства с 3 по 18 и с 1¹ по 16¹. Способ осуществляют следующим образом. Обработку ведут в два этапа. Сначала производят черновую обработку межреберных пространств (МП) со стороны поверхности 1 (см. фиг. 2 вид А), начиная с любого МП последовательно через одного МП в любом направлении, например, с 3 и далее 7, 5, 8, 4, 9, 6, 10 по периферии рамы, с оставлением чистового припуска 2.3 мм по всему контуру МП. Затем ведут черновую обработку всех МП последовательно со стороны поверхности 2 (см. фиг. 3, вид Б) так же в любом направлении по периферии как, например, с 1¹ и далее 2¹, 3¹, 4¹, 5¹, 6¹, 7¹, 8¹, 9¹, 10¹, 11¹, 12¹, 13¹, 14¹, 15¹, 16¹ по периферии рамы с оставлением припуска под чистовую обработку 2.3 мм, после чего ведут черновую обработку последовательно оставшихся необработанных МП со стороны поверхности 1, и так же в любом направлении, после чего ведут чистовую обработку всех МП со стороны поверхности 2 в таком же направлении, далее в той же последовательности обрабатывают МП со стороны поверхности 1 окончательно. В результате были опробованы по предлагаемому способу три опытные партии деталей в количестве по 10 штук в каждой партии, входящих в исследуемый диапазон с размерами деталей по наибольшим габаритным размерам: длиной до 2000 мм; шириной до 1500 мм. Обработку опытной партии деталей осуществляли по общепринятой единой схеме съема припусков и последовательности обработки поверхностей согласно описанному способу, на основании чего было достигнуто следующее: исключение трудозатрат на ручных операциях правки-доводки на 100% повышение качества деталей за счет исключения операций правки; исключение потерь, связанных с браком деталей. Кроме того, исключение операций правки позволяет вести обработку деталей по управляющим программам на станках с ЧПУ как на черновых, так и чистовых операциях фрезерования. С учетом найденных и научно обоснованных общих закономерностей перераспределения остаточных напряжений, предлагаемый способ может быть с успехом применен при обработке аналогичных деталей с размерами свыше установленных, приведенными в описании данной заявки.

Формула изобретения

Способ обработки крупногабаритных нежестких деталей с двусторонним расположением ребер жесткости, при котором обрабатывают межреберные пространства с одной стороны детали, а затем с другой, отличающийся тем, что, с целью снижения коробления при обработке плоских деталей типа рам, обрабатывают межреберные пространства в два этапа черновой и чистовой, на первом из которых обрабатывают межреберные пространства на одной стороне через одно, а с другой последовательно друг за другом, после чего обрабатывают оставшиеся межреберные пространства на первой стороне, а на чистовом этапе сначала ведут обработку межреберных пространств на второй стороне, а затем - на первой, при этом на обеих сторонах пространства обрабатывают последовательно друг за другом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3