СПОСОБ ВЫРЕЗКИ УЗЛОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ЯЧЕЕК СТЕКЛОСОТОПЛАСТОВОГО БЛОКА
METHOD OF CUTTING NODE CONNECTIONS OF CELLS OF GLASS-FIBER-REINFORCED HONEYCOMB BLOCK

Изобретение относится к области механической обработки сотового заполнителя на основе стеклоткани с целью придания ему гибкости и его выкладки на поверхностях сложной кривизны и может быть использовано при изготовлении криволинейных трехслойных сотовых конструкций, нашедших широкое применение в аэрокосмической, судостроительной и мебельной индустриях.
Известен способ вырубки отверстий различной формы в сотовых материалах с помощью штанцевальной формы, принятый за аналог 1 (Иконников В.Н., Кузьменко Т.Г. Технические штанцевальные формы для вырубки сотовых материалов. // Полиграфия России. - 2011. - №4. - С. 18, 19). Указанное устройство представляет собой инструмент, основным компонентом которого являются стальные режущие ножи, закрепленные на несущей пластине.
Данному способу присущи следующие недостатки:
1) невозможна вырубка фрагмента сотового заполнителя, размеры которого меньше длины грани ячейки;
2) высокая стоимость штанцевальной формы, поэтому ее эксплуатация экономически оправдана только в серийном производстве;
3) требуется длительное время для установки штанцевальной формы перед применением и необходимо использования подложки;
4) сложность изготовления штанцевальной формы со стальными ножами высотой 100 мм и выше, заключающаяся в сложном процессе их изгибания и последующей обработки, включая сварку мест стыка и крепление к несущей пластине;
5) сложность выталкивания высекаемого фрагмента сотового заполнителя с лезвий стального ножа.
Известен способ гидроабразивной резки листовых деталей. Сущность - гидроабразивные частицы в виде абразивной суспензии с раствором воска и бензина наносят на обрабатываемую поверхность с последующим ее отверждением, после чего под большим давлением подают рабочую жидкость, в результате чего обеспечивается высокая точность резки листовых неметаллических деталей по всему контуру (Авторское свидетельство СССР №1782713, МПК В24С 1/00. Опубл. 23.12.1992) - аналог 2.
Недостатками этого способа являются:
а) невозможна вырезка фрагмента сотового заполнителя, размеры которого меньше длины грани ячейки;
6) при прохождении высоконапорной струи параллельно стенкам сотов в месте контакта со стенкой соты струя «обтекает» ее, рассекается стенкой, снижая при этом свои «режущие» свойства, что ограничивает глубину реза по высоте соты;
в) раствор воска в бензине при воздействии высокоскоростной струи имеет склонность к охрупчиванию, что снижает качественные показатели процесса (в случае сотового заполнителя снижается точность резки и наблюдается разлохмачивание обрабатываемой поверхности);
г) недопустимо производить смывку покрытия горячей водой, т.к. это приводит к разрушению сотов, их разлохмачиванию, и нарушению геометрической формы, что в целом снижает физико-механические свойства сотопласта.
Наиболее близким аналогом, принятым в качестве прототипа, является способ гидроабразивной резки сотов и сотовых панелей из полимерных композиционных материалов. Сущность - способ резки гидроабразивной струей, включающий подачу на обрабатываемую поверхность струи рабочей жидкости под высоким давлением и абразивных частиц, при котором соты по конфигурации предполагаемой линии реза заполняют водостойким наполнителем полимерно-клеевого состава с абразивом в количестве 20-70% от общего объема наполнителя (Патент РФ №2090362, МПК: В29В 11/02, В29С 37/00. Опубл. 20.09.1997 г.).
Данный способ имеет следующие недостатки:
а) невозможна вырезка фрагмента сотового заполнителя, размеры которого меньше длины грани ячейки;
б) использование в качестве рабочей жидкости воды и абразивных частиц влечет за собой растрескивание связующего в местах концентрации остаточных напряжений, ослабление адсорбционного воздействия на границе «волокно-смола», что приводит к ухудшению физико-механических характеристик сотопласта;
в) невозможность удаления затвердевшего полимерно-клеевого состава, содержащего абразив, из ячеек сотов после осуществления процесса гидроабразивной резки.
Задача изобретения - обеспечить вырезку узловых соединений ячеек по всей высоте стеклосотопластового блока на заданную величину длины грани ячейки с целью придания гибкости изделию (стеклосотопластовая панель) и сохранения его достаточной прочности.
Технический результат решаемой задачи обеспечивается тем, что в:
1. Способе вырезки узловых соединений ячеек стеклосотопластового блока, включающем его разметку и вырезку стенок ячеек, отличающимся тем, что используют цилиндрическую оправку, которую выполняют с внешним радиусом (0,75-0,95) длины грани ячейки, сквозным осевым отверстием радиусом (0,2-0,4) длины грани ячейки, буртиком и расположенными с противоположной ему стороны под углом 120° друг к другу сквозными осевыми прорезями, имеющими ширину не менее двойной толщины стенки ячейки и длину не менее половины высоты стеклосотопластового блока, базируют цилиндрическую оправку посредством упомянутых осевых прорезей на стенках ячеек и осуществляют вырезку стенок ячеек на глубину, равную не менее половины высоты стеклосотопластового блока, закрепленной в дрели цилиндрической концевой фрезой, которую вводят в сквозное осевое отверстие цилиндрической оправки, переворачивают стеклосотопластовый блок на 180° и проводят вырезку стенок ячеек с его противоположной стороны, при этом удаляемая часть грани ячейки составляет (0,25-0,35) ее длины, затем стеклосотопластовый блок разрезают на стеклосотопластовые панели.
2. Способе по п. 1, отличающимся тем, что используют цилиндрическую оправку, выполненную с фасками, расположенными на нижнем торце под углом 30-45° вдоль ее сквозных прорезей.
3. Способе по п. 1, отличающимся тем, что в качестве дрели используют пневмодрель.
4. Способе по п. 1, отличающимся тем, что в качестве дрели используют электродрель.
Гибкость сотового заполнителя достигается за счет удаления фрезерованием по заданной схеме узловых соединений в стеклосотопластовом блоке (см. фиг. 1). При обработке стеклосотопластового блока 1 высотой 150 мм и выше вырезка узловых соединений затруднена из-за невозможности применения цилиндрической оправки 2 длиной, равной высоте стеклосотопластового блока, а также большой длины режущего инструмента (цилиндрической концевой фрезы) 3. Цилиндрическая оправка 2 большой длины теряет жесткость, и расстояние между ее сегментами может увеличиться, что вызовет затруднение установки цилиндрической оправки 2 на удаляемое узловое соединение. Большая длина режущего инструмента 3 вызывает повышенное его биение и, как следствие, неравное удаление стенок ячеек.
Цилиндрическая оправка 2 имеет буртик 5 и сквозное осевое отверстие радиусом (0,2-0,4) длины грани ячейки, а внешний радиус цилиндрической оправки (0,75-0,95) длины грани ячейки, с противоположной стороны от буртика в цилиндрической оправке выполнены в осевом направлении сквозные прорези под углом 120° друг к другу шириной не менее двойной толщины стенки ячейки и длиной не менее половины высоты стеклосотопластового блока.
Предлагается стеклосотопластовый блок 1 большой высоты обрабатывать за два перехода с переворотом его на 180°. При этом длины цилиндрической оправки 2 и режущего инструмента 3 уменьшаются в два раза. На стеклоотопластовом блоке 1 перед мехобработкой с двух сторон отмечаются узловые соединения, подлежащие удалению.
На фиг. 1 изображен общий вид способа вырезки узловых соединений ячеек стеклосотопластового блока 1, который осуществляется посредством цилиндрической оправки 2, электродрели (на фиг. 1 не указана) с закрепленной в ней цилиндрической концевой фрезой 3.
На фиг. 2 представлена цилиндрическая оправка 2 с буртиком 5 и прорезями 4.
На фиг. 3 представлена цилиндрическая оправка 2 с выполненными фасками 6 на прорезях со стороны торца цилиндрической оправки.
Осуществление способа вырезки узловых соединений ячеек стеклосотопластового блока иллюстрируется примерами.
Пример 1. Стеклосотопластовый блок ССП-1-8Т (ТУ 1-596-413-01) с длиной грани ячейки 8 мм и габаритами 620×690×313 мм подвергают разметке и механической обработке. Для этого цилиндрическую оправку (см. фиг. 1) базируют посредством прорезей на трех стенках ячеек, образующих первое из удаляемых узловых соединений. В осевое отверстие радиусом 2,5 мм цилиндрической оправки вставляют цилиндрическую концевую фрезу диаметром 4 мм и длиной 160 мм, закрепленную в высокоскоростной электродрели. Далее включают ее и начинают процесс вырезки стенок ячеек со скоростью 1000 об/мин. После окончания вырезки электродрель с цилиндрической концевой фрезой извлекают из цилиндрической оправки и оправку убирают. Процесс повторяют требуемое число раз с одной стороны стеклосотопластового блока, после чего его переворачивают на 180° и вырезают аналогично соответствующие узловые соединения на его противоположной стороне. Длина удаляемой части грани ячейки составляла 0,25 ее длины. Далее на горизонтальном ленточнопильном станке Hexcel (модель А-14) из указанного блока вырезают стеклосотопластовую панель ССП-1-8Т высотой 6±0,2 мм, которая приобретает гибкость и способность выкладываться на полусферической поверхности диаметром 300 мм.
Пример 2. Стеклосотопластовый блок ССП-1-4,2 (ТУ 1-596-395-98) с длиной грани ячейки 4,2 мм и габаритами 655×675×312 мм подвергают разметке и механической обработке по примеру 1, но в осевое отверстие радиусом 1,6 мм цилиндрической оправки вставляют цилиндрическую концевую фрезу диаметром 3 мм и длиной 160 мм, закрепленную в высокоскоростной пневмодрели, при этом длина удаляемой части грани ячейки составляла 0,35 ее длины. Блок разрезают на стеклосотопластовые панели высотой 10±0,15 мм. Полученные стеклосотопластовые панели ССП-1-4,2 приобретают гибкость и способность выкладываться на полусферической поверхности диаметром 350 мм.
Заявляемый способ вырезки узловых соединений ячеек стеклосотопластового блока обеспечивает возможность равномерного удаления части грани ячеек стеклосотопластового блока без разрыва материала, что позволяет повысить качество и необходимую гибкость стеклосотопластовой панели, вырезаемой из данного блока, с сохранением достаточной прочности и выкладывать ее на полусферической поверхности диаметром от 250 до 350 мм.