ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ОБРАБОТКИ СЛОЖНОПРОФИЛЬНЫХ МЕЖЛОПАТОЧНЫХ КАНАЛОВ МОНОКОЛЕСА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к области авиадвигателестроения, в частности к технологии изготовления моноколес газотурбинных двигателей, преимущественно имеющих сложнопрофильные лопатки.
Известен способ формообразования сложнопрофильных межлопаточных каналов моноколеса ГТД и инструмент для его осуществления [патент RU №2264891 С1, МПК В23С 3/18, 5/14, БИ №33 от 25.02.2004 г.], в котором инструмент, предназначенный для прорезания и чистовой обработки сложнопрофильных межлопаточных каналов моноколеса газотурбинного двигателя, состоит из корпуса кольцевой формы, по периметру которого равномерно размещены Т-образные режущие элементы, причем, Т-образные режущие элементы имеют торцевую, внешнюю и внутреннюю боковые режущие кромки.
Известна фреза, в пазах корпуса которой закреплены ножи с режущими кромками, расположенными с наружной и внутренней сторон поверхности корпуса [патент RU №2323068 С2, МПК В23С 5/14, БИ №12, 27.04.2008 г.], в которой инструмент, предназначенный для прорезания и чистовой обработки сложнопрофильных межлопаточных каналов моноколеса газотурбинного двигателя, состоит из корпуса кольцевой формы, по периметру, которого равномерно размещены Т-образные режущие элементы, причем Т-образные режущие элементы имеют торцевую, внешнюю и внутреннюю боковые режущие кромки. В данном инструменте Т-образная режущая кромка инструмента постоянна, и при обработке различных участков межлопаточных каналов образуется кинематическая погрешность, что снижает точность формообразования.
Известна фреза, корпус которой представляет собой трехкулачковый патрон, на кулачках которого закреплены ножи с режущими кромками, [патент CN №104117732 А, МПК B23D 75/00, 29. 10. 2014 г.] ближайшая к заявляемой полезной модели и принятая за прототип, в котором инструмент, предназначен для обработки отверстий различного диаметра, причем режущие элементы могут перемещаться в радиальном направлении с помощью механизма трехкулачкового патрона. В данном инструменте режущий элемент выполнен в виде цельных ножей, установленных на кулачках и инструмент невозможно использовать после полного износа режущих кромок, а также конструкция данной фрезы имеет недостаточную жесткость для формообразования межлопаточного канала моноколеса.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, заключается в расширении технологических возможностей, повышении точности формообразования сложнопрофильных межлопаточных каналов моноколеса газотурбинного двигателя и производительности обработки, повышении срока службы инструмента.
Технический результат достигается тем, что в инструменте для обработки сложнопрофильных межлопаточных каналов моноколеса ГТД, имеющем корпус с механизмом перемещения кулачков в радиальном направлении, внутри которого на кулачках установлены три резцедержателя с режущими элементами, расположенными на их торцевых частях, новым является то, что режущие элементы каждого резцедержателя представляют собой группу, состоящую из четырех сменных чередующихся пластин, образующих торцевую и внешнюю режущую кромку, а также торцевую и внутреннюю режущую кромку, оси пластин наклонены в торцевой плоскости под углом к вектору направления вращения инструмента.
Боковые стенки резцедержателей, установленных на кулачках кулачкового патрона, имеют ребра жесткости.
Режущие элементы в каждом резцедержателе имеют две внешние и две внутренние режущие кромки.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображен корпус режущего инструмента и система координат OXYZ, связанная с инструментом.
На фиг. 2 изображено расположение резцедержателей и группы сменных пластин на корпусе инструмента в плоскости XOY при сомкнутом положении кулачков.
На фиг. 3 изображено сечение А-А на фиг. 2
На фиг. 4 изображено расположение группы сменных пластин на резцедержателе в плоскости ZOY.
На фиг. 5 изображена схема изменение радиального размера внешних и внутренних режущих кромок,
н
вн
н
вн
н
вн
min
min
где 1 - корпус с механизмом перемещения кулачков в радиальном направлении; 2 - кулачок; 3 - резцедержатель; 4 - сменная пластина, образующая торцевую и внутреннюю режущую кромку; 5 - сменная пластина, образующая торцевую и внешнюю режущую кромку; 6 - штифт; 7 - болт; 8 - винт; В - ширина режущей части, образованная торцевыми, внешними и внутренними режущими кромками; t - ширина кольцевой стенки резцедержателя; α - угол наклона осей сменных пластин, образующих торцевые, внешние и внутренние режущие кромки, к вектору направления вращения в торцевой плоскости XOY; β - угол наклона сменных пластин, к поверхности резания; Δl - величина перемещения резцедержателей в радиальном направлении; w и w - смещение внешней и внутренней режущей кромки соответственно относительно оси перемещения кулачка; d  и d  - диаметр режущей части инструмента образованной внешними и внутренними режущими кромками соответственно при сомкнутом состоянии кулачков; d и d - диаметр режущей части инструмента образованной внешними и внутренними режущими кромками соответственно при разомкнутом состоянии кулачков.
Инструмент для обработки сложнопрофильных межлопаточных каналов моноколеса ГТД (Фиг. 1) имеет корпус с механизмом перемещения кулачков в радиальном направлении 1, на кулачках 2 которого установлены резцедержатели 3, например, с помощью штифтов 6 и болтов 7 (Фиг. 2). В торцевой части каждого резцедержателя 3 имеются режущие элементы, представляющие собой группу, состоящую из четырех сменных чередующихся пластин 4 и 5, которые совместно образовывают торцевые, внешние и внутренние режущие кромки. Ширина В режущей части, образованная торцевыми, внешними и внутренними режущими кромками меньше ширины межлопаточного канала в корневом сечении, а ширина t кольцевой стенки резцедержателя 3 уже ширины В режущей части (Фиг. 4). Режущие элементы в каждом резцедержателе 3 имеют две внешние и две внутренние режущие кромки, так как при разомкнутом положении кулачков 2 в процессе обработки учувствуют не более двух внешних и двух внутренних кромок (при условии их симметричного расположения относительно оси перемещения кулачка 2), вне зависимости от возможного количества данных кромок в резцедержателе. С режущим инструментом связана система координат OXYZ. Ось Z совпадает с осью вращения инструмента, а ось Y совпадает с направлением перемещения одного кулачка 2.
Резцедержатель 3 выполнен в виде кругового сектора с кольцевой стенкой шириной t, а боковые стороны имеют ребра жесткости. Резцедержатель 3 содержит гнезда для установки группы из сменных пластин 4 и 5.
Сменные пластины 4 и 5 устанавливаются в гнезда резцедержателя 3 и закрепляются с помощью винтов 8 (Фиг. 3).
Оси сменных пластин 4 и 5, образующих торцевые, внешние и внутренние режущие кромки, наклонены в торцевой плоскости XOY под углом α к вектору направления вращения инструмента (Фиг. 2). Наклон осей сменной пластины 4 направлен от центра инструмента, а наклон оси сменной пластины 5 направлен к центру инструмента. Кроме этого пластины 4 и 5 наклонены на угол β к поверхности резания (Фиг. 3). Углы наклона выбираются таким образом, чтобы углы резания были положительными. Размеры резцедержателя 3 определяются при сомкнутом положении кулачков 2 конструктивно, исходя из условий обработки. Угловое расположение сменных пластин 4 и 5 по периметру резцедержателя зависит от размеров корпуса 1, размеров пластин 4 и 5 и углов их наклона и выбирается при проектировании.
н
вн
min
min
Работает инструмент следующим образом. При сомкнутом положении кулачков 2 инструмент имеет режущую часть диаметром d  и d  образованная внешними и внутренними режущими кромками соответственно, которая выбрана конструктивно. При перемещении кулачков 2 совместно с ними перемещаются резцедержатели 1 вместе с режущими элементами, вследствие чего изменяются диаметры режущей части инструмента (Фиг. 5). Используя механизм перемещения кулачков в радиальном направлении корпуса 1 вышеупомянутые размеры можно регулировать, перемещая резцедержатели 2 в радиальном направлении на величину Δl по следующим зависимостям:
По сравнению с известными аналогами данная полезная модель позволяет получить следующие технические результаты:
- Изменение радиального размера инструмента позволяет увеличить номенклатуру обрабатываемых изделий;
- Применение в качестве режущих элементов унифицированных твердосплавных сменных пластинок позволяет снизить затраты на изготовление инструмента и ее эксплуатацию.