Инструмент для обработки труднодоступных участков деталей и сборочных единиц

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности может использоваться в авиастроении, например, при удалении замков сварного соединения дисков ротора компрессора высокого давления (далее КВД).
Выполнение токарных операций в труднодоступных местах, например, при удалении внутренних замков сварного соединения дисков ротора КВД зачастую возможно лишь с применением режущего инструмента специальной формы, геометрические параметры которой определяются формой обрабатываемых деталей сборочных единиц (далее ДСЕ). Заданные размеры элементов сборочных единиц накладывают ограничения на размеры силовых элементов конструкции режущего инструмента. В результате требования достаточной жесткости инструмента может оказаться невыполненными, что приведет к возникновению интенсивных вибраций в процессе обработки. Возникающие вибрации вызывают ускоренный износ (выкрашивание) режущих пластин и неудовлетворительно низкую чистоту обработанной поверхности ДСЕ. Скомпенсировать недостаток статической жесткости инструмента без изменения его внешней формы можно путем оснащения его встроенным гасителем вибраций. Гаситель вибраций может обеспечить интенсивное рассеивание энергии колебаний инструмента, повышение его динамической жесткости и снижение амплитуды вибраций при обработке. Соответственно, повышение ресурса режущих пластин и чистоты обрабатываемой поверхности детали.
При решении данной задачи был принят к сведению ряд известных аналогов предложенной полезной модели, в частности:
Известен резательный инструмент (см. патент RU 178436, кл. В23В 27/00 за 2017 г.), в державке которого вмонтирован гаситель вибраций, выполненный в виде вставки и расположенного в ней комплекта пластин различных по форме и массе, который подбирается в зависимости от условий резания обрабатываемой поверхности и формы режущего элемента. Это гаситель вибраций ударного типа, его эффективности недостаточно для обеспечения успешной обработки замков сварного соединения дисков ротора КВД.
Известен демпфирующий резец, в выборке державки которой размещена вставка из материала, обладающего свойством высокого демпфирования (см. RU 2457077 кл. В23В 27/00 за 2012 г.). Однако подобное выполнение виброгасителя в заявленном предложении снижает жесткость державки, что не позволит достичь положительного результата.
Известен демпфирующий резец с управляемой жесткостью (см. RU 2535196 кл. В23В 27/00 за 2014 г.) и державкой, размещенной в металлическом стакане с замкнутой эластичной оболочкой, в которую закачан сжатый воздух. При этом обеспечивается дистанционное управление жесткостью резца за счет изменения давления сжатого воздуха в упомянутой оболочке. Однако ввиду малого расстояния между дисками КВД разместить подобную систему для удаления замков сварного соединения не представляется возможным.
Известен режущий инструмент, который может быть использован для обработки труднодоступных пазов детали. Он содержит державку с резцедержателем, выполненным в форме плиты с полостью и размещенный в полости гаситель вибраций, (US 2016045960, кл. В23В 27/00 за 2016 г.). Это техническое решение представлено в качестве прототипа, поскольку оно по ряду основных существенных признаков совпадает с предложенным. Однако в нем полость в плите под гаситель вибраций выполнена сквозной, что снижает ее статическую жесткость и, как следствие, отрицательно сказывается на качестве обрабатываемой детали. Кроме того, в нем воздействие виброгасителя на плиту - резцедержатель осуществляется посредством упругого кольца, которое не обеспечивает требуемую степень гашения колебаний.
Задачей, решаемой предложенным техническим решением, является повышение ресурса режущих пластин инструмента и качества обработки деталей. Это, в свою очередь, достигается повышением эффективности гашения колебаний режущего инструмента в процессе его работы.
Особенностью обработки соединяемых сваркой дисков ротора компрессора высокого давления (КВД) является относительно малое расстояние между свариваемыми элементами при их большом диаметре. В этом случае при обеспечении жесткости рабочему органу и доступности его к месту обработки плите - резцедержателю придают форму свободную по площади но ограниченную по толщине.
Поставленная заявителем задача решается тем, что в инструменте для обработки труднодоступных участков деталей и сборочных единиц, содержащем державку с резцедержателем, выполненным в виде плиты с полостью и размещенным в этой полости гасителем вибрации, полость в плите выполнена глухой и снабжена герметичной крышкой, а размещенный в этой полости гаситель вибраций выполнен в виде пластины и установлен между ее стенками и крышкой с зазором в пределах 0,03-0,06 мм.
При этом гаситель вибраций выполнен из материала более плотного, чем материал резцедержателя, например, из латуни или вольфрамового сплава. Кроме того, в пластину - гаситель вибраций могут быть вмонтированы утяжеляющие вставки, которые выполнены из порошкового материала.
Полезная модель поясняется следующими фигурами:
на фиг. 1 изображен инструмент для обработки труднодоступных участков деталей и сборочных единиц в сборе.
на фиг. 2 - фрагмент размещения гасителя вибраций со вставкой в полости резцедержателя.
на фиг. 3 - фрагмент размещения уплотнительного кольца в канавке резцедержателя.
на фиг. 4 - фрагмент размещения инструмента в пазу обрабатываемой детали.
Инструмент для обработки труднодоступных участков деталей и сборочных единиц, в частности, сварных замков дисков ротора КВД содержит державку 1 с резцедержателем в виде плиты 2, резцом 3, фиксатором 4 резца. В плите 2 выполнена глухая полость 5, в которой размещен гаситель вибраций -пластина 6. Глухая полость 5 в плите 2 выполнена с днищем 7 и снабжена герметичной крышкой 8. Герметичность полости 5 обеспечивается уплотняющим кольцом 9, размещенным в канавке 10 плиты 2 и крышкой 8 с винтами 11. С целью достижения максимального эффекта виброгашения выборку в плите 2 делали максимально возможной, рассчитывая при этом достаточность толщин боковых стенок и ее днища 7, чтобы сохранить ее статическую жесткость. Кроме того, обеспечивали и величину рассчитываемого зазора в пределах 0,03-0,06 мм между стенками глухой полости 5 и вложенной в нее пластиной 6. Упомянутую величину зазора обеспечивали также между пластиной 6 и герметичной крышкой 8 подшлифовкой уплотняющего кольца 9.
Щелевое пространство между стенками глухой полости 5 и пластиной 6 (гасителем вибраций) заполнено воздухом. В режиме работы при перемещении гасителя вибраций (пластины 6) в глухой полости 5, вызванного колебаниями державки 1, воздух вынужден просачиваться сквозь узкие зазоры между герметичной крышкой 8 и пластиной 6 (гасителем вибраций). Вязкость воздуха обеспечивает значительное сопротивление перемещению державки 1 относительно гасителя вибраций 6 и способствует эффективному рассеиванию энергии колебаний державки. В результате динамическая жесткость державки возрастает.
Для повышения эффективности гашения колебаний гаситель вибраций (пластину 6) изготавливают из материала, обладающего большей плотностью (более тяжелого), чем резцедержатель, например, из латуни или вольфрамового сплава. Или же в пластине 6 выполняют отверстия, в которых размещают утяжеляющие вставки 12 из вольфрамового сплава. Поскольку вольфрамовый сплав является труднообрабатываемым и дорогостоящим, утяжеляющие вставки изготавливают спеканием измельченных до порошка отходов этого материала. В итоге приведенная масса виброгасителя (пластины 6) составляет в этом случае около 75% от приведенной массы резцедержателя (плиты 2), при этом добавление утяжеляющих вставок 12 повышает эту величину в 1,5 раза по сравнению с результатом для сплошной, например, латунной пластины (50%).
При обработке вышеописанным инструментом участков сварных соединений ступиц 13 дисков ротора компрессора высокого давления используют суппорт токарного станка для придания резцу 3 перемещения перпендикулярно оси обрабатываемой детали. Деталь вращают. При этом толщина плиты 2 (резцедержателя) ограничена только расстоянием между ступицами дисков обрабатываемой сборочной единицы.
Предложенный инструмент позволит достигнуть повышения эффективности гашения колебаний, что обеспечивает увеличение ресурса режущих пластин инструмента и повышение качества обработки деталей сборочных единиц.