Способ изготовления пластинчатого изделия с рифленой поверхностью Советский патент 1992 года по МПК B23B1/00 

Изобретение относится к самолетостроению, может быть использовано для изготовления наружной обшивки конструктивных частей летательных аппаратов для снижения аэродинамического сопротивления турбулентного трения

Известен способ изготовления изделий с рифленой поверхностью, согласно которому рифленую поверхность образуют с помощью лазерного луча 6. Согласно этому способу обработку осуществляют путем перемещения заготовки или сканирования лазерного луча. Испарение материала с образованием рифлей происходит в местах действия лазерного излучения при высоких температурах. Одним из недостатков известного способа является то, что при этом невозможно получить четкое очертание рифлей, в связи с чем этот способ нецелесообразно использовать для изготовления обшивки летательных аппаратов.

Известный способ изготовления пластинчатого изделия с рифленой поверхностью 1 предусматривает рифление листовой заготовки и получение в последующем изделия заданных размеров и конфигурации Заготовку деформируют, сообщая ей цилиндрический профиль, после чего осуществляют относительное перемещение инструмента вокруг заготовки по спиральной траектории, в процессе которого на заготовке формируются рифли в виде отрезков одной и той же винтовой линии После завершения формирования рифлей заготовке возвращают первоначальный профиль и из нее вырезают изделие, имеющее заданные размеры и конфигурацию

Известный способ разрабатывался для получения с высокой производительностью изделий с рифленой поверхностью, имеющей сплошные гребни Исследованиями 5 установлено, что более низкое значение со2

СО О Ю Ю

противления турбулентного трения имеет рифленая поверхность, имеющая форму плакоидная чешуя, характерная, например, для кожи акулы, Для плакоидной чешуи характерно наличие шипов (коронок), направленных своими заостренными вершинами назад (по ходу движения акулы) 3, 4. В этой связи возникла необходимость изготовления рифленых поверхностей пластинчатых изделий, имеющих вид плакоид- ная чешуя. Рассмотренный известный способ 1 принят в качестве прототипа.

Целью изобретения является повышение производительности при получении поверхности типа плакоидная чешуя путем интенсификации процесса рифления,

Цель достигается тем, что в известном способе изготовления изделия с рифленой поверхностью, согласно которому листовую заготовку деформируют с образованием ци- линдрического профиля, формируют рифли путем относительного перемещения инструмента вокруг заготовки по спиральной траектории, а перед получением изделия заданных размеров и конфигурации заготовку или часть ее деформируют до придания ей исходного профиля, согласно изобретению, перед деформацией заготовки с образованием цилиндрического профиля на рабочей стороне заготовки поперечно заданному направлению рифлей выполняют фасонные канавки с разделяющими смежные канавки гребнями, вершины которых отклонены в одну и ту же сторону, при этом относительное перемещение инструмента при фор- мировании рифлей осуществляют в направлении, обеспечивающем пересечение инструментом каждого гребня,начиная с его вершины.

На фиг. 1-5 в схематическом виде пред- ставлен предпочтительный вариант осуществления способа; на фиг. 6 и 7 - поперечный разрез участка заготовки-полуфабриката после выполнения на его поверхности фасонных канавок и разделяющих смежные канавки гребней, а также профиль резца, используемого для осуществления этой операции; на фиг. 8 и 9 - поперечный разрез участка после формирования рифлей, а также поперечный разрез резца для осуществления этой операции.

Способ состоит из четырех этапов: подготовки заготовки к обработке, выполнение фасонных канавок с образованием разделительных гребней заданной формы, форми- рование рифлей, получение изделия заданных размеров и конфигурации.

Заготовка 1 выполняется в виде квадрата, длина стороны которого выбирается с учетом диаметра оправки 2. Последняя

снабжена полуосями 3 для установки в центрах токарного станка, а также для присоединения поводка (на чертежах не показаны). Базирующая поверхность оправки 2 представляет собой цилиндрическую поверхность, образующая которой параллельна полуосям 3, а направляющая имеет форму дуги окружности. Радиус этой окружности выбирается из условий обеспечения упругих деформаций заготовки 1 при ее базиро- вовании на оправке 2, длина дуги - из условий получения фасонной канавки или рифли заданной длины, а длина образующей - по крайней мере не меньше длины стороны квадрата заготовки. Оправка 2, кроме того, снабжена приспособлением для беззазорного базирования заготовки 1 на оправке 2, которое при всех вариантах исполнения должно располагаться внутри окружности 4, очерчивающей базирующую поверхность. В частности, это приспособление содержит цилиндрические стержни 5, для размещения которых в оправке 2 за пределами базирующей поверхности выполнены продольные фасонные пазы, прижимную планку 6 с отверстиями, равномерно расположенными вдоль планки, и болты 7, под которые в оправке 2 выполнены резьбовые отверстия. В процессе подготовки заготовки 1 по обе стороны от оси Y выполняют соответственно отверстия 8 и 9, расположение которых в каждом ряду должно соответствовать расположению отверстий в планке 6. Кроме того, указанные отверстия должны быть выполнены на таком расстоянии от оси Y, чтобы после базирования заготовки 1 на оправке 2 была бы обеспечена попарная соосность соответствующих отверстий 8 и 9. В заготовке 1 выполняют также отверстия 10 и 11. к расположению которых относительно оси X предъявляются те же требования, что и к расположению отверстий 8 и 9 относительно оси Y.

Для выполнения фасонных канавок 12 подготовленную заготовку 1 базируют на оправке 2. Для этого листовую заготовку 1 ориентируют на оправке 2 так. чтобы ось Y была бы параллельна полуосям 3, после чего заготовку 1 вручную или с помощью каких- либо известных приспособлений (на чертежах не показаны) упруго деформируют вокруг оправки 2, добиваются совмещения (попарной соосности) соответствующих отверстий 8 и 9 (или 10 и 11) и фиксируют заготовку 1 на оправке 2/с помощью стержней 5, прижимной планш 6 и болтов 7.

Для выполнения фасонных канавок 12 с разделяющими гребнями 13 оправку 2 совместно с деформированной заготовкой 1

через поводок приводят во вращение с заданной скоростью, и с помощью резца 14, конфигурация которого соответствует профилю фасонной канавки 12, поочередно протачивают одну канавку за другой, обес- печивая заданное расстояние между гребнями 13. После завершения процесса изготовления канавок 12с гребнями 13 заготовку-полуфабрикат 15 снимают с оправки 2 и придают ей первоначальный профиль заготовки 1, при этом участки заготовки- полуфабриката 15 вблизи отверстий 8 и 9, профиль которых восстановить невозможно, отрезают.

Для формирования рифлей 16, т.е. для осуществления третьего этапа способа, листовую заготовку-полуфабрикат 15 базируют на оправке 2, располагая при этом заготовку-полуфабрика 15 так, чтобы канавки 12 и гребни 13 были ориентированы па- раллельно полуосям 3. Базирование заготовки-полуфабриката 15 осуществляют аналогично вышеописанному процессу базирования заготовки 1 на оправке 2. Для рифления оправку 2 совместно с деформи- рованной заготовкой-полуфабрикатом 15 через поводок приводят во вращение с заданной скоростью, при этом направление вращения выбирается так, чтобы резец 17, имеющий в сечении, например, треуголь- ную форму, пересекал каждый гребень 13, начиная с его вершины (по стрелке А на фиг. 6), обеспечивают заданную глубину резания и заданную поперечную подачу. В результате такого относительного перемещения рез- ца 17 вокруг заготовки-полуфабриката 15 на цилиндрической поверхности последней вырезаются рифли 16 в виде отрезков одной и той же спирали, шаг которой выбирается значительно меньше, чем расстояние между фасонными канавками 12. Поэтому угол пересечения рифлей 16 и канавок 12 приблизительно равен 90°. Если профиль рифли 16 за один проход обеспечить по тем или иным причинам невозможно, осуществляют мно- гопроходную нарезку. После получения рифлей заданного профиля заготовку-полуфабрикат 18 снимают с оправки, придают ей (заготовке-полуфабрикату) требуемый профиль, например профиль листовой зато- товки 1, и вырезают из нее изделие заданных размеров и конфигурации, в котором рифли 16 имеют заданную ориентацию относительно кромок изделия.

Поверхность получаемого изделия бу- дет представлять собой плакоидную чешую, т.е. она будет образована упбрядо- ченно расположенными шипами, заостренные вершины которых отклонены в одну и ту же сторону.

Изобретение иллюстрируется следующим примером. Изготавливалось пластинчатое изделие, имеющее размеры 350x350 мм, поверхность которого имела вид плакоид- ной чешуи с расстоянием между смежными шипами 1,5 мм по оси X и 0,2 по оси Y при высоте каждого шипа 0,2 мм.

Для изготовления изделия были использованы:

токарно-винторезный станок 1А616;

резец с режущей вставкой из натурального алмаза треугольного профиля с углом 53° при вершине;

резец с режущей вставкой из быстрорежущей стали Р18 с конфигурацией, соответствующей заданному обводу плакоидной чешуи ;

заготовка размером 570x570 мм, толщина 0,6 мм, материал - магниевый сплав МА-8;

оправка, изготовленная из дюралюминия В-95Т в виде штифованного круглого цилиндра диаметром 182 мм и длиной 380 мм. Боковая поверхность этого цилиндра в пределах, очерченных дугой 260°, что соответствует длине дуги приблизительно 410 мм, является базирующей поверхностью. Между образующими цилиндра, ограничивающими базирующую поверхность, в оправке выполнено углубление для размещения приспособления, предназначенного для беззазорного базирования заготовки на оправке. Оправка снабжена полуосями, ось которых совпадает с осью базирующей поверхности;

приспособление для беззазорного базирования заготовки на оправке содержит: два шлифованных стальных цилиндрических стержня диаметром 35 мм, длиной 380 мм; стальную прижимную планку размером 20x5x380 мм, в которой вдоль продольной оси симметрии с интервалом 20 мм выполнено 18 отверстий диаметром 6 мм; болты М 6 длиной 60 мм в количестве 18 штук, под которые в оправке выполнены резьбовые отверстия, расположение которых соответствует расположению отверстий в прижимной планке.

Изготовление пластинчатого изделия с поверхностью типа плакоидная чешуя осуществляем следующим образом.

В листовой заготовке на этапе ее подготовки к обработке были выполнены отверстия для крепления на оправке на всех последующих этапах. Заготовка вручную была деформирована так, чтобы были совмещены соответствующие отверстия, параллельные оси X. В совмещенные отверстия были введены болты приспособления для беззазорного базирования, которые предварительно были пропущены через

соответствующие отверстия прижимной планки. Внутрь образовавшегося трубчатого тела была введена оправка, после чего упомянутые болты были частично ввернуты в резьбовые отверстия оправки. Затем меж- ду заготовкой и оправкой в соответствующие пазы были введены цилиндрические стержни и произведена окончательная затяжка болтов. В результате такого крепления участок заготовки, прижатый к бази- рующей поверхности, приобрел профиль цилиндрической поверхности.

В дальнейшем оправка с закрепленной заготовкой была установлена в центрах станка 1А 616, снабженном поводковым ус- тройством. Выполнение фасонных канавок осуществляли резцом при скорости заготовки 180 об/мин,

После выполнения фасонных канавок на том участке заготовки, который располо жен между отверстиями 10 и 11, полученный полуфабрикат сняли с оправки, из отверстий 8 и 9 извлекли болты, после чего упомянутому участку возвратили исходный профиль. Деформированные участки зато- товки-полуфабриката, которым невозможно возвратить исходный профиль, были отрезаны.

В дальнейшем заготовку-полуфабрикат с фасонными канавками поворачивали на 90° и повторно дефо рмировали до совмещения отверстий 10 и 11, после чего осуществляли базирование заготовки-полуфабриката на оправке аналогично вышеописанному. После установки в центрах станка оправка с заготовкой-полуфабрикатом приводилась во вращение со скоростью 480 об/мин через поводок, при этом направление вращения выбиралось из условия, чтобы обеспечивалось пересечение резцом

каждого гребня, начиная с его вершины. Продольную подачу резца осуществляли со скоростью 0,2 мм/об и осуществляли многопроходное резание, при этом во время первого, второго и третьего проходов глубина резания составляла 0,05 мм, во время четвертого прохода - ОСОЗ мм, а во время пятого (последнего) прохода - 0,02 мм. В результате пяти проходов каждый гребень был рассечен на шипы, вершины которых были отклонены в одну и туже сторону, т.е. поверхность заготовки-полуфабриката приобрела вид плакоидной чешуи. Полученную заготовку-полуфабрикат сняли с оправки, придали ей заданный профиль и вырезали из нее на электроэрозионном станке изделие заданных размеров и конфигурации. Формула изобретения Способ изготовления пластинчатого изделия с рифленой поверхностью путем деформирования заготовки с образованием цилиндрического профиля, формирования заданного направления рифлей относительным перемещением инструмента вокруг заготовки по спиральной траектории и деформирования ее до придания ей исход- .ного профиля, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности при получении поверхности типа плакоид- ная чешуя, путем интенсификации процесса рифления, перед деформированием с образованием цилиндрического профиля.на заготовке, поперечно заданному направлению рифлей выполняют фасонные канавки с разделяющими смежные канавки гребнями, вершины которых отклонены в одну сторону, при этом относительное перемещение инструмента осуществляется по траектории, пересекающей каждый гребень, начиная Q его вершины.

Изобретение относится к самолетостроению и может быть использовано для изготовления элементов обшивки конструктивных частей летательных аппаратов Целью изобретения является повышение производительности путем интенсификации процесса рифления. В заготовке перед деформированием с образованием цилиндрического профиля, поперечно заданному направлению рифлей, выполняют фасонные канавки с разделяющими смежные канавки гребнями, вершины которых отклонены в одну и ту же сторону, при этом относительное перемещение инструмента осуществляется по траектории пересекающей каждый гребень, начиная с его вершины. 9 ил.

8. /

7Ъ

О. /. /Я 2

N

.3

Фиг.1

Фиг2

/8

Фиг.5

/7, Фиг.Ц

Щ .

У

ЙУ.Ј

5 7

Фиг8

/5

Фиг 7

Шг,9