1270

Таблица 3 0

Исходные данные к расчету годовых приведенных затрат

351

Таблица 3 1

Расчет годовых приведенных затрат

352

Обобщенные результаты сравнительного анализа качества поверхности и приведенных затрат обработки «елочных» замков лопаток турбин фрезерованием, глубинным шлифованием и скоростным оптимальным протягиванием приведены на рис. 176. Построены совмещенные графики приведенных затрат Спр в зависимости от программы выпуска деталей N1 и N2. Расчеты и графики показывают, что применение скоростного оптимального протягивания экономически более эффективно, чем фрезерование и глубинное шлифование при любойпрограммевыпускадеталей.

Так, при реально запланированной в ОАО «Пермский моторный завод» программе выпуска 100 тыс. лопаток турбин в 1998 г. приведенные затраты составят при глубинном шлифовании 375 тыс. руб. (в ценах 1991 г.), при фрезеровании – 110 тыс. руб., а при скоростном протягивании – 70 тыс. руб., т.е. в 5 раз меньше, чем при глубинном шлифовании, и в 1,7 раза меньше, чем при фрезеровании.

353

Рис. 176. Результаты сравнения технико-экономических показателей процессов скоростного оптимального протягивания (ПР), фрезерования (ФР) и глубинного шлифования (ГШ) при объеме выпуска N

ГШ, ФР, ПР

Замена процесса глубинного шлифования на скоростное оптимальное протягивание позволит получить экономию материальных средств в сумме более 300 тыс. руб. в год, или более 80 % годовых затрат на технологической операции обработки «елочного» профиля замка лопатки. Интересно заметить, что при этом экономия электроэнергии составит более 500 тыс. кВт·ч в год, а расход охлаждающей жидкости на основе 2…3 % раствора эмульсола «Пермол- 6» сократится на 60 т/г, что еще более увеличит экономию материальных средств.

Таким образом, результаты сравнительного технико-экономи- ческого анализа показывают значительное преимущество внедрения высокоинтенсивного процесса скоростного протягивания «елочных» замков лопаток турбин многосекционными твердосплавными протяжками вместо процессов фрезерования и глубинного шлифования как по качеству, производительности, так и по экономическим параметрам.

354

6.5.Контрольные вопросы

1.Какие особенности конструкции лопаток турбин вы знаете?

2.Каковы методы обработки «елочных» замков лопаток?

3.Каковыособенностипротягивания«елочных» замков лопаток?

4.Каковыособенностифрезерования«елочных» замков лопаток?

5.Каковы особенности глубинного шлифования «елочных» замков лопаток?

6.В чем состоит преимущество процесса протягивания «елочных» замков лопаток?

355

Глава 7 ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРИМЕРЫ ОПТИМИЗАЦИИ ПРОЦЕССА ПРОТЯГИВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ТРУДНООБРАБАТЫВАЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ

Проведенный широкий комплекс научно-исследовательских, опытно-конструкторских и экспериментальных работ позволил разработать теоретические основы и практические методы оптимизации процесса протягивания труднообрабатываемых материалов, что обеспечило решение важной народно-хозяйственной проблемы повышения производительности, снижения себестоимости, улучшения качества и повышения усталостной прочности ответственных деталей газотурбинных двигателей из различных труднообрабатываемых сталей и сплавов.

В результате проведенной комплексной теоретической и экспериментальной работы выработаны рекомендации и впервые в стране осуществлено широкое внедрение в условиях серийного производства ОАО «Пермский моторный завод» нового метода – скоростного протягивания большой номенклатуры деталей ГТД из различных сталей и сплавов с применением твердосплавных многосекционных протяжек. По результатам внедрения вышел приказ Министра авиационной промышленности СССР, в котором отмечено важное народнохозяйственное значение разработки и внедрения процесса скоростного протягивания деталей ГТД и рекомендовано моторостроительным предприятиям отрасли перенять данный опыт, дающий большой экономический эффект. Разработанные автором технические рекомендации приняты и одобрены на всех предприятиях отрасли.

На базе ОАО «Пермский моторный завод» Министерством авиапромышленности и НИИД была организована научно-техничес- кая конференция по скоростному протягиванию деталей ГТД. Представителям всех моторостроительных предприятий переданы технические рекомендации и вся необходимая техническая документация по техпроцессам обработки, модернизации протяжных станков на повышенные скорости резания, техпроцессам изготовления высокостой-

356

ких твердосплавных протяжек и правильной их эксплуатации. В результате опыт ОАО «Пермский моторный завод» освоен и на других предприятиях моторостроения с обеспечением высокого экономического эффекта. Ниже приведены конкретные технические рекомендации автора, успешно реализованные в ОАО «Пермский моторный завод» и на ряде других предприятий отрасли.

7.1. Технические рекомендации по выбору режимов резания и геометрии протяжек при внедрении процессов скоростного протягивания деталей из жаропрочных сплавов

Практическое внедрение высокоэффективного процесса скоростного протягивания широкой номенклатуры деталей ГТД твердосплавными протяжками впервые в стране вызвало повышенный интерес как у моторостроительных, так и у станкоинструментальных предприятий. Технологов, конструкторов, инструментальщиков, производственных мастеров, специалистов экспериментально-исследо- вательских центров моторостроительных предприятий интересуют вопросы модернизации и применения скоростных протяжных станков, особенности конструкций, изготовления и эксплуатации твердосплавных протяжек, рекомендации по выбору оптимальных режимов протягивания, СОЖ и др.

Применяемые на большинстве машиностроительных предприятий скорости протягивания 1,5…4,0 м/мин являются в десятки раз заниженными и нерациональными по сравнению, например, со скоростями резания при точении или фрезеровании. Имеющиеся немногочисленные рекомендации по применению повышенных скоростей резания часто не доведены до уровня практической реализации, а остаются на уровне проектных работ. Не решаются и вопросы снижения и полного устранения хрупкого разрушения режущих кромок зубьев протяжек, что препятствует успешному применению твердосплавных протяжек. До сих пор серийно выпускаемые протяжные универсальные станки имеют низкий диапазон скорости ре-

зания – 1,2…12,0 м/мин.

357

Поэтому разработка технических рекомендаций, основанных на глубоких экспериментальных и теоретических исследованиях, подтвержденных многолетней практикой реальной обработки большой номенклатуры деталей ГТД методом скоростного протягивания твердосплавными многосекционными протяжками, является актуальной задачей.

Представленные технические рекомендации могут быть успешно реализованы и на предприятиях энергетической, автотракторной, станкостроительной промышленности.

Обрабатываемые материалы

Все обрабатываемые протягиванием материалы газотурбинных двигателей разбиты по обрабатываемости на следующие четыре группы:

1.Нержавеющие жаропрочные стали мартенситного (типа ЭИ961Ш, ЭП609Ш) и аустенитного (типа ЭИ481Ш) классов.

2.Титановые сплавы с α-фазой (типа ОТ4, ВТ18У) и (α+β)- фазой (типа ВТ3-1, ВТ8М)

3.Жаропрочные деформируемые сплавы на железоникелевой (типа ЭИ787-ВД, ВЖ102) и никелевой (типа ЭП741-НП, ВЖ122) основе.

4.Литейные жаропрочные сплавы на никелевой основе типа ЖС6УВИ, ЖС26.

Наилучшей обрабатываемостью протягиванием обладают титановые сплавы. Для титановых сплавов принят коэффициент обра-

батываемости K5 = 1, тогда для нержавеющих сталей K5 = 0,5, для деформируемых жаропрочных сплавов K5 = 0,85 и для литейных жаропрочных сплавов K5 = 0,3.

Режущий инструмент

Протягивание всех групп обрабатываемых материалов на повышенных скоростях резания наиболее рационально вести твердосплавными протяжками из ВК8. При обработке нержавеющих сталей первой группы возможно применение протяжек из быстрорежущих

358

сталей Р18 или Р12Ф2К5М3. Однако уровень оптимальных скоростей резания и стойкость протяжек в несколько раз ниже, чем при использовании твердосплавных протяжек. Геометрические параметры твердосплавных протяжек должны соответствовать следующим параметрам (табл. 32).

Таблица 3 2

Геометрические параметры протяжек

С целью упрочнения режущих кромок зубьев протяжек рекомендуется вводить доводку отрицательных фасок по передней и задней грани шириной 0,08…0,10 мм под углом –5° с помощью алмазного надфиля вручную или с помощью машинной заточки на специальных оптико-заточных станках.

Для уменьшения волнистости необходимо увеличить шаг последних двух зубьев чистовой протяжки до длины протягиваемой поверхности. При скоростном протягивании коэффициент заполнения стружечной канавки необходимо увеличить до 5–10.

Требования к изготовлению протяжек

1.Проводить отбраковку твердосплавных пластинок на приборе ИОТС-21 по величине магнитной проницаемости, до пайки.

2.Проводить проверку отобранных пластинок на наличие трещин методом цветной дефектоскопии до пайки.

3.Проводить отжиг твердосплавных пластинок в среде прока-

ленного кварцевого песка при температуре 820…830 °C в течение 25…35 мин при небольшой скорости нагрева печи и ее охлаждения.

359

4.Проводить нормализацию пластин при температуре 900 °С.

5.Пайку проводить в специальном индукторе токами высокой частоты порошкообразным припоем из смеси латуни Л59 и буры.

6.Заточку протяжек проводить на заточных станках мод. 360М (г. Витебск). Радиальное и торцевое биение шпинделя не должно превышать 0,003…0,005 мм.

7.Заточка и доводка зубьев твердосплавных протяжек производится алмазными кругами на следующих режимах (табл. 33).

Таблица 3 3

Режимы заточки и доводки протяжек

8.После пайки и заточки проверить наличие трещин методом цветной дефектоскопии.

9.Протяжки сдавать заказчику с паспортом, в котором приведены основные точностные параметры протяжки, проверенные ОТК изготовителя.

Оборудование для скоростного протягивания

Для обеспечения процесса скоростного протягивания необходимы протяжные станки с диапазоном скоростей резания до 30…50 м/мин. В настоящее время возможно обеспечить это условие тремя путями.

1. Модернизация применяющихся на производстве низкоскоростных протяжных станков.

360