Способ взрывного извлечения обломка режущего инструмента

 

Использование: взрывные технологии в машиностроении. Сущность изобретения: канавки инструмента заполняют жидким взрывчатым веществом с критическим диаметром, не превышающим 0,3 мм. Составляют огневую цепь и подрывают. В качестве жидкого взрывчатого вещества используют смесь четырехокиси азота N₂O₄ и продуктов крекинга нефти - керосинов или дизельных топлив в объемном отношении (0,9...9) : 1. 1 з. п. ф-лы.

Изобретение относится к взрывным технологиям в машиностроении, а именно к способам извлечения сломанного инструмента, имевшего продольные (спиральные) канавки, например сверл или метчиков, из каналов обрабатываемых деталей (изделий).

На многочисленных металлообрабатывающих производствах ежедневно сверлится огромное количество отверстий, так, например, на ЗИЛе только в одном из типов коленчатых валов необходимо под разными углами просверлить 16 каналов. В процессе сверления даже при использовании автоматов нередко сверла ломаются и остаются в "теле" детали, при этом деталь бракуется и рискует быть отправленной в металлолом.

Известны способы извлечения обломков сверл путем их высверливания алмазным сверлом либо выжиганием электроэрозионным способом, однако оба способа трудоемки и дороги. Так, на выжигание обломка сверла длиной 90 мм при помощи электроэрозионного станка необходимо затратить до 19 часов [1] Известны [1, 2] способы взрывного извлечения обломков инструмента, заметно повышающие производительность работ. Так, в патенте США [1] предложено для решения названной задачи использовать высокобризантное взрывчатое вещество (ВВ), размещаемое на торце сломанного инструмента. Однако сам автор отмечает, что процесс извлечения, особенно длинных сверл, приходится повторять, удаляя сломанный инструмент по частям.

В развитие этого способа предложено порошкообразное ВВ размешать по длине продольных канавок сломанного инструмента. Использование подобного способа на ЗИЛе позволяло возвращать до 60 коленчатых валов в смену, используя одну взрывную камеру. В числе недостатков способа трудоемкость заполнения порошкообразным ВВ канавок инструмента.

Эти недостатки в значительной мере могут быть устранены использованием для решения подобных задач ВВ жидкого агрегатного состояния, что нашло отражение в изобретении [2] Согласно воззрению авторов этого изобретения, жидкое ВВ с очень низкими значениями вязкости и поверхностного натяжения полностью заполнит продольные (спиральные) канавки сломанного инструмента малого диаметра, после чего образованный заряд ВВ можно подорвать и продукты взрыва удалят обломок инструмента. При реализации способа следует иметь в виду, что в канавках сломанного инструмента скапливаются металлическая стружка и эмульсия. Стружка затрудняет проникание ВВ в канавку, а эмульсия в какой-то мере разбавляет ВВ.

Безусловно, характеристики вязкости и поверхностного натяжения жидких ВВ, о которых говорится в [2] играют некую роль, однако определяющим во взрывных процессах в узких каналах (щелях) является так называемый критический диаметр (d_кр), т. е. тот минимальный диаметр, при котором возможно прохождение самоподдерживающейся реакции взрывчатого превращения ВВ.

Величина d_кр зависит, во-первых, от свойств взрывчатой системы, а во-вторых, от характеристик (прочность, плотность) материала оболочки взрывной камеры (заряда ВВ) и плотности ВВ. Чем выше плотность ВВ и больше время запирания ВВ во взрывной камере (оболочке заряда), т.е. чем массивнее и прочнее оболочка (при постоянной плотности ВВ), тем меньшее значение d_кр имеет ВВ. Например, у высокоплотного (более 1,6 кг/дм³) гексогена в прочной (медной) оболочке d_кр ≈ 1 мм.

Очевидно, что плотность жидкого ВВ увеличить не удается. Авторам и заявителю не известны, кроме предлагаемых ниже, жидкие ВВ с критическим диаметром менее нескольких мм. Так что, заполнив канавки сломанного инструмента жидким ВВ с низким значением вязкости и поверхностного натяжения, не всегда есть возможность его подорвать. Для этого высота (толщина) канавки сверла должна быть больше толщины критического слоя h_кр. Учитывая, что d_кр 2·h_кр, а d_кр (для жидкого ВВ) не менее 4 мм, можно сказать, что подорвать можно ВВ с толщиной слоя порядка 2 мм, хотя часто существует потребность извлекать инструмент с толщиной слоя ВВ в канавке менее 1 мм.

Предлагается применять разработанные НИЦ "КВАЗАР-ВВ" промышленные ВВ жидкие, изготавливаемые на месте использования (ВВЖИМИ-1 И ВВЖИМИ-2). Они имеют критический диаметр на уровне 0,2 мм и 0,3 мм соответственно, т.е. по крайней мере на порядок меньше, чем у известных жидких ВВ. ВВЖИМИ представляют собой смеси четырехокиси азота N₂О₄ (окислитель) и углеводородных горючих С_xН_y (керосина для ВВЖИМИ-1 и дизельного топлива для ВВЖИМИ-2), причем объемное соотношение между окислителем и горючим можно варьировать в широком диапазоне (0,9 9,0) 1, заметно (в пределах 20%) меняя скорость детонации. ВВЖИМИ не теряют своих свойств и при добавлении до 10 мас. воды.

Такие свойства ВВЖИМИ позволяют регулировать составом потребную скорость детонации, а также учитывать процессы разбавления жидкого ВВ эмульсией, оставшейся в просверливаемом канале.

Предлагаемый способ извлечения сломанного инструмента из каналов обрабатываемых деталей, в частности благодаря дешевизне ВВЖИМИ и ряду технологических преимуществ в работе с ним, может найти широкое распространение на металлообрабатывающих производствах.

Все названные преимущества предложенного способа были продемонстрированы в процессе промышленных испытаний ВВЖИМИ на участке взрывных методов технологической обработки материалов (извлечения сломанного инструмента из маслоканалов коленчатых валов) при цехе "Двигатель-2" АМО "ЗИЛ" [3] Испытания на коленчатом вале 130-100-50-20 показали, что используемое ранее на этом участке жидкое взрывчатое вещество ЖBB-l с d_кр 2 3 мм проигрывает ВВЖИМИ по многим позициям: при использовании ВВЖИМИ в 99% случаев происходит устранение брака, в то время как при использовании ЖВВ-1 только в 88% случаев; при этом с ВВЖИМИ в 87% случаев обломки сверл извлекаются при первом взрывании, а с ЖВВ-1 - только в 46% случаев; среднее количество взрываний и среднее количество ВВ для извлечения одного обломка сверла при использовании ВВЖИМИ составляют соответственно 1,14 взр. и 1,14 мл, а для ЖВВ-1 результаты существенно хуже 1,54 взр. и 2,55 мл; при использовании ВВЖИМИ в 30% случаев "глухая" часть маслоканала пробивается насквозь, так что не требуется обработка канала досверливанием, в то время как для ЖВВ-1 не более 10% использование ВВЖИМИ практически исключает образование дефектов коленвалов (трещина, скол и т.п.), в то время как при использовании ЖВВ-1 до 2% коленвалов шло в брак из-за подобных дефектов.

Формула изобретения

1. Способ взрывного извлечения обломка режущего инструмента, имеющего продольные или спиральные канавки, например сверла или метчика, из канала обрабатываемой детали, включающий заполнение канавок инструмента жидким взрывчатым веществом, составление огневой цепи и подрыв заряда взрывчатого вещества, отличающийся тем, что используют жидкое взрывчатое вещество с критическим диаметром, не превышающим 0,3 мм.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве жидкого взрывчатого вещества используют смесь порознь взрывобезопасных компонентов четырехокиси азота N₂O₄ (окислитель) и продуктов крекинга (переработки) нефти - керосинов или дизельных топлив различных марок (горючее) с объемным соотношением окислителя и горючего 0,9 9,0:1.