CC BY
166
ния проблем сельхоз. машиностроения, Тула: Из-во ТулГУ. 2003. С. 149155.
3.Ершов М.Ю. Микроскопические исследования сырых песчаных формовочных смесей // Литейное производство, М.: Машиностроение, № 7. С. 32-35.
Вальтер Александр Игоревич, д-р техн. наук, проф., valter.alex@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Кулаков Денис Игоревич, студент, valter.alex@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
MA THEMA TICAL MODEL OF PROCESS SEAL MOULDING IN SANDY-ARGILLACEOUS FORMS
A. I. Walter, D.I. Kulakov
A mathematical model of the process of dynamic compaction of moulding sand-clay mixtures. It is assumed that the moulding mixture can be represented as a model of elastic-viscous body. Received graphs of stress layers of sand, located near the model plate, depending on the duration of the process of dynamic compaction.
Key words: dynamic seal moulding machine, voltage, durability, deformation and voltage sand.
Walter Alexander Igorevich, doctor of technical science, professor, valter. alex@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Kulakov Denis Igorevich, student, valter. alex@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.99
АНАЛИЗ СПОСОБОВ НАРЕЗАНИЯ РЕЗЬБЫ ЧЕРВЯКОВ
Д.Е. Гапонов, Е.Ю. Кузнецов, А.С. Ямников
Рассмотрено влияние схемы нарезания червяков на производительность. Показано, что наивысшую производительность можно достичь при охватывающем резьбофрезеровании.
Ключевые слова: витки червяка, нарезание, производительность.
Нарезание резьбы червяков может осуществляться профильными резцами на токарно-винторезных станках, позволяющих нарезать модульную резьбу [1]. Наиболее точно шаг червяка можно обеспечить на станках с ходовым винтом, шаг которого кратен р.
Черновое нарезание витка червяка следует производить резцом, установленным по оси заготовки, т.к. в этом случае создаются наиболее благоприятные условия резания.
Черновое нарезание червяка любого профиля можно производить двусторонним резцом прямолинейного профиля. При этом архимедов червяк будет иметь теоретически правильный профиль витков, а два других типа червяков получат искажения профиля, которые должны быть устранены при чистовом нарезании.
Чистовое нарезание для получения правильного (без теоретических искажений) профиля целесообразно производить резцами прямолинейного профиля, учитывая особенности каждого типа червяка посредством соответствующей установки резца.
При обработке архимедова червяка, имеющего прямолинейный профиль в осевом сечении, резец устанавливают так, чтобы его режущие кромки лежали в плоскости оси червяка.
При раздельной обработке левой и правой сторон витка (у червяков с большим углом подъема витка) установка каждого резца должна обеспечить положение его режущей кромки в осевой плоскости червяка.
Раздельная обработка сторон резьбы рекомендуется для червяков с большим углом подъема витка, т.к. использование двустороннего резца приводит к разным условиям резания по левой и правой сторонам.
Конволютный червяк может иметь прямолинейный профиль в сечении, нормальном к впадине, или сечении, нормальном к витку. Резцы, имеющие прямолинейный профиль, устанавливаются так, чтобы режущие кромки лежали в плоскости соответствующего сечения.
Нарезание конволютного червяка первого типа производится двусторонним резцом, а второго типа - раздельно правой и левой сторон витка односторонними резцами.
Эвольвентный червяк имеет прямолинейный профиль в сечении плоскостью, касательной к основному цилиндру. Резцы, имеющие прямолинейный профиль, устанавливаются так, чтобы их режущие кромки лежали в горизонтальных плоскостях, касательных к основному цилиндру.
Обработка со смещением от осевой плоскости при углах подъема витка более 5° не рекомендуется из-за неблагоприятных условий резания. Поэтому червяки с углом подъема более 5° рекомендуется резать резцами с криволинейным профилем с установкой их в осевом или нормальном сечении.
При нарезании многозаходных червяков необходимо деление.
Используются три способа деления:
- с помощью специального патрона, имеющего делительный диск;
- поворотом одной сменной шестерни гитары станка, имеющей число зубьев, кратное числу заходов червяка;
- смещением суппорта в продольном направлении на величину, рав-
ную шагу червяка без поворота червяка.
Нарезание червяков возможно дисковыми фрезами на резьбофрезерных станках [2-4]. Фрезу устанавливают так, чтобы ее ось вращения была бы наклонена на угол подъема витка червяка 1 на среднем диаметре. При такой установке червяк профилируется в нормальном сечении по впадине. Поэтому для конволютного червяка фреза должна иметь прямолинейный профиль, а для архимедова и эвольвентного - криволинейный. Он должен специально рассчитываться. Но даже при нарезании конволютного червяка неизбежны завалы или искажения профиля витка у основания и на вершине из-за разных углов подъема витка 1 на внутреннем и наружном диаметрах (рис. 1).
Эти искажения возрастают с увеличением угла 1, диаметра фрезы и модуля червяка (рис. 2). Поэтому необходимо корректировать профиль фрезы. Фрезы с рассчитанным криволинейным профилем могут использоваться только для одного конкретного червяка, то есть они лишены универсальности. Обладая значительно большей производительностью, чем нарезание резцами, дисковые фрезы при нарезании червяков не обеспечивают достаточной точности и качества поверхностей витков червяка. Они применяются в основном для чернового фрезерования. В этом случае можно использовать фрезы с прямолинейным профилем, оставляя припуск под чистовую обработку, превышающий получаемую погрешность профиля червяка.
Червяки грубее 9-й степени точности можно фрезеровать окончательно. Червяки с модулем m < 10 мм обрабатывают за один рабочий ход, а с m > 10 мм - за два рабочих хода.
Рис. 1. Схема нарезания червяка дисковыми фрезами
Рис. 2. Схема искажения профиля червяка
61
На рис. 3,а показана схема резьбофрезерования с наружным касанием фрезы относительно заготовки.
Хорошие результаты по производительности и шероховатости поверхностей можно получить при фрезеровании резьбы по схеме внутреннего касания (охватывающее фрезерование) (рис. 3,б) [2].
б
Рис. 3. Схемы резьбофрезерования: а - наружное касание; б - внутреннее касание
При одной и той же максимальной толщине срезаемого слоя круговая подача при работе по схеме внутреннего касания значительно (в 2...3 раза) больше, чем при работе по схеме наружного касания. Это дает возможность при прочих равных условиях увеличить производительность примерно в то же число раз. Использование большого диаметра охватывающей головки открывает возможность оснащения ее взаимозаменяемыми резцами, оснащенными твердым сплавом. Из сравнения схем (рис. 3,а и 3,б) нетрудно заметить, что при охватывающем фрезеровании каждый зуб инструмента значительно большее время находится в контакте с изделием, что способствует повышению плавности работы [4].
При нарезании червяков пальцевыми (концевыми) фрезами кинематика процесса полностью аналогична дисковому фрезерованию. Фрезу устанавливают так, чтобы ее ось вращения пересекала ось червяка под углом 90°. Все вопросы профилирования фрез аналогичны дисковым фрезам, однако искажения профиля конволютного червяка не возникает. Производительность ниже, чем у дисковых фрез. Пальцевые фрезы используют для нарезания крупномодульных червяков в единичном и мелкосерийном производствах.
Возможно нарезание червяков червячными фрезами по методу обката, так как любой червяк можно рассматривать как зубчатое колесо с числом зубьев, равным числу заходов червяка.
Нарезание проводят на универсальных зубофрезерных и шлицефрезерных станках. Этим способом нарезают эвольвентные червяки с боль-
шим углом подъема витка (обычно многозаходные). Обработка производится червячными фрезами с прямолинейной режущей кромкой. При нарезании одно- и малозаходных червяков с небольшим углом подъема режущие кромки червячной фрезы загружены со значительной неравномерностью. Кроме этого конструкции универсальных станков (зубо- и шлицефрезерных) не позволяют нарезать мало- и однозаходные червяки, так как одному обороту фрезы должен соответствовать 1/ z оборота червяка (где z
- число заходов червяка). Следовательно, для однозаходного червяка одному обороту фрезы соответствует один оборот нарезаемого червяка, а кинематика станков не рассчитана на обеспечение такого соотношения. Данный способ обеспечивает высокую производительность, так как все витки многозаходных червяков нарезают одновременно, однако получаемая точность невысока (~ 9-я степень), поэтому его применяют на предварительных операциях.
Работа представлена на второй Международной Интернет-конференции по металлургии и металлообработке, проведенной в ТулГУ 1 мая - 30 июня 2013 г.
Список литературы
1. Прогрессивная технология обработки винтовых поверхностей и резьб./ А.С. Ямников [и др.]. Тула: Изд-во ТулГУ, 2008, 233с.
2. Солянкин Д.Ю., Ямников А.С. Относительная производительность фрезоточения резьб/Известия ОрелГТУ. Серия «Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии». №6(284) 2010. С. 109-114.
3. Солянкин Д.Ю., Ямников А.С. Фрезерование резьб винтовой фрезой с радиальной подачей /Известия ТулГУ. №4. 2010. Ч. 2. С. 79-85.
4. Солянкин Д.Ю., Ямников А.С., Ямникова О.А. Фрезоточение резьб. Обоснование технологии и конструкций инструмента/ Монография, Изд-во Ламберт, ФРГ. 2012. 176 с.
Гапонов Дмитрий Евгеньевич, магистрант, gapon71 @yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Кузнецов Евгений Юрьевич, канд. техн. наук, ассистент, ke200 7@,mail. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Ямников Александр Сергеевич, д-р техн. наук, проф., Yamnikovas@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
ANALYSIS OF WAYS OF CUTTING OF THE CARVING OF WORMS D.E. Gaponov, E.Yu. Kuznetsov, A.S. Yamnikov
Influence of the scheme of cutting of worms on productivity is considered. It is shown that the highest productivity can be reached at a covering rezbofrezerovaniye.
Key words: rounds of a worm, cutting, productivity.
Gaponov Dmitry Evgenyevich, undergraduate, gapon 71 @yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Kuznetsov Evgeny Yuryevich, candidate of technical science, assistant,
ke2007@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Yamnikov Alexander Sergeyevich, doctor of technical science, professor,
Yamnikovas@mail. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.791
ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СВАРКИ ТРЕНИЕМ С ПЕРЕМЕШИВАНИЕМ
А.В. Масленников, В. А. Ерофеев
Разработана физико-математическая модель сварки трением с перемешиванием в виде системы уравнений теплопереноса, движения несжимаемой вязкой жидкости и неразрывности среды, в которой учтено объёмное тепловыделение за счёт внутреннего трения в деформируемом металле, а расположение границы зоны пластических деформаций определяется с учётом кинематического давления, вычисляемого при решении уравнения неразрывности. Численное решение системы уравнений модели позволило получить распределения скоростей пластического течения, давления, интенсивности тепловыделения и температуры в зоне воздействия инструмента на свариваемый металл.
Ключевые слова: сварка трением с перемешиванием, пластическая деформация, пластическое течение, кинематическое давление, численное решение, интенсивность тепловыделения.
Сварка трением с перемешиванием (СТП, англ. Friction Stir Welding (FSW)) была изобретена и запатентована в 1991 Сварочным Институтом Великобритании [1]. Этот процесс является разновидностью сварки давлением и характеризуется большой пластической деформацией при температурах, не превышающих температуру плавления материала.
Суть метода СТП состоит в следующем (рис. 1.): вращающийся инструмент с центральным штырем погружается в металл деталей, которые будут сварены, после чего его перемещают со скоростью сварки вдоль ли-
