CC BY
22
МАШИНОСТРОЕНИЕ
УДК 621.9.048.4 Д. В. КРАВЧЕНКО
К ВОПРОСУ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ ВЕРШИН ЗУБЬЕВ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЭВОЛЬВЕНТНЫХ ЗУБЧАТЫХ ИЗДЕЛИЙ С ВНУТРЕННИМ ЗУБЧАТЫМ ВЕНЦОМ ПРИ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОМ ВЫРЕЗАНИИ НА СТАНКАХ С ЧПУ
Предложена для практического применения новая методика расчёта координат опорных точек траектории перемещения проволочного электрода-инструмента при электроэрозионном формообразовании поверхностей вершин зубьев зубчатых изделий с внутренним зубчатым венцом. Установлено необходимое для обеспечения заданной точности формы поверхности вершины число формообразующих точек её торцового профиля.
Ключевые слова: зубчатые изделия, электроэрозионное вырезание.
Электроэрозионное вырезание является одной из технологических операций изготовления различных сложнопрофильных изделий, в том числе и зубчатых (ЗИ) [1], к которым относятся, например, литьевые матрицы для изготовления цилиндрических эвольвентных зубчатых колес (ЗК) из полимерных материалов. Одной из исполнительных поверхностей, образующих зубчатый венец (ЗВ) такого ЗИ (литьевой матрицы), является поверхность вершины зуба. От точности и правильности формы этой поверхности зависит надёжность (работоспособность и долговечность) ЗК, получаемого с помощью такого ЗИ (рис. 1).
1 2 3
Рис. 1. Фрагмент цилиндрического эвольвентного ЗИ с внутренним ЗВ (матрицы): 1 - зуб ЗИ; 2 - торцовый профиль боковой эвольвентной поверхности зуба; 3 - торцовый профиль поверхности впадины между зубьями; 4 - торцовый профиль поверхности
вершины зуба
© Д. В. Кравченко, 2007
Анализ методики расчёта координат опорных точек траектории перемещения проволочного электрода-инструмента (ЭИ) при электроэрозионном формообразовании поверхностей вершин зубьев ЗИ с внутренним ЗВ [2] открыл возможность её усовершенствования с целью обеспечения формообразования поверхностей вершин зубьев, торцовый профиль которых представлен дугой окружности.
Новая методика обеспечивает формообразование поверхностей вершин зубьев по форме, близкой к получаемой при зубообработке лезвийным инструментом по методу обката (рис. 2) [3].
Рис. 2. Форма зуба цилиндрического эвольвентного ЗИ с внутренним ЗВ при электроэрозионном врезании по новой методике: 1 - зуб; 2 - торцовый профиль поверхности вершины зуба (дуга окружности от точки А до точки В); гв- радиус вершины зуба, совпадающий с радиусом /у впадин между зубьями для ЗК внешнего зацепления [4]
На основе расчётной схемы, показанной на рис. 3, воспользовавшись уравнениями взаимосвязи полярной и прямоугольной систем координат, математические зависимости для расчёта координат опорных точек траектории перемещения ЭИ при электроэрозионном формообразовании поверхностей вершин зубьев представили в следующем виде:
ТВ _Т.В -¡П[Г,Т, л\т«Т.В
Чв^в^^в-Л^ГН
х в . 2п
+1Р-пв;Р+13—
(1)
7 в . 2тг
+1Р-пв;Р+13—
= г^ . «я [((2ЧВ-№ТВЛ) +
2п
+ ) + ('с + 0 • "вс + 'з
у". = ■со!: Ь^ - )
+
(2)
где (х- ; ут/рв), (х™ ; у™ ) - координаты N
опорных точек траектории перемещения ЭИ при электроэрозионном формообразовании соответственно поверхностей развёрток (Р) и свёрток (С), вершин (В) зубьев ЗИ с внутренним ЗВ
(Т.В), мм; х¥в- центральный угол, соответствующий половине толщины зуба ЗК внешнего зацепления по дуге основной окружности радиуса гь, рад.:
п 2-х*еа ,
=2х1 г 1
где 2- число зубьев ЗИ; а - угол профиля, рад.;
х- коэффициент смещения исходного контура зуба, принимаемый из диапазона значений по
методике [5]; ЛЧ^ ~ корректирующий угол
траектории перемещения ЭИ при электроэрозионном формообразовании развертки поверхности вершины зуба, рад.:
Рис. 3. Расчётная схема к определению координат опорных точек траектории перемещения проволочного ЭИ при электроэрозионном формообразовании поверхности вершины зуба ЗИ с внутренним ЗВ: 1- след проволочного ЭИ в торцовой плоскости; 2 - торцовый профиль боковой поверхности зуба; 3 - фрагмент ЗВ; 4 - контур траектории ЭИ; 5 - свёртка поверхности вершины зуба; 6 - развёртка поверхности вершины зуба; 7 - зуб ЗИ;
1*,2*,3*,4*,5* - опорные точки траектории ЭИ
AT
т.в
в
_ __ ш
х В.Р *-вп>
где Ч*вп - угол между граничными точками А и В (см. рис. 3), рад.:
71
Z
т.в
^вп = - - ; ^BP^ctg
/Т.В окр
Я
rf+roicp
где г
т.в
окр
Г V
/
радиус соответственно тра-
ектории ЭИ, окружности вершины и впадины между зубьями для ЗК внешнего зацепления,
мм:
Гокр Гокр + (Ги + ^МЭЗ + Zmin );
Гокр " ГВ ' ^ВП > rf ~
m • Z
-m\tiQ +с -х),
где - радиус ЭИ, мм; — боковой межэлектродный зазор, мм; Z - припуск на обра-
ботку, мм; гв- радиус основной окружности, мм:
гв = 0,5 m -Z • cos а,
где m - модуль ЗИ, мм; h*a,c*- коэффициент соответственно высоты головки зуба и радиаль-
ТВ ТВ
ного зазора; пВр, пВс - постоянная составляю-
• ТВ
щая соответственно шага (ip •пВр) по поверхно-
т в
сти развёртки и шага {ic -пВс ) по поверхности свёртки вершины зуба, рад.:
т.в
Т.В _ х В.р
Вр NÜ-1
; ПВ.С
хиТЛ Х В.р
Щ-1
где N2 , №2 - число формообразующих точек профиля соответственно развёртки и свёртки поверхности вершины зуба: ' = №2 - Ы2 /2,
где - число формообразующих точек профиля всей поверхности вершины зуба (чётное число).
В результате проведённых теоретико-экспериментальных исследований установлено, что для обеспечения заданной точности формы торцового профиля поверхности вершины ЗИ с внутренним ЗВ 6-8 степени точности с т = 1,5 ... 4,5 мм и 1 = 2 ... 80 необходимо 8 ... 16 формообразующих точек () при линейной интерполяции; Гц8 , г1'в - радиус-вектор, опреде-
рс. в
ляющий положение 7У-й опорной точки траектории перемещения проволочного ЭИ, соответст-
венно при формообразовании развёртки и свёртки поверхности вершины зуба ЗИ с внутренним ЗВ, мм:
т.в = СРВ 'Sin (Ар)
sin -Ü .п™)У
где Д =180° -[©„ +Q¥lf -(in -пК))],
т.в
в.р
в.р
где
ш = (я* 0) ± arcsin
0> • sin^g" -(< • O)
T.B
JT.B
окр
где знаки « • » и «+» верхнего ряда используются в случае, когда - (г ■ и") = Ч»г8
р \'р '"ь.р ' ~ В.р *
•7» f) Т1 П
Кроме того, если х¥в ' - (iD • nBn) = 0, то ра-
В.р
Т.В
диус вектор rN' в рассчитывают по зависимости:
=rf- (г* + 6ШЗ + Zmin );
+Т.В
Т.в _ ЧтГ -sin(Ac)
Чг.в ~
sin ((/e + l)-ii™)
где Ac=180°-[coc-Kic+l>n¡;cB],
где
coc =(n+0)±arcsin
(rf+r;KpysH(ic+\).n™))
/Г.В
окр
где «• » и «+» верхнего ряда используют, когда
Ос + 0 • ) = %Вс ; »К - инДекс опорной
точки траектории перемещения ЭИ соответственно при формообразовании развёртки и свёртки вершины зуба:
'р = 0,1» 2,(Ы2Р -1);
/с=0,1,2,...,(А^2с-2);
/3 - индекс вершины зуба ЗИ: /3 = 0,1, 2,..., (2-1).
На основе предложенной методики расчёта координат опорных точек траектории перемещения проволочного ЭИ при электроэрозионном формообразовании поверхностей вершин зубьев была осуществлена коррекция ранее апробированной и внедрённой в условиях станкоинстру-ментального производства ОАО «Ульяновский автомобильный завод» программы ОЯАТХ^ЕО. Эта программа обеспечивает автоматизированный расчёт координат опорных точек траектории ЭИ при электроэрозионном вырезании ЗИ с наружными и внутренними ЗВ
(колеса, секторы, матрицы, пуансоны) и подготовки управляющих программ для вырезных станков с ЧПУ. Программа ОЯАТШЮ зарегистрирована в областном фонде алгоритмов и программ при Ульяновском областном центре новых информационных технологий.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Кравченко, Д. В. К вопросу применения альтернативных способов размерной обработки в технологии изготовления эвольвентных зубчатых изделий / Д. В. Кравченко // Научно-технический калейдоскоп: Сер. «Технологии машиностроения». - Ульяновск : УлГТУ, 2002. -№1. - С. 22-25.
2. Кравченко, Д. В. Обеспечение точности цилиндрических зубчатых изделий на операциях электроэрозионного врезания, выполняемых на станках с ЧПУ: дис. ... канд. техн. наук : УлГТУ. - Ульяновск, 1998. - 333 с.
3. Болотовский, И. А. Цилиндрические эволь-вентные передачи внутреннего зацепления. Расчёт геометрических параметров: справ, пособие / И. А. Болотовский. - М.: Машиностроение, 1997. - 192 с.
4. Болотовский, И. А. Цилиндрические эволь-вентные зубчатые передачи внешнего зацепления. Расчёт геометрии: справ, пособие / И. А. Болотовский. - М.: Машиностроение. 1974. - 160 с.
5. Кравченко, Д. В. К вопросу формообразования поверхностей впадин между зубьями цилиндрических эвольвентных зубчатых колёс внешнего зацепления при электроэрозионном врезании на станках с ЧПУ / Д. В. Кравченко // Вестник УлГТУ. Серия «Машиностроение». -Ульяновск : УлГТУ, 2002. - Вып. 1. - С. 85-90.
Кравченко Дмитрий Валерьевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Технология машиностроения» УлГТУ. Имеет свыше 60-ти публикаций в области электроэрозионной обработки сложнопрофилъных изделий на вырезных станках с ЧПУ.
УДК 621.923
В. Н. КОВАЛЬНОГОВ, Ю. А. ПОЛУЭКТОВ
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМИЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙ
ПРИ СВЕРЛЕНИИ ГРУППЫ ВЫСОКОТОЧНЫХ ОТВЕРСТИЙ
Приведены результаты моделирования и исследования теплового процесса при сверлении группы отверстий, а также обусловленных термическими деформациями погрешностей обработки, позволяющие рационализировать последовательность сверления отверстий.
Ключевые слова: термические деформации, сверление, отверстия высокоточные.
Возникающие в процессе механической обработки термические деформации элементов технологической системы зачастую становятся значимым фактором, определяющим точность и лимитирующим производительность обработки. На приборостроительном заводе ОАО «Утёс» (г. Ульяновск) изготавливают в основном именно высокоточные ответственные детали. К ним относится, например, корпус электроконтактного разъёма (рис. 1, а), изготавливаемый из прецизионного сплава с заданными свойствами упругости 36НХ.
© В. Н. Ковальногов, Ю. А. Полуэктов, 2007 Вестник УлГТУ 4/2007
Технологический процесс механической обработки корпуса электроконтактного разъёма целиком реализован на вертикальном обрабатывающем центре DOOSAN VM 560/50. В этом процессе предусмотрено, в частности, последовательное сверление группы из 45 отверстий 0 1,5 мм (см. рис. 1, а) под электрические контакты с межосевым расстоянием 2,5 мм, выполняемое цельным спиральным сверлом CoroDrill Delta-C RS40-0150-50-АОВ из твёрдого сплава GC1020 фирмы Sandvik С or ornant.
В базовой технологии по мере сверления отверстий наблюдалась всё большая их разбивка (рис. 2, а). При этом, начиная с 30...32-го
