CC BY
106
УДК 621.01; 621.941-229.3
КОМБИНИРОВАННАЯ РЕЗЬБОВАЯ ДЕРЖАВКА ДЛЯ НАРЕЗАНИЯ ВНУТРЕННЕЙ РЕЗЬБЫ
А.О. Чуприков, А.С. Ямников
Описана конструкция двухпозиционной державки для крепления черновой и чистовой резьбовых пластин. Применение державки позволяет эффективно использовать полный ресурс резьбовых пластин, вначале на черновом, а затем на чистовом резьбонарезании. При решении конкретной задачи получен экономический эффект 12900 руб.
Ключевые слова: резьба, закаленная заготовка, ресурс сменных пластин.
Характерная особенность многопроходного нарезания резьбы резцом, заключается в том, что профиль резьбы окончательно формируется только на последнем проходе. Все предшествующее этому время кромки резца непродуктивно изнашиваются при выполнении предварительных проходов.
В результате этого потенциал резьбовых резцов по допустимому износу используется нерационально, что сокращает ресурс его продуктивной работы. Этот недостаток частично устраняется путем применения комбинированной схемы, при которой значительный объем резьбовой впадины предварительно вырезается другим резцом с более прочной вершиной. Это делается для того, чтобы максимально разгрузить наиболее уязвимую вершину резьбового резца, которая подвержена наибольшему изнашиванию.
В нашем случае реализацию комбинированной схемы резания можно осуществить следующим образом. Для обработки данной резьбы целесообразно использовать два одинаковых резьбовых резца, один из которых будет черновым, работающим с большим числом проходов. Второй резец выполняет функцию чистового, при меньшем числе проходов. При этом СМП, затупленные до величины их допустимого износа на чистовых проходах переводятся в разряд черновых и переставляются на соответствующую резцовую державку. В результате этого максимально полно будет использоваться потенциальный ресурс данной дорогостоящей СМП. Проведенная экспериментальная проверка этого предложения показала следующее. На чистовом резце при числе проходов i = 4 количество обработанных сварных корпусов одной вершиной увеличилась до 20 штук. После перестановки этой вершины на черновой резец при i = 25, ее стойкость составила также 20 сварных корпусов. При этом критерием ее замены служит износ задней поверхности на том же участке вершины СМП в пределах 5=0,7 мм [1-6].
При разработке комбинированной державки стремились реализо-
208
вать все достоинства способа нарезания внутренней резьбы. В частности, расположить черновую и чистовую резьбовую пластину в корпусе державки, без использования дополнительных механизмов, которые без сомнения усложняют устройство, влияют на точность системы, и на производственную применимость и эффективность [5].
Конструкция головки резца имеет вытянутую форму, в которой размер 22,5 является настроечным под необходимую модель станка. От него зависит положение гнезда для черновой резьбовой твердосплавной пластины, которая работает в отрицательной зоне поперечной координатной оси обработки станка (Х) (рис. 1).
Рис. 1. Схема работы комбинированного резца в отрицательных поперечных координатах станка
Предельные отрицательные координаты по этой оси зависят от рабочей зоны станка. Ограничение в перемещениях дальше этих значений устанавливаются вдоль направляющих на станине станка аварийными кулачками. Поэтому для обеспечения перекрытия необходимого диаметра обработки и рабочей зоны станка был спроектирован данный комбинированный резец.
Недостатком известных способов является низкий ресурс работы режущего инструмента, особенно при нарезании внутренней упорной резьбы с глубиной профиля свыше 1,5 мм на труднообрабатываемом материале повышенной твёрдости.
Технической задачей, на решение которой направлено разработанное предложение, является повышение ресурса работы режущего инструмента путем максимального использования его режущих пластин, получивших износ на стадии чистовых проходов, а также введением в программу станка дополнительно режима нарезания резьбы с коррекцией на износ и контроль износа режущей пластины.
Решение поставленной технической задачи достигается следующим образом. На токарном станке с ЧПУ резцом с двухпозиционным располо-
жением режущих твердосплавных пластин, в котором при нарезании резьбы последовательно выполняют чистовые и черновые проходы. Нарезание резьбы чистовыми проходами ведут в зоне положительной поперечной координаты станка новой режущей пластиной. По окончанию проходов осуществляют контроль параметров резьбы.
Затем в программу станка дополнительно вводят коррекцию нарезания резьбы с учётом предварительного износа новой режущей пластины на величину, не превышающую величину минимального допуска на профильные диаметры резьбы. Далее нарезание резьбы в следующих изделиях выполняют, контролируя износ режущей пластины. Закончив нарезание резьбы с коррекцией, изношенную пластину устанавливают на вторую позицию резца, а на первой позиции закрепляют новую. Причём нарезание резьбы в следующих изделиях производят изношенной пластиной черновыми проходами, оставив припуск для чистовых проходов и переместив резец в зону отрицательной поперечной координаты станка, сместив его на пол - шага резьбы назад. После выполнения черновых проходов резец возвращают в зону положительной поперечной координаты станка и продолжают нарезание резьбы чистовыми проходами новой режущей пластиной, уже закреплённой на первой позиции резца. Далее процесс повторяют.
Резьбовой резец для осуществления способа [5] снабжают двумя посадочными гнёздами, расположенными на одном уровне на противоположных частях державки, в которых осесимметрично закреплены режущие твёрдосплавные пластины, повёрнутые относительно друг друга на 180°.
Разработанная комбинированная схема работает следующим образом. Нарезание резьбы на токарном станке с ЧПУ резцом с двухпозицион-ным расположением режущих пластин начинают чистовыми проходами новой режущей пластиной в зоне положительной поперечной координаты станка слева. По окончанию проходов осуществляют контроль параметров резьбы. В процессе нарезания резьбы изнашивание режущей режущего профиля пластины протекает неравномерно. Интенсивней всего изнашиваются боковые режущие кромки и вершины режущей пластины, причём размер вершины резьбы выполняется, а впадина профиля резьбы выполняется не полностью. Поэтому при нарезании резьбы в последующих изделиях этой же режущей пластиной, с находящимся в пределах допуска износом, в программу станка дополнительно вводят коррекцию нарезания резьбы на величину, не превышающую величину минимального допуска на профильные диаметры резьбы, контролируя, при этом, износ режущей пластины (рис. 2).
Нарезание резьбы в последующих изделиях начинают изношенной пластиной, черновыми проходами, оставляя припуск для последующих чистовых проходов, переместив, при этом, резец в зону отрицательной поперечной координаты станка вправо, и сместив резец назад на пол - шага резьбы. Это необходимо для того, чтобы при последующем нарезании чис-
товыми проходами новой пластиной уже в зоне положительной поперечной координаты станка режущей профиль пластины точно попал в черновой профиль предварительно нарезанной резьбы. Далее этот процесс повторяют.
Рис. 2. Принцип замены СМП
Закончив процесс резания с коррекцией, изношенную пластину из первого посадочного гнезда державки закрепляют во втором посадочном гнезде державки, а на её место устанавливают новую, формируя, таким образом, двухпозиционный резец.
Экономическая целесообразность такого решения подтверждается следующими расчетами, проведенными для условной программы выпуска изделий 1000 штук, результаты которых приведены в таблице.
Сравнение затрат на приобретение СМП
Вариант технологии Потребное кол-во СМП (с учетом случайной убыли), шт Затраты на приобретение СМП, руб Экономия
Существующий 30 68700 —
Предлагаемый 20 45800 12900
При этом не учтен процент негодных сварных корпусов, забракованных по параметрам резьбы, который по статистике составляет соответственно для существующего и предлагаемого вариантов в 20 % и 4 %. По-
этому реальный экономический эффект от реализации предлагаемого решения будет больше.
Данное техническое решение позволяет повысить ресурс работы режущего инструмента при нарезании резьбы на труднообрабатываемом материале повышенной твёрдости путем максимального использования его режущих пластин, введением в станок с ЧПУ дополнительной программы нарезания резьбы с коррекцией, после чего изношенную пластину используют для чернового нарезания, что в 3 - 4 раза уменьшает число чистовых проходов при нарезании резьбы новой режущей пластиной.
Введение в процесс дополнительно, помимо контроля параметров резьбы при нарезании её с программой коррекции, также контроля износа режущей пластины, повышает надежность работы инструментальной наладки.
Список литературы
1. Чуприков А.О. Рациональная эксплуатация специальных СМП при многопроходном нарезании упорных резьб // Фундаментальные и прикладные проблемы модернизации современного машиностроения и металлургии: сб. научных трудов МНТК, посвященной 50 - летию кафедры технологии машиностроения ЛГТУ, 17-19 мая 2012 г./ под общ. ред. проф. А.М. Козлова. Ч. 2. Липецк: Изд-во ЛГТУ, 2012. С. 45-49.
2. Чуприков А.О. К вопросу рационального использования твердосплавных СМП при чистовом точении // Известия ТулГУ. Технические науки. Вып. 3, 2012. С. 71-77.
3. Чуприков А. О. Повышение эффективности процессов чистового точения на основе совершенствования геометрической конфигурации рабочей части резца// А.О.Чуприков, В.В. Иванов, А.А. Пряжникова [и др.] /Механика и процессы управления. Том 3. // Материалы XXXXI Всероссийского симпозиума. М.: РАН, 2011. С. 180-185.
4. Чуприков А.О. Увеличение эксплуатационного ресурса СМП при чистовой токарной обработке // А.О. Чуприков, В.В. Иванов, А.А. Пряжникова [и др.] // Технические науки: традиции и инновации: материалы междунар. заоч. науч. конф. (г. Челябинск, январь 2012 г.). / Под общ. ред. Г.Д. Ахметовой. Челябинск: Два комсомольца, 2012. C. 115-118.
5. Пат. 2468897 РФ, МПК В2301/04, МПК B23G5/02. Способ нарезания резьбы и резьбовой резец / Чуприков А. О., Иванов В.В.; заявитель и патентообладатель ОАО «Тульский оружейный завод». №2011122857; опубл. 10.12.2012. Бюл. № 1, 5 с.
6. Ямников А.С., Иванов В.В., Чуприков А.О. Снижение систематических погрешностей при токарной обработке тонкостенных сварных корпусов: справочник. Инженерный журнал. № 9, 2013. С. 31-36.
Чуприков Артем Олегович, канд. техн. наук, начальник бюро, [email protected], Россия, Тула, Тульский оружейный завод
Ямников Александр Сергеевич, д-р техн. наук, проф., yamnikovas@mail,ru. Россия, Тула, Тульский государственный университет
HE COMBINED CARVING DERZHAVKA FOR CUTTING OF THE FEMALE THREAD
A.O. Chuprikov, A.S. Yamnikov
The design of an on-off holder for fastening of draft and fair carving plates is described. Application of a holder allows to use effectively a full resource of carving plates, in the beginning on draft, and then on a fair threading. At the solution of a specific objective economic effect of12900 rub is gained.
Key words: the carving, the tempered preparation, resource of replaceable plates.
Chuprikov Artem Olegovich, candidate of technical science, chief of bureau, artem-linearambler. ru, Russia, Tula, Tula small-arms factory,
Yamnikov Alexander Sergeyevich, doctor of technical science, professor, yamniko-vas@mail,ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.91.02; 621.753.5
МОДЕРНИЗАЦИЯ СТАНКОВ ДЛЯ ШЛИФОВАНИЯ МЕТЧИКОВ С ВЫГЛАЖИВАЮЩИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
В.М. Красильников, В. А. Масленников, Е.Ф. Моисеев
Описана схема модернизации шлифовально-затыловочного станка мод. МФ4А для затылования режущей части метчиков, а также модернизация механизма заты-лования резьбошлифовальных станков моделей 5822 и 5822М, обеспечивающая необходимые технологические условия для шлифования резьбы инструментов с ведущими элементами
Ключевые слова: механизм затылования, метчики с ведущими элементами, шлифование резьбы.
Отечественными учеными предложены различные конструкции метчиков для обработки точных внутренних резьб, имеющих «ведущие элементы» на калибрующей части [1-10]. Внедрение новых конструкций инструментов в производство в значительной степени зависит от проработки вопросов, связанных с его изготовлением и эксплуатацией. Необхо-
213
