Научная статья на тему 'Методика конструирования и усовершенствования функциональности термозажимных патронов для отечественных предприятий'

Методика конструирования и усовершенствования функциональности термозажимных патронов для отечественных предприятий Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
60
6
Поделиться
Ключевые слова
ТЕРМОПАТРОН / УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ / ИМПОРТОЗАМЕЩЕНИЕ / КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ / РАЗГРУЗОЧНАЯ ВЫТОЧКА / SHRINK CHUCK / IMPROVEMENT / IMPORT SUBSTITUTION / TORQUE / DISCHARGE GROOVE

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Леонович Д. С., Долгих С. И.

В работе представлен обзор принципа работы термопатрона классической конструкции, рассмотрены преимущества и недостатки. Приведена конкурентоспособная методика конструирования термопатрона в цехах подготовки производства на предприятиях отечественной промышленности. Особую важность представляет предложенный вариант усовершенствования термопатрона с введением разгрузочной выточки на торце и дополнительная фиксация инструмента тремя радиальными штифтами в патроне, что позволяет реализовать передачу максимально возможного крутящего момента на инструмент. Для увеличения работоспособности термопатрона была введена дополнительная фиксация тремя радиальными штифтами с реализацией ответных трёхзаходных канавок под углом 130 на хвостовике фрезы. В этом случае точностные характеристики сохраняются, а крутящий момент передаётся штифтовым механизмом. С использованием штифтового механизма ограничение по передаваемому моменту будет зависеть лишь от свойств металла до значений среза/смятия, а также диаметра штифтов, в результате чего станет возможным достижение предельных значений крутящего момента станка при фрезеровании деталей с использованием термопатрона. Представлены результаты моделирования предельного момента нагружения конструкции усовершенствованного термопатрона в зависимости от крутящего момента фрезы в универсальной программной системе конечно-элементного анализа в программе Ansys 14.0. При разработке термопатрона была также усовершенствована классическая конструкция за счёт применения разгрузочной выточки на торце патрона для снижения напряжений, возникающих при фиксации инструмента за счёт натяга. Описанная в работе методика даёт возможность изготавливать представленный термопатрон в цехах подготовки производства отечественных предприятий.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

The article presents an overview of the principle of operation of a shrink chuck of a classical design, considering its advantages and disadvantages. The paper describes a competitive technique for designing a shrink chuck in the production preparation shops at enterprises of mechanical engineering industry in Russia. Particular importance of the proposed version of the improvement of the shrink chuck is the introduction of a discharge groove on the end and an additional fixation of the tool by three radial pins in the chuck, which makes it possible to transmit the maximal possible torque to the tool. To increase the efficiency of the shrink chuck, an additional fixation of the three radial pins, with the implementation of the response-start grooves at an angle of 130 on the mill shank, is introduced. In this case, the accuracy characteristics are maintained, and the torque is transmitted by a pin mechanism. Using the pin mechanism, the limit for the transferred torque will depend only on the properties of the metal to values of shear/bearing failure, and the diameter of the pins, whereby it will be possible to achieve the limit values of the torque of the machine when milling parts using the shrink chuck. The results of the modeling of the loading torque of the improved shrink chuck design are presented depending on the torque on the mill in Ansys 14.0, the universal program system of finite element analysis. When developing the shrink chuck, the classical design was also improved through the use of the discharge groove on the end face of the chuck in order to reduce the stresses generated at the fixing tool due to the tension. The described methodology allows manufacturing the presented shrink chuck in the production preparation shops of the domestic enterprises

Текст научной работы на тему «Методика конструирования и усовершенствования функциональности термозажимных патронов для отечественных предприятий»

 [щ] Машиностроение и машиноведение (S L

во «в Modern technologies. System analysis. Modeling, 2017, Vol 56, no.4 r

from composite materials with defects], Vestn. Kazan, gos. tekhn. un-ta im. A.N. Tupoleva [Bull, of Tupolev Kazan state techn. univ.], 2010. No. 4, pp. 10-16.

9. Bokhoeva L.A. et al. Dinamicheskie ispytaniya izdelii aviatsionnoi tekhniki [Dynamic testing of aviation equipment]. Problemy mekhaniki sovremennykh mashin : materialy V Mezhdunar. konf. [Problems in the mechanics of modern machines: materials of the Vth Intern. Conf. ], 2012, pp. 65-69.

10. Rogov V.E., Markhadaev B.E. Dinamika istiraniya metallopolimernykh materialov v protsesse ekspluatatsii [Dynamics of abrasion of metal-polymer materials during operation]. Trenie i smazka v mashinakh i mekhanizmakh [Friction and lubrication in machines and mechanisms], 2010. No. 7, pp. 33-37.

11. Rogov V.E. et al. Metalloftoroplastovye materialy dlya energeticheskogo mashinostroeniya: spetsificheskie osobennosti, razrabotka, proizvodstvo, primenenie, trend razvitiya [Metallofluoroplastovye materials for power engineering: specific features, development, production, application, development trend]. Polzunovskii vestnik, 2010, No. 1, pp. 134-140.

12. Bochektueva E.B. et al. Modelirovanie strukturnogo sostoyaniya i napryazhenii v prokatnykh valkakh pri induktsionnoi zakalke [Modeling of the structural state and stresses in rolling rolls during induction hardening]. Metallovedenie i termicheskaya obrabotka metallov [Metal Science and Heat Treatment], 2010, No. 9, pp. 40-43.

13. Yalcin K., Eckehard S. Strategy to reduce the quenching stress and warpage. Head process, 2007. Vol. 5, No. 3, pp. 232-235.

14. Bochektueva E.B. Chislennoe opredelenie napryazhenno-deformirovannogo sostoyaniya v valkakh i usilii protivoizgiba v che-tyrekhvalkovoi kleti prokatnogo stana [Numerical determination of the stress-strain state in rolls and counter-flexing forces in a quartz roll mill stand]. Vestnik MGTU im. N.E. Baumana. Mashinostroenie [Herald of the Bauman Moscow State Technical University. Series Mechanical Engineering], 2010, No. 1 (78), pp. 45-53.

15. Pokrovskii A.M., Bochektueva E.B. Raschet usilii protivoizgiba prokatnogo stana kvarto s uchetom ostatochnykh termona-pryazhenii v valkakh [Calculation of anti-bending forces of a quart rolling mill taking into account residual thermal stresses in rolls]. Proizvodstvo prokata [Rolled Products Manufacturing], 2009, No. 2, pp. 14-18.

Информация об авторах

Бочектуева Елена Баторовна - к. т. н., доцент кафедры «Сопротивление материалов», Восточно-Сибирский государственный университет технологии и управления, г. Улан-Удэ, e-mail: bochektueva.e@yandex.ru

Бохоева Любовь Александровна - д. т. н., профессор кафедры «Сопротивление материалов», ВосточноСибирский государственный университет технологии и управления, г. Улан-Удэ, e-mail: bohoeva@yandex.ru

Чермошенцева Анна Сергеевна - Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, г. Москва, e-mail anechka227@yandex.ru

Для цитирования

Бочектуева Е. Б. Анализ и расчет долговечности прокатных валков из традиционных и перспективных сталей / Е. Б. Бочектуева, Л. А. Бохоева, А. С. Чермошенцева // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. - 2017. - Т. 56, X 4. - С. 57-63. - DOI: 10.26731/1813-9108.2017.4(56).57-63.

Authors

Elena Batorovna Bochektueva - Ph.D. in Engineering Science, Assoc. Prof., the Subdepartment of Resistance of Materials, East Siberia State University of Technology and Management, Ulan-Ude, e-mail: bochektueva.e@yandex.ru

Lyubov Aleksandrovna Bokhoeva - Doctor of Technical Science, Prof., the Subdepartment of Resistance of Materials, East Siberia State University of Technology and Management, Ulan-Ude? email: bohoeva@yandex.ru

Anna Sergeevna Chermoshentseva - Bauman Moscow State Technical University, Moscow, e-mail: anechka227@yandex.ru

For citation

Bochektueva E. B., Bokhoeva L.A., Chermoshentseva A. S. Analiz i raschet dolgovechnosti prokatnykh valkov iz traditsionnykh i per-spektivnykh stalei [Analysis and calculation of durability of mill rolls made of traditional and prospective steels]. Sovremennye tekhnologii. Sistemnyi analiz. Modelirovanie [Modern Technologies. System Analysis. Modeling], 2017. Vol. 56, No. 4, pp. 57-63. DOI: 10.26731/1813-9108.2017.4(56).57-63.

УДК 62-229.323 DOI: 10.26731/1813-9108.2017.4(56).63-70

Д. С. Леонович 1, С. И. Долгих 2

1 Иркутский национальный исследовательский технический университет, г. Иркутск, Российская Федерация

2 Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация

Дата поступления: 8 Сентября 2017 г.

МЕТОДИКА КОНСТРУИРОВАНИЯ И УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОСТИ ТЕРМОЗАЖИМНЫХ ПАТРОНОВ ДЛЯ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Аннотация. В работе представлен обзор принципа работы термопатрона классической конструкции, рассмотрены преимущества и недостатки. Приведена конкурентоспособная методика конструирования термопатрона в цехах подготовки производства на предприятиях отечественной промышленности. Особую важность представляет предложенный вариант усовершенствования термопатрона с введением разгрузочной выточки на торце и дополнительная фиксация инструмента тремя радиальными штифтами в патроне, что позволяет реализовать передачу максимально возможного крутящего мо-

©Д. С. Леонович, С. И. Долгих, 2017

63

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

иркутским государственный университет путей сообщения

Современные технологии. Системный анализ. Моделирование № 4 (56) 2017

мента на инструмент. Для увеличения работоспособности термопатрона была введена дополнительная фиксация тремя радиальными штифтами с реализацией ответных трёхзаходных канавок под углом 130 на хвостовике фрезы. В этом случае точностные характеристики сохраняются, а крутящий момент передаётся штифтовым механизмом. С использованием штифтового механизма ограничение по передаваемому моменту будет зависеть лишь от свойств металла до значений среза/смятия, а также диаметра штифтов, в результате чего станет возможным достижение предельных значений крутящего момента станка при фрезеровании деталей с использованием термопатрона. Представлены результаты моделирования предельного момента нагружения конструкции усовершенствованного термопатрона в зависимости от крутящего момента фрезы в универсальной программной системе конечно-элементного анализа в программе Апяуя 14.0. При разработке термопатрона была также усовершенствована классическая конструкция за счёт применения разгрузочной выточки на торце патрона для снижения напряжений, возникающих при фиксации инструмента за счёт натяга. Описанная в работе методика даёт возможность изготавливать представленный термопатрон в цехах подготовки производства отечественных предприятий.

Ключевые слова: термопатрон, усовершенствование, импортозамещение, крутящий момент, разгрузочная выточка.

D. S. Leonovich S. I. Dolgikh 9

1 Irkutsk National Research Technical University, Irkutsk, the Russian Federation

2 St. Petersburg National Research University of Information Technologies, Mechanics and Optics, St. Petersburg, the Russian Federa-Received: September 8, 2017

METHOD OF CONSTRUCTING AND FUNCTIONALITY IMPROVEMENT OF SHRINK CHUCKS FOR DOMESTIC ENTERPRISES

Abstract. 'The article presents an overview of the principle of operation of a shrink chuck of a classical design, considering its advantages and disadvantages. The paper describes a competitive technique for designing a shrink chuck in the production preparation shops at enterprises of mechanical engineering industry in Russia. Particular importance of the proposed version of the improvement of the shrink chuck is the introduction of a discharge groove on the end and an additional fixation of the tool by three radial pins in the chuck, which makes it possible to transmit the maximal possible torque to the tool. To increase the efficiency of the shrink chuck, an additional fixation of the three radial pins, with the implementation of the response-start grooves at an angle of 1300 on the mill shank, is introduced. In this case, the accuracy characteristics are maintained, and the torque is transmitted by a pin mechanism. Using the pin mechanism, the limit for the transferred torque will depend only on the properties of the metal to values of shear/bearing failure, and the diameter of the pins, whereby it will be possible to achieve the limit values of the torque of the machine when milling parts using the shrink chuck. The results of the modeling of the loading torque of the improved shrink chuck design are presented depending on the torque on the mill in Ansys 14.0, the universal program system of finite element analysis. When developing the shrink chuck, the classical design was also improved through the use of the discharge groove on the end face of the chuck in order to reduce the stresses generated at the fixing tool due to the tension. The described methodology allows manufacturing the presented shrink chuck in the production preparation shops of the domestic enterprises.

Keywords: shrink chuck, improvement, import substitution, torque, discharge groove.

Введение

Ключевым аспектом развития любых технологий в машиностроительной отрасли является стремление получить готовое изделие заданного качества с минимальными производственными затратами. Качество и точность изготовленных деталей в современном производстве во многом обуславливается технологией, а так же используемым оборудованием и оснасткой. Учитывая, что одним из основных способов получения готовых деталей в машиностроения является обработка металлов резанием, с повышением точности продукции производство выдвигает жесткие требования к точности закрепления режущего инструмента. Как результат, для осевых конструкций инструмента наиболее распространён цилиндрический хвостовик. Редко для фрез применяются хвостовики с конусами Морзе, СК, N0, МА8-ВТ и Н8К, в большинстве случаев исключительно для особо тяжелых условий работы и для инструмента

большого диаметра. В конструкциях шпиндельной оснастки более широкое применение нашли хвостовики ШК, СЯ, N0, МА8-ВТ [1].

В значительной степени, надежность закрепления осевых конструкций инструмента зависит от точности исполнительных размеров их хвостовиков, с чем объясняется переход на исполнительные размеры хвостовиков фрез по Ь5 (ранее исполнительные размеры выполнялись по Ь6), а отечественные стандарты до настоящего времени предусматривают исполнение хвостовиков по Ь8, аналогично универсальному оборудованию [1-4]. Усовершенствование функциональности термозажимных патронов Для повышения трибологических показателей поверхностного слоя возможен вариант лазерного термоупрочнения поверхностей трения [5-8], который может быть применён в теоретической модели изнашивания термоупрочненных поверхностей, обуславливающей механизмы улучшения

износостойкости как следствие гомогенизации микроструктуры некоторого поверхностного слоя с повышенной несущей способностью. Экспериментально подтверждено, что наибольшая износоустойчивость наблюдается в узлах трения при взаимном модифицировании сопрягаемых поверхностей [2, 9-13].

Обобщая вышесказанное, наиболее эффективны термопатроны и патроны, использующие упругие деформации, т. к. в них обеспечивается исключительно высокая жесткости системы «режущий инструмент - шпиндель станка». В их основе лежит метод горячей термоусадки для обеспечения гарантированного натяга в соединении, т. е. образования «монолитного соединения» патрона и инструмента, которое нивелирует вибрации и обеспечивает большую жёсткость инструмента, повышая срок службы и производительность. Изменение исполнительных размеров при прочих равных условиях приводит к увеличению контактных нагрузок и, следовательно, к росту передаваемого крутящего момента.

В настоящее время в Российской Федерации на отечественных инструментальных заводах термозажимные патроны не выпускают и отечественные серийные заводы вынуждены приобретать термопатроны за рубежом.

Таким образом, с целью конкурентного им-портозамещения на своей базе необходима методика проектирования термопатрона и решение задачи увеличения передаваемого крутящего момента, с возможностью изготовления данного подтипа инструментальной оснастки в цехах подготовки производства отечественных предприятий.

К термозажимному патрону, как и к любому типу шпиндельной оснастки, предъявляется ряд требований:

- точное и надежное закрепление в шпинделе станка или в револьверной головке;

- точное и надежное закрепление инструмента;

- требование сохранять рабочие параметры в течение всего срока службы;

- высокая виброустойчивость;

- динамическая отбалансированность (в зависимости от предельной частоты вращения) или наличие конструктивных элементов для балансировки [1].

В настоящее время широко распространена классическая конструкция термопатрона для стандартной фрезы с цилиндрическим хвостовиком (рис. 1).

ш

Рис. 1. Термопатрон классической конструкции с конусом МА8-ВТ

Недостатком классической конструкции термопатрона является ограничение по передаваемому крутящему моменту, которое зависит от образуемого в соединении натяга, что не позволяет реализовывать всех возможностей станков и ограничивает область применения до чистовой обработки.

Для увеличения работоспособности термопатрона возможно введение дополнительной фиксации тремя радиальными штифтами с реализацией ответных трёхзаходных канавок под углом 130° на хвостовике фрезы (рис. 2, 3). В этом случае точностные характеристики сохраняются, а крутящий момент передаётся штифтовым механизмом.

С использованием штифтового механизма ограничение по передаваемому моменту будет зависеть лишь от свойств металла до значений среза/смятия, а также диаметра штифтов, в результате чего станет возможным достижение предельных значений крутящего момента станка при фрезеровании деталей с использованием термопатрона.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Машиностроение и машиноведение

Modern technologies. System analysis. Modeling, 2017, Vol 56, no.4

Современные технологии. Системный анализ. Моделирование № 4 (56) 2017

Рис. 2. Конструкция термопатрона со штифтами (примечание: штифты изображены недозапресованными)

Рис. 3. Фреза с цилиндрическим хвостовиком и тремя винтовыми канавками

Первым этапом проектирования и расчёта термопатрона является определение условия собираемости фрезы в термопатроне, а именно обеспечение гарантированного натяга 5 мкм. Гарантированный натяг будет создаваться за счёт положительной разности размера фрезы и посадочного отверстия в термопатроне. Когда термопатрон нагреется до определённой температуры, то вследствие линейного расширения материалов посадочное отверстие в нём увеличится, после чего в него будет установлена фреза далее, после этапа охлаждения, диаметр посадочного отверстия под фрезу уменьшится, в результате чего образуется натяг. Для обеспечения данного условия необходимо:

1. Подобрать и проанализировать инструментальные материалы, из которых целесообразно изготовить термопатрон, выдерживая условия обеспечения высокой износостойкости наряду с высокой размерной стабильностью для обеспечения долговечности и надёжности изготавливаемого из неё инструмента, что крайне важно для нивелирования биения и обеспечения постоянного натяга, т. к. за счёт натяга передаётся крутящий момент, учитывая, что для обработки труднообра-

батываемых материалов требуется биение не более 10 мкм, а для алюминия - от 3 до 10 мкм. Эти требования обуславливают необходимость вводить требования по балансировке инструмента для понижения биения [1].

С целью достижения высокой размерной стабильности необходимо добиться распада остаточного аустенита для предотвращения линейного изменения размеров с течением времени, т. е. обеспечить термостабильность для стали ШХ15, например, выполнить термическую (возможна термико-циклическая) обработку холодом в режиме -70 °С в течение 1 часа.

Вторым по важности критерием является коэффициент теплового линейного расширения материала - относительное изменение линейных размеров тела с увеличением температуры на 1 °С при постоянном давлении, на основании которого в термопатроне сформируется натяг в охлаждённом состоянии и зазор для обеспечения собираемости при нагреве [14].

2. Выполнить приращение размеров инструментальных материалов в зависимости от температуры нагрева в результате теплового линейного

Машиностроение и машиноведение (S L

оо оо Modern technologies. System analysis. Modeling, 2017, Vol 56, no.4 r

расширения, определив температуру их нагрева для обеспечения установки/демонтажа фрезы в нагретом патроне и гарантированного натяга в охлаждённом состоянии термопатрона.

3. Выполнить расчёт размера диаметра отверстия в патроне и его полей допусков по формуле, исходя из условия собираемости термопатрона - обеспечения зазора А™5 = 0,005 мкм (в нагретом состоянии):

8патр ^тахАА Э-А8 ( С^

где Опатр - минимальный диаметр патрона; dтax - номинальный диаметр фрезы; А8 (°С) - изменение размера отверстия в термопатроне при нагреве.

Определить полученные данные термопатрона можно, рассчитав силу, действующую на фрезу:

с = Ыр-к1 / V (м),

где Ыр - натяг;

с - контактное давление; V- диаметр фрезы;

к] - безразмерный коэффициент для сплошного сечения хвостовика [15].

4. Спроектировать конструкцию термопатрона в зависимости от диаметра хвостовика фрезы, с учётом максимального биения < 3 мкм (посадочного отверстия под фрезу относительно

конуса патрона) и конуса класса точности не менее АТ3.

5. Составить технологический маршрут обработки для получения термопатрона, где для достижения требуемого уровня биения необходимо выполнять финишную обработку внутреннего отверстия согласно схеме, приведённой на рис. 4. Удобно использовать математические модели для расчёта режимов резания и достижения требуемых параметров класса точности и чистоты поверхности, которые можно использовать при создании алгоритма расчета режимов резания на ЭВМ или как составную часть при разработке САПР технологических процессов [16].

Путём моделирования предельные моменты нагружения конструкции усовершенствованного термопатрона в зависимости от крутящего момента фрезы были проведены в универсальной программной системе конечно-элементного анализа в программе Апвув 14.0 [17, 18].

При грубой разбивке сетки (рис. 5) на фрезу был подан крутящий момент в 50 Н-м, 80 Н-м и 100 Н-м. Определено, что при 100 Н-м штифт смялся и продавил соседнюю резьбовую канавку. Оптимальное рабочее состояние зафиксировано при передаваемом крутящем моменте 80 Н-м (рис.6).

неподвижный центр

>

силовое замыкание пружинами на центр

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

подвижныи люнет

Г

3Z

-е-—

3-0

шлифовальный инструмент

Рис. 4. Схема шлифовальной обработки внутреннего отверстия патрона

Современные технологии. Системный анализ. Моделирование № 4 (56) 2017

Рис. 5. Разбивка сетки для расчёта

Рис. 6. Распределение напряжений при воздействии крутящего момента в 80 Н-м на штифт

Заключение

В настоящее время отечественные предприятия не изготавливают термопатроны, поэтому в настоящей работе была предпринята попытка решения немаловажной и актуальной задачи - им-портозамещения, а именно была разработана и усовершенствована конструкция термопатрона, способного передавать повышенный по сравнению с аналогами крутящий момент за счёт специ-

альной конструкции хвостовика фрезы. При разработке термопатрона была также усовершенствована классическая конструкция за счёт применения разгрузочной выточки на торце патрона для снижения напряжений, возникающих при фиксации инструмента за счёт натяга. Описанная в работе методика даёт возможность изготавливать представленный термопатрон в цехах подготовки производства отечественных предприятий.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Обработка деталей на станках с ЧПУ. Оборудование. Оснастка. Технология : учеб. пособие. I О.М. Балла. СПб. : Лань, 2015. 368 с.

2. Балла О.М. Определение составляющих сил резания при фрезеровании методом полунатурного моделирования II Вестн. Иркут. гос. техн. ун-та. 2016. Т. 20. X 11 (118). С. 10-23.

3. Балла О.М. Особенности проектирования сборных конструкций фрез для обработки авиационных материалов II Авиамашиностроение и транспорт Сибири : сб. ст. IX Всерос. науч.-практ. конф. Иркутск, 2017. С. 128-134.

[Щ] Машиностроение и машиноведение (S L

A4 OO Modern technologies. System analysis. Modeling, 2017, Vol 56, no.4 r

4. Балла О.М. Обеспечение точности фрезерования тонких полотен на многоцелевых станках с автоматической сменой инструмента // Авиационная промышленность. 2016. X 4. С. 36-38.

5. Лазерное термоупрочнение поверхностей трения / В.И. Шастин, С.К. Каргапольцев, И.С. Ситов // Journal of advanced research in technical science. Иркутск : Изд-во «Жукова Елена Валерьевна», 2016. 95 с.

6. Шастин В.И., Каргапольцев С.К. Об интеграции комплексного использования технологий лазерного модифицирования на предприятиях ОАО «РЖД» // Вестник Всерос. науч.-исслед. и проект.-конструкт. ин-та электровозостроения. 2016. X 3 (73). С. 53-60.

7. Шастин В.И., Каргапольцев С.К. Лазерное модифицирование сопрягаемых поверхностей трения // Вестник СамГУПС. 2016. X 3 (33). С. 27-33.

8. Шастин В.И., Каргапольцев С.К. Лазерное термоупрочнение пары трения ДВС "кольцо - гильза цилиндра" // Известия Транссиба. 2016. X 2 (26). С. 61-70.

9. Современные методы моделирования на примере моделей торцевой зубчатой передачи / А.А. Ревенский, В.Е. Гозбенко // Безопасность регионов - основа устойчивого развития. Т. 1-2. Иркутск: Изд-во Иркут. гос. ун-т путей сообщ., 2012. 66 с.

10. Ревенский А.А., Гозбенко В.Е. Моделирование торцевой зубчатой передачи // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2011. X 3. С. 119-123.

11. Тупицын А.А., Нечаев В.В., Гозбенко В.Е. Торцовая зубчатая передача с внутренним цевочным зацеплением // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2014. X 3 (43). С. 25-29.

12. Торцовая передача с внешним зацеплением зубчатых колес : пат. 96201 Рос. Федерация : МПК7 F16H 1/32 / Тупицын А. А., Тупицын А. А., Милованов А. И., Ревенский А. А., Гозбенко В. Е. ; заявитель и патентообладатель Иркут. гос. ун-т. путей сообщения. X 2009149300/22 ; заявл. 29.12.2009 ; опубл. 20.07.2010, Бюл. X 19. 2 с.

13. Ревенский А.А., Гозбенко В.Е. Перспективы использования торцевой передачи как альтернативы тяговым передачам электровозов // Транспортная инфраструктура Сибирского региона. 2012. Т. 2. С. 486-492.

14. Металловедение / Гуляев А.П. М. : Металлургия, 1986. 544 с.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

15. Посадки с натягом в машиностроении / Е.И. Берникер. Л. : Машиностроение, 1966. 168 с.

16. Общемашиностроительные нормативы режимов резания / Каргапольцев С.К., Локтев А.Д. и др. Т. 1. М. : Машиностроение, 1991. 640 с.

17. Конюхов А.В. Основы анализа конструкций в ANSYS. Казань : Изд-во КГУ, 2001. 102 с.

18. Наумова Н.В., Иванов Д.Н. Н34 Решение задач теории упругости и гидродинамики в пакете. ANSYS. СПб. : Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2012. 99 с.

REFERENCES

1. Balla O.M. Obrabotka detalei na stankakh s ChPU. Oborudovanie. Osnastka. Tekhnologiya : ucheb. posobie. [Machining of parts on CNC machines. Equipment. Tooling. Technology: Textbook]. St. Petersburg: Lan' Publ., 2015, 368 p.

2. Balla O.M. Opredelenie sostavlyayushchikh sil rezaniya pri frezerovanii metodom polunaturnogo modelirovaniya [Determination of the components of the cutting forces during milling by the method of semi-simulation]. Vestn. Irkut. gos. tekhn. un-ta [Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta], 2016, Vol. 20, No. 11 (118), pp. 10-23.

3. Balla O.M. Osobennosti proektirovaniya sbornykh konstruktsii frez dlya obrabotki aviatsionnykh materialov [Features of design of prefabricated structures of mills for processing aviation materials]. Aviamashinostroenie i transport Sibiri : sb. st. IX Vseros. nauch.-prakt. konf. [Aviation engineering and transport of Siberia: Coll. of works ofIXth AU-Russian scientific practical. con/.]. Irkutsk, 2017, pp. 128-134.

4. Balla O.M. Obespechenie tochnosti frezerovaniya tonkikh poloten na mnogotselevykh stankakh s avtomaticheskoi smenoi instrumenta [Providing precision milling of thin canvases on multipurpose machines with automatic change of tools]. Aviatsionnaya promyshlennost' [Aviation industry], 2016, No. 4, pp. 36-38.

5. Shastin V.I., Kargapol'tsev S.K., Sitov I.S. Lazernoe termouprochnenie poverkhnostei treniya [Laser thermal hardening of friction surfaces]. Journal of advanced research in technical science. Irkutsk : Zhukova Elena Valer'evna Publ., 2016, 95 p.

6. Shastin V.I., Kargapol'tsev S.K. Ob integratsii kompleksnogo ispol'zovaniya tekhnologii lazernogo modifitsirovaniya na predpriyatiyakh OAO «RZhD» [On the integration of the complex use of laser modification technologies at Enterprises of JSCo Russian Railways]. Vestnik Vseros. nauch.-issled. iproekt.-konstrukt. in-ta elektrovozostroeniya [Vestnik VELNII], 2016, No. 3 (73), pp. 53-60.

7. Shastin V.I., Kargapol'tsev S.K. Lazernoe modifitsirovanie sopryagaemykh poverkhnostei treniya [Laser modification of contracting surfaces of friction]. Vestnik SamGUPS, 2016, No. 3 (33), pp. 27-33.

8. Shastin V.I., Kargapol'tsev S.K. Lazernoe termouprochnenie pary treniya DVS "kol'tso - gil'za tsilindra" [Laser thermal hardening of a friction pair of an ICE "ring-cylinder liner"]. Izvestiya Transsiba [Journal of Transsib Railway Studies], 2016, No. 2 (26), pp. 61-70.

9. Revenskii A.A., Gozbenko V.E. Sovremennye metody modelirovaniya na primere modelei tortsevoi zubchatoi peredachi [Modern methods of modeling on the example of models of end gear transmission]. Bezopasnost' regionov - osnova ustoichivogo razviti-ya [Security of regions is the basis of sustainable development], Vol. 1-2, Irkutsk : Irkut. state transport univ-ty Publ., 2012, 66 p.

10. Revenskii A.A., Gozbenko V.E. Modelirovanie tortsevoi zubchatoi peredachi [Modeling of the face gear transmission]. Sovremennye tekhnologii. Sistemnyi analiz. Modelirovanie [Modern Technologies. System Analysis. Modeling], 2011, No. 3, pp. 119-123.

11. Tupitsyn A.A., Nechaev V.V., Gozbenko V.E. Tortsovaya zubchataya peredacha s vnutrennim tsevochnym zatsepleniem [An end-type transmission with an internal pin-wheel gear], Sovremennye tekhnologii. Sistemnyi analiz. Modelirovanie [Modern Technologies. System Analysis. Modeling], 2014, No. 3 (43), pp. 25-29.

12. Tupitsyn A. A., Tupitsyn A. A., Milovanov A. I., Revenskii A. A., Gozbenko V. E. Tortsovaya peredacha s vneshnim zatsepleniem zubchatykh koles [End-type transmission with external toothed gearing]. Patent RF no. 96201: MPK7 F16H 1/32 /; patent applicant and holder is Irkut. state transp. univ-ty. No. 2009149300/22 ; applied Dec 29, 2009 ; published Jul 20,2010, Bull. No. 19,2 p.

13. Revenskii A.A., Gozbenko V.E. Perspektivy ispol'zovaniya tortsevoi peredachi kak al'ternativy tyagovym peredacham elek-trovozov [Perspectives of the use of end gear as an alternative to traction gears of electric locomotives]. Transportnaya infrastruktura Sibirskogo regiona [Transport infrastructure of the Siberian region], 2012, Vol. 2, pp. 486-492.

Современные технологии. Системный анализ. Моделирование № 4 (56) 2017

14. Gulyaev A.P. Metallovedenie [Metallurgy], Moscow: Metallurgiya Publ., 1986, 544 p.

15. Berniker E.I. Posadki s natyagom v mashinostroenii [Interference fitting in mechanical engineering]. Leningrad: Mashi-nostroenie Publ., 1966, 168 p.

16. Kargapol'tsev S.K., Loktev A.D. et al. Obshchemashinostroitel'nye normativy rezhimov rezaniya [General machine-building standards for cutting conditions]. Vol. 1, Moscow: Mashinostroenie Publ., 1991, 640 p.

17. Konyukhov A.V. Osnovy analiza konstruktsii v ANSYS [Fundamentals of structural analysis in ANSYS]. Kazan': KSU Publ., 2001, 102 p.

18. Naumova N.V., Ivanov D.N. N34 Reshenie zadach teorii uprugosti i gidrodinamiki v pakete. ANSYS. [Solution of problems in the theory of elasticity and hydrodynamics in a package. ANSYS] St. Petersburg: St.-Petersb. un-ty Publ., 2012, 99 p.

Информация об авторах

Леонович Дмитрий Сергеевич - аспирант института авиамашиностроения и транспорта, Иркутский национальный исследовательский технический университет, г. Иркутск, e-mail: dmitriy.leonovich@mail.ru

Долгих Сергей Иванович - магистрант кафедры «Оптико-цифровые информационно-измерительные и управляющие системы», Санкт-Петербургский национальный

исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, г. Санкт-Петербург, e-mail: amberoid666@gmail.com

Authors

Dmitry Sergeevich Leonovich - Ph.D. student, Institute of Aviation Engineering and Transport, Irkutsk National Research Technical University, Irkutsk, e-mail: dmitriy.leonovich@mail.ru

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Sergey Ivanovich Dolgikh - Master of the Department of Optical and Digital Information and Measurement and Control Systems, St. Petersburg National Research University of Information Technologies, Mechanics and Optics, St.Peterburg, e-mail: amber-oid666@gmail.com

Для цитирования

Леонович Д. С. Методика конструирования и усовершенствования функциональности термозажимных патронов для отечественных предприятий / Д. С. Леонович, С. И. Долгих // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. — 2017. — Т. 56, X 4. — С. 63-70. — Б01: 10.26731/1813-9108.2017.4(56).63-70.

For citation

Leonovich D.S, Dolgikh S.I. Metodika konstruirovaniya i usovershenstvovanie funktsional'nosti termozazhimnykh patronov dlya otechestvennykh predpriyatii [Method of constructing and functionality improvement of shrink chucks for domestic enterprises]. Sovremennye tekhnologii. Sistemnyi analiz. Modelirovanie [Modern Technologies. System Analysis. Modeling], 2017. Vol. 56, No 4, pp. 63-70. DOI: 10.26731/1813-9108.2017.4(56).63-70.

УДК 621.91.01 Б01: 10.26731/1813-9108.2017.4(56). 70-82

А. В. Лукьянов 1, Д. П. Алейников 9

1 Иркутский государственный университет путей сообщения, г. Иркутск, Российская Федерация 2Иркутский национальный исследовательский технический университет, г. Иркутск, Российская Федерация Дата поступления: 12 октября 2017 г.

ИССЛЕДОВАНИЕ КОЛЕБАНИЙ СИЛ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ФРЕЗЫ С ЗАГОТОВКОЙ ПРИ ПОВЫШЕНИИ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ШПИНДЕЛЯ

Аннотация. В статье рассмотрена задача анализа колебаний сил взаимодействия между инструментом и заготовкой при повышении скорости вращения шпинделя и их влияния на качество фрезерования. На основе ряда проведенных экспериментов по обработке заготовки на современном обрабатывающем центре в различных режимах резания, на скоростях вращения шпинделя 20—30 тысяч оборотов в минуту, получены характеристики пространственных колебаний силы взаимодействия концевой фрезы с заготовкой. Анализ данных с использованием программ и методов теории колебаний показал, что при высоких скоростях вращения шпинделя на ряде режимов обработки режущие кромки фрезы взаимодействуют с заготовкой неравномерно, что снижает качество фрезерования. При увеличении скорости вращения шпинделя, из-за резонансов в станке, шпинделе и взаимных колебаний заготовки и инструмента, спектр силы фрезерования существенно изменяется. Появляются дополнительные гармонические составляющие, указывающие на нарушение взаимодействия режущих кромок с заготовкой. Построение графиков орбит колебаний, вычисление тангенциальных и радиальных силовых воздействий подтверждает данные спектрального анализа. Динамические искажения в измерении сил при фрезеровании с повышенной скоростью, вносимые динамометрическим столом, возникают из-за резонансов в данном средстве измерения. Использованная методика коррекции ошибок измерения повысила точность измерений колебаний сил во время фрезерования с повышенными скоростями вращения шпинделя.

Ключевые слова: высокопроизводительное фрезерование, колебания сил при фрезеровании, вибрация фрез, силы взаимодействия инструмента с заготовкой, качество фрезерования.

Lukyanov A. V. 1, Aleynikov D.P. 9

1 Irkutsk State Transport University, Irkutsk, the Russian Federation 2Irkutsk National Research Technical University, Irkutsk, the Russian Federation Received: October 12, 2017

©А. В. Лукьянов, Д. П. Алейников, 201 <