CC BY
125
Чуприков Артем Олегович, канд. техн. наук, начальник бюро, artemline@rambler.ru, 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-line @rambler. 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-лованиярезьбошлифовальных 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
димость такой проработки при внедрении метчиков и резьбообразующих головок с ведущими и выглаживающими элементами определяется их конструктивными отличиями от стандартных. Наличие ведущих элементов не позволяет изготавливать такие инструменты на применяемом в производстве оборудовании без его усовершенствования и разработки специальной технологической оснастки.
В настоящее время наиболее отработанной является технология получения стандартных метчиков, нашедших широкое распространение в машиностроении. Отличительными особенностями при изготовлении метчиков с ведущими элементами являются:
1) обеспечение при шлифовании резьбы по профилю различных форм затыловочных поверхностей на режущих и ведущих перьях или элементах: режущие зубья должны быть затылованы по архимедовой спирали, ведущие - по схеме «спад-подъем-спад», выполненной с заданным радиусом закругления опорной площадки;
2) обеспечение различных форм затыловочных поверхностей на режущих и ведущих зубьях соответствующих перьев на заборной части инструментов. При этом первые затылуются, как и стандартные метчики, по архимедовой спирали, а вторые обрабатываются по дуге окружности, то есть выполняются без затылования.
Таким образом, чтобы получить заданную геометрию рабочей части специальных конструкций метчиков с использованием существующей на предприятиях технологии, необходимо усовершенствовать две основные операции: шлифование профиля резьбы и затылование режущей части (заборного конуса) по наружной поверхности [1, 2, 3, 7].
В инструментальном производстве для выполнения операций шлифования резьбы традиционно используются станки мод. 5821, 5К821В, 5822, 5822М, 5К822В, а для затылования режущей части инструмента по наружной поверхности - затыловочные станки мод. МФ4, МФ4М, специальные затыловочные станки и приспособления, а также различные конструкции приспособлений-качалок. Инструментальные цеха предприятий оснащены, в основном, резьбошлифовальными станками моделей 5821, 5822, 5822М и затыловочными станками модели МФ4А, которые приспособлены для получения геометрии рабочей части стандартных инструментов. Поэтому названные станки не могут быть использованы для обработки метчиков и головок с поочередно расположенными режущими и ведущими (выглаживающими) элементами. Кроме того, рабочая часть рабочая часть резьбообразующих инструментов в зависимости от их типоразмера, вида поверхности под резьбу, материала детали и других условий должна иметь различные величины затылования к, к1, к2 и различные величины перепадов А и А1 между элементами (рис. 1).
Технологии и оборудование обработки металлов резанием
Для нарезания резьб групп Б и N
Для нарезания резьб группы Ь
____ \
1 )
----V ---^----
1 1
Л—
Рис. 1. Конструкции автоматных метчиков с ведущими элементами
Это предъявляет дополнительные требования к технологическим возможностям оборудования и оснастки. Механизмы затылования большинства затыловочных станков и приспособлений основаны на использовании рычажно-кулачковых систем. Именно к таким системам относится механизм затылования станка мод. МФ4А. Анализируя его работу, нетрудно установить, что требуемая для нашего случая закономерность рабочих движений (движений, обеспечивающих нужный профиль затылования) может быть получена за применения специального (двухпрофильного) затыловочного кулачка и соответствующего рычажно-передающего механизма. Схема такой модернизации представлена на рис. 2.
Получение задней поверхности, затылованной по архимедовой спирали с величиной спада к, на режущих элементах обрабатываемого инструмента и не затылованной поверхности ведущих элементов с заданной величиной перепада А между ними обеспечивается соответствующими качающими перемещениями люльки 3 станка относительно оси, проходящей через точку Ол. В центрах люльки устанавливается обрабатываемый инструмент, имеющий ось вращения в точке Ом и совершающий относительно режущей поверхности шлифовального круга такие же перемещения. Необходимые по величине и закономерности перемещения люлька 3 получает от спаренного кулачка 6, имеющего рабочие поверхности Пк и ПА и ось
вращения в точке Ок. Перемещения передаются через рычаги-качалки 4 и 5, которые своими ползушками 7 и 8 воздействуют на опорную поверхность консольной планки люльки 3. Положение ползунов 7 и 8 на рычагах-качалках, установленных на одной оси с центром в точке Ор, и, следовательно, точек Ок и Од их соприкосновения с опорной поверхностью планки люльки регулируется винтами 1 и 2.
Шлифовальный круг
Рис. 2. Схема модернизации шлифовально-затыловочного
станка мод. МФ4А
Поверхности Пк и Пд кулачка 6 (рис. 2) имеют соответственно рабочие зоны: АА1, выполненную по архимедовой спирали, и ББ1, выполненную по дуге окружности. Зона АА1 обеспечивает получение необходимого профиля и величины к затылования заборного участка режущих элементов, а зона ББ1 - получение задней поверхности, соответствующей поверхности
216
усеченного конуса, и перепада А на ведущих элементах обрабатываемого инструмента.
Величина k определяется смещением точки Ом в сторону шлифовального круга за время поворота инструмента на угол, соответствующий центральному углу его режущего элемента. Так как в этот момент кулачок работает зоной АА1 профиля Пк, k = hki, где hk - постоянная для данного кулачка величина подъема профиля Пк в пределах зоны ААь i - передаточное отношение затыловочного механизма, определяемое по формуле
i = kr, (1)
k
где lk и 4 - плечи, зависящие от положения ползуна 7 (см. рис. 2) на опорной поверхности планки люльки; a и b - постоянные величины для данного затыловочного механизма. Таким образом,
bl
k=hk~r. (2)
kalk
Анализ соотношения (2) показывает, что изменение величины за-тылования k режущих перьев зависит от величин lk и fk, то есть от положения ползуна 7 (см. рис. 2), а именно при lk ® 0 (l'k ® max) k ® 0; а при lk ® max (fk ® min) k ® max.
Затылование ведущих перьев с выдерживанием перепада А обеспечивается рабочей зоной ББ1 профиля ПА кулачка. При этом заданная форма профиля обрабатываемой поверхности метчика определяется выполненным по дуге окружности участком ББ1 кулачка, а А - наличием исходной величины hA = Rß-б1 _ Ra , где Rß_ß - радиус с которым выполнен профиля ПА кулачка в пределах зоны ББ1; Ra - радиус расположения точки А профиля Пк, являющейся начальной точкой рабочей зоны АА1. Величина А определяется из соотношения
А = % ~А + eА, (3)
1А
где 1А и 1А - плечи, зависящие от положения ползуна 8 (см. рис.2) поверхности планки люльки; еА - погрешность величины А, связанная с неточностью исполнительных размеров ползуна 8 и рычага-качалки 5, определяющих действительное положение их опорных поверхностей.
Для конкретного механизма затылования станка погрешность еА постоянна по величине и направлению, поэтому А = f(lA, 1А);
при 1А ® min (/А ® max) А ® min; при 1А ® max (/А ® min) А ® max.
Перед началом затылования заборной части метчик устанавливается в центрах станка, механизм затылования приводится в исходное положение, определяемой по рискам на торце кулачка, инструмент поворачивается до упора передней поверхности одного из режущих перьев в специальную подвижную опору и на его хвостовике закрепляется хомутик. Ползуны 7 и 8, перемещаясь с помощью винтов 1 и 2 по опорной поверхности консольной планки люльки 3, настраивают механизм станка на обеспечение принятых значений k и А затылуемого инструмента.
Шлифование профиля резьбы инструментов с ведущими и выглаживающими элементами выполняется на резьбошлифовальных станках моделей 5821, 5822 и 5822М. Для решения задачи, связанной с получением профиля резьбы в новых конструкциях метчиков и рабочих элементов резьбонарезных головок, целесообразно использовать названное выше оборудование. С учетом требований инструментального производства необходимо предусмотреть выполнение следующих условий:
1) модернизация станков, обеспечивающая получение профиля резьбы инструментов с ведущими и выглаживающими элементами, должна быть по возможности простой по конструкции и надежной в эксплуатации;
2) сохранение универсальности станков после модернизации;
3) переналадка станков при смене наименований и типоразмера изготавливаемых инструментов должна быть несложной и непродолжительной по времени;
4) сохранение производительности модернизированных станков.
Получение заданного закона движения рабочего органа, обеспечивающего затылование по профилю стандартного инструмента на резьбо-шлифовальных станках перечисленных выше моделей, осуществляется с помощью кулачковых механизмов. Эти механизмы, как известно, позволяют получать циклически повторяющиеся движения ведомого звена (в нашем случае, необходимые для затылования движения шлифовальной бабки станка), закономерность которых определяется соответствующим профилем кулачка. Кулачок может быть легко заменен другим. С учетом этого, а также поставленных выше условий была выполнена модернизация механизма затылования резьбошлифовальных станков нескольких моделей, обеспечивающая необходимые технологические условия для шлифования резьбы инструментов с ведущими элементами. Схема модернизации станков мод. 5822 и 5822М представлена на рис. 3.
На конце вала механизма затылования взамен обычного устанавливается затыловочный кулачок 3 со специальным профилем, обеспечивающим за один оборот затылование одного режущего и одного ведущего
218
элементов инструмента. С этой целью передаточное отношение сменных шестерен гитары подбирается таким, чтобы удовлетворялось условие пк = 2блпи, где пк и пи - соответственно числа оборотов затыловочного кулачка и обрабатываемого инструмента.
Рис. 3. Схема модернизации резьбошлифовальных станков мод. 5822 и 5822М
Для удобства и быстроты настройки станка при изготовлении партии новых инструментов, а также для контроля правильности установки и хода обработки каждого последующего метчика, на станке установлены
устройство 1 для фиксации величины угла поворота кулачка механизма за-тылования и устройство 2 для контроля величины поперечного перемещения (следовательно, и величины затылования) шлифовальной бабки станка в процессе обработки. Устройство 1 позволяет с помощью круговой диаграммы вести контроль положения профиля затыловочного кулачка относительно обкатного ролика линейки механизма затылования, что необходимо для быстрой и правильной настройки станка и контроля хода обработки. Устройство 2, контролирующее величину качания линейки механизма затылования, позволяет судить о величине поперечного перемещения шлифовальной бабки станка, следовательно, и о величине затылования к2 и перепаде А1.
Настройка станков при шлифовании метчиков с ведущими элементами должна производиться в следующем порядке:
1) на вал затыловочного механизма станка устанавливается соответствующий обрабатываемым метчикам затыловочный кулачок;
2) настраивается гитара затыловочного механизма таким образом, чтобы обеспечивалось условие пк = гблпи;
3) устанавливается обрабатываемый метчик в центрах станка в положение, когда шлифовальный круг периферией касается наружной поверхности наружной поверхности одного из ведущих элементов в средней точке. Это положение определяется пробным касанием или выставляется с помощью специального упора на станке;
4) выключается затыловочный механизм станка;
5) поворотом рукоятки дифференциала станка устанавливается в нужное положение рабочая поверхность профиля затыловочного кулачка, (положение определяется по круговой диаграмме);
6) включается затыловочный механизм станка, определяющий готовность его к работе.
Дальнейшая обработка производится в том же порядке, как и обработка стандартных машинных метчиков. Правильность установки каждого последующего метчика из обрабатываемой партии определяется заданным положением устанавливаемого на хвостовике метчика специального хомута (поводка).
Описанная модернизация станков позволяет без дополнительных капитальных затрат расширить технологические возможности инструментальных станков для шлифования резьбовой части метчиков, что дает возможность шлифовать метчики прогрессивных конструкций.
Список литературы
1. Ямников А.С. Прогрессивная технология обработки винтовых
220
поверхностей и резьб: монография /А.С. Ямников, И.Я. Мирнов,
B.П. Кузнецов [и др.]; под редакцией В.П. Кузнецова. Тула: Изд-во ТулГУ, 2008, 233с.
2. Manufacture of thread-cutting tools with smoothing elements / I.Y. Mirnov, A.A. Malikov, I.L. Sandgarten, A.S. Yamnikov / (2010) Russian Engineering Research 30 (7). P. 742 - 744.
3. Прогрессивные технологии резьбообработки: учеб. пособие / А.С. Ямников, А.А. Маликов, О.А. Ямникова, Д.П. Волков, Е.Ю. Кузнецов. Тула: Изд-во ТулГУ, 2013. 293 с.
4. Сандгартен И. Л., Маликов А.А. Ямников А.С. Метчики для нарезания трапецеидальных резьб. Проектирование и технология изготовления: монография, Изд-во Ламберт, ФРГ. 2012. 143 с.
5. Маликов А.А., Сандгартен И.Л., Ямников А.С. Устойчивость продольного перемещения метчиков с ведущими элементами относительно обрабатываемой резьбы // Известия Тулгу, Технические науки, 2010. Вып. 1. С. 105-108.
6. Ямников А.С., Сандгартен И. Л., Кузнецов В.П. Аналитическое определение деформации ведущих элементов метчиков / СТИН №12. 2009.
C. 29-32.
7. Маликов А.А., Сандгартен И.Л., Ямников А.С. Влияние деформации ведущих элементов метчиков на точность резьбонарезания // Известия ТулГУ, Технические науки, 2010. Вып. 1. С. 89-92.
8. Технология изготовления резьбообразующих инструментов с выглаживающими элементами/ И.Я. Мирнов, А.А. Маликов, И.Л. Сандгартен, А.С. Ямников //СТИН, 2010. №4. С. 27-31.
9. Ямников А.С. Определение сил, действующих на режущую часть метчика/ А.С. Ямников, В.П. Кузнецов, К.Н. Якунин [и др.] / Технология машиностроения, 1999, №0 (пилотный выпуск). С. 13-16.
10. Кузнецов В.П., Сандгартен И.Л., Ямников А.С. Аналитическое определение деформации ведущих элементов метчиков / Материалы научно-технического семинара «Прогрессивные технологии и оборудование механосборочного производства», посвященного 70-летию кафедры «Технология машиностроения» и 110-летию со дня рождения Ф.С. Демьянюка. М. МАМИ, 2009. С. 29-32.
Красильников Виктор Михайлович, канд. техн. наук, доц., зам. директора, instrumental2005@rambler.ru. Россия, Тула, ООО «КПС «Движение»,
Масленников Владимир Аркадьевич, канд. техн. наук, директор, 9417481 @gmail. com, Россия, Тула, ООО «Технология-холдинг»,
Моисеев Евгений Федорович, канд. техн. наук, старший научный сотрудник, начальник опытно-производственного участка, mail@splav. org, Россия, Тула, ОАО «НПО «СПЛАВ»
MODERNIZATION OF MACHINES FOR GRINDING OF TAPS WITH IRONING ELEMENTS
V.M. Krasilnikov, V.A. Maslennikov, E.F. Moiseyev
The scheme of modernization grinding - relieving the machine of fashions is described. MF4A for a backing -off of cutting part of taps, and also modernization of the mechanism of a backing - off the carving - grinding of machines of models 5822 and 5822M, providing necessary technological conditions for grinding of a carving of tools with leading elements.
Key words: the relieving mechanism, taps with leading elements, carving grinding.
Krasilnikov Victor Mikhaylovich, candidate of technical science, docent, deputy director, instrumental2005@rambler. ru. Russia, Tula, JSC «KPS «Dvizheniye»,
Maslennikov Vladimir Arkadyevich, candidate of technical science, director, 9417481 @gmail. com, Russia, Tula, JSC «Tekhnologiya-holding»,
Moiseyev Eugeny Fedorovich, candidate of technical science, senior research associate, chief of a skilled and production site, mail @spla v. org, Russia, Tula, JSC «NPO «SPLAV»
УДК 621.71, 621.7.08
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СБЛИЖЕНИЯ КОНТАКТИРУЮЩИХ ДЕТАЛЕЙ ПРИ ИМПУЛЬСНОМ НАГРУЖЕНИИ
О.С. Кашмин, А.С. Ямников, М.А. Пушканов
В статье описана методика эксперимента и оснастка для определения сближения контактирующих деталей при импульсном нагружении. Предложена степенная модель зависимости и с помощью центрального композиционного ротатабельного планирования эксперимента второго порядка получены полиномиальные зависимости сближения от качества поверхности, материала детали и его твердости, а также угла перекоса сопрягаемых поверхностей.
Ключевые слова: импульсное нагружение, сближение контактирующих деталей, планирование эксперимента, технологические параметры сопряжения.
В узлах запирания стрелкового и автоматического оружия, далее автоматические машины, силовое взаимодействие контактирующих тел часто является ударным. В зоне контакта возникают упругие и пластиче-
222
