CC BY
74
Список литературы
Омельченко Л.А. Протасьев В.Б. Спиридонов Э.С. Конструктивные параметры фрез и режимы резания при фрезеровании корешков бумажных блоков // Фундаментальные и прикладные проблемы технологии машиностроения. Орел: ОрелГТУ, 2002. С. 113-119.
V. Protasjev, L. Omelchenko
Definition of critical force at milling of backs ofpaper blocks
The mathematical model offace milling of backs of paper blocks considering mechanical properties of a paper geometrical parametres of cutting elements its degree затупления and conditions of fastening of foot of a paper is considered. Model criterion function is definition of critical force necessary to start cutting process.
Получено 07.04.09
УДК 621.99
И.Л. Сандгартен, асп., (4872) 33-23-10, tms@tsu.tula.ru (Россия, Тула, ТулГУ)
МОДЕРНИЗАЦИЯ ЗАТОЧНЫХ И РЕЗЬБОШЛИФОВАЛЬНЫХ СТАНКОВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ МЕТЧИКОВ С ВЕДУЩИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Описывается модернизация заточных и резьбошлифовальных станков для обработки метчиков с ведущими элементами. Для осуществления нестандартного цикла движения шлифовального круга используют модернизированный механизм качания шлифовальной бабки и специальные кулачки.
Ключевые слова: метчики с ведущими элементами, специальные кулачки, механизм качания.
Известны конструкции метчиков для обработки точных внутренних резьб с «ведущими элементами» на калибрующей части [1, 2, 3]. Наличие ведущих элементов не позволяет изготавливать такие инструменты на применяемом в производстве оборудовании без его усовершенствования и разработки специальной технологической оснастки. Отличительными особенностями при изготовлении метчиков с ведущими элементами, в отличие от стандартных, являются:
- 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;
- обеспечение различных форм затыловочных поверхностей на режущих и ведущих зубьях соответствующих перьев на заборной части инструментов.
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 [4].
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 новых конструкций метчиков и головок с поочередно расположенными режущими и ведущими (выглаживающими) элементами. Кроме того, рабочая часть рабочая часть новых конструкций резьбообразующих инструментов в зависимости от их типор азмер а вида повер хности под р езьбу, материала детали и других условий должна иметь различные величины за-тылования ^ ^, ^ и различные величины перепадов А и А1 между элементами (рис. 1).
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 затыло-вания) может быть получена за применения специального (двухпрофильного) затыловочного кулачка и соответствующего рычажно-передающего механизма. Схема такой модернизации представлена на рис. 2.
Получение затылованной по архимедовой спирали задней поверхности с величиной спада k 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 ПЛ 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 О а их соприкосновения с опорной поверхностью планки люльки регулируется винтами 1 и 2.
Для нарезания резьб групп Б и N
і і
Для нарезания резьб группы Ь
Рис. 1. Конструкции автоматных метчиков с ведущими элементами
Поверхности Пк и ПА кулачка 6 (рис.2) имеют соответственно рабочие зоны: АЛ], выполненную по архимедовой спирали, и ББ], выполненную по дуге окружности. Зона АА] обеспечивает получение необходимого профиля и величины к затылования заборного участка режущих элементов, а зона ББ] - получение задней поверхности, соответствующей поверхности усеченного конуса, и перепада А на ведущих элементах обрабатываемого инструмента. Величина к 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
163
кулачок работает зоной АА] профиля Пк, к = Ик1, где Ик - постоянная для данного кулачка величина подъема профиля Пк в пределах зоны АА]; I -передаточное отношение затыловочного механизма, определяемое по формуле
/='А а1к
где 1к и Гк - плечи, зависящие от положения ползуна 7 (рис.2) на опорной поверхности планки люльки; а и Ь - постоянные величины для данного за-тыловочного механизма.
Шлифовальный круг
Рис. 2. Схема модернизации шлифовально-затыловочного
станка мод. МФ4А
Таким образом,
ъи
k = hk-k • (*)
alk
Анализ соотношения (1) показывает, что изменение величины за-тылования k режущих перьев зависит от величин lk и l'k, то есть от положения ползуна 7 (рис.2), а именно при lk ^ 0 (lk max) k 0, а при lk ^ max (lk min) k ^ max. Затылование ведущих перьев с выдерживанием
перепада А обеспечивается рабочей зоной ББ] профиля ПЛ кулачка. При этом заданная форма профиля обрабатываемой поверхности метчика определяется выполненным по дуге окружности участком ББ1 кулачка, а А наличием исходной величины hA = Re-e1 - Ra, где Re-e1 - радиус с которым выполнен профиля ПА кулачка в пределах зоны ББ]; Ra - радиус расположения точки А профиля Пк, являющейся начальной точкой рабочей зоны АА]. Величина А определяется из соотношения
lA
А = khA ТГ + ^А’ (2).
lA
где 1а и lА - плечи, зависящие от положения ползуна 8 (рис. 2) поверхности
планки люльки; sA - 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 sA постоянна по величине и направлению, поэтому А = f(lA l'A); при lA ^ min (l'A ^ max) А ^ min; при lA ^ max (l'A ^ 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 резьбошлифовальных 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 профілем кулачка. Последний может быть легко заменен другим. С учетом этого, а также поставленных выше условий была разработана схема модернизации механизма затылования резьбошлифовальных станков моделей 5822 и 5822М, обеспечивающая необходимые технологические условия для шлифования резьбы инструментов с ведущими элементами (рис. 3).
На конце вала механизма затылования взамен обычного устанавливается затыловочный кулачок 2 со специальным профилем, обеспечивающим за один оборот затылование одного режущего и одного ведущего элементов инструмента. С этой целью передаточное отношение сменных шестерен гитары подбирается таким, чтобы удовлетворялось условие пк = іблпи, где пк и пи - соответственно числа оборотов затыловочного
кулачка и обрабатываемого инструмента.
Для удобства и быстроты настройки станка при изготовлении партии новых инструментов, а также для контроля за правильностью установки и ходом обработки каждого последующего метчика, на станке установлены устройство 1 для фиксации величины угла поворота кулачка механизма затылования 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 за положением профиля затыловочно-го кулачка относительно обкатного ролика линейки механизма затылова-ния, что необходимо для быстрой и правильной настройки станка и контроля за ходом обработки. Устройство 2, контролирующее величину качания линейки механизма затылования, позволяет судить о величине по-
перечного перемещения шлифовальной бабки станка, следовательно, и о величине затылования кі к2 и перепаде А і.
ь
I
станина
Рис. 3. Схема модернизации резьбошлифовальных станков мод. 5822 и 5822М
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 = 2блпи;
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:
1) выключается затыловочный механизм станка;
2) поворотом рукоятки дифференциала станка устанавливается в нужное положение рабочая поверхность профиля затыловочного кулачка, (положение определяется по круговой диаграмме);
3) 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).
Список литературы
1. Матвеев В.В. Нарезание точных резьб. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1978. 88 с.
2. Мирнов И.Я. Метчик для нарезания высокоточных резьб // Машиностроитель. 1983. № 5. С. 27.
3. Сандгартен И.Л. Факторы, влияющие на точность формообразования внутренних резьб метчиками // Вестник ТулГУ. Сер. Инструментальные и метрологические системы. Материалы юбилейной МНТК «Инструментальные системы машиностроительных производств», посвященной 105-летию со дня рождения С.С. Петрухина, 39-31 октября 2008 г. Тула: Изд-во ТулГУ, 2008. С. 131-134.
4. Прогрессивная технология обработки винтовых поверхностей и резьб / А.С. Ямников [др.]; под ред. В.П. Кузнецова. Тула: Изд-во ТулГУ. 2008. 233 с.
I. Sandgarten
Thread grinding machines retrofit for pilot tap manufacturing
The paper covers the issue of grinding machines retrofit for pilot tap manufacturing. To perform a non-conventional grinding wheel motion cycle a retrofit grinding head rocking mechanism and special cams are used.
Получено 07.04.09
