CC BY
70
The way of analytical calculation of the making shaped screw surface, based on designing involute helicoid surface is considered.
Key words: involute gear, the screw surface making a surface, a technological surface, an initial contour, a modular hobbing cutter.
Matskevich Aleksey Valeryevich, candidate of technical sciences, research associate, alekseymatskevih@bk. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Feofilov Nikolay Dmitrievich, doctor of technical sciences, professor, feofilovndayandex.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Lyovushkin Andrey Sergeevich, postgraduate student, andre ylyovushkin a.mail. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.993
ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРАВЛЕНИЙ РАЗВИТИЯ ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ ПЛАНЕТАРНОГО ФОРМООБРАЗОВАНИЯ РЕЗЬБЫ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ
В.А. Косарев, Н.Д Сугробова
Статья посвящена анализу сборного инструмента для обработки внутренних резьб пластическим деформированием и определению основных направлений развития данного инструмента на базе модели формирования технического задания на разработку.
Ключевые слова: резьба, планетарная обработка, пластическое деформирование, разработка инструмента.
Придание деталям машин окончательной формы путем холодной обработки металлов давлением имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с обработкой резанием; к ним относятся экономия металла, сокращение технологического времени, увеличение усталостной прочности и долговечности деталей, повышение чистоты и точности обработки. Отсутствие стружки создает лучшие предпосылки для автоматизации технологических операций. Примером эффективного использования такого рода обработки металлов может явиться холодное накатывание резьб.
Особенностью известного способа планетарного накатывания внутренних резьб различными устройствами [1, 2] является то, что, благодаря удароподобным процессам деформирования материал постепенно все время в пределах малых отрезков профиль резьбы вытесняется от основания
профиля к его вершине, что приводит к значительному снижению усилий накатывания. Ударное воздействие позволяет создавать значительные напряжения в очаге деформации при сравнительно небольшой затраченной мощности за счет чего можно достичь повышения твёрдости обрабатываемой поверхности в 2,5 - 3 раза [3].
При сравнении величины микронеровностей, получаемых при планетарном раскатывании резьб и при формообразовании фрезерованием, установлено [4], что шероховатость поверхности у раскатанных резьб для всех исследованных материалов (стали 1Х18Н9Т, 10, 20, 20Х; алюминиевые сплавы; латуни Л62, ЛС59-1; медь) в среднем существенно ниже и достигает Ra <1,5.. .2 мкм [5].
Тем не менее, данные способы и устройства не нашли широкого применения в области металлообработки, так как требуют узкоспециализированного специального оборудования и инструмента, что существенно ограничивает технологическую гибкость и эффективность планетарного формообразования внутренних поверхностей в деталях.
Данные устройства требуют жесткого крепления к корпусу станка и прямой кинематической связи с его шпинделем, что делает невозможным применение их на станках с ЧПУ.
Для решения задач по разработке и исследованию инструмента для планетарного формообразования пластическим деформированием на основе результатов анализа накатного инструмента для внутренних резьбовых поверхностей определен ряд наиболее важных признаков, основанных на особенностях кинематики процесса, на конструкции и геометрии накатного инструмента [6, 7] по которым целесообразно классифицировать способ планетарного формообразования внутренних резьб методом пластического деформирования на станках с ЧПУ.
1. Характер трения между инструментом и заготовкой: накатывание резьб с трением качения и накатывание (более корректный термин в данном случае — выдавливание) с трением скольжения.
Для получения наружных поверхностей на деталях, ввиду значительного преимущества по стойкости инструмента и силам деформирования в промышленности, широкое применение нашло только накатывание с трением качения.
Для получения внутренних поверхностей, ввиду сложности обеспечения трения качения между инструментом и заготовкой в отверстиях малого диаметра, широко используется резьбовыдавливание бесстружечны-ми метчиками. Накатывание внутренних резьб с трением качения менее распространено.
2. Характер перемещения инструмента: при формировании профиля обрабатываемой поверхности - инструмент внедряется в заготовку.
3. Способы, которые обеспечивают внедрение инструмента в заготовку: конструктивный и технологический.
При конструктивном способе межосевое расстояние инструмента и заготовки жестко связаны на протяжении формирования профиля обрабатываемой поверхности и остается постоянным, а внедрение витков инструмента в заготовку происходит благодаря особенности его конструкции (наличие заборной и калибрующей частей). Таким образом, производится планетарное формообразование пластическим деформированием с передней направляющей [8].
При технологическом способе накатывание осуществляется за счет изменения межосевого расстояния между инструментом и заготовкой посредством механизма подачи станка и коррекцией параметров характеризующих движение инструмента относительно обрабатываемой поверхности.
4. Характер заполнения металлом впадин между витками инструмента: накатывание инструментом с заполненным контуром и с незаполненным контуром. Накатывание инструментом с заполненным контуром приводит к резкому росту сил деформирования, снижению стойкости инструмента и применяется только в том случае, когда требуется обеспечить высокое качество вершин накатываемой резьбы.
5. Вид подачи инструмента или заготовки: процесс планетарного формообразования с использование радиальной, осевой или комбинированной подачей.
6. Конструкция рабочей части инструмента: накатывание цилиндрическими вращающимися роликами или плоскими жестко связанными с корпусом инструмента дисками.
Для исследования и определения параметров разрабатываемого инструмента необходимо сформировать техническое задание, определяющее систему исходных данных, характеризующую конструкцию инструмента в целом [9].
Формирование взаимосвязей исходных данных с параметрами элементов разрабатываемой конструкции инструмента представлено в виде графа Г 1= (Х, Е), у которого Х - множество вершин, Е - множество ребер, причем каждое ребро 1 С Е представляет собой некоторое подмножество вершин ^ С X (рисунок).
На графе ребра 11 и 12 являются областью формирования исходных данных, которая условно разбита на две группы.
Первая группа 11 исходных данных характеризует обрабатываемую деталь и определяет непосредственно связи между заготовкой и инструментом.
Ребро 12 объединяет вторую группу исходных данных, характеризует условия эксплуатации разрабатываемого инструмента для планетарного формообразования пластическим деформированием.
Ребро 13 объединяет параметры инструмента, разрабатываемого согласно принятым исходным данным ребер 11 и 12 , где условно параметры инструмента разбиты на две группы.
202
Граф Г1 структуры технического задания на разработку инструмента для планетарной обработки пластическим деформированием
Первая группа параметров - ребро 131 относится к рабочей части инструмента и конструкции инструмента в целом.
Вторая группа - ребро 132 объединяет параметры и конструкцию деформирующих элементов.
Отражение связей между группами исходных данных и параметрами инструмента осуществляется с помощью построения матриц смежности графа Г1.
Использование определенных взаимосвязей в матрице дает возможность рассматривать различные варианты конструкции инструмента для решения задач из условий исходных данных планетарного процесса формообразования пластическим деформированием на основе их анализа.
Таким образом, на основе результатов исследований в создании различных конструкций при моделировании накатного инструмента выделены следующие перспективные направления развития сборного инструмента для планетарной обработки внутренних резьб пластическим дефор-
мированием: разработка различного рода конструкций сборного накатного инструмента, у которого рабочим элементом являются цельные или сборные не вращающиеся диски с формой профиля накатываемой резьбы на деформируемой поверхности, работающего по принципу раскатника для внутренних резьб; создание накатного инструмента для процесса планетарного формообразования с одним и более накатными роликами, имеющие как минимум две и более кольцевые резьбовые нитки на рабочей поверхности; с целью расширения технологических возможностей предлагается разработка комбинированного инструмента для обработки внутренней резьбы планетарным способом.
Список литературы
1. А.С. SU № 1551458. МПК5 В21Н3/08. Устройство для накатывания внутренних резьб / Торопов Г.А., Симушин С.Н., Шаменко С.П., Соболев В.В. Опубл. 23.03.1990. Бюл.№11 (71). 3 с.
2. А.С. SU № 1551459. МПК5 В21Н3/08. Устройство для формирования внутренних резьб пластическим деформированием. / Торопов Г.А., Симушин С.Н., Шаменко С.П. Опубл. 23.03.90. Бюл. № 11 (71). 3с.
3. Киричек А.В., Соловьев Д.Л., Лазуткин А.Г. Технология и оборудование статика - импульсной обработки поверхностным статическим деформированием. Библиотека технолога. М.: Машиностроение, 2004. 288 с.
4. Рыжов Э.В., Андрейчиков О.С., Стешков А.В. Раскатывание резьб. М.: Машиностроение, 1979. 176 с.
5. Киричек А.В., Афонин А.Н. Резьбонакатывание. М.: Машиностроение, 2009. 311 с.
6.Султанов Т.А. Резьбонакатные головки. М.: Машиностроение, 1966. 136 с.
7. Резьбообразующий инструмент: учебное пособие / В.А. Гречишников [и др.]; под общ. ред. Хостикоева М.З. Пенза: Технологич. ин-т, 1999. 405 с.
8. Гречишников В.А., Косарев В.А., Инновационные конструкции металлообрабатывающего инструмента для высокотехнологичных машиностроительных производств // Справочник. Инженерный журнал. 2011. №12. С. 38-43.
9. Гречишников В.А., Колесов Н.В., Козлов Е.В. Основы научных исследований в области проектирования и эксплуатации режущего инструмента. М.: Мосстанкин, 1990. 56 с.
10. Гречишников В.А. Основные направления совершенствования инструментального производства. // Вестник МГТУ «Станкин». 2010. № 1.
С. 8-14.
11. Гречишников В.А. Основные направления повышения эффективности инструментальной техники // Технология машиностроения.
2010. № 3. С. 26-29.
12. Султанов Т.А., Артюхин Л.Л. Кинетопластика // СТИН. 2004. № 8. С. 31
13. Косарев В.А., Середа В.В. Расширение технологических возможностей обработки отверстий в корпусных деталях при планетарном движении инструмента на многоцелевых станках с ЧПУ // Вестник МГТУ «Станкин». 2011. № 3. С. 99-101.
14. Гречишников В.А., Седов Б.Е., Романов В.Б. Проектирование дисковой фрезы для обработки винтовой канавки сверла: метод. указ. для выполнения курсовой работы. М.: МГТУ «Станкин», 2007. 32с.
15. Седов Б.Е., Романов В.Б. Влияние заточки долбяка по плоскости на геометрические параметры и погрешность профиля // Вестник машиностроения. 2003. № 11. С. 58.
16. Седов Б.Е., Романов В.Б.Профилирование и шлифование геометрически точных долбяков с фасонной передней поверхностью // Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2005. № 8. С. 5.
17. Петухов Ю.Е., Колесов Н.В. Численные модели режущего инструмента для обработки сложных поверхностей // Вестник машиностроения. 2003. № 5. С. 61.
18. Петухов Ю.Е., Колесов Н.В. Два типа компьютерных моделей режущего инструмента. // СТИН. 2007. № 8. С. 23-26.
19. Петухов Ю.Е.Профилирование режущих инструментов в среде ^йехсаё 3ё // Вестник машиностроения. 2003. № 8. С. 67.
20. Чулин И.В. Особенности проектирования фасонных фрез для обработки поверхностей с прямолинейными образующими // СТИН. 2011. № 12.С. 13-16.
21. Чулин И.В. Проектирование сборных фасонных фрез для обработки боковой поверхности «остряка» стрелочных переводов // Вестник МГТУ «Станкин». 2011. № 1. С. 56-60.
22. Петухов Ю.Е., Домнин П.В. Точность профилирования при обработке винтовой фасонной поверхности // СТИН. 2011. №7. С. 14-17.
23. Петухов Ю.Е., Домнин П.В. Способ формообразования фасонной винтовой поверхности стандартным инструментом прямого профиля. / Вестник МГТУ «Станкин». 2011. № 3. С. 102-106.
24. Петухов Ю.Е., Домнин П.В. Компьютерное моделирование обработки винтовой канавки на заготовке концевой фрезы // Известия МГТУ «МАМИ». 2011. №2. С. 156-164.
25. Петухов Ю.Е., Домнин П.В. Решение обратной задачи профилирования на базе схемы численного метода заданных сечений // Инженерный журнал. Справочник. 2011. №11. С. 26-29.
Косарев Владимир Анатольевич, д-р техн. наук, проф., voko55@,vandex.т, Россия, Москва, МГТУ «СТАНКИН»,
Сугробова Наталья Дмитриевна, асп., sugrobova.nataliaa.mail.ru, Россия, Москва, МГТУ «СТАНКИН»
DEFINITION THE DIRECTIONS OF DEVELOPMENT OF AN INSTRUMENT FOR PLANETARY FORM FORMA TION THREAD BY PLASTIC DEFORMA TION
V.A.Kosarev, N.D. Sugrobova
The article is devoted to the analysis of the precast tool for processing of internal threads by plastic deformation and the definition of the main directions of development of the tool on the basis on the formation model of technical assignment for the development.
Key words: Thread, planetary processing, plastic deformation, the development tool.
Kosarev Vladimir Anatolevich, doctor of technical sciences, professor, voko55@yandex. ru, Russia, Moscow, MSTU «STANKIN»,
Sugrobova Natalia Dmitrievna, postgraduate, sugrobova. nataliaa.mail. ru, Russia, Moscow, MSTU «STANKIN»
УДК 621.833; 621.9.02-589.22; 519.677
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ РАСЧЕТ ИСХОДНОГО ПРОФИЛЯ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ РЕЙКИ ДЛЯ ОБКАТНЫХ ЗУБОФАСОЧНЫХ ФРЕЗ
А.С. Ямников, О.А. Ямникова, А.А. Маликов
Показаны основные аналитические зависимости для расчета исходного контура инструментальной рейки гребенчатых фрез, предназначенных для удаления заусенцев по контуру зуба эвольвентного зубчатого колеса. Разработана система автоматического проектирования пары «инструмент-рейка», которая позволяет сократить время на разработку нового инструмента, а также избежать возможных ошибок, так как система визуально демонстрирует пространственное расположение рейки и фрезы.
Ключевые слова: зубья, фаски, гребенчатая фреза, обкат, автоматизация проектирования.
Традиционная технология изготовления зубчатых колес, получившая наибольшее распространение в машиностроительном производстве, включает в себя две операции: предварительное зубонарезание и отделочночистовую обработку зубьев колеса (шевингование). Низкая исправляющая способность процесса шевингования (в пределах 1.. .1,5 степени точности)
