Разработка методики измерения силы подачи при нарезании глобоидных винтовых поверхностей Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.81.004

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЫ ПОДАЧИ ПРИ НАРЕЗАНИИ ГЛОБОИДНЫХ ВИНТОВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

А. Ю. Яценко Научный руководитель - Л. С. Малько

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева

Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

Е-mail: kr_45_zel@mail.ru

Предложена методика проведения экспериментального исследования технологической составляющей силы резания от подачи при нарезании глобоидных винтовых поверхностей. Использование предлагаемой методики позволяет получить эмпирическую зависимость для определения технологической составляющей силы резания.

Ключевые слова: червячные передачи, глобоидный червяк с линейчатым и вогнутым профилем, технологические составляющие силы резания, ротационное точение, многофакторный эксперимент, технологическое оснащение.

DEVELOPMENT OF METHODS OF MEASUREMENT OF POWER SUPPLY TO THE PROCESSING CONE COUPLE

A. Yu. Yatsenko Scientific Supervisor - L. S. Malko

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: kr_45_zel@mail.ru

The technique of the pilot study the technological component of the cutting force on feed when cutting globoid screw surfaces. Using the proposed method allows to obtain empirical relationship for determining the technological component of the cutting force.

Keywords: worm gears, cone worm with ruled and concave profile, the technological components of the cutting forces, rotational turning, multi-factor experiment, technological equipment.

Глобоидную форму, как правило, имеют наружные поверхности червяков, используемых в червячных передачах. В настоящее время наибольшее распространение в отечественном машиностроении получили глобоидные червяки с линейчатым профилем винтовой поверхности [1]. Теоретическими и экспериментальными исследованиями многих ученых [2] установлено, что дальнейшее увеличение нагрузочной способности глобоидных линейчатых пар можно обеспечить путем применения в передаче зацепления с червяком вогнутого профиля. При этом профиль зубьев сопряженного колеса глобоидной пары должен быть выпуклым. В настоящее время глобоидные передачи с вогнутым профилем червяка (особенно крупногабаритные) не находят применения в промышленности из-за нерациональной конструкции режущего инструмента для нарезания выпукло-вогнутых поверхностей глобоидных пар [3]. Одним из эффективных путей решения этой задачи является применение технологии ротационного точения принудительно вращаемым многолезвийным инструментом с эволь-вентным профилем [4], а также установление эмпирической зависимости для определения технологических составляющих силы резания при обработке винтовой поверхности глобоидного червяка. Установление эмпирической зависимости осуществляется на основе проведения физического эксперимента по предварительно разработанной методике его выполнения.

Разрабатываемая методика измерения составляющих силы резания включает в себя отражение вопросов как математического характера, связанных с проведением многофакторного эксперимента,

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2016. Том 2

позволяющего получить эмпирическую зависимость, так и вопросов применения соответствующего технологического оснащения и регистрирующей аппаратуры.

При подготовке к проведению многофакторного эксперимента типа 23 решаются следующие вопросы: выбор уравнения степенного вида, приведение выбранной зависимости к линейному виду, преобразование независимых переменных в безразмерные, выбор уровней факторов и их кодирование, составление уравнения с введением членов, учитывающих взаимодействие факторов, записанных в кодированных переменных, построение плана и проведение полного факторного эксперимента 23, определение коэффициентов модели, проведение тщательного статистического анализа полученной модели [5].

В состав технологического оснащения входит зубофрезерный станок модели 5К328А, многолезвийного инструмента, а также специальная динамометрическая установка (рис. 1), являющаяся первичным преобразователем. Усилительная и регистрирующая аппаратура представлена на рис. 2.

Рис. 1. Динамометрическая установка: 1 - основание; 2 - корпус; 3 - деформируемый упругий элемент корпуса; 4 - балочка с наклеенными тензодатчиками; 5 - центрирующая шайба; 6 - режущий инструмент; 7 - затяжная гайка; 8 -натяжной винт; 9 - место установки токосъемника; 10 - отверстия для вывода проводников от тензодатчиков к токосъемнику

1 2_ 3 4

/ / / /

—А / / / / / / /

Рис. 2. Блок-схема соединение оборудования и аппаратуры для измерения технологических составляющих силы резания: 1 - первичный преобразователь (динамометрическая установка рис. 1.); 2 - измерительный модуль 2БТ 7010 Тешоше1ег-485; 3 - преобразователь интерфейсов 2БТ 7070; 4 - персональный компьютер с программным обеспечением из набора 2БТЬЛБ

Первичный преобразователь устанавливается на столе зубофрезерного станка основанием 1, на котором центрируют и крепят тремя винтами корпус динамометра 2 (рис. 1.). На корпусе гайкой 7 закрепляют режущий инструмент (многолезвийную ротационную резцовую головку 6). В процессе обработки сила подачи через инструмент деформирует упругий элемент 3 корпуса динамометра. Одновременно сила подачи через натяжной винт 8 и шарик вызывают упругую деформацию балочки 4 с наклеенными на ее поверхности тензодатчиками. В корпус динамометра запрессована шайба 5, которая предохраняет винт 8 от смещения в радиальном направлении во время работы. В шайбе 5 и корпусе динамометра 2 просверлены отверстия для вывода проводников от тензодатчиков к токосъемнику. В верхней части натяжного винта предусмотрено резьбовое отверстие 10, в которое устанавливается токосъемник. Первичный преобразователь подключается к измерительному модулю, который осуществляет преобразование сигнала с датчика в значение напряжения. Аппаратура для измерения технологических составляющих силы резания 2, 3, 4 (рис. 2) является стандартной и поставляется по кооперации. Динамометрическая установка (рис. 1) является специальным элементом блок-схемы (рис. 2). Ее конструкция определена характером исследуемого процесса и изготавливается по индивидуальному чертежу.

Таким образом, использование предлагаемой методики измерения технологических составляющих силы резания позволяет получить эмпирическую зависимость для определения силовых характеристик процесса. Силовые характеристики нужны для оценки эффективности применения ротационного точения и для оценки влияния схемы резания на точностные параметры винтовой поверхности, в значительной мере зависящие от колебания силы резания за один оборот многолезвийного инструмента.

Библиографические ссылки

1. Петров М. С. Червячные глобоидные передачи ; МГТУ «МАМИ». М., 2006. 24 с.

2. Кривенко И. С. Новые типы червячных передач на судах. Л. : Судостроение, 1976. 256 с.

3. Шульц В. В., Геометрическая оптимизация изнашивающихся кинематических пар ; автореф. дис. ... докт. техн. наук. Киев, 1980. 32 с.

4. Трифанов, И. В. Технология ротационного точения винтовой поверхности деталей машин принудительно вращаемым многолезвийным инструментом: монография / И. В. Трифанов, Л. С. Малько, А. В. Сутягин ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2013. 116 с.

5. Спиридонов А. А. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов. М. : Машиностроение, 1981. 184 с.

© Яценко А. Ю., 2016