Создание 3D модели процесса зубофрезерования Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

дут способствовать созданию кругов повышенных характеристик работоспособности.

Список литературы

1.Мишнаевский Л.Л. Износ шлифовальных кругов. - Киев: Наук. думка, 1982. - 192с.

УДК 621.9.014: 621.833.1

С.И. Тахман, Л.В. Рохин, О.А. Тюкалов Курганский государственный университет

СОЗДАНИЕ 3D МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ЗУБОФРЕЗЕРОВАНИЯ

Аннотация

Для аналитического расчета технологических составляющих сил резания при зубофрезеровании разработана параметрическая модель процесса формирования впадины между зубьями нарезаемого колеса с оценкой геометрических характеристик каждого срезаемого слоя, удаляемого зубьями червячной фрезы.

Ключевые слова: зубофрезерование, червячная фреза, срез, объем срезаемого слоя.

S.I. Takhman, L.V. Rokhin, O.A. Tyukalov Kurgan State University

CREATION 3D MODELS OF THE GEAR MILLING PROCESS

Annotation

For analytical calculation technological forming power of the cutting under hobbing cutter is designed parametric model of the shaping the hollow between teeth wheel process about with estimation of the geometric features each cut layer, deleted teeth of the hob cutter.

Key words: gear milling, hob cutter,cutting, volumr cut

layer.

Введение. Процесс зубофрезерования каждой впадины между зубьями нарезаемого колеса состоит из суммы единичных резов от каждого зуба червячной фрезы, участвующего в обработке. До сих пор в нормативной документации по назначению режимов зубообработки отсутствует силовая часть, важная для их оптимизации. Кроме свойств обрабатываемого материала для оценки сил резания необходимо знать определённые характеристики всех единичных срезов. Наиболее важные из них -площадь срезаемого слоя и активные длины режущих кромок зуба в любой момент процесса резания. Но эти параметры изменяются как по пути резания на каждом зубе при вращении фрезы, так и в зависимости от положения зуба на линии зацепления относительно полюса зацепления. Поэтому возникают задачи определения числа резов, необходимых для формирования каждой впадины, и характеристик срезаемых слоёв при формировании зубьями фрезы одной впадины нарезаемого колеса. При зубофрезеровании на врезании и выходе зубьев фрезы силы резания снижены по сравнению с установившимся процессом обработки. Для решения поставленных в работе задач разрабатывается обобщённая параметрическая 3D модель процесса зубофрезерования в безразмерных коэффициентах, соотнесённых

с модулем зацепления. Для её создания используется система параметрического проектирования T-FLEX CAD. 1. Создание модели. Исходные данные для создания модели:

1) для нарезаемого колеса: m - модуль;

Z 2 - число зубьев;

ha = 1 • m - высота головки профиля зуба;

hf = 1,25 • m - высота ножки профиля зуба;

2) для червячной фрезы:

S0 - подача на оборот фрезы; а = 20° - угол зацепления; n = 1 - количество заходов фрезы; m - модуль; Z1 - число зубьев;

ha' = 1,25 ■ m - высота головки профиля зуба; hf' = 1,25 • m - высота ножки профиля зуба; ra1 - радиус вершин зубьев.

Фреза предназначена для нарезания колес с эволь-вентным профилем зубьев.

Рассмотрено встречное фрезерование. Разработка модели зубообработки начинается с создания двух систем координат, жестко связанных с нарезаемым колесом и червячной фрезой.

Взаимное расположение указанных систем координат соответствует кинематической схеме зубофрезерно-

го станка и приведено на рис. 1, где AW - межосевое расстояние, вычисляемое по зависимости:

Aw = ral + m• (0,5• Z2 -1,25) Процесс обработки будем моделировать, изменяя угол поворота червячной фрезы - Fi .

Рис.1. Системы координат нарезаемого колеса и червячной фрезы

Одновременно при последовательном перемещении прямолинейного профиля зубьев фрезы относительно профиля зубьев нарезаемого колеса происходит вращение заготовки и обката зубьев колеса по эвольвенте.

Если при нарезании зубьев однозаходная фреза поворачивается на один оборот = 2 • 71, то и заготовка

должна повернуться на один шаг

Psi =

7

V 2 у

Поэтому угол поворота нарезаемого колеса будет равен:

Psi = F

ные винтовые канавки. Для этого создаем профиль этой канавки (рис. 3) и применяем операции «Массив» и «Спираль».

В данной модели пренебрегаем затылованием задних поверхностей зубьев и некоторыми конструктивными элементами фрезы, которые не влияют на конечные результаты исследования.

В результате получили модель зубообработки (рис. 4).

Для обработки зубьев колеса по всей ширине венца фрезе сообщается продольная подача - непрерывное перемещение параллельно оси заготовки. Переход по длине зуба от одного профилирующего сечения к следующему моделируется периодическим смещением вдоль подачи на величину:

s=.

2 ■ л

Для того, чтобы витки фрезы и зубья колеса касались одной пространственной рейки, ось фрезы установим под углом к нормальному сечению рейки.

Таким образом, система координат червячной фрезы относительно системы координат заготовки имеет следующие преобразования (рис. 1):

1) начала координат этих систем расположены на

расстоянии AW ;

2) вращение фрезы вокруг своей оси Fi ;

3) поворот фрезы вокруг нарезаемого колеса Psi ;

4) ось вращения фрезы наклонена под углом w ;

5) перемещение фрезы вдоль оси нарезаемого колеса S .

Разработка 3D модели червячной фрезы начинается с построения профиля передней поверхности зуба (рис. 2).

Рис. 2. Профиль передней поверхности зуба

Определив шаг зубьев, создаем несколько витков ранее созданного профиля. В результате образуется твердотельная винтовая поверхность (рис. 3).

Рис. 3. Твердотельная винтовая поверхность

Для получения режущих кромок и передних поверхностей остальных зубьев необходимо получить продоль-

Рис. 4. Модель зубообработки

2. Моделирование срезаемых слоев.

Для проведения исследования достаточно получить срезы при формировании одной впадины нарезаемого колеса. Поэтому расположим фрезу таким образом, что ее ось вращения окажется на уровне верхнего торца нарезаемого колеса, после чего зубья будут резать полным профилем.

Задавая значения переменной , фрезе сообщается вращение и движение обката. В результате пересечения зубьев фрезы с нарезаемым колесом из последнего удаляется та часть металла, которая срезается каждым зубом. В результате получаем частично обработанную впадину между зубьями нарезаемого колеса (рис. 5).

Рис. 5. Частично обработанная впадина между зубьями колеса

Закончив обработку впадины, повернем нарезаемое колесо на 3600, при этом фреза опустится на величину подачи Э.

Повторим имитацию обработки впадины, но после поворота фрезы на один зуб будем сохранять срезаемые элементы, получающиеся в результате пересечения колеса и траектории движения зуба. На рис. 6 показаны три из них.

2

СЕРИЯ «ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ», ВЫПУСК 5

119

I

Рис. 6. Срезы

С помощью операции «Измерить» находим объемы срезаемых элементов от каждого зуба червячной фрезы. Полученные результаты представлены в табл. 1.

Таблица 1

Объемы срезаемых элементов

№ зуба Объем среза, 3 мм № зуба Объем 3 среза, мм

1 0,0085 20 8,1032

2 0,3412 21 10,0597

3 0,5487 22 1,4205

4 1,9459 23 11,3764

5 1,8334 24 0,7088

6 2,7577 25 4,8434

7 3,8774 26 1,3102

8 2,3523 27 2,3648

9 6,2626 28 3,0682

10 1,9684 29 0,7478

11 6,9980 30 3,4349

12 3,9558 31 0,2626

13 6,1330 32 1,8295

14 9,1042 33 0,3239

15 4,8210 34 0,5568

16 15,5963 35 0,5958

17 3,0468 36 0,0185

18 14,4922 37 0,3543

19 4,9109

Заключение. Анализируя срезаемые элементы видно, что сечения среза имеют сложную объемную конфигурацию, а зубья червячной фрезы по ее длине загружены неравномерно. Наибольшие слои металла снимают зубья, работающие по дну впадины в области полюса зацепления. Затем, при профилировании второй стороны впадины, нагрузка уменьшается.

УДК 621.19

А.К. Остапчук, В.Е. Овсянников Курганский государственный университет

К ВОПРОСУ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОЙ ВЕЛИЧИНЫ КОЭФФИЦИЕНТА ЗАКРЕПЛЕНИЯ ОПЕРАЦИЙ

Аннотация

В данной работе рассматриваются вопросы определения оптимальной величины коэффициента закрепления операций в зависимости от различных технико-экономических факторов: кадрового состава структурной единицы, на базе которой предполагается осуществлять выпуск продукции, трудоемкости изготовления продукции и затрат на выпуск продукции.

Ключевые слова: коэффициент закрепления операций, ЕСТПП, затраты.

A.K. Ostapchuk, V.E. Ovsyannikov Kurgan State University

TO THE QUESTION OF DEFINITION OF OPTIMUM SIZE FACTOR OF FASTENING PROCEDURE

Annotation

In the given work questions of definition of optimum size of factor of fastening procedure depending on various technical and economic factors are considered: personnel structure of structural unit on which base it is supposed to carry out output, labour inputs of manufacturing of production and expenses for output.

Key words: Factor of fastening of operations, ESTPP, expenses.

Введение. Согласно ГОСТ 14.001-73 основное назначение ЕСТПП (единой системы технологической подготовки производства) заключается в установлении системы организации и управления процессом технологической подготовки производства. Снижение трудовых и материальных затрат, т.е. норм расхода ресурсов на производство единицы продукции в значительной мере обусловлено величиной нормативов: технических, технологических, организационных и др.

Если фактическим или плановым нормативам производства соответствуют фактические или плановые нормы расхода ресурсов, то оптимальным нормативам в производстве соответствуют минимальные нормы расходования соответствующих ресурсов. Все это определяет оценку величины существующих нормативов производства, их планирование и выбор оптимальных норм, а так-