WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

На правах рукописи

КОСАРЕВ ДМИТРИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ВНУТРЕННИХ

РЕЗЬБ ФРЕЗАМИ С ТВЕРДОСПЛАВНЫМИ ПЛАСТИНАМИ ПРИ

ПЛАНЕТАРНОМ ДВИЖЕНИИ ИНСТРУМЕНТА

Специальность 05.02.07

Технология и оборудование механической и физико-технической обработки

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2010

Работа выполнена на кафедре «Инструментальная техника и технология формообразования»

Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный технологический университет «Станкин»

(ГОУ ВПО МГТУ «Станкин»)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Гречишников Владимир Андреевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Таратынов Олег Васильевич кандидат технических наук, профессор Михайлов Виталий Алексеевич

Ведущая организация: ОАО «ВНИИИНСТРУМЕНТ», г. Москва

Защита диссертации состоится «24» июня 2010 г. в 14 часов 30 мин. на заседании диссертационного совета Д.212.142.01 в ГОУ ВПО МГТУ «Станкин» по адресу: 127994, ГСП-4, Москва, Вадковский пер., д. 3а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО МГТУ «Станкин».

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения (организации), высылать по указанному адресу в диссертационный совет Д.212.142.01.

Автореферат разослан «22» мая 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук М.А. Волосова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. В условиях развития автоматизации в машиностроении и металлообработке, как базовой отрасли, проблема повышения эффективности производства и обеспечение высокого качества продукции занимает особое место и привлекает внимание ученых и производственников. Следует также учитывать, что основной тенденцией современного машиностроения является повышение точности изготовления деталей, которая является важнейшим условием надежности любых технологических систем.

В настоящее время особый интерес вызывают способы обработки сложных поверхностей на станках с ЧПУ. Планетарное резьбофрезерование фрезами со сменной твердосплавной пластиной (СТП) для внутренних резьб диаметром от 10 мм является одним из таких способов, который наиболее эффективен по сравнению с другими способами обработки внутренних резьб.

Технология нарезания резьб в деталях – один из трудоемких процессов механической обработки. Из-за специфики процесса резьбофрезерования внутренней резьбы с планетарным движением инструмента обработка в ряде случаев сопровождается неустойчивым процессом резания и повышенной нагрузкой на инструмент, что приводит к деформации инструмента и возникновению вибраций.

Отсутствуют объективные рекомендации по выбору режимов и схем резания для обеспечения точности формообразования резьбы с учетом нагрузки на режущую кромку и на инструмент в целом. Данное обстоятельство связано с тем, что силовые характеристики процесса планетарного резьбофрезерования внутренней резьбы исследованы недостаточно глубоко, что не позволяет в полной мере оценить влияние этих характеристик на точность формообразования обрабатываемой резьбы. Из-за этого отсутствует возможность при проектировании сборных резьбовых фрез с СТП для внутренней резьбы более точно рассчитывать оптимальные параметры инструмента и подбирать оптимальные условия обработки для дальнейшего эффективного распространения данного способа.

Поэтому исследование силовых характеристик при планетарном резьбофрезеровании с целью повышения жесткости и виброустойчивости инструмента для обеспечения точности процесса формообразования является актуальной научно-технической задачей.

Цель работы. Повышение точности формообразования внутренних резьб фрезами с твердосплавными пластинами при планетарном движении инструмента на основе исследований силовых характеристик резания, разработки инструмента с повышенной жесткостью и виброустойчивостью.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1.Определить зависимости по влиянию величин срезаемого слоя на силы резания и нагрузку на инструмент на основе исследований кинематических схем планетарного резьбофрезерования внутренних резьб резьбовыми фрезами с СТП с учетом конструктивных параметров инструмента и условий обработки.

2.Разработать алгоритм и программу расчета мгновенных значений составляющих сил резания при планетарном резьбофрезеровании внутренних резьб.

экспериментального исследования мгновенных составляющих сил резания.

4.Разработать способ и конструкцию инструмента с повышенной жесткостью при нарезании внутренней резьбы с планетарным движением инструмента и исследовать ее работоспособность.

5.Исследовать влияние повышения жесткости инструмента на точность формообразования внутренней резьбы при планетарном резьбофрезеровании.

6.Разработать измерительную схему и установку и экспериментально исследовать виброустойчивость инструмента.

7.Разработать и исследовать сборную резьбовую фрезу с СТП с повышенной виброустойчивостью.

Научная новизна работы состоит:

- в установленных аналитических зависимостях по определению сил резания при встречном, попутном планетарном резьбофрезеровании и радиальном врезании с учетом: величины срезаемого слоя, схемы резания, кинематического заднего угла, геометрических параметров твердосплавной пластины и отношения диаметра обрабатываемого отверстия к диаметру инструмента Dотв./Dфр.;

- в закономерностях характера изменения составляющих сил резания при попутном, встречном планетарном резьбофрезеровании внутренней резьбы и радиальном врезании на основе экспериментальных данных;

- в алгоритме для определения максимальных и мгновенных составляющих сил резания на протяжении длины контакта зуба фрезы с деталью при попутном и встречном планетарном резьбофрезеровании внутренней резьбы;

- в обосновании возможности применения резьбовой фрезы с СТП с передней направляющей при планетарном резьбофрезеровании и экспериментальном подтверждении обеспечения точности формообразования внутренней резьбы;

- в экспериментальном определении демпфирующей способности сборной твердосплавной резьбовой пластины со вставками из различного материала и разработке рекомендаций по их применению.

Практическая ценность работы состоит:

- в разработке методики определения нагрузки на режущую кромку твердосплавной пластины и на инструмент в целом, реализованной в программном обеспечении для ПК, которая дает возможность при проектировании сборных резьбовых фрез для внутренней резьбы более точно рассчитывать оптимальные параметры инструмента и подбирать оптимальные условия обработки;

- в рекомендациях по подбору режимов и схем резания для обеспечения точности формообразования резьбы, полученных на основе алгоритма и программы расчета максимальных и мгновенных составляющих сил резания при планетарном резьбофрезеровании внутренней резьбы;

- в разработке конструкции резьбовой фрезы с передней направляющей, способной обрабатывать внутренние резьбы глубиной более трех диаметров инструмента в пределах допуска на резьбу и обоснованных рекомендациях по ее применению;

- в рекомендациях по применению твердосплавных пластин с демпфирующими вставками с целью уменьшения амплитуды радиального перемещения твердосплавной пластины от вибрационных нагрузок.

Методы исследования. Теоретические исследования базировались на основных положениях теории резания металлов, теории проектирования режущих инструментов, методов математического и компьютерного моделирования.

Экспериментальные исследования проводились в лабораторных условиях с использованием лабораторного оборудования и измерительных средств, в том числе динамометрической станции с УДМ-600, микроскопа БМИ с использованием фотоаппаратуры Canon PC1008, измерительной системы с датчиками малых перемещений мод. 217Н-212. Достоверность научных выводов обеспечивается согласованием расчетных и экспериментальных данных. При обработке экспериментальных данных использовались статистические методы.

Реализация работы. Разработанные в диссертационной работе рекомендации используются на предприятии ОАО «МИЗ», а также в учебном процессе по курсу «Инструментальные системы интегрированных машиностроительных производств»

кафедры «Инструментальная техника и технология формообразования» ГОУ ВПО МГТУ «Станкин».

Апробация результатов исследования. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили одобрение на 4 конференциях, в том числе на Международной юбилейной научно-технической конференции “Инструментальные системы машиностроительных производств”, посвященной 105-летию со дня рождения С.С. Петрухина, (г. Тула, 2008 г.), на 6-й Международной научнотехнической конференции «Проблемы качества машин и их конкурентоспособности» (г. Брянск, 2008 г.), обсуждались на заседании кафедры «Инструментальная техника и технология формообразования» МГТУ «Станкин», а также были удостоены бронзовой медали на IX Московском международном салоне инноваций и инвестиций 2009, золотой медали на 34 Международном салоне изобретений «INOVA» (г. Загреб, 2009 г.) и бронзовой медали на XIII Московском международном салоне промышленной собственности «Архимед-2010».

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе три работы в журналах, входящих в перечень ВАК и 2 патента на изобретение.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы и приложения. Материал диссертации изложен на 185 страницах машинописного текста, содержит 91 рисунок и 17 таблиц, список литературы из 111 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулирована конечная цель исследования и раскрывается научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе приводится аналитический обзор видов резьб и резьбовых деталей, применяемых в машиностроении и методов их изготовления.

Из проведенного анализа состояния вопроса выявлено, что наиболее проблемные стороны, связанные с процессом резьбообразования в машиностроении – это обработка внутренних резьбовых поверхностей на станках с ЧПУ в корпусных деталях. Несмотря на то, что доля корпусных деталей составляет 9 %, затраты на их изготовление значительны.

Также установлено, что одним из наиболее эффективных способов с точки зрения автоматизации процесса, повышения производительности и точности обрабатываемой резьбовой поверхности, является способ планетарного резьбофрезерования.

В последнее время рост количества многокоординатных станков с ЧПУ в металлообработке вызвал новый виток развития данного способа нарезания резьбы.

В результате проведенного анализа инструмента для планетарного резьбофрезерования установлено, что резьбовые фрезы с СТП для обработки внутренних резьб диаметром от 10 мм являются одним из эффективных, типы и конструкция которых в настоящее время широко представлены на рынке инструмента ведущими фирмами «Titex Plus», «Vardex», «Korloy», «Kennametal» и другие.

Среди множества факторов, влияющих на точность формообразования при планетарном резьбофрезеровании, выявлено, что наибольшие погрешности возникают из-за недостаточной жесткости корпуса и виброустойчивости инструмента, где потеря точности может составлять 30-60%. Причем это обстоятельство при повышенной динамической нагрузке от сил резания не позволяет работать на более высоких скоростях и оптимальных режимах резания, что понижает производительность и эффективность применения данного способа резьбообразования (рис. 1).

Диаграмма соотношения параметрических факторов, влияющих на точность формообразования внутренней резьбы при планетарном резьбофрезеровании.

1 – погрешность предопределяется неточностью установки инструмента на обрабатываемый размер по отношению к детали;

2 – погрешность связана с ошибками программирования и настройки станка системы ЧПУ;

3 – погрешность обусловлена методами и средствами измерения;

4 – погрешность, зависящая от конструкции и точности изготовления присоединительных поверхностей в инструментальной системе;

5 – погрешность параметра винтового движения;

6 – погрешность изготовления СТП;

7 – погрешность изготовления гнезда под СТП;

8 – погрешность изготовления корпуса инструмента;

9 – погрешность, предопределяемая жесткостью корпуса инструмента;

10 – погрешность, связанная с величиной деформации в стыках приспособления с инструментом;

11 – погрешность, возникающая под действием динамических нагрузок, определяемая амплитудой перемещения режущей кромки;

12 – погрешность, связанная с износом режущего инструмента.

Установлено, что существующие методики для расчета оптимальных параметров инструмента на стадии проектирования и процесса планетарного резьбофрезерования резьбовых отверстий не отличаются высокой точностью, так как силовые характеристики процесса исследованы недостаточно глубоко.

Таким образом, исследования силовых характеристик процесса и повышение точности формообразования с помощью новой инструментальной техники с повышенной жесткостью и виброустойчивостью являются актуальным и целесообразным научным и практическим направлением.

Во второй главе представлен анализ формирования кинематических схем при обработке внутренних резьб планетарным движением инструмента. На основе кинематических схем созданы системы уравнений для попутного, встречного планетарного резьбофрезерования и радиального врезания, математически описывающие траекторию режущей кромки зуба фрезы в системе координат отверстия (рис. 2).

Данные системы уравнений позволили разработать алгоритм расчета по определению угла контакта зуба фрезы с деталью 1 и 2, максимальной толщины срезаемого слоя аmax, ширины среза В и площади поперечного сечения среза f, а также значение этих величин в каждой точке угла контакта аi, Вi и fi.

В работе на основе теоретических исследований на примере конструкции сборной резьбовой фрезы ТМС25-4 фирмы «Vargus», оснащенной твердосплавной пластиной с одним зубцом метрического профиля резьбы для диапазона диаметров 22–33 мм с шагом до 3-х мм, представлены зависимости, описывающие особенности процесса планетарного резьбофрезерования внутренней резьбы (рис. 3).

Зависимости ширины срезаемого слоя В и толщины среза аб на длине контакта угла при планетарном резьбофрезеровании и подаче Представленный анализ этих зависимостей дал возможность определить зоны неустойчивого процесса резания при планетарном резьбофрезеровании резьбовых отверстий и их долю на длине контакта, специфику характера изменения толщины срезаемого слоя по отношению к ширине срезаемого слоя.

Одним из способов изменения нагрузки на инструмент и характер процесса резания является применение различных вариантов схем резания. Учитывая, что на практике при нарезании внутренних резьб резьбовыми фрезами с СТП применяют варианта профильной схемы резания, в работе разработана методика расчета и оценки нагрузки на режущую кромку твердосплавной пластины и на инструмент в целом по общим площадям величин срезаемого слоя (рис. 4).

Известным фактором, влияющим на изменение динамики процесса резания при малых величинах срезаемого слоя, является значение кинематического заднего угла.

Варианты профильной схемы резания резьбовыми фрезами с СТП.

Для оценки изменения кинематических задних углов при различных режимах резьбофрезерования и влияния их на динамику процесса резания в работе представлены математические модели, приведенные к формулам и зависимостям для определения боковых кинематических задних углов в радиальном и нормальном сечениях при попутном, встречном резьбофрезеровании и радиальном врезании.

Выявлено, что при определенных значениях заданного заднего угла при вершине и значений планетарной подачи инструмента предпочтение надо отдавать встречному резьбофрезерованию.

Полученные аналитические зависимости и алгоритм расчета параметров сечения срезаемого слоя позволили перейти к исследованию и определению математической модели расчета составляющих сил резания.

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям по определению сил резания при планетарном резьбофрезеровании внутренней резьбы фрезами с СТП.

За основу была принята расчетная схема и методика определения составляющих сил резания PZ и PУ при планетарном резьбофрезеровании от измеренных составляющих сил PV и PH, которая позволяет производить графическое моделирование силовых параметров, действующих на режущую кромку инструмента на протяжении угла контакта зуба фрезы с деталью.

Для проведения экспериментальных исследований был разработан метод имитации процесса планетарного резьбофрезерования внутренней резьбы на горизонтально-фрезерном станке, где деталь закреплялась в динамометре УДМ-600, установленном на столе станка.

Реализация процесса моделирования обеспечивалась изменением радиуса фрезы Rфр., который из условия L=L рассчитывался для фрезы-модели Rфр. из следующих зависимостей (рис. 5):

Кинематическая схема для расчета величин срезаемого слоя при моделировании Для обеспечения тех же геометрических параметров режущей кромки фрезымодели ось резьбовой фрезы ТМС25–4 в приспособлении смещалась на расчетную величину UН=H1-H1, где Н1 – смещение пластинки относительно оси экспериментальной фрезы, Н1 – смещение пластинки относительно оси фрезымодели.

Для проверки на адекватность геометрических параметров режущего зуба у фрезы-модели производился контроль статического заднего угла при вершине в и боковой стороне профиля в нормальном сечении Nв.изм. на приборе КЗФ-270 (рис. 6.).

Схема измерения статических задних углов на вершине и боковой стороне зуба Анализ сравнительных экспериментов показал, что разработанная методика расчета и схема моделирования процесса с достаточной точностью и объективностью позволяет исследовать составляющие силы резания при планетарном резьбофрезеровании внутренней резьбы.

В результате экспериментальных исследований были получены эмпирические зависимости по определению сил резания РZ и РУ при планетарном резьбофрезеровании по схеме резания I (обрабатываемый материал сталь 40ХФА):

при попутном резьбофрезеровании максимальные силы РZ и РУ определяются по формулам:

при встречном резьбофрезеровании максимальные силы РZ и РУ определяются по формулам:

при радиальном врезании максимальные силы РZ и РУ определяются по формулам:

Мгновенные значения составляющих сил резания РZi и РУi определяются величинами аi и Вi, соответствующие углу поворота зуба фрезы i.

Если в процессе резания одновременно участвует N количество одновременно работающих зубцов, расположенных на твердосплавной пластинке по схеме резания II, то по результатам экспериментальных данных силы резания PZ и PУ определяются по формулам:

для попутного резьбофрезерования для встречного резьбофрезерования при радиальном врезании На основе анализа экспериментальных исследований составляющих сил резания были получены результаты, подтверждающие ранее разработанные аналитические зависимости, полученные в главе 2.

Разработанный во второй главе алгоритм расчета параметров величин срезаемого слоя и результаты экспериментальных исследований были объединены в обобщенную блок-схему расчета максимальных и мгновенных составляющих сил резания РZ и РУ при планетарном резьбофрезеровании внутренней резьбы, реализованную в виде программы для ПК.

В четвертой главе разработаны и исследованы способы повышения жесткости и виброустойчивости резьбовых фрез при планетарном резьбофрезеровании внутренней резьбы.

Полученная методика расчета сил, действующих на режущую кромку фрезы, дает возможность перейти к вопросу повышения жесткости инструмента.

Анализ конструкции резьбовой фрезы с СТП, способа крепления ее в шпинделе станка, условий работы, характера силовых факторов, действующих на фрезу в процессе обработки установил, что фреза подвержена изгибным деформациям.

Разработана расчетная схема и функциональные зависимости для определения упругого прогиба корпуса фрезы, податливости места крепления инструмента и перемещений под действием динамических нагрузок, влияющих на точность формообразования резьбы.

С целью исследования повышения жесткости инструмента на точность обрабатываемой резьбы, а также расширения технологических возможностей сборных резьбовых фрез с СТП, разработан опытный образец резьбовой фрезы с удлиненным корпусом с передней направляющей для планетарного резьбофрезерования внутренней резьбы М42Х2 (рис. 7).

Резьбовая фреза с удлиненным корпусом с передней направляющей.

Измерение точности формообразования внутренней резьбы производилось на опытных образцах в сечении предварительного разреза по нарезанному отпечатку профиля резьбы на инструментальном микроскопе БМИ с использованием цифровой фотоаппаратуры.

На снимках образцов (рис. 8) линией 1 показано изображение теоретического профиля внутренней резьбы М42Х2 ГОСТ 9150-59, линия 3 отображает верхний предел поля допуска Td2/2 для степени точности 6H. Отпечаток 2 показывает фактический профиль нарезанной резьбы.

Макросхемы измерения профиля обработанной резьбы и определение отклонения Проведенные сравнительные экспериментальные исследования обработки внутренней резьбы фрезой с передней направляющей и без передней направляющей позволили сделать заключение, что планетарное резьбофрезерование данной конструкцией фрезы без передней направляющей в пределах допуска на резьбу невозможно, что подтверждается результатами, полученными расчетным путем и измерением статической податливости.

Экспериментально выявлено, что планетарное резьбофрезерование внутренней резьбы с передней направляющей независимо от направления круговой подачи в пределах SZ=0.05…0.3 мм/зуб обеспечивает точность нарезаемой резьбы М42Х2 в поле допуска 6H, 7G (рис. 9).

Отклонение среднего диаметра резьбового профиля внутренней резьбы М42Х2 при (* - точка разрушения твердосплавной пластинки), -попутное и встречное резьбофрезерование с передней направляющей;

- встречное резьбофрезерование без передней направляющей;

- попутное резьбофрезерование без передней направляющей.

В этом случае резьбовую фрезу необходимо рассматривать, как мерный инструмент, где точность нарезаемой резьбы в первую очередь зависит от точности изготовления передней направляющей под нарезаемую резьбу и точности предварительно обработанного отверстия.

Анализ конструкций резьбовых фрез показал, что наиболее слабым звеном, влияющим на перемещение твердосплавной пластины в радиальном направлении в процессе резьбофрезерования, является механизм крепления твердосплавной пластины. Выявлено, что жесткость механизма крепления твердосплавной пластины значительно может влиять на виброустойчивость режущей кромки инструмента. При нагрузке на инструмент 600-700 Н с наложением колебаний 60-70 Гц амплитуда перемещения пластины равнялась 75-120 мкм.

Поэтому повышение виброустойчивости инструмента с целью уменьшения амплитуды таких перемещений до приемлемого уровня в процессе планетарного резьбофрезерования представляет значительный практический интерес.

На основе проведенного патентного анализа с целью повышения виброустойчивости резьбовой фрезы при планетарном резьбофрезеровании внутренней резьбы предлагается применять сборную конструкцию СТП с демпфирующим элементом.

Данный элемент может быть выполнен в таких вариантах, как: в виде цилиндрической вставки, установленной в отверстие СТП с последующей обработкой (рис. 10 а); в виде кольцевой вставки, установленной в канавке отверстия СТП (рис. 10 б); в виде фасонной вставки, установленной по профилю отверстия СТП (рис. 10 в); в виде кольцевой вставки на конической поверхности винта (рис. 10 г).

а) цилиндрическая вставка; б) кольцевая вставка; в) фасонная вставка;

Экспериментальные исследования демпфирующей способности твердосплавных пластин со вставками из различного материала проводились на собранной измерительной установке, на базе горизонтально-фрезерного станка мод. 6Н82 (рис.

11).

Схема экспериментальной установки для исследования виброперемещений твердосплавной пластинки относительно корпуса фрезы при динамическом 1-корпус фрезы; 2-тиски динамометрической головки УДМ-600; 3-поворотно шпиндельная головка; 4-корпус устройства, генерирующего вибрационные нагрузки;

5-оправка; 6-торцовый кулачок; 7-нагрузочный наконечник; 8-пружина; 9-усилитель ТА-5; 10-приборный щиток ПТ-4; 11-ось датчика; 12-датчик; 13-усилитель; 14самописец типа Н-338.

В качестве опытного образца использовалась резьбовая фреза ТМС25-4. Корпус фрезы зажимался в тиски динамометрической головки УДМ-600, установленные на столе станка. Сигнал от нагрузки поступал на усилитель ТА-5 9 и приборный щиток ПТ-4 10.

Нагрузка на твердосплавную пластину передавалась от наконечника 7, генерирующего вибрационные нагрузки устройства. Датчик 11 замерял амплитуду колебаний режущей кромки пластины инструмента. Датчик 12 замерял амплитуду колебаний корпуса фрезы. Сигналы индуктивных датчиков поступали на усилитель мод. 217Н-212 13 и преобразовывались. Разность амплитуд фиксировалась самописцем мод. Н-338 14 на осциллографической бумаге (рис. 12).

Представленная методика расчета сило-моментных характеристик затяжки твердосплавной пластинки винтом дала возможность определять степень жесткости механизма крепления в зависимости от крутящего момента на ключе при креплении и материала вставки.

Результаты экспериментальных исследований, представленные на графике (рис.

13), показали возможность уменьшения амплитуды колебаний пластины относительно корпуса на 20-60% по сравнению с твердосплавной пластиной без демпфирующего элемента. У твердосплавной пластины с демпфирующей вставкой с наибольшим коэффициентом демпфирования обеспечивается более широкий допустимый диапазон погрешности по точности момента затяжки на ключе Мкл.

Осциллограммы записанных амплитуд отклонения твердосплавной пластинки относительно корпуса при наложении вибрационной нагрузки График зависимостей амплитуды колебаний СТП от момента затяжки Мкл с демпфирующими вставками из различного материала.

1 - без вставки; 2 – сталь СТ10; 3 – алюминиевый сплав Д20; 4 – медный сплав МК.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. В диссертации решена научно-техническая задача, заключающаяся в повышении точности формообразования внутренней резьбы фрезами с твердосплавными пластинами при планетарном движении инструмента за счет полученной возможности более точного расчета оптимальных параметров инструмента и рекомендаций по подбору оптимальных условий обработки.

Применение резьбовой фрезы с СТП с передней направляющей дает возможность повысить жесткость инструмента и обрабатывать резьбовые отверстия глубиной более трех диаметров инструмента с точностью 6H, 7G. Использование твердосплавной резьбовой пластины с демпфирующей вставкой повышает виброустойчивость инструмента и дает возможность уменьшать амплитуду перемещений режущей кромки в радиальном направлении на 20-60 %.

2. Установлены математические зависимости по определению параметров срезаемого слоя при попутном, встречном резьбофрезеровании и радиальном врезании, которые позволяют рассчитать силы резания соответствующие на режущей кромке и на инструменте в целом. Установлено, что режущая кромка на боковых сторонах профиля резьбы твердосплавной пластины за один период реза на угле контакта зуба фрезы с деталью проходит три зоны: при – радиус закругления режущей кромки и а – толщина срезаемого слоя a – зона I, при a – зона II и при a – зона III, где зона I-II характеризуется неустойчивым процессом резания и может составлять от 50 % до 100 % от угла контакта зуба фрезы с деталью, что приводит к вибрации инструмента.

3. Разработан алгоритм по расчету параметров срезаемого слоя на основе полученных аналитических зависимостей с учетом: параметров конструкции инструмента и режимов планетарного резьбофрезерования, схемы резания, кинематического заднего угла инструмента и отношения диаметра обрабатываемого отверстия к диаметру инструмента Dотв./Dфр., который позволяет определять силовые характеристики процесса резьбофрезерования.

4. Разработана экспериментальная модель процесса для исследования составляющих сил резания при планетарном резьбофрезеровании фрезами с СТП, которая позволяет получать аналитические зависимости параметров изменения составляющих сил резания РZi и РУi на угле контакта зуба фрезы с деталью в каждой точке траектории движения режущей кромки.

5. Экспериментально установлено, что максимальное значение окружной силы PZ постоянно находится при максимальной площади срезаемого слоя в поперечном сечении независимо от изменения параметров обработки внутренней резьбы.

Максимальное значение радиальной составляющей силы PУ смещается по фазе относительно PZ с запаздыванием при попутном резьбофрезеровании и с опережением при встречном резьбофрезеровании. Разработанная математическая модель расчета составляющих сил резания, с учетом данной закономерности, позволяет более точно рассчитывать максимальную составляющую силу РУ, которая имеет доминирующее влияние на изгибающую деформацию инструмента и точность формообразования резьбы.

6. Алгоритм расчета максимальных и мгновенных составляющих сил резания при планетарном резьбофрезеровании внутренней резьбы позволил составить программу для ПК, которая дает возможность рассчитать параметры срезаемого слоя, угол контакта инструмента с деталью в зоне I-II, производить анализ сил резания, воздействующих на инструмент в зависимости от выбранной схемы резания и соотношения диаметров Dотв./Dфр., осуществлять графическое построение изменения величин сил резания РZi и РУi на длине контакта зуба фрезы с деталью.

7. Получены аналитические и экспериментально подтвержденные зависимости для расчета жесткости инструмента, которые позволяют определять величину перемещения режущей кромки от сил резания, влияющую на точность формообразования внутренней резьбы при планетарном резьбофрезеровании.

8. Исследования показали, что предложенная конструкция резьбовой фрезы с передней направляющей обеспечивает достаточную жесткость инструмента при повышенных нагрузках при планетарном резьбофрезеровании внутренних резьб. Это дает возможность при резьбофрезеровании с передней направляющей получать точность резьбы в пределах допуска 6Н, 7G независимо от глубины отверстия, что невозможно обеспечить при планетарном резьбофрезеровании другим видом инструмента. Разработаны рекомендации по применению данной конструкции инструмента.

9. Разработанная и исследованная конструкция сборной твердосплавной пластины с демпфирующей вставкой уменьшает величину амплитуды перемещения режущей кромки в радиальном направлении в зависимости от материала вставки на 20-60%, что позволяет повышать точность формообразования резьбы при динамических нагрузках. На основе экспериментальных данных разработаны рекомендации по применению твердосплавных пластин с демпфирующими вставками.

10. Результаты работы используются в проведении лабораторной работы по курсу «Инструментальные системы интегрированных машиностроительных производств» кафедры «Инструментальная техника и технология формообразования»

ГОУ ВПО МГТУ «Станкин», а также представлены рекомендации для разработки и изготовления твердосплавных пластин с демпфирующей вставкой на ОАО «МИЗ».

1. Косарев В.А., Косарев Д.В. Методы определения и контроля задних кинематических углов метчика. // Ежемесячный научно-технический журнал «СТИН». – 2005. – № 10. – С. 7-10.

2. Косарев Д.В., Косарев В.А.. Способ обработки внутренней резьбы резьбовыми фрезами с передней направляющей. // Наука, техника и технология XXI века (НТТ-2007): Материалы III Международной научно-технической конференции.

Том I. – Нальчик: Каб.-Балк. Ун-т, 2007. – С. 98-101.

3. Гречишников В.А., Косарев Д.В. Повышение виброустойчивости сборного резьбового инструмента при планетарном резьбообразовании внутренней резьбы. // Наука, техника и технология XXI века (НТТ-2007): Материалы III Международной научно-технической конференции. Том I. – Нальчик: Каб.-Балк. Ун-т, 2007. – С. 56Косарев В.А., Дымов М.С., Косарев Д.В. Оптимизация геометрических параметров профиля резьбовых фрез для внутренних резьб. // Вестник ТулГу. Сер.

Инструментальные и метрологические системы. Материалы Международной юбилейной научно-технической конференции “Инструментальные системы машиностроительных производств”, посвященной 105-летию со дня рождения С.С.

Петрухина, 29-31 октября 2008 г. – Тула: Изд-во ТулГу, 2008. – С. 153-155.

5. Косарев В.А., Гречишников В.А., Косарев Д.В. Исследование силовых параметров при фрезеровании внутренних резьб с планетарным движением инструмента. // Ежемесячный научно-технический журнал «СТИН». – 2009. – № 8. – С. 19-22.

6. Косарев В.А., Гречишников В.А., Косарев Д.В. Повышение виброустойчивости сборного режущего инструмента. // Ежемесячный научно-технический и производственный журнал «Справочник. Инженерный журнал». – 2009. – №5. С. 27Косарев В.А., Мурзин Е.В., Косарев Д.В. К вопросу о снижении уровня вибрации у сборного режущего инструмента. // Проблемы качества машин и их конкурентоспособности: материалы 6-й Международной научно-технической конференции, г. Брянск, 22-23 мая 2008 г. под общ. ред. А.Г. Суслова. – Брянск:

БГТУ, 2008. – С. 301-302.

8. Гречишников В.А., Косарев В.А., Дымов М.С., Косарев Д.В. Математическая модель по оценке исходной инструментальной поверхности при обработке внутренней резьбы. // Вестник МГТУ «Станкин». Научный рецензируемый журнал.

М.: МГТУ «Станкин», № 4(8), 2009. – С. 82-89.

9. Патент 2300449 РФ, МПК B23G 5/18. Резцовая головка для фрезерования внутренней резьбы. Косарев В.А., Гречишников В.А., Косарев Д.В. (РФ). – 2005127116/02; Заявлено 30.08.2005; Опубл. 10.06.2007. Бюл. № 16.– 4 с.

10. Патент 2323067 РФ, МПК B23B 27/16. Сборная режущая пластина. Косарев В.А., Гречишников В.А., Косарев Д.В. (РФ). – 2006119501/02; Заявлено 05.06.2006;

Опубл. 27.04.2008. Бюл. № 12. – 5 с.

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ВНУТРЕННИХ РЕЗЬБ

ФРЕЗАМИ С ТВЕРДОСПЛАВНЫМИ ПЛАСТИНАМИ ПРИ ПЛАНЕТАРНОМ

ДВИЖЕНИИ ИНСТРУМЕНТА

Технология и оборудование механической

 


Похожие работы:

«Крайников Александр Вячеславович РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ МОДИФИКАЦИИ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ И РЕМОНТЕ ЛОПАТОК ТВД ИЗ ЖАРОПРОЧНЫХ НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ С ЖАРОСТОЙКИМИ ПОКРЫТИЯМИ С ПРИМЕНЕНИЕМ СИЛЬНОТОЧНЫХ ИМПУЛЬСНЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ ПУЧКОВ Специальность: 05. 07. 05 – Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2009 г. Работа выполнена в ОАО ММП имени В.В....»

«РОМАНОВ СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ДИЗЕЛЯ 4Ч 11,0/12,5 ПРИ РАБОТЕ НА МЕТАНОЛО-ТОПЛИВНОЙ ЭМУЛЬСИИ Специальность 05.04.02 - тепловые двигатели Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург - 2010 2 Работа выполнена в ФГОУ ВПО Вятская государственная сельскохозяйственная академия Научный руководитель : доктор технических наук, профессор Лиханов Виталий Анатольевич Официальные оппоненты : доктор технических...»

«БАЧУРИН Александр Борисович ГИДРОАВТОМАТИКА РЕГУЛИРУЕМОЙ ДВИГАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ (РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ) Специальность: 05.04.13 – Гидравлические машины и гидропневмоагрегаты АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук УФА 2014 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Уфимский государственный авиационный технический университет на кафедре прикладной гидромеханики Научный руководитель : доктор технических наук, профессор Целищев Владимир Александрович...»

«Аронсон Константин Эрленович РАЗРАБОТКА И РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ ПАРОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК В СОСТАВЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ КОМПЛЕКСОВ ТЭС 05.14.14 – Тепловые электрические станции, их энергетические системы и агрегаты 05.04.12 – Турбомашины и комбинированные турбоустановки Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Екатеринбург 2008 Работа выполнена на кафедрах Турбины и двигатели и Тепловые электрические...»

«Кобылянский Дмитрий Михайлович ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ И РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВИНТОВОГО ПЕРЕГРУЖАТЕЛЯ ГЕОХОДА Специальность 05.05.06 – Горные машины Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Кемерово 2008 2 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Кузбасский государственный технический университет Научный руководитель : доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель...»

«БАХОНИН АЛЕКСЕЙ ВАСИЛЬЕВИЧ РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИЙ АППАРАТОВ ДЛЯ МАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Специальность 05.02.13 машины, агрегаты и процессы (машиностроение в нефтеперерабатывающей промышленности) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук У ф а 2003 2 Работа выполнена в Уфимском государственном нефтяном техническом университете. Научный руководитель доктор технических наук,...»

«НАТИГ АДИЛ оглы НАБИЕВ РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СКВАЖИННЫХ ШТАНГОВЫХ НАСОСОВ. 05.02.13- Машины, агрегаты и процессы АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора философии по технике БАКУ 2010 1 Работа выполнена в Азербайджанской Государственной Нефтяной Академии Научный руководитель : член АННА, д.т.н профессор...»

«Сивов Александр Александрович СНИЖЕНИЕ ВЫБРОСОВ ОКСИДОВ АЗОТА С ОТРАБОТАВШИМИ ГАЗАМИ БЕНЗИНОВОГО ДВИГАТЕЛЯ 4Ч9,2/8,6 В УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ АВТОМОБИЛЕЙ Специальности: 05.04.02 – Тепловые двигатели 05.22.10 – Эксплуатация автомобильного транспорта Автореферат диссертация на соискание учной степени кандидата технических наук Санкт – Петербург 2011 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт -...»

«Червов Владимир Васильевич ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА СОЗДАНИЯ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ МОЛОТОВ С ПЕРЕМЕННОЙ СТРУКТУРОЙ МОЩНОСТИ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ БЕСТРАНШЕЙНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОКЛАДКИ КОММУНИКАЦИЙ Специальность 05.05.04 – Дорожные, строительные и подъемнотранспортные машины АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук НОВОСИБИРСК – 2009 Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте горного дела Сибирского Отделения РАН Научный консультант – доктор...»

«Жарковский Александр Аркадьевич МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ В ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСАХ НИЗКОЙ И СРЕДНЕЙ БЫСТРОХОДНОСТИ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ 05.04.13 - гидравлические машины, гидропневмоагрегаты Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Санкт-Петербург 2003 Диссертация выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования “Санкт-Петербургский государственный...»

«Зезюлин Владимир Александрович СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ НАКОНЕЧНИКОВ ЗУБЬЕВ РЫХЛИТЕЛЕЙ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ Специальность 05.05.04 – Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Омск 2010 2 Работа выполнена в ГОУ ВПО Тюменский государственный архитектурностроительный университет (ТюмГАСУ, г. Тюмень) и ГОУ ВПО Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ,...»

«Галатов Кирилл Станиславович СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ПЕРОПУХОВОГО СЫРЬЯ НА ФРАКЦИИ С РАЗРАБОТКОЙ УЗЛА МЕХАНИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ СТЕРЖНЯ КУРИНОГО ПЕРА Специальность 05.02.13 – Машины, агрегаты и процессы (коммунальное хозяйство и сфера услуг) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Шахты – 2013 2 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования...»

«ГАЛЛЯМОВ Шамиль Рашитович УЛУЧШЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РУЛЕВОГО ПРИВОДА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА НА ОСНОВЕ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ Специальность: 05.04.13 – Гидравлические машины и гидропневмоагрегаты АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук г. Уфа – 2009 Работа выполнена в ГОУ ВПО Уфимский государственный авиационный технический университет на кафедре прикладной гидромеханики. Научный руководитель : Доктор технических наук,...»

«БЕЛОКОПЫТОВ ВЛАДИМИР ВЛАДИМИРОВИЧ ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОКОВОК СЛОЖНОЙ ФОРМЫ НА ОСНОВЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ МЕТОДА ГРУППОВОЙ ШТАМПОВКИ Специальность 05.02.09 – Технологии и машины обработки давлением Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва 2010 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московском государственном технологическом университете Станкин Научный...»

«ЗОЛОТАРЁВА ОЛЬГА ВИКТОРОВНА ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДА САМООРИЕНТАЦИИ ДЕТАЛЕЙ НА ОСНОВЕ ВЫЯВЛЕННЫХ ВЗАИМОСВЯЗЕЙ, ДЕЙСТВУЮЩИХ В ПРОЦЕССЕ ИХ ПОШТУЧНОЙ ВЫДАЧИ ИЗ БУНКЕРА Специальность 05.02.08 Технология машиностроения АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва 2006 4 Работа выполнена на кафедре технологии машиностроения государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Ковровская государственная...»

«Нетелев Андрей Викторович ИДЕНТИФИКАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ТЕПЛОПЕРЕНОСА В РАЗЛАГАЮЩИХСЯ МАТЕРИАЛАХ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ ЛА Специальность 05.07.03 - Прочность и тепловые режимы летательных аппаратов АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва 2011 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московский авиационный институт (национальный...»

«Павлов Владимир Павлович МЕТОДОЛОГИЯ ЭФФЕКТИВНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОДНОКОВШОВЫХ ЭКСКАВАТОРОВ Специальность: 05.05.04 – Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Москва – 2008 2 • Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Сибирский федеральный университет, г. Красноярск • Научный консультант : доктор технических наук,...»

«ЩЕНЯТСКИЙ АЛЕКСЕЙ ВАЛЕРЬЕВИЧ УДК 621.88.084 621.755 ТЕОРИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ГИДРОПРЕССОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ С НАТЯГОМ Специальности: 05.02.02 – Машиноведение, системы приводов и детали машин 05.02.08 – Технология машиностроения АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Ижевск 2003 Работа выполнена на кафедре Основы машиноведения и робототехника государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Ижевский государственный...»

«Азеев Александр Александрович ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ КОМПЛЕКСА АГРЕГАТОВ ДЛЯ БЕСТРАНШЕЙНОГО РЕМОНТА ТРУБОПРОВОДОВ СПОСОБОМ КОМБИНИРОВАННОГО ТОРООБРАЗНОГО РУКАВА Специальность: 05.02.13 – Машины, агрегаты и процессы АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Братск – 2011 2 Работа выполнена на кафедре Транспортные и технологические машины Политехнического института Сибирского федерального университета Научный руководитель : кандидат...»

«Ковальков Алексей Александрович ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН НА ОСНОВЕ СПИРОИДНЫХ ПЕРЕДАЧ С УЧЕТОМ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА РАБОТЫ Специальность 05.05.04 - “Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины” Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Новосибирск – 2006 Работа выполнена в Сибирском государственном университете путей сообщения Научный руководитель – доктор технических наук, профессор Анферов Валерий...»














 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.