автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.07, диссертация на тему:Совершенствование процессов профилирования винтовых канавок и обработки концевых фрез со сферическим торцем

00500644*

На правах рукописи

Фасхутдинов Айрат Ибрагимович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПРОФИЛИРОВАНИЯ ВИНТОВЫХ КАНАВОК И ОБРАБОТКИ КОНЦЕВЫХ ФРЕЗ СО СФЕРИЧЕСКИМ ТОРЦЕМ

Специальность 05.02.07 - Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки

- 8 ДЕК 2011

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Набережные Челны - 2011

005006449

Работа выполнена на кафедре "Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты" Камской государственной инженерно-экономической академии.

Научный руководитель: доктор технических наук,

доцент Н.А. Чемборисов

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Репко Александр Валентинович г. Воткинск

кандидат технических наук Мурзин Юрий Павлович г. Ижевск

Ведущая организация: ОАО Автомобильный завод «Урал»

г. Миасс

Защита состоится 27 октября 2011 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.065.02 в Ижевском государственном техническом университете по адресу: 426069, г. Ижевск, ул. Студенческая, 7, ИжГТУ.

Отзывы на автореферат, заверенный гербовой печатью, просим выслать по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ижевского государственного технического университета. С авторефератом можно ознакомиться на официальном сайте ИжГТУ: www.istu.ru.

Автореферат разослан « 19 » сентября 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

В.Г. Осетров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Развитие машиностроительной промышленности в современных условиях характеризуется усилением конкуренции на мировых рынках. Основной задачей предприятий в таких условиях становится выпуск высококачественной продукции при жесткой экономии материальных, информационных и временных ресурсов. Повышение качества изделий невозможно без совершенствования методов обработки и конструкций режущего инструмента.

Изделия с винтовыми поверхностями получили широкое распространение в автомобилестроении, станкостроении, инструментальном производстве и медицине. Это червячные и винтовые пары рулевого управления автомобилей, ходовые винты станков, многочисленные осевые режущие инструменты с цилиндрической и конической винтовой передней поверхностью, конические бор-фрезы, применяемые в стоматологии. Обработка этих изделий выполняется режущими инструментами со сложной формой на многокоординатных (обычно 5-ш координатных) станках с числовым программным управлением специально спрофилированным инструментом, требующим больших материальных и временных затрат на правку. Существенным упрощением явилось бы использование шлифовальных кругов стандартного профиля для получения винтовых канавок. Однако их применение затруднено из-за отсутствия математического аппарата, позволяющего спроектировать профиль винтовой канавки для обработки шлифовальным кругом стандартного профиля и определить технологически параметры установки шлифовального круга относительно заготовки.

Кроме того большие трудности, несмотря на использование станков с ЧПУ, возникают при изготовлении сферического участка концевых фрез

связанные с переменным шагом винтовой канавки и сложностью заточки заднего угла. В то же время на многих предприятиях отсутствуют заточные станки с ЧПУ, но есть универсальные заточные станки.

Таким образом, для совершенствования производства концевых фрез со сферическим торцем необходимо, с одной стороны, перейти к использованию шлифовальных кругов стандартного профиля, а с другой стороны, разработать технологическую оснастку для заточки и переточки режущих кромок и заднего угла сферического участка на универсальных заточных станках. Решение этих задач безусловно актуально.

Целыо работы является: совершенствование процессов профилирования винтовых канавок и обработки концевых фрез со сферическим торцем, за счет использования шлифовальных кругов стандартного профиля и специальной технологической оснастки для заточки и переточки режущих кромок и заднего угла сферического участка щна универсальных заточных станках.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать математический аппарат для профилирования винтовых канавок, с целью их обработки шлифовальным кругом стандартного профиля.

2. Разработать математический аппарат для определения технологических параметров установки шлифовального круга стандартного профиля относительно заготовки концевой фрезы на станке с ЧПУ.

3. Разработать технологическую оснастку для заточки и переточки режущих кромок и заднего угла сферического участка на универсальных заточных станках на основе математического моделирования.

4. Провести графическое моделирование процесса обработки винтовой канавки концевой фрезы на цилиндрическом участке шлифовальным кругом стандартного профиля.

5. Провести экспериментальную проверку соответствия профиля изготовленных инструментов результатам графического моделирования винтовой канавки концевой фрезы.

6. Провести промышленную апробацию метода профилирования и обработки винтовых стружечных канавок на цилиндрическом участке кругом стандартного профиля на станках с ЧПУ.

Научная новизна заключается:

1. В математическом аппарате, позволяющем так спрофилировать винтовые канавки концевых фрез со сферическим торцем, чтобы их было можно обработать шлифовальным кругом стандартного профиля.

2. В математическом аппарате, позволяющем определить технологические параметры установки шлифовального круга стандартного профиля относительно заготовки концевой фрезы на станке с ЧПУ.

3. В математическом аппарате, учитывающем угол наклона винтовой линии на сферическом участке и позволяющем произвести заточку и переточку режущих кромок и заднего угла.

Практическая ценность работы заключается:

- В методе обработки винтовых стружечных канавок концевых фрез шлифовальными кругами стандартного профиля (Патенты РФ №67011, №74324).

- В рекомендациях по расчету и пакете прикладных программ объединяющих проектный расчет инструмента с моделированием обработки (Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ РФ №2010612270).

- В конструкции приспособления для заточки и переточки концевых инструментов со сферическим торцем на универсальных заточных станках (Патент РФ №60890).

Реализация результатов работы: Результаты работы, в виде пакета прикладных программ, технологической оснастки для универсальных

заточных станков и методики обработки винтовых канавок концевых фрез со сферическим торцем шлифовальными кругами стандартного профиля внедрены в департаменте главного технолога ОАО КАМАЗ, ОАО «Камазинструментспецмаш», ООО ПО «Начало», ОАО «КАМАЗ-Дизель».

Используется при чтении лекций и проведении лабораторных работ по курсу «Основы теории режущего инструмента» в ГОУ ВПО ИНЭКА.

Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены и обсуждены на ВНПК «Ресурсосберегающие технологии в машиностроении» (г. Бийск, 2006), МНТК «Проблемы формообразования деталей при обработке резанием» (г. Тула, 2007), МНТК «Научная сессия ученых АГНИ» (г. Альметьевск, 2007).

В полном объеме диссертация докладывалась на расширенных заседаниях кафедры «ТМ, МСиИ» ГОУ ВПО ИНЭКА; «Инструментальная техника и технология формообразования» ГОУ ВПО МГТУ СТАНКИН; «Технология производства двигателей» КГТУ им. Туполева.

Публикации. Результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 12 научных работах, из них 3 патента, 1 свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ, пять докладов в сборниках трудов конференций, три статьи в изданиях рекомендованных ВАК - «Металлообработка», «СТИН», «Известия высших учебных заведений. Машиностроение», в которых отражены основные положения диссертации.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных результатов и выводов, списка литературы из 103 наименований и 4 приложений. Материал изложен на 130 страницах машинописного текста, содержит 49 рисунков, 28 таблиц и 37 страниц приложений. Общий объем работы 184 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, дается ее краткая характеристика, показана научная новизна и практическая ценность полученных результатов.

В первой главе рассмотрено современное состояние и тенденции развития методов проектирования концевого инструмента с винтовыми канавками, способов обработки винтовых канавок и проведен их анализ. На основе анализа показаны достоинства и недостатки известных методов обработки, а также методов проектирования инструмента, исходя из которых сформулированы цели и задачи исследования.

Вопросам определения профиля образующей исходной инструментальной поверхности для проектирования режущих инструмента, обрабатывающих винтовые поверхности, посвящены работы советских и российских ученых В.А.Гречишникова, Н.А.Чемборисова, Ю.Е. Петухов,

A.Н.Борисова, Э.А.Волкова, Г.И.Грановского, Ф.С.Дихтяря, С.Ю.Илюхина, Г.Г.Иноземцева, Г.Н.Кирсанова, С.И.Лашнева, Ф.Л.Литвина, В.С.Люкшина,

B.А.Перепелицы, С.П.Радзевича, П.Р.Родина, И.И.Семенченко, Г.Н.Сахарова, Ю.С.Степанова, Г.И.Шевелевой, Н.Н.Щеголькова, Ф.С.Юнусова, М.И.Юлнкова.

Анализ работ и производственного опыта показал, что проблемы обработки винтовых поверхностей до настоящего времени полностью не решены.

Для обработки винтовых поверхностей в спиральных сверлах, концевых фрезах и ряде других инструментов применяются фасонные шлифовальные круги.

Использование фасонных шлифовальных кругов сопряжено с их невысокой стойкостью, необходимостью частой правки из-за повышенного изнашивания, что как следствие, ведет к увеличению трудоемкости и себестоимости процесса обработки. Кроме того большой парк универсальных

заточных станков не используется для заточки и переточки режущих кромок и заднего угла на сферическом участке концевых фрез.

Исходя из проведенного анализа было отмечено, что для повышения эффективности процесса обработки концевых фрез со сферическим торцем

инструменту стандартного профиля и создать технологическую оснастку для заточки и переточки режущих кромок и заднего угла на сферическом участке концевых фрез на универсальных заточных станках.

Исходя из проведенного анализа были сформулированы цели и задачи исследования.

Во второй главе приводится способ профилирования винтовых канавок шлифовальным кругом со стандартным профилем.

Целесообразно выполнение концевой фрезы со стружечными канавками профиль которых позволит обеспечить обработку канавок шлифовальным кругом стандартной формы при его винтовом движении относительно заготовки. Анализ мгновенных положений сечений шлифовального круга (рис.1) позволил разработать метод профилирования винтовой канавки режущего инструмента.

желательно перейти от использования фасонных шлифовальных кругов к

Рис. 1. Мгновенные положения сечения шлифовального круга

Данный метод позволяет получить любой профиль инструмента. Изменение параметров установки позволит влиять на получаемый профиль.

Профиль канавки образован двумя кривыми (рис. 2). Кривая 1 образована точкой на торце шлифовального круга и задана уравнениями (1):

где

X = Xс сов х - Ус ят х\ У = У соя х + Хг вт х\

(1)

V 1 С I

X,. =-+-+ />;

5111 СО 1£(0

п -р*'5"1*

эт со

^ = —360°-5\ И

/ - толщина шлифовального круга; а> - угол наклона шлифовального круга; а - межосевое расстояние; Ь - смещение шлифовального круга; с - смещение плоскости сечения; X - угол поворота системы координат;

3 - технологический поворот заготовки.

Кривая 2 представляет собой огибающую ряда положений сечения периферии шлифовального круга который задан уравнениями (2):

где

У, - Г,

У,-У,

X, -

х,-х2

(2)

X, = —--ь-+ Ь соб у -

^ЯПВ ¡¡>(0

а-Ж-

с + Ы п (р 5111 СО

а-. К

с + Гьтр

—+ + 6 |51п г;

Кт^;

^ V эт-а»] (^«а )

У,

Координаты точек кривой 2 могут быть определены с достаточной точностью пересечением прямых входящих в семейство (рис.4).

10

к,-к, У = к.Х + Ь.-.

(3)

где

\\ - у,

Л', Л\ ' >1 -

:)', - -V,

Л', - л\

Выполнение концевой фрезы со стружечными канавками, профиль которых задан указанными уравнениями позволит обеспечить обработку канавок шлифовальным кругом простой формы при его винтовом движении относительно заготовки (рис. 5).

п\

Т

Рис. 5. Схема обработки канавки 11

Профиль инструмента характеризуется следующими параметрами: г -число зубьев фрезы, Я - шаг винтовой линии, О - диаметр фрезы, у -

передний угол, /¡, - высота передней поверхности зуба, Л - глубина канавки,

/ - ширина ленточки. На этом профиле можно выделить ряд ключевых точек, координаты которых определяются (рис. 6):

* = О

точка 1

D У=2

точка 2 x = 'h'sr точка 3 * = cos г

D и

точка 4 cos/?

у = —sin В 2

где

/■360° к

Каждая из этих точек позволяет составить два уравнения с неременными: а,Ь,ш,с-,,с2,<.•,,с4 . Где с,,с2,с3,с4 - величины смещения плоскостей сечения для каждой точки. Система уравнений:

V «л га

«-, Я" -

С, + / Й1П '

-0;

> I С, + /зтрЛ"

5111« )

+1 —'— + — + л Х\ =—■* БПКг)

-+ ——+ 6 СОК/,

я-

¿о +- / $т у? V

5111(4 ,)

, I с, . I О . со*^ + -+ —— + п мп х^ ---А;

(О 1<>(0

- + —5- +Л со*/,

(£(0

1

~11

1 /ь-А, ¿>

- А2 2

О = —

+'мпуЛ ^ у

= - '■[ СОЯ Г,

еда ЛГ| + | —— + — + л Ьт Х\=^г~ >'•

МП

(4)

где

Л', ■ Л',

вт СО ¡¿О)

у эта )

вГП СО

С,

I

/

гДе Х\уХ2'Хз>Ха - угол поворота системы координат соответствующий

Система может быть решена численными методами, с применением компьютера. Решение системы уравнений позволяет получить параметры установки круга относительно заготовки, которые могут быть использованы для моделирования процесса обработки.

Третья глава посвящена графическому моделированию профиля винтовой стружечной канавки.

Для графического моделирования результатов обработки необходимо определение координат точек профиля стружечной канавки в плоскости торцового сечения. Координаты точек первой кривой определяются следующими зависимостями:

с1'с2>с3>с4 •

X = Хссоьх-УсыъХ',

У = Ус соя х + Хс вш х\

(5)

Рис. 7. Координаты точки профиля стружечной канавки на кривой 1

Координаты точек второй кривой определяются следующими зависимостями:

. ьг-Ь, .

X =

(6)

Рис. 8. Координаты точки профиля стружечной канавки на кривой 2

Построение профиля стружечной канавки можно представить как имитацию обработки шлифовальным кругом. Для этого необходимо рассечь заготовку и шлифовальный круг рядом плоскостей перпендикулярных оси заготовки. Каждая из . этих плоскостей будет содержать сечение шлифовального круга, которые можно свести в одну плоскость, разворачивая вокруг оси по винтовой линии.

Данный механизм реализован в компьютерной программе «Cutting Tools Designer», разработанной в языке программирования Visual С++, с применением библиотек Open Cascade.

Исходными данными для построения являются:

(I - диаметр инструмента,

г - число зубьев,

а — угол наклона винтовой линии,

Dk - диаметр шлифовального круга,

t - толщина шлифовального круга,

со - угол наклона шлифовального круга,

а - межосевое расстояние,

Ъ - смещение круга в поперечном сечении,

с, ,с2 - смещение плоскости сечения в начале и конце обработки,

сЛ - шаг смещения плоскости сечения.

Программа обеспечивает возможность построения результата обработки, масштабирование изображения, панорамирование, изменение угла обзора, возможность визуализации процесса обработки на любом этапе формообразования, сохранение результата в графический файл. Результат работы программы показан на рисунке 9.

Рис. 9. Внешний вид программы «Cutting Tools Designer»

Трехмерное графическое построение можно представить в виде имитации обработки заготовки инструмента шлифовальным кругом. Строится трехмерная модель заготовки и шлифовального круга, которые располагаются с учетом расчетных наладочных параметров. После этого модель шлифовального круга копируется вдоль винтовой линии и вычитается из модели заготовки.

Данный механизм имитации обработки стружечной канавки реализован в языке программирования AutoLisp и позволяет построить трехмерную модель в программе AutoCAD.

Исходными данными для построения являются:

d — диаметр инструмента,

г - число зубьев,

а — угол наклона винтовой линии,

Dk -диаметр шлифовального круга,

/ — толщина шлифовального круга,

со - угол наклона шлифовального круга,

а — межосевое расстояние,

b - смещение круга в поперечном сечении,

сд - шаг смещения шлифовального круга вдоль оси.

На рисунке 10 показано окно программы AutoCAD с результатом построения трехмерной модели заготовки фрезы с одной стружечной канавкой.

Рис. !0. Окно программы AutoCAD Че гвсртая глава посвящена разработке управляющей программы для заточки и переточки концевых фрез со сферическим горцем на станках с ЧПУ на основе теоретического анализа винтовой режущей кромки на сферическом участке и проектированию технологической оснастки для использования универсальных заточных станков вместо станков с ЧПУ.

Эффективное использование цельных концевых фрез возможно при их своевременной и качественной переточке. Переточка таких фрез вызывает серьезные трудности у большинства машиностроительных предприятий.

Большинство производителей этих фрез оказывают услуги по переточке. Для большинства предприятий это приводит к значительным затратам времени и средств.

Данную проблему можно решить, осуществляя переточку внутри предприятия. Для этого необходим заточной станок с ЧПУ. Написание

корректной программы ЧПУ возможно при математическом моделировании режущей кромки фрезы на ее сферическом участке.

Для этого на режущей кромке выделим ряд точек, количество которых определяется необходимой точностью (рис. 11). Координаты текущих точек в декартовой системе определим следующими зависимостями:

1р1 р-Н* .

х=г

пгт^ (7)

" ~ 2л '

где х,у,2 - координаты текущей точки;

Я - радиус сферы;

Н— шаг винтовой линии;

<р - угловое положение текущей точки;

кромки

Указанные зависимости позволяют разработать управляющую программу для станка с ЧПУ, но в условиях мелкосерийного производства целесообразно применение универсального заточного оборудования. Разработана конструкция соответствующего приспособления.

Рис. 12. Приспособление для заточки концевой фрезы

Предлагаемое приспособление позволяет осуществлять переточку фрез на универсальном заточном оборудовании, стоимость которого значительно ниже заточного станка с ЧПУ.

Пятая глава посвящена реализации результатов теоретических и экспериментальных исследований.

Результаты теоретических исследований проверяются на примере обработки концевой фрезы 06-2220-4056 применяемый для обработки детали 740 50.1111.064-90 «фланец ведомой полу муфты». Обработка осуществлялось на станке фирмы Michael Deckel мод. S22 (рис. 13).

Рис. 13. Рабочая зона станка фирмы Michael Deckel мод. S22 Исходными данными для проектирования инструмента являются параметры профиля канавки. В процессе проектирования получены наладочные параметры для установки шлифовального круга относительно заготовки на станке. Для проверки результатов расчета построена графическая модель концевой фрезы (рис. 14).

Рис. 14. Трехмерное изображение профиля канавки

По результатам расчета разработан чертеж концевой фрезы 06-22204056, по которому изготовлена опытная партия инструмента (рис. 15).

Рис. 15. Концевая фреза 06-2220-4056

На фрезах произведен технологический разрез, торцы которого были дополнительно отшлифованы, после чего профиль стружечной канавки измерялся на инструментальном микроскопе ИМ 150x50, Б 1 AJ12.787.129 ТУ. Измерения проведены на семи образцах фрез.

Результаты измерений профиля винтовой стружечной канавки изготовленных концевых фрез приведены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1

Координаты точек на кривой 1.

№ Л, мм XI, мм

модель факт

1 5,09 -2,04 -2,015

2 5,63 -0,7 -0,73

3 6,18 -0,26 -0,26

4 6,72 0 0,02

5 7,27 0,16 0,155

6 7,82 0,24 0,245

7 8,36 0,26 0,24

8 8,91 0,22 0,235

9 9,45 0,13 0,135

10 10 0 0

Таблица 2

Координаты точек на кривой 2.

№ XI, мм У/, мм

модель факт

1 -2,04 5,09 5,105

2 -2,92 5,13 5,14

3 -3,79 5,09 5,085

4 -4,67 4,93 4,915

5 -5,54 4,67 4,655

6 -6,42 4,29 4,28

7 -7,3 3,79 3,81

8 -8,17 3,14 3,135

9 -9,05 2,3 2,295

10 -9,93 1,19 1,21

Результаты измерений с проведенным статистическим анализом показали, что профиль стружечной канавки соответствует требуемым условиям обработки.

Основные результаты и выводы:

1. Создан математический аппарат для профилирования винтовых канавок с целью их обработки шлифовальным кругом стандартного профиля.

2. Разработан математический аппарат для определения технологических параметров установки шлифовального круга стандартного профиля относительно заготовки концевой фрезы на станке с ЧПУ.

3. Выявлено, что технологические параметры установки шлифовального круга относительно заготовки инструмента (межосевое расстояние, поперечное смещение круга, угол наклона шлифовального круга,

угол технологического поворота заготовки) влияют на профиль стружечной канавки и геометрию профилируемого инструмента.

4. Выявлено, что величина переднего угла зависит от угла наклона шлифовального круга относительно оси заготовки, и установлено, что для получения больших значений передних углов его необходимо увеличивать.

5. Анализ формообразования винтовых канавок показал что, обработка кругом стандартной формы возможна для канавок с криволинейным профилем (без изломов) при значении переднего угла до 25° и радиусе дна канавки в диапазоне 0,5.. .0,7 глубины канавки.

6. Разработана технологическая оснастка для заточки и переточки режущих кромок и заднего угла сферического участка на универсальных заточных станках на основе математического моделирования.

7. Установлено что, при обработке шлифовальным кругом стандартного профиля, передняя поверхность зуба инструмента образуется кромкой круга, а остальная часть канавки образуется периферией шлифовального круга.

8. Выявлено, что радиус скругления кромки круга, образующийся из-за изнашивания, влияет на точность профиля винтовой канавки пропорционально 10"' , т.е. увеличение радиуса скругления на 0,1 мм. приводит к величине погрешности профиля 0,01 мм.

9. Промышленная апробация проведена на следующих предприятиях: ОАО КАМАЗ, ОАО «Камазинструментспецмаш», ООО ПО «Начало», ОАО «КАМАЗ-Дизель», ГОУ ВПО ИНЭКА.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Чемборисов H.A., Фасхутдинов А.И. Формообразование винтовых канавок концевого инструмента // СТИН. - 2009. - № 3, - С. 13-15.

2. Фасхутдинов А.И. Точность профиля винтовой канавки концевого инструмента // Металлообработка. - 2008. - №5, - С. 10-13.

3. Хисамутдинов P.M., Фасхутдинов А.И. Программа построения профиля стружечных канавок концевого инструмента // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. - 2011. - №4, - С. 54-56.

4. Патент 60890 Российская Федерация, МПК В24В 3/02. Приспособление для заточки концевых фрез/ Кондратов А.Г., Чемборисов H.A., Фасхутдинов А.И. - № 2006133151/22; заявл. 14.09.06; опубл. 10.02.07, Бюл. № 4; приоритет 14.09.06.

5. Патент 67011 Российская Федерация, МПК B26D 1/12, Концевая фреза со сферическим торцем/ Кондратов А.Г., Фасхутдинов А.И. - № 2007103094/22,; заявл. 25.01.07; опубл. 10.10.07 Бюл. № 28; приоритет 25.01.07.

6. Патент 74324 Российская Федерация, МПК В23С 5/10. Фреза концевая / Кондратов А.Г., Фасхутдинов А.И. - № 2008102286/22,; заявл. 21.01.08; опубл. 27.06.08 Бюл. № 18; приоритет 21.01.08.

7. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2010612270 Российская Федерация, Программный комплекс «Построение профиля стружечной канавки на плоскости» / H.A. Чемборисов, А.И. Фасхутдинов, С.С. Творогов; заявл. 15.03.2010; зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 26.03.2010.

8. Чемборисов H.A., Фасхутдинов А.И., Переточка сферических фрез // Ресурсосберегающие технологии в машиностроении: Материалы 5-ой Всероссийской научно-практической конференции 21-22 сентября 2006 года-Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, БТИ, 2007. - С. 54-57.

9. Чемборисов H.A., Фасхутдинов А.И., Проектирование концевых фрез со сферическим торцем // Известия ТулГУ. Сер. Инструментальные и метрологические системы. Вып. 2. Труды международной юбилейной научно-технической конференции «Проблемы формообразования деталей при

обработке резанием» посвященной 90-летию со дня рождения С.И. Лашнев: 27-30 января 2007 г. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. - С. 94-97.

Ю.Чемборисов H.A., Фасхутдинов А.И. Приспособление для переточк концевых фрез со сферическим торцем // Материалы научно внутривузовской сессии ученых по итогам 2006 года. - Альметьевск: АГНИ, 2007.-С. 120-124.

11. Чемборисов H.A., Фасхутдинов А.И. Обработка винтовых канаво концевого инструмента // Ученые записки Альметьевского государственного нефтяного института. Том VI. - Альметьевск: АГНИ, 2008. - С. 95-98.

12. Фасхутдинов А.И. Погрешность формообразования винтовых канавок концевого инструмента // Томск: Томский политехнический университет, 2008. - С. 594-598.

Подписано в печать 09.09.11 г. Формат 60x84/16 Бумага офсетная Печать ризографическая Уч.-изд.л. 1,8 Усл.-печ. л. 1,8 Тираж 100 экз.

Заказ 2087 Издательско-полиграфический центр Камской государственной инженерно-экономической академии

423810, г. Набережные Челны, Новый город, проспект Мира. 68/19 тел./факс (8552) 39-65-99 e-mail; ic@ineka.ru

Введение.

1. Анализ методов проектирования инструмента для обработки деталей с винтовой поверхностью.

1.1. Классификация изделий с винтовыми поверхностями.

1.1.1. Виды образующих винтовых поверхностей.

1.2. Способыюбработки режущей части.концевых фрез.

1.3. Методы профилирования шлифовального круга для обработки стружечных канавок.

1.4. Цели и задачи работы. Научная новизна.

2. Способ профилирования винтовых канавок шлифовальным кругом стандартного профилям.

2.1. Профиль< винтовой канавки, обеспечиваемый кругом простой; формы.

2.2. Определение параметров установки шлифовального круга относительно заготовки.

2.3. Точность профиля винтовой канавки концевого инструмента.59*

2.4. Выводы по главе.

3. Графическое построение результата обработки винтовой канавки.

3.1. Расчет профиля^ сечения шлифовального круга плоскостью^ перпендикулярной оси заготовки.:.

3.2. Графическое построение, профиля стружечной канавки на плоскости.63*

3.3. Трехмерное графическое построение профиля стружечной канавки.65'

3.4. Выводы по»главе.

4. Теоретический анализ винтовой, режущей кромки на сферическом участке.

4.1. Вывод уравнения кривой на сферическом участке фрезы.

4.2. Угол наклона режущей кромки на сферическом участке.

4.3. Выполнение канавок с переменным шагом.

4.4. Заточка заднего угла на винтовой режущей кромке сферического участка.

4.5. Выводы по главе.

5. Подтверждение адекватности метода проектирования.

5.1. Планирование эксперимента.

5.2. Выполнение эксперимента.

5.3. Сравнение результатов компьютерного и натурного эксперимента.

5.4. Статистический анализ результата измерения.

5.5. Внедрение в производство.

5.6. Выводы по главе.

Развитие машиностроительной промышленности в современных условиях характеризуется усилением конкуренции на мировых рынках. Основной задачей предприятий в таких условиях становится выпуск высококачественной продукции при жесткой экономии материальных, информационных и временных ресурсов. Повышение качества изделий невозможно' без. совершенствования методов обработки и конструкций режущего инструмента.

Изделия с винтовыми поверхностями получили, широкое распространение в автомобилестроении, станкостроении, инструментальном производстве и медицине. Это червячные и винтовые пары рулевого управления автомобилей, ходовые винты станков, многочисленные осевые режущие инструменты, с цилиндрической и конической винтовой- передней поверхностью, конические бор-фрезы, применяемые в стоматологии. Обработка этих изделий выполняется режущими, инструментами со сложной формой образующей исходной инструментальной поверхности на многокоординатных.станках с числовым,программным управлением.

Обширную группу изделий с винтовыми канавками представляет концевой металлорежущий инструмент. Производство металлорежущего инструмента имеет огромное значение для развития промышленности страны и обеспечения ее обороноспособности.

В настоящее время в- инструментальной промышленности для обработки, винтовых стружечных канавок широко применяются профильные инструменты (профильные фрезы, профильные шлифовальные крути). Данный способ обработки обладает рядом недостатков, таких как высокая трудоемкость, большой расход абразивных материалов, необходимость в сложном оборудовании для профилирования шлифовальных кругов. Профилирование шлифовальными кругами стандартного профиля позволит в значительной мере повысить эффективность инструментального производства.

В первой главе дается обзор научно-технической литературы и патентов, их анализ, исходя из которых формируются цель, задачи и научная новизна работы.

Вторая глава посвящена теоретическому анализу винтовой режущей кромки на сферическом участке.

В. третьей главе, предлагается способ профилирования винтовых, канавок шлифовальным кругом стандартного профиля.

В четвертой главе рассматривается графическое построение результата обработки винтовой канавки.

Пятая глава посвящена планированию и проведению эксперимента и внедрению в производство.

Основные положения диссертации были апробированы и доложены на двух международных конференциях (Тула - 2007, Томск - 2008).

Итоги диссертационной работы были доложены и одобрены на кафедрах «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты» Камской государственной ' инженерно-экономической академии «ИНЭКА», «Технология- производства двигателей» Казанского государственного технического университета им.»А.Н. Туполева.

Результаты работы внедрены в:

• Департамент главного технолога ОАО КАМАЗ (22.12.06);

• ООО Производственное объединение «Начало», г. Набережные челны (03.07);

• ОАО КАМАЗИнструментспецмаш (30.01.09);

• ОАО «КАМАЗ-Дизель» (3.02.09);

• ГОУ ВПО Камская государственная инженерно-экономическая академия «ИНЭКА» (19.01.09).

По тематике работы опубликовано 10 научных работ, из них 3 статьи в изданиях рекомендованных ВАК, 5 докладов в трудах конференций, 3 патента РФ, 1 Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ РФ.

1. Анализ существующих способов обработки профиля канавки