автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Фасонные зенкеры с винтовыми зубьями и конической сердцевиной

ТУЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ОД

., , На правах рукописи ^

ЯЦУН Елена Ивановна

ФАСОННЫЕ ЗЕНКЕРЫ С ВИНТОВЫМИ ЗУБЬЯМИ И КОНИЧЕСКОЙ СЕРДЦЕВИНОЙ

Специальность 05.03.01 "Процессы механической и физико-технической обработки, станки и инструмент"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тула - 1997

Работа выполнена на кафедре "Инструментальные и метрологические системы" Тульского государственного университета.

Научный руководитель - доктор технических наук.

профессор С.И.Лашнев Официальные оппоненты - доктор технических наук.

профессор И. А.Коганов, кандидат технических наук, начальник инструментального цеха ПО "Сплав" Е.Ф.Моисеев Ведущее предприятие - ОАО "Курскагромаш"

305007 г. Курск, ул. Энгельса 115А

Защита диссертации состоится " 6 " июня 1997 г. в часов

в 9 учебном корпусе, ауд. 101 на заседании диссертационного Совета К 063.47.01 Тульского государственного университета (300600, г.Тула, пр. Ленина, 92).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тульского государственного университета.

Автореферат разослан 6 мая 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета к.т.н., доцент

Е.И.Федин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Повышение производительности труда в машиностроении в большой степени зависит от совершенствования конструкций режущих инструментов. Среди многообразия этих конструкций в последние годы в особую группу были выделены фасонные инструменты для обработки отверстий, в частности, фасонные зенкеры . Использование этих инструментов неразрывно связано с передовой технологией и автоматизацией производства. Замена отдельных инструментов для обработки отверстий фасонным зенкером позволяет сократить время обработки за счет совмещения нескольких методов обработки, уменьшить количество станков, инструментов и приспособлений, занятых в производстве, обеспечить более высокое качество обработанной поверхности. Для реализации преимуществ использования фасонных зенкеров при обработке отверстий возникает необходимость совершенствования качества их проектирования и изготовления.

Фасонные зенкеры представляют собой инструмент для формирования фасонных поверхностей вращения, в частности, фасонных отверстий после операций сверления. Фасонные отверстия представляют собой сочетание поверхностей вращения - цилиндрических, конических, сферических, монотонно увеличивающих свой диаметральный размер при переходе к каждой последующей сочетающейся поверхности .

Производящая поверхность фасонных зенкеров всегда совпадает с формируемой поверхностью и, следовательно, также является фасонной .

Фасонные зенкеры относятся к тому же виду инструментов, что и фасонные резцы: система движений при формировании фасонной поверхности у них одна и та же - главное движение резания - вращательное, движение подачи - движение сближения режущей кромки инструмента с формируемой поверхностью.

Фасонные зенкеры и фасонные резцы относятся к разным типам инструмента - фасонные резцы имеют одну режущую кромку, фасонные зенкеры - Ъ режущих кромок на своей производящей поверхности.

Подача сближения, сообщаемая фасонным резцам, может быть осевой, радиальной, тангенциальной, угловой; подача сближения у фасонных зенкеров - только осевая.

Проблема отвода стружки от режущей части фасонных резцов решается просто. Для фасонных зенкеров эта проблема является основной при конструировании инструмента. Фасонные зенкеры снимают большие припуски, что сопровождается большим объемом срезаемой стружки. Поэтому для размещения стружки необходимо делать большие стружечные канавки, но при этом число зубьев зенкера уменьшается (2...4 зуба). Для отвода стружки в требуемом направлении стружечные канавки должны быть винтовыми.

Для сохранения прочности зуба по всей длине режущей части при постоянной высоте зуба фасонного зенкера сердцевина его корпуса должш быть выполнена нсцилиндричсскон.

Большие припуски, снимаемые фасонным зенкером, приводят к возникновению больших сил резания. Для уменьшения сил резания фасонные

зенкеры должны выполняться с большими передними углами на всей длине режущей части, что вызывает технологические трудности.

Фасонные зенкеры, как и фасонные резцы, должны перетачиваться по передней поверхности. Для получения на стадии изготовления и сохранения на стадии эксплуатации после каждой переточки формы передней поверхности фасонного зенкера с нецилиндрической сердцевиной должны выполняться следующие условия: профиль и параметры установки дискового инструмента (при заточке - шлифовального круга) для формирования винтовой передней поверхности не должны изменяться.

Известны только приближенные способы формирования передней поверхности, описанные в ряде авторских свидетельств, полученные с нарушением геометрических параметров последней. Она всегда получается как поверхность с непрерывно изменяющейся образующей, а режущая кромка, как линия пересечения производящей поверхности зенкера с передней поверхностью будет сложной пространственной кривой. Сформировать заднюю поверхность для такой режущей кромки можно только путем ручной подгонки.

Задняя поверхность у фасонного зенкера для сохранения формы режущей кромки после переточки должна быть затылованной и винтовой, образованной винтовым движением режущей кромки. Способ получения такой поверхности описан в авторском свидетельстве С.И. Лашнева и М.И. Юликова.

Общий метод формообразования винтовых поверхностей дисковыми инструментами разработан проф. С.И. Лашневым и М.И. Юликовым, проф. Б.А. Перепелицей. Решению вопросов автоматизированного проек-

тирования металлорежущего инструмента посвящены работы проф. В.А. Гречишникова, А.Н. Борисова, И.А. Ординарцева. Б.И. Ящерицина. П.Р. Родина. К.Т.Н. С.И. Климакова, С.Я. Хлудова. С.Г. Емельянова. Е.В. Серовой. C.B. Лобановой. H.H. Щеголькова, М.А. Максимова.

Метод расчета режущей кромки для винтовой стружечной канавки фасонного зенкера с нецилиндрической сердцевиной в литературе отсутствует.

Перечисленные технологические трудности формирования поверхностей режущей части фасонных зенкеров с нецилиндрической сердцевиной и винтовыми зубьями привели к тому, что такие зенкеры применяют редко и всегда имеют большие погрешности формы профиля обработанной поверхности отверстия. Эти погрешности увеличиваются в период эксплуатации зенкера за счет его переточек. В результате каждой переточки фасонного зенкера по передней поверхности его режущая кромка изменяет свою форму, что вызывает погрешности профиля формируемой поверхности и, тем самым, ограничивает величину запаса на переточку инструмента.

Повышение размерной стойкости фасонных зенкеров является зада-, чей актуальной. Настоящая работа посвящена решению этой задачи путем сохранения условий формообразования поверхностей режущей части фасонного зенкера за счет создания оптимальной геометрической модели режу щей части фасонного зенкера с винтовыми зубьями и нецилиндрической сердцевиной, обеспечивающую получение на стадии изготовления и сохранения на стадии эксплуатации высокой геометрической точности поверхностей его режущей части и формируемой поверхности.

На основе обзора литературы и анализа основных проблем сформулирована цель работы.

Цель работы. Целью представленной работы является совершенствование конструкции, методов расчета и технологии изготовления фасонных зенкеров с винтовыми зубьями и нецилиндрической сердцевиной. создание математического, алгоритмического и программного обеспечения проектирования инструмента.

Автор защищает формулировку условий существования фасонных зенкеров с винтовыми зубьями и нецилиндрической сердцевиной; метод проектирования режущей части этих инструментов, включающий расчет параметров винтовой передней поверхности и режущей кромки фасонного зенкера, профиля затылованной винтовой задней поверхности и профиля фасонного дискового инструмента для ее формирования, оценочных параметров режущего клина; результаты численного анализа независимых параметров геометрической модели фасонного зенкера; результаты реализации математического обеспечения методов расчета винтовых зубьев исследуемого инструмента в виде программного обеспечения.

Н а у ч н а я новизна. Впервые формализованы условия существования фасонных зенкеров с винтовыми зубьями и нецилиндрической сердцевиной. В комплексе разработаны методы расчета винтовых зубьев фасонного зенкера и углов резания. Создан алгоритм автоматизированного проектирования фасонных зенкеров как часть общей системы автоматизированного проектирования режущих инструментов.

Методы исследования. Исследования выполнены на основе анализа логических связей зависимостей геометрической модели фасонного зенкера, содержащих заданные, зависимые и независимые параметры с использованием положений дифференциальной и графоаналитической геометрии. Задавая статус каждого параметра модели конструктор определяет вид задачи формообразования, способ формирования поверхности, вид и тип режущих кромок. Результатом исследования явилось создание алгоритма и программного обеспечения расчета режущей части фасонных зенкеров с винтовыми зубьями и нецилиндрической сердцевиной с возможностью их использования в общей системе САПР РИ на базе ПЭВМ типа IBM 386/486.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, перечня использованной литературы и приложений. Работа содержит 121 страницу машинописного текста, 64 рисунка, список использованной литературы из 83 наименований и 39 страниц приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность темы работы, определены условия существования фасонных зенкеров с винтовыми зубьями и нецилиндрической сердцевиной, которые при переточке по передней поверхности сохраняют форму режущей кромки. Сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первом разделе определено место фасонных зенкеров с винтовыми зубьями и нецилиндрической сердцевиной в общей геометрической

модели формирования поверхностей режущими инструментами, разработанной проф. С.И. Лашневым, М.И. Юликовым. А.Н. Борисовым. Определены параметры геометрической модели режущей части фасонного зенкера. Созданная модель фасонного зенкера с винтовыми зубьями и нецилиндрической сердцевиной описывается следующими параметрами:

£\\ ? - параметры, характеризующие соответственно образующую и направляющую формируемой поверхности;

е0и/0- параметры производящей поверхности; еуи/у - криволинейные координаты передней поверхности; еаи/а - криволинейные координаты задней поверхности; к - параметр формы режущих кромок;

р - винтовой параметр передней поверхности (р = —, где р - шаг

2 71

передней винтовой поверхности);

р3 - винтовой параметр задней поверхности; / - параметр главного движения резания по направляющей

(формируемой поверхности ; I - параметр движения осевой подачи (подачи сближения); Бк - параметр движения конструктивной подачи; у р, ос р А. р - оценочные параметры лезвий инструмента, рассчитанные

для его рабочего состояния: ур - передний угол; (Хр- задний угол;

Ар - угол наклонна режущей кромки;

В каждый момент срезания слоя припуска положение режущий кромки на поверхности резания относительно направления скорости резания оценивается углом Хр, а положение передней и задней поверхностей лезвия относительно поверхностей резания - углами ур и ар. Параметрами оценки численных значений независимых параметров лезвий фасонного зенкера являются углы Хр, ур и ар, подсчитанные в каждой точке режущей кромки:

а) для значений параметра к - значения углов Хр;

б) для значений параметра еу ( или //) - значения углов ур;

в) для значений параметра еа ( или/,) - значения углов <хр.

Модель представляет собой цепь логически связанных между собой зависимостей, содержащих заданные, зависимые и независимые параметры. Статус каждого параметра назначает конструктор и тем самьм определяет вид задачи формообразования, способ формирования поверхности, вид и тип режущих кромок. На основе анализа параметров режущих кромок, винтовых передней и задней поверхностей выведена формула инструмента и определен вид задачи формообразования. Рассмотрены способы формообразования передних и задних винтовых поверхностей, при которых возможно или невозможно существование фасонного зенкера с винтовыми передними и задними поверхностями постоянного шага.

При формировании винтовой поверхности постоянного шага, то есть допускающей движение "самой по себе", должна использоваться производящая поверхность дискового инструмента, которая при отводе от оси зенкера вследствие нецилиндричности его сердцевины не нарушит условий сопряжения этих поверхностей. Поэтому производящая поверхность дис-

кового инструмента также должна допускать движение "самой по себе", примем в двух направлениях - по образующей и направляющей поверхности.

Теоретически таким требованиям отвечают три поверхности; плоскость, круглый цилиндр и сфера. Передняя поверхность фасонного зенкера поднутрена и для ее формирования плоскость, приводящая к подрезам, не пригодна. Использование круглого цилиндра в качестве производящей поверхности дискового инструмента имеет одно ограничение: его диаметр при переточке фасонного зенкера не должен изменяться за весь период эксплуатации инструмента. Использование в качестве производящей поверхности дискового инструмента поверхности сферы позволяет изменять ее диаметр в значительных пределах. При этом условия формообразования винтовой передней поверхности не изменяются.

Рассмотрены существующие способы формирования винтовых передних и задних поверхностей на изделиях с нецилиндрической сердцевиной дисковыми инструментами как поверхностей, допускающих или не допускающих движение "самих по себе". Передняя и задняя поверхности формируются как поверхности, допускающие движение "самих по себе", когда при движении вдоль направляющей последние не меняют своей формы. К таким поверхностям относятся винтовая постоянного шага, цилиндрическая , сфера, плоскость. Определены технологические преимущества таких поверхностей с точки зрения сохранения условий их контакта с другой поверхностью, уменьшения числа параметров установки дискового инструмента по сравнению с шестью теоретическими относительно поверхности, обладающей свойством допускать движение "самой по себе".

Во втором разделе изложен метод проектирования фасонных зенкеров с винтовыми зубьями и нецилиндрической сердцевиной. Формирование передней винтовой поверхности осуществляется дисковыми инструментами с производящей поверхностью, удовлетворяющей условиям формообразования передней поверхности как винтовой с постоянным шагом -сферой, прямым круговым цилиндром, прямым круговым конусом. Ставится задача получения положительных значений передних углов ур на всех ступенях фасонного зенкера с нецилиндрической сердцевиной за одну установку режущего инструмента второго порядка. Как было отмечено выше, метод расчета режущей кромки для винтовых стружечных канавок фасонного зенкера с нецилиндрической сердцевиной в литературе отсутствует. В работе предложен метод расчета винтовой передней поверхности постоянного шага и режущей кромки, сформированные дисковым инструментом с производящей поверхностью, принадлежащей сфере. Вследствие нецилиндричности сердцевины фасонного зенкера дисковый инструмент для ее формирования должен непрерывно отводиться от оси зенкера при движении вдоль нее. В качестве поверхности, рассматриваемой как сердцевина фасонного зенкера принята поверхность конуса вследствие ее простоты при проектировании винтовых зубьев и технологичности при изготовлении фасонного зенкера. При обработке винтовой передней поверхности дисковым инструментом с производящей поверхностью выполненной как поверхность сферы, отвод его от оси зенкера происходит путем поворота вокруг центра сферы. Впервые такой способ был предложен в 1963 году Е. Вилдхейбером (США) и развит в работах проф. С.И. Лашнева, М.И. Юликова, С.И. Климакова. Использование сферы в качестве произ-

водящей поверхности дискового инструмента при отводе его от оси зенкера не нарушает условий формообразования винтовой поверхности. Режущая кромка, как линия характеризуется одним параметром формы к. Режущая кромка образуется как линия пересечения передней винтовой поверхности с параметрами ву, /, и производящей поверхности зенкера с параметрами е0, /о Формируется режущая кромка и передняя поверхность дисковым инструментом с производящей поверхностью, принадлежащей сфере с радиусом Г^,;,. За образующую передней поверхности е, принимается линия ее контакта с поверхностью сферы, за направляющую /" у - одна из винтовых линий, по которой винтовая поверхность допускает движение "самой по себе" и вдоль которой перемещается дисковый инструмент. Передняя поверхность образуется винтовым движением профиля винтовой цилиндрической поверхности и будет частью последней. Винтовой параметр р, определяющий винтовое движение профиля принимается в качестве винтового параметра передней поверхности. Таким образом, в формировании винтовой передней поверхности участвуют следующие параметры геометрической модели фасонного зенкера: заданные - с0. ¡г, , р, зависимые - с,, [т

При формировании винтовой передней поверхности постоянного шага дисковым инструментом с производящей поверхностью, принадлежащей сфере, сфера при своем движении по направляющей опишет семейство сфер, огибающей этого семейства сфер является передняя винтовая поверхность.

Решение задачи формирования винтовой передней поверхности постоянного шага у фасонного зенкера с конической сердцевиной (рис.1) основывается на нахождении не всей огибающей семейство сфер винтовой поверхности, а только тех точек на огибающей, которые контактируют с режущей кромкой инструмента.

Рассмотрим систему координат ХУ7, связанную с фасонным зенкером. Ось Ъ совпадает с осью вращения зенкера (см. рис. 1.а). Выберем на зенкере коническую поверхность и на ней - винтовую линию. Винтовая линия в торцевой плоскости проецируется в архимедову спираль (см. рис. 1,6).

По винтовой линии будем перемещать центр 0„ сферы радиуса Я^ф. Система координат ХиУ„2и принадлежит сфере. При движении по винтовой линии конуса сфера опишет семейство поверхностей.

Возьмем на сфере точку А с полярными координатами р и ср. Центр сферы 0„ движется вдоль оси Ъ и, одновременно, по конической поверхности; точка А - по производящему конусу.

Заменяя движение вращения сферы по архимедовой спирали на плоскопараллельное, получим приращение полярного радиуса р равное (см. рис. 1,в):

р= m0+pxфxtgP, (1)

где то - межцентровое расстояние; р - винтовой параметр; Ф - угол между осью X и р; Р - половина угла при вершине конуса .

Уравнение сферы в системе координат имеет вид:

Система координат фасонного зенкера (XYZ) и сферы (Хи Уи Ъл)

X

Ф=р-5

В) ъ

Рис.1

х и + У и + 2 и = R с ф •

(2)

Уравнение точки А, лежащей на поверхности сферы, совершающей плоскопараллельное движение, в системе координат XYZ^. х = хи + р • сой( 4/ + ср);

у = у„ +р-5ш(у + <р); (3)

2= ги +р-ф,

где - угол установки .

Заменяя р его значением, перепишем эту систему уравнений в системе координат Х„УИ2„:

Подставляя полученные значения хи, у,„ ги в уравнение сферы, получим уравнение семейства сфер:

Передняя винтовая поверхность фасонного зенкера получается как огибающая семейство сфер поверхность по параметру ф. На этой поверхности возьмем точку В, лежащую в секущей плоскости I-I, отстоящей от оси X на расстоянии Zo (рис 2). Точка В лежит на окружности, полученной в сечении конуса плоскостью I-I:

хи = х-(т0 + р-ф • tg(3)-cos(vj/ +ф); У и = У-(то + p-<p-tgP)-sin(iy + 9); ги =z-p-9.

(4)

х2 +у2 +z2 -2(ш0 +p^-tgP)-[x-COS(vy +ф)+у-sin(vj/ + cp)] +

+ m§+2p-9(m0-tgP-z) +

cos р

(5)

(6)

Схема расчета режущей кромки в точке В

Предполагая, что уравнение (6) справедливо для любой точки поверхности, огибающей семейство сфер, продифференциируем уравнение (5) по параметру ф:

х-[(т0 +р-ср^|3)-5т(н/ + ср)-р^Р-со5(\1/ +ср)]-(т0 + р ■ ф • гёР) • аЦу+ф) + р • гер • зЦу + ф)] •

-у. +р-

+

(7)

(ш0 ^р-г)-

р-ф

соб2Р

= 0.

Подставим уравнение (6) в уравнение (5) и (7) и решим их совместно, исключая параметр ф. Получим уравнение огибающей поверхности, то есть найдем такое значение параметра ф , при котором точка пересечения окружности, лежащей в секущей плоскости I и на огибающей семейство

сфер поверхности, имеет координаты, входящие в уравнение (7). Эта точка принадлежит режущей кромке и производящей поверхности инструмента.

Запишем уравнение (5) с учетом (6):

r02 + zq - 2(ш0 + р • ф • tgP)[x • cos(\\i + ф) + у • sin(vj/ + ф)] +

? / „\Р2-Ф2? ( 8)

+ nig + 2р• ф(т0 • tgP_ z) + y--Исф =0.

cos р

Уравнение (8) является трансцендентным. Из этого уравнения численными методами определяем координаты точек режущей кромки. Задняя поверхность формируется винтовым движением режущей кромки с параметром формы к, назначаемым независимым. Проектируется затыло-ванная задняя поверхность. Профиль фасонного шлифовального круга для ее формирования рассчитывается.

Использование круглого цилиндра в качестве производящей поверхности дискового инструмента второго порядка при формировании перед ней поверхности фасонного зенкера имеет одно ограничение: для сохранения условий формообразования винтовой передней поверхности как винтовой постоянного шага диаметр дискового инструмента не должен меняться за весь период эксплуатации. Предложенный метод расчета параметров установки дискового инструмента с производящей поверхностью, выполненной как круглый цилиндр, позволяет определить теоретически точные значения этих параметров и обеспечить получение передних углов в наперед заданных пределах.

Использование прямого кругового конуса в качестве производящей поверхности дискового инструмента второго порядка возможно лишь в случае индивидуального характера производства, так как винтовая повер-

хность. полученная таким инструментом может считаться винтовой постоянного шага лишь приближенно. При переточках фасонного зенкера по передней поверхности формы производящей поверхности и режущая кромка меняют свою форму. Это приводит к погрешностям формы обработанной поверхности после переточки фасонного зенкера. Предложен метод расчета теоретических параметров установки.

Задняя винтовая поверхность постоянного шага формируется шлифовальным кругом с фасонным профилем. Параметры задней поверхности и фасонного профиля шлифовального круга рассчитываются. Выбор численных значений параметров установки с учетом выполнения трех условий формообразования разработаны проф. С.И. Лашневым, М.И. Юликовым, к.т.н. С.Н. Климаковым, С.Я. Хлудовым.

Производящая поверхность инструмента существует в каждой точке его контакта с формируемой поверхностью, если выполняются следующие условия: в каждой точке контакта производящей поверхности с формируемой поверхностью эти поверхности имеют общую касательную плоскость; касание происходит с открытой стороны поверхности; производящая поверхность не пересекает формируемую поверхность.

Представлен метод расчета углов ур, лр, оср вдоль режущей кромки фасонного зенкера в процессе его работы как оценочных параметров лезвия.

В третьем разделе приведены примеры численной реализации метода.

Разработан алгоритм расчета винтовых зубьев фасонного зенкера с конической сердцевиной для трех способов получения винтовой передней

поверхности постоянного шага - дисковыми инструментами с производящей поверхностью, выполненной как поверхность сферы, прямого кругового цилиндра и конуса. На основе алгоритма расчета создано программное обеспечение, ориентированное на ПЭВМ типа IBM 386/486 на языке Turbo Pascal 7.0, позволяющее произвести расчет и численный анализ оценочных параметров лезвия зенкера - углов ур, /_р, схр в процессе его работы. Определены допустимые пределы значений независимых параметров, обеспечивающие выполнение трех условий формообразования. Параметры геометрической модели зенкера, участвующие в формообразовании винтовой передней поверхности постоянного шага следующие:

заданы ряд параметров сопряженных поверхностей (ео, /о, р, Исф) и движений инструмента (Ясф), криволинейные координаты передней поверхности (еу, fy) рассчитываются. Решается комбинированная задача формообразования.

Алгоритм и программное обеспечение расчета задней поверхности позволяет произвести расчет и анализ численных результатов при формировании задней поверхности как винтовой постоянного шага рз, образованной винтовым движением режущей кромки с параметром формы к. Задняя поверхность характеризуется двумя параметрами - криволинейными координатами еа, Д. Независимым параметром является параметр формы режущей кромки к , зависимым - еа, /а. Режущая кромка является образующей (еа ) задней поверхности. Направляющая fa назначается конструктором. Проектируется фасонный зенкер с затылованным зубом и винтовой задней поверхностью. Винтовой параметр р3, определяющий винтовой движение режущей кромки принимаются за винтовой параметр зад-

ней поверхности. Профиль дискового инструмента для обработки задней поверхности рассчитывается. Решается комбинированная задача формообразования.

В четвертом разделе отражены особенности изготовления фасонных зенкеров с винтовыми зубьями и нецилиндрической сердцевиной и сделаны следующие выводы:

1. Изготовление режущей части фасонных зенкеров с винтовыми зубьями и конической (нецилиндрической) сердцевиной корпуса складывается при формировании зубьев из двух основных этапов:

а) предварительная обработка передней поверхности производится профилированной фрезой на широкоуниверсальных фрезерных станках с использованием универсальной делительной головки для обеспечения винтового движения заготовки;

- фреза и шлифовальный круг могут иметь производящую поверхность, принадлежащую сфере, круглому цилиндру или конусу;

- профиль и параметры установки фрезы при предварительной обработке с целью обеспечения припуска под окончательное шлифование должны полностью совпадать с профилем и параметрами установки шлифовального круга;

- отвод фрезы от оси зенкера при предварительной обработке обеспечивается наклоном оси зенкера под углом, соответствующим углу наклона образующей конической сердцевины корпуса инструмента;

- возникающие при такой схеме обработки погрешности форм профиля передней поверхности должны входить в припуск под окончательную обработку для обеспечения возможности их устранения при шлифовании.

б) шлифование передней поверхности фасонного зенкера производится на многокоординатных заточных станках с ЧПУ, например, на заточном полуавтомате с ЧПУ модели ВЗ-205ФЗ. предназначенном для заточки передних и задних винтовых поверхностей зубьев. Полуавтомат имеет четыре координаты - две из них связанны с системой движения заготовки для обеспечения ее винтового движения, две другие - с системой движения шлифовального круга;

отвод шлифовального круга вследствие конической (нецилиндрической) сердцевиной зенкера обеспечивается отводом от его оси одновременно по двум координатам.

2. При обработке передней винтовой поверхности фасонного зенкера производящая поверхность фрезы (круга) может принадлежать цилиндру, конусу, сфере. В первых двух случаях диаметр, профильный угол и параметры установки дискового инструмента должны сохраняться за весь период эксплуатации зенкера неизменными для сохранения условия формообразования; при сферической производящей поверхности дискового инструмента его диаметр может изменяться в широких пределах (Ксфтт-З-ЭД-сфтт ) бсз нарушений условий сопряжения производящей

поверхности дискового инструмента с формируемой поверхностью.

3. Разработанный метод расчета теоретических параметров установки круглого цилиндра и конуса относительно винтовой поверхности позволяет обеспечить передние углы ур на всех ступенях зенкера в заданных пределах и теоретически точный профиль передней винтовой поверхности.

4. Обработку задней винтовой поверхности ведут фасонным шлифовальным кругом на станках с ЧПУ. Профиль круга и параметры его установки рассчитываются.

5. Угол наклона ß образующей конической сердцевины корпуса фасонного зенкера назначается конструктором, исходя из условия обеспечения прочности зуба при, по возможности, постоянной высоты его вдоль режущей части. Выбрав диапазон значений ß, проектировщик может, используя программное обеспечение, провести численное моделирование распределения углов резания вдоль режущей кромки зенкера при различных значениях ß в пределах выбранного диапазона и получить значения

оценочных параметров лезвия в заданных пределах.

6. Программное обеспечение расчета винтовых зубьев фасонного зенкера с конической (нецилиндрической) сердцевиной позволяет выполнить численное моделирование распределения значений рабочих углов резания вдоль режущих кромок и получить эти значения в заданных пределах путем назначеши независимых параметров модели.

7. Созданное программное обеспечение расчета зубьев позволяет связать этап проектирования режущей части фасонного зенкера с этапом его изготовления в рамках системы автоматизированного проектирования и изготовления (CAD/CAM).

8. Управляющие программы обработки зубьев фасонного зенкера можно получить, используя автоматизированную систему подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ PEPS - 2.

Практическая ценность.

1. Разработано математическое обеспечение методов расчета винтовых зубьев фасонных зенкеров с нецилиндрической сердцевиной и реализовано в виде программ для персонального компьютера, позволяющих путем управления независимыми параметрами модели обеспечить углы резания в заданных пределах.

2. Даны рекомендации в области технологии изготовления и эксплуатации фасонных зенкеров с винтовыми зубьями и нецилиндрической сердцевиной.

Реализация работы. Положения работы приняты к промышленному внедрению на АООТ "ГОРМАИГ, АООТ "Авторемобьединение" г.Белгород, ОАО "Курскагромаш".

Достоверность. Практическое внедрение в промышленность подтвердило правильность выдвинутых в диссертации положений и сделанных выводов.

Апробация работы. Основные положения работы доложены на двух научно-технических конференциях Курского гос. техн. университета 1994 - 1995 г.

ВЫВОДЫ

1. Впервые формализованы условия существования фасонных зенкеров с винтовыми зубьями и нецилиндрической сердцевиной, позволяющие решить проблему размерной стойкости этих инструментов.

2. Определены и формализованы условия существования передней поверхности фасонного зенкера как винтовой постоянного шага при формировании ее дисковыми инструментами второго порядка с производящей поверхностью, выполненной как поверхность сферы, прямого кругового цилиндра и конуса.

3. В комплексе разработаны методы расчета винтовых зубьев и численного анализа независимых параметров модели фасонного зенкера для оценки распределения рабочих углов резания вдоль режущих кромок.

4. Создан алгоритм автоматизированного проектирования фасонных зенкеров с винтовыми зубьями и нецилиндрической сердцевиной как часть общей системы автоматизированного проектирования режущих инструментов.

5. Даны рекомендации, связанные с особенностями изготовления и эксплуатации фасонных зенкеров с винтовыми зубьями и нецилиндрической сердцевиной.

6. Результаты исследований приняты к промышленному внедрению на АООТ "Авторемобъединение", АООТ "ГОРМАЛГ г. Белгород, ОАО "Курскагромаш".

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Лашнев С.И., Яцун Е.И. Метод формообразования зубьев фасонных инструментов с нецилиндричсской сердцевиной.-Тула, ТулПИ Сб. научных трудов, 1992, 25-30с.

2. Лашнев С.И., Яцун Е.И. Метод определения теоретических параметров установки режущего инструмента при формообразовании винтовых зубьев фасонных инструментов с нецилиндрической сердцевиной.-Курск, КПИ Сб. научных трудов, 1995, 12-15с.

3. Лашнев С.И., Яцун Е.И. Оптимальная геометрическая модель фасонного зенкера с нецилиндрической сердцевиной.-Орел, Орловский филиал Московского инеттута приборостроения, Сб. научных трудов. 1996, 32-36с.

4. Лашнев С.И., Яцун Е.И. Параметры установки стандартных угловых фрез при формировании винтовой передней поверхности фасонного зенкера с нецилиндрической сердцевиной.-Тула, ТГУ, Сб. научных трудов, 1996, 48-51с.

5. Заявка №95115616 "Способ формообразования винтовых зубьев у изделий с нецилиндрической сердцевиной", приоритет от 15.09.95 г.