автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Исследование многопроходного резьботочения полукруглого (арочного) профиля с канавкой в условиях массового производства шариковых винтовых пар

ВВЕДЕНИЕ.

Глава I. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА, ЦЕПЬ И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Схемы резания и обработка резьб различного профиля многопроходным методом точения.

1.2. Обработка резьбы в деталях шариковых винтовых пар

1.3. Выводы.

1.4. Цель и задачи исследований

Глава П. НОВЫЙ СПОСОБ РЕЗЬБОТОЧЕНИЯ

2.1. Описание нового способа резьботочения и инструмента

2.2. Опробование нового способа и инструмента в производственных условиях

2.3. Выводы.

Глава Ш. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТЕЙ ДЛЯ РАСЧЕТА СИЛ РЕЗАНИЯ В ВИДЕ ПРИГОДНОМ ДЛЯ . ИНТЕНСИФИКАЦИИ НОВОГО СПОСОБА РЕЗЬБОТОЧЕНИЯ

3.1. Структура формулы для определения силы ре зания, учитывающей удельную силу резания и сложность профиля

3.2. Исследование особенностей стружкообразова-ния при резьботочении полукруглого (арочного) профиля резцами различной конфигурации

3.3. Вывод формулы для расчета удельной. силы резания.

3.4. Структура коэффициентов сложности профиля

3.5. Расчет площадей и периметров среза

3.6. Алгоритм интенсификации резьботочения.

3.7. Выводы.

Глава ЛУ. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НОВОГО СПОСОБА

РЕЗЬБОТОЧЕНИЯ.

4.1. Объект и методика исследования.

4.2. Схема эксперимента и применяемая аппаратура

4.3. Методика обработки результатов экспериментов

4.4. Определение сил резания методом тензометри-рования.IOI

4.5. Методика определения глубины врезания (фактической) при резьботочении.

4.6. Экспериментальное определение удельных сил резания при обработке резьбы различной формы профиля

4.7. Определение допускаемой силы резания.

4.8. Выводы

Глава У. ИНТЕНСИФИКАЦИЯ МНОГОПРОХОДНОГО РЕЗЬБОТОЧЕНИЯ

ПОЛУКРУГЛОГО (АРОЧНОГО) ПРОФИЛЯ С КАНАВКОЙ

5.1. Расчет переменных коэффициентов сложности профиля и силы резания

5.2. Расчет глубины врезания при резьботочении

5.3. Определение границ применяемости метода интенсификации резьботочения

5.4. Варианты производительных циклов резьботочения шариковых гаек и винтов.ЗИЛ-130.

5.5. Выводы.

ОВДИЕ ВЫВОДЫ.

Основываясь на директивах ХХУ1 съезда КПСС, советское машиностроение в II пятилетке достигло широкого развития не только по объему выпускаемой продукции, но также и по ее качеству [38]. Должное развитие получили металлорежущие станки с числовым программным управлением (ЧПУ), а также большегрузные автомобили с гидроусилителями руля, использование которых в народном хозяйстве позволяет существенно повысить производительность труда, культуру производства и обслуживания.

Шариковые винтовые механизмы, обладающие большими , хорошо известными преимуществами, кроме традиционной для них области станкостроения с серийным характером производства, все шире применяются в изделиях массового производства, например, в гидроусилителях руля автомобилей. Нарезание резьбы полукруглого (арочного) профиля в шариковых гайках и на винтах представляет значительные технологические трудности, особенно в условиях массового производства.

Существующие схемы резания и способы обработки резьб многопроходным методом не являются оптимальными применительно к резьбе полукруглого (арочного) профиля, о чем свидетельствует сравнительно низкая его производительность и качество. При производительности сопоставимой по объему снятого металла в единицу времени с резьбами традиционно применяемых профилей, треугольного и трапецеидального, получается низкое качество изделия, а хорошего качества удается добиться за счет снижения производительности, в связи с чем изыскание путей производительного и качественного получения таких резьб является актуальной задачей. Поэтому в настоящее время как в СССР, так и за рубежом уделяется большое внимание по интенсификации процесса образования резьбы как традиционным методом резьботочения, так и внедрением новых методов резьбопротягивания, пластической деформации и производительного резьбошлифования из целой закаленной заготовки.

Настоящая работа, выполненная на Автомобильном заводе им. И.А.Лихачева (Производственное объединение АВТОЗИЛ;, посвящена разработке и исследованию нового способа резьботочения полукруглого (арочного) профиля с канавкой на винтах и в гайках с задачей интенсифицировать производительность с одновременным повышением качества.

Основное содержание диссертации изложено в работах ¡35,36,37]; внедренные разработки защищены авторскими свидетельствами [1.8]. Результаты работы использованы при проектировании и внедрении технологического процесса изготовления резьбы в элементах шариковых винтовых пар в условиях массового производства гидроусилителя руля семейства автомобилей ЗИЛ-130.

Методика расчета на ЭВМ глубины врезания резцов используется в производстве для оперативной разработки наладок резьбото-карных станков при текущем изменении технологических припусков и геометрических параметров резьбы изделия.

ОНЦИЕ ВЫВОДЫ

1. Для интенсификации резьботочения полукруглого (арочного) профиля предложен новый способ, согласно которому обработка ведется двумя резцами, профилей отличных от исходного, попеременно до полного образования профиля резьбы.

2. Показано, что наиболее простым и экономичным разделением профилей резцов для образования полукруглого (арочного) профиля с канавкой, является полукруглый (арочный) профиль и треугольный с углом профиля 80° и радиусом при вершине равным радиусу канавки .

3. Разработаны вопросы теории резьботочения полукруглого (арочного) профиля с канавкой, устанавливающие зависимость удельных сил резания от глубины врезания, толщины среза, разделения периметра резания, формы профиля среза.

4. Проведенное экспериментальное исследование зависимости удельных сил резания от глубины врезания, толщины среза, разделения периметра резания, формы профиля среза, показало их существенную значимость, изменение удельных сил до 300%.

5. Предложенная методика инженерного расчета на ЭВМ глубины врезания резцов на каждом проходе при резьботочении полукруглого (арочного) профиля с канавкой использована в производстве для оперативной разработки копиров подач резьботокарных станков при текущем изменении технологических припусков и геометрических параметров изделия.

6. На примере шариковой винтовой пары ЗИЛ-130 выполнен производительных расчет некоторых^вариантов обработки резьбы по рассмотренному новому способу. Отмечено, что применение указанного способа позволило сократить количество проходов и повысить производительность при резьботочении шариковой гайки в 2 раза, а шарикового винта в 2,5 раза.

7. Результаты выполненной работы внедрены в механосборочном корпусе № 2 на автозаводе им. И.А.Лихачева, что позволило поднять производительность изготовления резьбы (резьботочении и резьбошлифования) в 2 раза с одновременным повышением качества резьбы. ( 9>''-/<гУ'"'г 'Г/ ■< -.г:- т.е.: ■ /:. -- '

8. Методика расчета глубины врезания при резьботочении пригодна для резьб полукруглого (арочного; профиля с размером шарика от 2,5 мм до 10 мм, при условии экспериментального определения силы ломающей подачи резцов.

1. A.C. 241904 (СССР). Резьботокарный полуавтомат с нереверсивнымшпинделем. (Ф.А.Осмоловский, Ю.В.Горский, Н.А.Демидов, H.H. Кондратьев, И.М.Масленников, А.В.Подъяпольский, П.И.Рубцов и В.П.Столяров. Опубл. в Б.И. 1969, й 14.

2. A.C. 264109 (СССР).Резьбовой резец (f.А.Осмоловский, Ю.Л.Фрумин. Н.И.Тоболов. -Опубл. в Б.И., 1970, № 8.

3. A.C. 272008 (СССР).Способ нарезания резьбы фасонного профиля.

4. Ф.А.Осмоловский, Л.Н.Богданов, И.М.Масленников, Ю.И.Опарышев, П.И.Рубцов. Н.И.Тоболов, Ю.Л.Фрумин и Л.Б .Цейтлин. -Опубл. в Б.И. 1970, № 18.

5. A.C. 4I089I (СССР).Резьботокарный полуавтомат. (Ф.А.Осмоловский. Ю.В.Горский, H.H.Кондратьев, И.И.Кухтаров, И.М.Масленников, А.В.Подъяпольский и П.И. Рубцов. -Опубл. в Б.И., 1974, № 2.

6. A.C. 490586 (СССР). Резьботокарный полуавтомат. (Ф.А.Осмоловский. -Опубл. в Б.И. 1975, 1Ь 41.

7. A.C. 547303 (СССР).Резьботокарный полуавтомат. (Ф.А.Осмоловскийи Г.Н.Петраков. -Опубл. в Б.И. 1977, № 7.

8. A.C. 584976 (СССР). Суппорт резьботокарного полуавтомата.

9. Ф.А.Осмоловский и А.А.Бокое. Опубл. в Б.И. 1977, А* 47.

10. A.C. 605697 (СССР). Поводковый патрон (Ф.А.Осмоловский и П.Н.

11. Грибачев. Опубл. в Б.И. 1978 , JS 17.

12. Бабаян С.А. Основы расчета профиля кулачка поперечной подачирезца резьбонарезных автоматов. "Станки и инструмент" № 10, 1963. с.42-44.

13. Бобров В.Ф., Гостева Г.К., Пушмин Б.М.Нарезание мелкой упорнойрезьбы. "Станки и инструмент" № 12, 1971, с.21-23.-.173

14. Бобров В.Ф.и Моисеев A.B. Определение окружного усилия при. нарезании резьбы резцом. "Станки и инструмент Л.4. 1974, с.25-27

15. Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов. М.: Машиностроение, 1975, с.204-208. .

16. Бокин М.Н., Сидоров В.Н., Смирнов С.Д. Резьботочение и пути его интенсификации. Сб. трудов ТЛИ.Технология машиностроения, выпуск 26. Изд. ТЛИ, Тула 1972, о.86-99.

17. Бирюков В.М., Мархасин Э.Л. О характере поперечной подачи резца при нарезании резьбы по автоматическому циклу. Труды МНИ.им,. акад.Губкина № 20. Вопросы добычи нефти и машиностроения.- М.:

18. Гостоптехиздат, 1957, с.58-61.

19. Блюмберг В.А., Лакур. К.В. Нарезание резьбы на токарных станках.-М.: Машгиз,.1957, с.4-18.,

20. Глаговский Б.А., Пивен И.Д. Электротензометры сопротивления,. М.: Энергия, 1964, с.16-27.

21. Горецкая З.Д. Протягивание с большими подачами. -М.: Машгиз^

22. Грановский.Г.И. Кинематика резания. -М.: Машгиз, 1948, 199 с.

23. Трудов A.A., Комаров П.Н. Расчет роликов к резьбонакатным го. ловкам. "Станки и инструмент" Ii 10, 1980, с.15-17.

24. Евдокимов В.Д. и Козубский И.В. Трехкомпонентный динамометр для измерения силы резания. "Станки и инструмент" № 9, 1964,с.31-32. .

25. Есиков С.Е. Многорезцовое нарезание наружных резьб за один проход. "Станки и инструмент" 3, 1955, с.31-32.- 174

26. Есиков С.Е. и Кочмарева Е.А. Режимы резания при нарезании резьбы четырьмя резцами за один проход. "Станки и инструмент" № II, 1961, с.31-32.

27. Зельдович Я.Б., Мышкис А.Д. Элементы прикладной математики.-М.: Наука, 1965. с.212-217.

28. Иноземцев Г.Г., Ильин Н.М. и Силкин В.П. Выбор оптимального закона изменения подачи при черновой обработке конических зубчатых колес методом врезания. "Станки и инструмент" № 12, 1976. с.29-30.

29. Изготовление ходовых винтов качения с применением поперечно-винтового накатывания. Методические рекомендации. В. ФЛукичев, А.Н.Байков, М.А.Эстерзон., С.Б.Кондратьев. Под ред. М.Е.Юхвида. М., ЭНИМС, 1978.

30. Козочкин М.П. Измерение силы резания на станках с адаптивным управлением. "Станки и инструмент" № II, 1975, с.21-22.

31. Крюковских Н.Д. Улучшение технологии изготовления винтов передач винт-гайка качения. "Станки и инструмент" 15 12, 1967, с. 26-27.

32. Лашнев С.И., Юликов М.И.Расчет и конструирование металлорежущих инструментов с применением ЭВМ. -М.: Машиностроение, 1975, 391 с.

33. Лоладзе Т.Н. Стружкообразование при резании металлов. М.:1. Машгиз, 1952, 198 с.

34. Львов Н.П. Определение минималнно возможной толщины срезаемогослоя. "Станки и инструмент" № 4, 1969, с.35-36.

35. Маликов Г.Ф., Шнейдерман АЛ.: Шулемович A.M. Расчеты упругих тензометрических элементов. -М.: Машиностроение, 1964. с.122137.- 175

36. Новик Ф.С., Арсов Я.Б. Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования экспериментов. -М.: Машиностроение,- 1980. 303 с.

37. Общемашиностроительные нормативы режимов резания и временидля технического нормирования резьбонарезных и резьбонакатных работ. М.: ЦЕПНТ при НИИТруда, 1965. с.224.

38. Осмоловский Ф.А., Фрумин Ю.Л. Новый способ нарезания резьбыв шариковых гайках. "Автомобильная промышленность" № 3, 1973. с.30-31.

39. Осмоловский Ф.А.Гидрокинематическая схема резьботокарного полуавтомата для нового способа нарезания резьбы. "Станки и инструмент" № 2, 1976. с.16-18.

40. Осмоловский Ф.А. Повышение производительности резьботочения при изготовлении шариковых винтовых пар. "Станки и инструмент" $ 3, 1981, с.17-20.

41. Основные направления экономического и социального развития СССР на 1981.85 годы и на период до 1990 года. -М.: Политиздат, 1981.с.36.

42. Парамонов В.Ф. Новая динамометрическая аппаратура и измерение сил резания. -Куйбышев.: Куйбышевское кн, изд., 1962. с.27-34.

43. Попов Д.И. и Виноградов В.М. Кругодиагональное протягивание зубьев цилиндрических колес. "Станки и инструмент" 12, 1975, с.19-20.

44. Прогрессивные технологические процессы в автостроении. Сб. статен под ред.Степашина С.гл. М.: Машиностроение, 1980. с.175-176.

45. Пушмин Б.М.,Гостева Г.К., Давыдов В.Л. Определение предельных значений "ломающих" подач при нарезании упорных резьб. Сб. трудов ТПИ, технология машиностроения, выпуск 26. Изд. ТПИ- 176 -Тула 1972. с.146-151.

46. Режимы резания металлов. Справочник под ред.Барановского Ю.В., изд.З. М.: Машиностроение, 1972. с.161-166.

47. Розенблит Г.Б., Виленский П.И., Горзлик Я.И. Датчики с проволочными преобразователями. -М.: Машиностроение, 1966, с.45-53.

48. Сидоров В.Н. Расчет глубины резания при обработке винтовых поверхностей. "Станки и инструмент" № 8, 1969, с.13-14.

49. Скибин В.В. Оценка прочности твердосплавного инструмента методом ступенчато-возрастающей подачи. "Станки и инструмент"12, 1975, с.15-16.

50. Технические требования и методика определения режущих свойств твердых сплавов и минералокерамического материала ЦМ-332

51. МРТУ14-16-2-65). М.: ВНШТС, 1965. 43 с.

52. Фунберг А .Л. Предварительное нарезание резцами закаленных винтов для передачи винт-гайка качения. "Станки и инструмент"6, 1966. с.20-21.

53. Химмельблау Д. Анализ процессов статистическими методами. -М.: изд. Мир. 1973, 953 с.

54. Этин А.О. Кинематический анализ методов обработки металлов резанием. М.: Машиностроение, 1964, 323 с,

55. Этин А.О. Выбор оптимальных условий при решении технологических задач. "Станки и инструмент" № 3, 1976, с.24-25.

56. Юхвид М.Е., Гатовский М.Б. и Ларионова В.М. Резьбонарезные гребенки для нарезания деталей из высокопрочных сталей. "Станки и инструмент" 10, 1964, с.29-30.

57. Якобсон М.О. и Фунберг АЛ. Современше методы изготовления винтовых пар качения. "Станки и инструмент" № 3, 1965.с.32-35.$к. Таррмд 1Нгеас/$ ш ЬаИ \МасНиШ\

58. МеШяогкшу , ШЗг 22} ун су. б9-?0.1. &ор:/.улы площадей среза шариковой гайгл.1.Черно^оу1. So = '0,839He+-/t99H+O,e4

59. Sa =0,S5\/(10¿- 1,ЗЪ30)а'-(/,3-а)4ucmo£oû резец-ft 23~£) ./а Q86ê-OtO</

60. Oie 40.09 С-à<çO при GÓ9<e<o,s32)

61. Saê=2/<?5Цо,е8+ЗЧ05Ьё+ (згъёг '- (4,гз-ê)• Уд/?+ 8,Ñ)-Q 839Н- /,99,4-' -QM +0,GSVm(R-+ е)+ 7,333ÇP(* ef- jy,3

62. P< * e)J \ß^(P(+e)-(Rf * ef-2, /25 \föM+ ■Щ 05L1R+ (333R^Ch 23-fí,)\.ол+8, hep, Pf- m k e <0

63. В за Ьис и m oc m и о/т? O ê yoacv^/77 So6° по лресРб/д/у/^им ср op mus? GAS.05оЗН&Ч<Р/чи<?:

64. S§~ ПУ/Ои^суЭб среза иис/770<£ого /?£>/Оо

65. So пло и^суЗб срезс* с/ерлуо^ого г?ерех. i - ¿ó/со/т?& точки пересечение^ npoepts^eû С см. чертеже) - см. чертеж R - c/w. чертеж

66. Scrê- nj?о 0(Pé срезе? L/t^crr?0¿Oz.& перопосле чермо ^о го S ¿а- плоило о*6 среза чер/*о£ого г? ер clпосле чистового в- размоет6 ёлуБимб/ ¿рез^^/иЯ черноёоёо и чис/77о£ого рез/^о.- ш

67. Фор/^лы плосэде.1: среза парикового винт;-0,06\/3,93'^,3//7?l + /,333 /г?*-(A, JAL ' Ь"- mL) \/0,3S<4 + 8,97m¿ -mf-о, Se w¿-о, « hoU1. H¿ = Q¿ aL-£L = e¿9.

68. Pc¡) t = £ 4/ HL + 0,S9Wl 4,13 +

69. Oj t/5 \¡9, 73 /< 61 CH¿ - -C »i -¿»¿Y9.8) если t <0:

70. S o¿ é¿ = O, 839 H?+ i 99 H¿ +о,еЬ

71. Sa¿£¿= S o¿ é¿- sg¿ 3¿) если í O:g с Мы о, <e¿ <0,8, то'

72. Sq¿ <S¿ = Q5-5 y/^í¡(n 33ЗСп+ес)г(2> 6-e¿) e¿1. О. Об