автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.07, диссертация на тему:Метчики для нарезания точных трапецеидальных резьб

На правах рукописи

Сандгартен Ирина Львовна

МЕТЧИКИ ДЛЯ НАРЕЗАНИЯ ТОЧНЫХ ТРАПЕЦЕИДАЛЬНЫХ РЕЗЬБ

Специальность 05.02.07 — Технология и оборудование механической и физико-технической обработки

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 1 НОЯ 2010

004612057

Работа выполнена на кафедре «Технология машиностроения» Тульского государственного университета

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент

Маликов Андрей Андреевич;

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Борискин Олег Игоревич;

кандидат технических наук, Моисеев Евгений Федорович

Ведущая организация: ОАО «ТОЧМАШ» (г. Тула)

Защита диссертации состоится » г. в часов

на заседании диссертационного Совета Д212.271.01 при ГОУ ВПО «Тульский государственный университет» по адресу: 300012, г. Тула, проспект Ленина, д. 92, ауд. 9-101.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Тульский государственный университет».

Автореферат разослан « 2010.. г.

Ученый секретарь

диссертационного совета """** Орлов А.Б.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. В настоящее время в условиях рыночной экономики в борьбу за внутренний и внешний рынок включаются не только страны, но и отдельные предприятия. В этих условиях выпускаемая продукция по своим показателям должна отвечать требованиям лучших мировых образцов. Одним из основных требований является высокое качество изделий. Повышение качества выпускаемых изделий одновременно вынуждает повышать точность изготовления деталей.

В машиностроении широко применяются гайки с трапецеидальной резьбой. Почти во всех кратко охарактеризованных исследованиях авторы предлагают свои оригинальные конструкции режущего, накатывающего или комбинированного резьбообразующего инструментов, приспособлений, устройств, призванных обеспечить повышение точности резьбофор-мирования. Как правило, все это вполне оправдывает себя в тех конкретных условиях, для которых решался тот или иной вопрос, и оказывается малоэффективным при других технологических условиях. Естественно, что названные работы, выполненные без учета специфики рассматриваемых нами трапецеидальных резьбовых поверхностей, не могут быть в этом случае успешно использованы. В зарубежной литературе вопросы, касающиеся точного нарезания трапецеидальных резьб, также не освещены

Исходя из изложенного, можно утверждать, что обоснование конструкций метчиков для получения точных трапецеидальных резьб при однопроходном нарезании является актуальной научной задачей.

Работы выполнялись в соответствии тематикой госбюджетных НИР кафедры «Технология машиностроения» ТулГУ (тема № 05-06).

Цель настоящей работы: обоснование конструкций метчиков для высокопроизводительного формирования точных трапецеидальных резьб и разработка технологического оснащения для практического использования результатов.

Достижение поставленной цели потребовало постановки и решения следующих задач:

1. Выявление особенностей однопроходного нарезания метчиками трапецеидальных резьб и исследование влияния конструктивных и технологических факторов на вид и величину погрешностей нарезаемой резьбы.

2. Разработка теоретического описания процесса образования погрешностей заданного закона движения метчика при резьбонарезании.

3. Обоснование рациональной конструкции метчика для формирования трапецеидальной резьбы.

4. Решение специфических вопросов технологии изготовления разработанных метчиков.

5. Экспериментальная проверка теоретических положений об образовании погрешностей заданного закона движения метчика при нарезании

трапецеидальных резьб, а также о профилировании метчиков и выборе величины натяга по среднему диаметру ведущих зубьев.

Методы исследования. Теоретические исследования базируются на основных положениях теории резания, теории формообразования производящих поверхностей режущих инструментов для обработки резьбовых деталей, методов математического моделирования. Экспериментальные исследования проводились в лабораториях кафедр «Технология машиностроения» и «Инструментальные и метрологические системы» ТулГУ, а также в ОАО «Тяжпромарматура» (г. Алексин Тульской области), с использованием промышленного оборудования и метрологического обеспечения.

Автор защищает:

1. Аналитическую расчетную модель взаимодействия ведущего зуба метчика с поверхностью витка нарезаемой резьбы с использованием решения задачи Черутти для определения осевого смещения метчика относительно заданного закона перемещения.

2. Зависимости, устанавливающие взаимосвязь параметра опорной поверхности ведущих элементов с величиной упругого смещения метчика под действием осевых сил.

3. Геометрические зависимости для определения основных конструктивных параметров метчика с ведущими перьями.

4. Методику определения максимально возможного диаметра шлифовального круга для затылования режущих зубьев заборного конуса метчиков с блочным расположением режущих и ведущих или выглаживающих перьев.

5. Схему модернизации серийных шлифовально - затыловочных и резьбошлифовальных станков и специальных приспособлений для реализации специфических операций при изготовлении метчиков с блочным расположением режущих и ведущих перьев, а также методику проектирования рабочих поверхностей затыловочных кулачков для названных специфических операций, а также методику проектирования рабочих поверхностей затыловочных кулачков для названных специфических операций.

6. Результаты экспериментальных и опытно-промышленных исследований, подтверждающие обоснованность теоретических выкладок.

Научная новизна

Установлена взаимосвязь конструктивных параметров опорной поверхности ведущих элементов (радиуса ведущего элемента и перепада диаметров между режущей и ведущей частью) и физико-механических свойств материала обрабатываемой заготовки, с величиной упругого смещения метчика относительно заданного закона перемещения под действием осевых сил.

Разработана аналитическая модель взаимодействия ведущего зуба метчика с поверхностью нарезаемой резьбы, позволившая обосновать кон-

структивные параметры метчиков с блочным расположением режущих и ведущих перьев, а также технологической оснастки для выполнения специфических операций по изготовлению этих метчиков.

Практическая значимость и реализация результатов работы:

Использование полученных теоретических зависимостей позволяет на стадии проектирования назначать рациональные значения параметров опорной поверхности ведущих элементов, что значительно сокращает трудоемкость отработки метчиков на технологичность.

Рекомендации по модернизации серийных шлифовально - затыло-вочных и резьбошлифовальных станков в совокупности с методикой проектирования рабочих поверхностей затыловочных кулачков позволяют реализовать теоретические разработки по выполнению специфических операций изготовления метчиков с блочным расположением режущих и ведущих перьев.

Внедрение созданного комплекса конструкторско-технологических решений на ОАО «Тяжпромарматура» (г. Алексин, Тульской обл.) подтвердило возможность за один проход нарезать трапецеидальные резьбы 7-6 степени точности при повышении производительность резьбонареза-ния в 5,3 раза.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на следующих совещаниях, семинарах и научно-технических конференциях: на юбилейной МНТК «Инструментальные системы машиностроительных производств», посвященной 105-летию со дня рождения С.С. Петрухина, 29-31 октября 2008 г., на межвузовской научной конференции студентов, магистрантов, аспирантов и молодых ученых. «Молодая мысль: Наука. Технологии. Инновации» - Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2009, на научно-техническом семинаре «Прогрессивные технологии и оборудование механосборочного производства», посвященном 70-летию кафедры «Технология машиностроения» и 110-летию со дня рождения Ф.С. Демьянюка. М. МАМИ, 2009, а также на ежегодных НТК преподавателей ТулГУ 20082010 г.г.

По теме диссертации опубликовано 14 работ, в том числе 5 в изданиях, включенных в перечень ВАК, без соавторов-8.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения и пяти глав, заключения, списка использованных источников из 99 наименований, 2 приложений общим объемом 163 е., включая 53 иллюстрации, 11 табл.

ОБЗОР СОДЕРЖАНИЯ ДИССЕРТАЦИИ Во введении обоснована актуальность рассматриваемой научной задачи, сформулированы цель работы, положения, выносимые на защиту, научная новизна, методы исследования, практическая ценность и реализация работы, приводятся данные об апробации работы, о публикациях, структуре и объеме диссертационной работы и дано краткое содержание глав диссертации.

В первой главе на основе аналитического обзора литературы отмечается, что изучению и совершенствованию способов образования резьб и резьбо-образующих инструментов посвящено большое число работ отечественных исследователей В.В. Матвеева, И.Я. Мирнова, A.C. Ямникова, А.Г. Суслова, В.Б. Протасьева, A.A. Грудова, Ю.Л. Фрумина, В.Н. Коноп-лева, А.П. Черного, В.И. Шагуна, В.П. Кузнецова, В.Г. Якухина, Т.А. Султанова, М.И. Писаревского, В.И. Загурского, В.М. Меньшакова, Г.П. Ур-лапова, B.C. Середы, Г.Э. Таурита, Е.С. Пуховского, С.С. Добрянского, Э.В. Рыжова, О.С. Андрейчикова, А.Е. Стешкова, А.Ф. Кузьменко, а также зарубежных авторов К. Такэи, Масахиры и других. Отмечается, что указанные работы относятся к резьбам с углом профиля 60° и 55°. Конструкция и размеры резьбы гаек определяются ГОСТ 12461-67 «Гайки с трапецеидальной резьбой шестигранные высокие» (рис. 1.1 а) и ГОСТ 12462-67 «Гайки с трапецеидальной резьбой шестигранные с буртиком» (рис. 1.1 б).

Для ходовых резьбовых соединений применяют гайки гексагональные (рис 1в) или круглые (рис 1г).

1 I

. н ,

]_д

И

Рис. 1. Конструкции гаек с трапецеидальной резьбой Показано, что максимальная производительность процесса резания будет достигнута в случае, если удаление всего припуска осуществляется за один рабочий ход инструмента. Именно таким инструментом являются машинные метчики, производящая поверхность которых контактирует с номинальной поверхностью детали по первому способу (по классификации С.И. Лашнева). Спецификой трапецеидальных резьб, является то обстоятельство, что они в два раза более «чувствительны» к погрешностям осевого перемещения метчика по сравнению с метрическими, поэтому особое внимание в диссертации обращено на получение высокой точности осево-

го перемещения метчика относительно заданного закона движения (хода резьбы).

Во второй главе рассматриваются силы, действующие на метчик, находящийся в процессе резания в резьбовом отверстии (рис. 2). Требование высокой точности осевого перемещения метчика относительно заданного закона движения будет выполняться, если ведущие элементы будут находиться в контакте с образуемой поверхностью на протяжении всего периода работы метчика от начала формирования заходных витков до момента выхода инструмента из витков готовой резьбы при вывинчивании (свинчивании).

2-заготовка, З-метчик 4-пиноль с патроном, 5-задняя бабка.

Последнее условие может быть соблюдено, если отдельно выполненные режущие и ведущие элементы расположить на рабочей поверхности метчиков по винтовой линии поочередно друг за другом, как это показано на рис. 3 (метчик конструкции Мирнова И.Я.).

Исполнение для нарезания резьб группы в и N

Рис.3. Конструкции метчиков с ведущими элементами: к - величина затыло-вания режущих зубьев; к¡, к2 - затылование ведущих зубьев по профилю; А - перепад по наружному диаметру между режущими и ведущими зубьями; А[ - перепад между режущими и ведущими зубьями по профилю.

Форма опорной поверхности ведущего элемента, определяющая площадь его контакта с профилем нарезаемой резьбы, позволяет считать, что в этот момент резания практически вся сила Рос воспринимается ведущим зубом. Для установления рациональных параметров метчика рассмотрена физическая модель взаимодействия первого ведущего зуба метчика, вошедшего в контакт с профилем заходного витка резьбы детали (рис. 4)

Заготовка

Рис. 4. Положение первого ведущего зуба метчика в резьбе в начале резания

После ряда обоснованных допущений, описанных в тексте главы. С учетом всех вышеперечисленных допущений расчетная схема примет вид, изображенный на рис. 5.

\х

Рис. 5 Схема вдавливания ведущего зуба метчика в заготовку Для достижения поставленной цели используем решение известной в литературе задачи Черутти, тогда перемещения их,иу,иг вдоль координатных осей х, у, г будут определены формулами

4лв

Я + Зб Л + в +л2

Я 2я-(Л + С)Л 4л- (Я + в)

Я{Я + г)

Я+г

Инструмент

Т ху 4лг

1

1

Т х

иг=--

4 л Я

вЯ2 (Л + (?ХД + л)2 1

вЯ2 (Л + сХЯ + г)

VII'2

х + + г , С - модуль сдвига, а А, выражается через

21/

модуль сдвига и коэффициент Пуассона V формулой Я = й-

(2)

1-2у

После ряда преобразований получим интегральное уравнение вида

\2

(1 -у)+у

+0-«/)2

(3)

Для уменьшения количества фактических переменных привели интегральное уравнение (3) к безразмерному виду за счет замен физических величин /гос, и,1,Я,а безразмерными и", и', а': связав их зависимостями: , 10а , 200иД „ 1,43 и" а1

а =~Т;" "= х '

Для оценки осевой устойчивости метчика с ведущими элементами в начальный, наиболее неблагоприятный период резьбонарезания (приняв, например, а = 0,06мм) определили зависимость и = /(Рос) для конкретных реальных значений величин й = 8,2 • 104 Я/лш2; Я = 300 мм - примерный радиус опорной поверхности зуба метчика Тг20х4 с двусторонним затылованием по профилю на величину 0,03 мм. Графическое изображение этой зависимости представлено на рис. 6.

х Я

1,430/'

и, мкм

0,8 0.7

, 200чЯ

"= у. 0,6 150 14(1 130 120 ПО

0,04 0,08 0,16 0,32 0,64 1,28

а

200 400 600 800

Рис. 6 - Зависимости для определения величины и: а - для общего случая; б - при значениях параметров в = 8,2 • 10* Н/мм2, Я = 300 мм, а = 0,06 мм.

Анализ зависимостей показывает, что метчик, рабочая часть которого снабжена такими элементами, будет обладать хорошей устойчивостью. Например, при действии осевой силы Рж = 800 Я его смещение по оси от заданного положения составит ~5,5 мкм; что не окажет существенного влияния на величину разбивания профиля формируемой резьбы. Таким образом, полученные зависимости устанавливают взаимосвязь параметра опорной поверхности ведущих элементов с величиной упругого смещения метчика под действием осевых сил при обработке различных материалов и могут быть использованы как при проектировании метчиков с ведущими элементами, так и для оценки их точностных возможностей при применении в различных технологических условиях.

Полученные зависимости устанавливают взаимосвязь параметра опорной поверхности ведущих элементов с величиной упругого смещения метчика под действием осевых сил при обработке различных материалов и могут быть использованы как при проектировании метчиков с ведущими элементами, так и для оценки Их точностных возможностей при применении в различных технологических условиях.

Для оценки влияния на точность формируемой резьбы, была рассмотрена деформация самих ведущих элементов, входящих в конструкцию рабочей части рассматриваемых метчиков, как частный случай задачи Митчела. Аналитическое решение задачи определения упругих деформаций ведущих зубьев метчика показывает, что их величина находится на уровне 1 мкм и её влиянием на точность резьбы можно пренебречь.

Отмечено, что при значениях перепада А,)0 опорные элементы рассматриваемых конструкций метчиков наряду с работой, направленной на обеспечение стабилизации заданного закона движения, выполняют работу, связанную с выглаживанием боковых сторон профиля формируемой резьбы. На схемах (рис.7) этот профиль ограничен пунктирной линией.

В этом случае получение резьбового профиля детали обеспечивается комбинированным способом: резанием с поверхностным пластическим деформированием (выглаживанием) за один рабочий ход метчика. Зубья режущих элементов такого метчика будут формировать предварительный профиль резьбы детали с некоторым средним диаметром 02пр

Рис. 7. Схемы формирования профиля резьбы метчиками с выглаживающими элементами: йот, - диаметр поверхности под резьбу

у гайки, оставляя по боковым поверхностям слой металла толщиной аа, определяющий величину натяга под выглаживание. В этом случае получение резьбового профиля детали обеспечивается комбинированным способом: резанием с поверхностным пластическим деформированием (выглаживанием) за один рабочий ход метчика.

В третьей главе приведены геометрические зависимости, по которым определяются основные конструктивные параметры метчика с ведущими перьями: радиус опорной площадки зуба Я, центральный угол нерабочей канавки, ширина блока перьев, ширина нерабочей канавки и ее конструктивное оформление (радиус впадины гв и глубина Ик этой канавки), профиль стружечной канавки, определяющий рабочий профиль канавоч-ной фрезы. Поскольку метчики с блочным расположением режущих и

ведущих перьев имеют по сравнению со стандартными несколько уменьшенный объем рабочих канавок, то даны также зависимости для определения их объема, результаты расчетов по которым представлены на рис. 8.Уточнена методика определения максимально возможного диаметра шлифовального круга для затылования режущих зубьев заборного конуса метчиков с блочным расположением режущих и ведущих или выглаживающих перьев. Также выведены формулы для проверки возможности затылования профиля резьбы метчиков с блочным расположением режущих и ведущих перьев.

В четвертой главе отмечено, что для получения заданной геометрию рабочей части специальных конструкций метчиков, с использованием существующей на предприятиях технологии, необходимо усовершенствовать две основные операции: шлифование профиля резьбы и затылование режущей части (заборного конуса) по наружной поверхности.

В инструментальном производстве для выполнения операций шлифования резьбы используются станки мод. 5822, 5822М, а для затылования режущей части инструмента по наружной поверхности - затыловочные станки мод. МФ4, специальные затыловочные станки и приспособления, а также различные конструкции приспособлений-качалок.

Рис. 8. Изменение площади стружечных канавок метчиков: I - машинного метчика по ГОСТ3266-81; 2-метчика с блочным расположением перьев; 3-е ведущими перьями по ОСТ84-1484-77

В главе даны кинематические схемы и описания конструкций и работы затыловочных станков и приспособлений, используемых для затыло-вания зубьев заборного конуса по задней поверхности, в частности: модернизации механизма затылования станка модели МФ4А, обеспечивающей обработку заборной части метчиков с ведущими и выглаживающими элементами; специального устройства, позволяющего выполнять операции затылования на универсальных заточных станках различных моделей; необходимых рекомендаций для получения затылочных поверхностей новых конструкций метчиков.

Получение заданного закона движения рабочего органа, обеспечивающего затылование по профилю стандартного инструмента на резьбо-шлифовальных станках, осуществляется с помощью кулачковых механизмов которые, позволяют получать циклически повторяющиеся движения ведомого звена (в нашем случае, необходимые для затылования движения шлифовальной бабки станка), закономерность которых определяется соответствующим профилем кулачка. Для обеспечения возможности получения заданных параметров киА\ и кг разработаны комплекты затыловочных кулачков, отличающиеся друг от друга параметрами профиля.

Расчет профилей кулачков для шлифования резьбы специальных резьбообразующих инструментов производится в соответствии с общей методикой расчета и проектирования кулачковых механизмов. Такое затылование может быть обеспечено за счет соответствующего профиля рабочих участков затыловочных кулачков, представленных на рис. 9.

В главе представлена методика профилирования кулачков для резьбо-шлифовальных станков, посредством которых при шлифовании можно производить затылование профиля резьбы метчиков стандартных конструкций и с бочкообразными ведущими зубьями во всем диапазоне диаметров, допускаемых станком, с любым числом перьев. Также представлена модернизация кинематики станка. На рис. 10 представлено фото метчиков с блочным расположением режущих и ведущих перьев.

Более технологичными в изготовлении и эксплуатации являются метчики с прямыми канавками (рис. 10а), однако для нарезания длинных резьб, во избежание пакетирования стружки в канавке метчика целесообразнее применять винтовые стружечные канавки (рис. 106).

Рис.9. Профиль рабочих поверхностей затыловочного кулачка для станков мод. 5822, 5822М

Рис. 10 Фото метчиков с блочным расположением перьев: а-с прямыми; б-с винтовыми стружечными канавками В пятой главе описаны проведенные экспериментальные исследования с целью проверки влияния радиуса затылования Я ведущих элементов на точность обработки и определения диапазона его значений, приемлемых для практического использования.

Испытывались метчики 7>30х6 с радиусом затылования ведущих зубьев Я от 100 до 800 мм (интервал 100 мм), имевшие блочное расположение перьев. Число блоков - 4. Величина перепада средних диаметров режущих и ведущих зубьев Д, = 0...0,005 мм.

Испытанию подвергались образцы из сплава Бр.АМц9-2. Опыты выполнялись на модернизированном вертикально-сверлильном станке модели 2А135 (рис.11), позволяющем задавать необходимую по величине осевую нагрузку Рос. По результатам испытаний построены зависимости, представленные на рис.12. Оказалось, что Рис. 11. Общий вид вертикально- емлемыми для практического сверлильного станка мод. 2А135 с приспособлением для осевого использования являются значе-нагружения метчика при работе ния/?- 150...450 мм, (область на графиках заштрихована), соответствующие величинам затылования К2 = 0,06...0,02 мм. Уменьшение Я (увеличение по сравнению с указанным приводит к заострению (до появления заусенцев) начала и конца спинки ведущих зубьев и к уменьшению их стойкости при работе.

£>,, мм

30,95

30,90

30,85

30,80

30,75

Л, мм

100 200 300 400 500 600 700

Рис. 12. Влияние радиуса затылования ведущих зубьев на изменение среднего диаметра резьбы ТгЗОхб в сплаве Бр. АМц9-2

Увеличение Я за пределы 600 мм {К2< 0,015 мм) вызывает, как и следовало ожидать, рост погрешности среднего диаметра 02 нарезаемой резьбы, что говорит о ее разбивании и снижении точности обработки.

Установление рациональных величин параметра Д, было выполнено путем экспериментальных исследований. В лабораторных условиях обрабатывалась резьба 7У30х6 по методу самозатягивания. Нарезание резьбы производилось на вертикально-сверлильном станке мод. 2А135 (см. рис.11) с неуравновешенным в осевом направлении шпинделем. Образцы из стали обрабатывались со скоростью резания V =13,8 м/мин {пи = 144 об/мин), а из сплава Бр. АМц9-2 - со скоростью V = 20,5 м/мин (пи=2\1 об/мин).

Со стороны шпинделя станка на метчик обеспечивалось действие осевой силы величиной 500 Н, совпадающей по направлению с рабочей подачей. Нарезание резьбы выполнялось метчиками с режущими и ведущими, а также с режущими и выглаживающими элементами

Таблица 1

Значения Д] опытных образцов метчиков

Изменяемый параметр метчика Номер опытного метчика

с режущими и ведущими элементами с режущими и выглаживающими элементами

I 2 3^ 4 5 6 7 8

2Л, , мм -0,020 -0,010 о +0,010 +0,015 +0,020 +0,025 +0,030

Режущая часть метчиков выполнялись из быстрорежущей инструментальной стали Р6М5. Значения изменяемого параметра А,, принятые

Рис. 13. Влияние величины А] на точность размера формируемой резьбы при обработке метчиками; (I -для стали 45; 2 - для сплава Бр.АМц9-2)

Анализ зависимостей на рис.13, характеризующих точностные возможности инструментов с Д,<0, показывает, что уменьшение величины перепада Д, (увеличение зазора между боковыми поверхностями профиля формируемой резьбы и опорными поверхностями ведущих зубьев) приводит к снижению точности обработки. Опытная эксплуатация метчиков с ведущими элементами в промышленных условиях показала, что наиболее приемлемой для практики (в случае Д1 <0) величиной затылования ведущих зубьев по профилю является К2 = 0,02—0,04 мм.

При этом шероховатость боковых поверхностей профилей резьб, полученных инструментами с выглаживающими элементами в заготовках из стали 45, оказалась меньшей на 20-30% меньшей, по сравнению с шероховатостью резьбовых поверхностей, обработанных инструментами с А, <0. При исследовании структуры металла деталей с резьбовыми поверхностями, полученными инструментами с перепадом Д, > 0, было установлено, что они во всех случаях имеют характерные полосы скольжения, подтверждающие наличие пластически деформированного поверхностного слоя. Измерение микротвердости (при нагрузке 0,5 Н) этого слоя показало, что степень упрочнения для стали 45 составляет 25...40%, а для цветных сплавов - 45...60%. Глубина упрочненного слоя составляла до 0,05 мм. Однако чрезмерные по величине натяги Д! > 0,04 мм) вызывают перенаклеп поверхностного слоя, появление дефектов в виде отслаиваний металла, срывов вершин резьбы. Также проводились экспериментальные

исследования зависимости момента резания от перепада диаметров режущей и ведущей частей метчика на вертикально-сверлильном станке модели 2А135, оснащенном динамометром УДМ-600 (рис. 14). Запись осуществлялась через измерительный тензометриче-ский усилитель ТА-5; иБВ-осциллограф, оснащенный аналогово-цифровым преобразователем (АЦП); ПЭВМ типа «Ноутбук», оснащенная ППП «ШВ-осциллограф».

В работе приведены полученные зависимости, как для момента резания, так и для момента вывинчивания метчика из резьбового отверстия. Показано, что при чрезмерных натягах возможен повышенный износ метчика при вывинчивании.

Была проведена проверка возможности размещения стружки в рабочих канавках метчика при нарезании резьбы в глухих отверстиях. Для исключения выпадения стружки из рабочих канавок испытуемых метчиков с целью имитации наихудших возможных условий обработки глухих резьбовых отверстий торцы метчиков со стороны режущего конуса закрывались специальными дисковыми заглушками (см. рис.14), а с противоположной стороны - торцами специальных метчикодержателей, резьбонаре-зания служило срезание специально рассчитанного на срез стопорного винта, которым метчик закреплялся в метчикодержателе, происходившее из-за резкого увеличения Мкр на метчике вследствие пакетирования стружки в его рабочих канавках. Характер изменения Мкр резания по длине резьбового отверстия при обработке образцов из всех испытуемых материалов оказался приблизительно одинаковым (рис. 15). Нарезание резьбы осуществлялось в образцах длиною 100... 150 мм, имеющих сквозные отверстия. Сигналом окончания процесса резьбонарезания служило срезание специально рассчитанного на срез стопорного винта, которым метчик закреплялся в метчикодержателе, происходившее из-за резкого увеличения Мкр на метчике вследствие пакетирования стружки в его рабочих канавках. Установлено, что участок стабильной работы (/с) метчика, при которой обеспечивается качественная резьбовая поверхность, составляет примерно половину длины нарезанной (до момента среза винта) резьбы 1р.

Далее шероховатость резьбовой поверхности увеличивается, и появляются отдельные вырывы.

Рис. 14. Установка испытуемого метчика в метчикодержателе: I - метчик; 2 - заглушка от выпадения стружки; 3 - метчикодержатель; 4 - гнездо для установки винта, срезаемого при увеличении М^ резания

Г-длина резьбон Г-участок стабил /,-участок кольце из-за пакетиро фезания ьной работы вых срывов резьбы вания стружки 1с К Г щ 1

Рис. 15. Характер изменения величины Мщ, резания по длине резьбового отверстия

при обработке резьбы в образце из сплава Бр. АМц9-2 метчиком ТгЗОхб

В конце резьбового отверстия (на длине 1П & (25 ...35)) из-за интенсивного пакетирования стружки участки "рваного" профиля становятся значительными, профиль резьбы теряет свою форму или полностью срезается.

Проведенные эксперименты позволили установить допустимые коэффициенты заполнения стружечных канавок кдоп метчиков с блочным расположением перьев. Установлено, что значение кдоп при заданных параметрах рабочих канавок блочных метчиков зависит от толщины среза

На ОАО «Тяжпромарматура» (г. Алексин, Тульской обл.) были проведены опытно промышленные испытания созданного комплекса конст-рукторско-технологических решений. В бронзовых гайках за один проход нарезались резьбы 7>12хЗ, 7>20х4, ТгЗОхб. Во всех случаях отклонения параметров резьбы не выходили за пределы допусков 7-6 степени точности по ГОСТ 9562-81.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации решена задача обоснования конструкций метчиков для однопроходного нарезания точных трапецеидальных резьб на основе теоретического определения возможных погрешностей осевого перемещения метчика, выработки конструкторско-технологических рекомендаций по минимизации этих погрешностей и экспериментальной проверки найденных теоретических решений.

ВЫВОДЫ

1. Для обеспечения точности нарезания трапецеидальных резьб (в два раза более «чувствительных» к погрешностям осевого перемещения метчика по сравнению с метрическими) следует повышать устойчивость осевого перемещения метчика в процессе резьбоформирования, начиная с заходных витков, путем ввода в их конструкцию специальных опорных

(ведущих) элементов, расположенных на винтовой линии поочередно с режущими на всей длине рабочей части.

2 Упрощение физической модели взаимодействия ведущего зуба метчика с поверхностью витка нарезаемой резьбы позволило создать аналитическую расчетная модель с использованием решения задачи Черутти для определения осевого смещения метчика относительно заданного закона перемещения.

3. Полученные зависимости устанавливают взаимосвязь параметра опорной поверхности ведущих элементов с величиной упругого смещения метчика под действием осевых сил при обработке различных материалов и могут быть использованы как при проектировании метчиков с ведущими элементами, так и для оценки их точностных возможностей при применении в различных технологических условиях.

4. Выведены геометрические зависимости, по которым определяются основные конструктивные параметры метчика с ведущими перьями: радиус опорной площадки зуба R, центральный угол нерабочей канавки, ширина блока перьев, ширина нерабочей канавки и ее конструктивное оформление (радиус впадины гв и глубина hk этой канавки), профиль стружечной канавки, определяющий рабочий профиль канавочной фрезы.

5. Уточнена методика определения максимально возможного диаметра шлифовального круга для затыловании режущих зубьев заборного конуса метчиков с блочным расположением режущих и ведущих или выглаживающих перьев. Выведенные формулы позволяют проверить возможность затылования профиля резьбы метчиков блочным расположением режущих и ведущих перьев.

6. Дано описание модернизации серийных шлифовально - заты-ловочных и резьбошлифовальных станков и специальных приспособлений для реализации специфических операций при изготовлении метчиков с блочным расположением режущих и ведущих перьев. Представлена методика проектирования рабочих поверхностей затыловочных кулачков для названных специфических операций при изготовлении метчиков с блочным расположением режущих и ведущих перьев. С помощью разработанной оснастки изготовлены опытные конструкции метчиков, которые использовались для проведения экспериментов.

7. Экспериментально установлено, что приемлемыми для практического использования являются значения R= 150...450 мм. Уменьшение R по сравнению с рекомендуемым приводит к заострению начала и конца спинки ведущих зубьев и к уменьшению их стойкости при работе. Увеличение R за пределы 600 мм вызывает разбивание среднего диаметра D2 нарезаемой резьбы.

Определено, что при величине перепада режущих и ведущих элементов по среднему диаметру Д, > 0 обеспечиваются наилучшие точностные

показатели инструментов, а при значениях Д( = 0,01...0,02 мм - снижение шероховатости поверхности образуемой резьбы, упрочнение поверхностного слоя на 25...60%. Чрезмерные по величине натяги (Aj> 0,04 мм) вызывают перенаклеп поверхностного слоя, появление дефектов в виде отслаиваний металла, срывов вершин резьбы, а также приводят к налипанию обрабатываемого металла на выглаживающие элементы инструмента.

8. Опытно промышленные испытания показали перспективность предложенных в работе решений. Внедрение метчиков при нарезании трапецеидальной резьбы Tr32x6LH-8H на ОАО «Тяжпромарматура» (г. Алексин, Тульской области) позволило поднять производительность резьбона-резания в 5,3 раза при обеспечении заданной точности и качества поверхности. При испытаниях стабильно выдерживалась 6-7 степень точности резьбы по ГОСТ 9562-81.

ПУБЛИКАЦИИ В изданиях, включенных в перечень ВАК

1 Кузнецов В.П., Сандгартен И.Л. Определение причин, вызывающих погрешности обработки внутренних трапецеидальных резьб.//Известия ТулГУ. Технические науки, 2008. Вып. 4.-С.229-234.

2 Сандгартен ИЛ. Модернизация заточных и резьбошлифо-вальных станков для обработки метчиков с ведущими элементами./ //Известия ТулГУ, Технические науки, 2009. Вып. 2, часть 1, с. 161-169.

3 Маликов A.A., Сандгартен И.Л., Ямников A.C. Устойчивость продольного перемещения метчиков с ведущими элементами относительно обрабатываемой резьбы. //Известия ТулГУ, Технические науки, 2010. Вып. 1, с. 105-108.

4 Маликов A.A., Сандгартен И.Л., Ямников A.C. Влияние деформации ведущих элементов метчиков на точность резьбонареза-ния.//Известия ТулГУ, Технические науки, 2010. Вып. 1, с. 89-92.

5 Мирнов И.Я., Маликов A.A., Сандгартен И.Л., Ямников A.C. Технология изготовления резьбообразующих инструментов с выглаживающими элементами.//СТИН, 2010. №4, С. 27-31.

В прочих изданиях 6 Сандгартен И.Л. Факторы, влияющие на точность формообразования внутренних резьб метчиками./ Вестник ТулГУ. Сер. Инструментальные и метрологические системы. Материалы юбилейной МНТК «Инструментальные системы машиностроительных производств», посвященной 105-летию со дня рождения С.С. Петрухина, 29-31 октября. 2008 г. -Тула: Изд-во ТулГУ, 2008,- с. 131-134.

7 Сандгартен И.Л. Метчики с ведущими элементами./ Молодая мысль: Наука. Технологии. Инновации: Материалы Межвузовской науч-

ной конференции студентов, магистрантов, аспирантов и молодых ученых. - Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2009, с.49-53.

8 И.Л. Сандгартен. Технологичная форма ведущих элементов метчиков./ Молодая мысль: Наука. Технологии. Инновации: Материалы Межвузовской научной конференции студентов, магистрантов, аспирантов и молодых ученых. - Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2009, с.56-60.

9 Сандгартен И.Л. Патроны плавающе-качающегося типа для компенсации радиальных погрешностей при установке метчиков на токарных станках./ Молодая мысль: Наука. Технологии. Инновации: Материалы Межвузовской научной конференции студентов, магистрантов, аспирантов и молодых ученых. - Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2009, с.53-56.

10 Сандгартен И.Л. Инструменты для получения внутренних трапецеидальных резьб.//Сб. докладов 3-й МНПК «МОЛОДЕЖНЫЕ ИННОВАЦИИ». ТулГУ, 2009, с. 101-103..

12 Сандгартен И.Л.. Упрощённая физическая модель взаимодействия ведущего элемента метчика с поверхностью обрабатываемой резь-бы.//Молодёжный вестник технологического факультета. Часть 2./ Тула: Изд-во ТулГУ, 2009, с. 146-150.

13 Кузнецов В.П., Сандгартен И.Л., Ямников A.C. Аналитическое определение деформации ведущих элементов метчиков./Материалы научно-технического семинара «Прогрессивные технологии и оборудование механосборочного производства», посвященного 70-летию кафедры «Технология машиностроения» и 110-летию со дня рождения Ф.С. Демьянюка. М. МАМИ, 2009, с. 29-32.

14. Сандгартен И.Л. Метчики с режущими и ведущими элементами/ V-я магистерская научно-техническая конференция ТулГУ./ Тула: Изд-во ТулГУ, 2010, с. 87.

Изд. Лиц. ЛР № 020300 от 12.02.97. Подписано в печать « Д<> № 2010 Формат бумаги 60x84 ^^. Бумага офсетная.

Усл. печ. л. 1,1. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ Тульский государственный университет. 300600, г. Тула, просп. Ленина, 92. Отпечатано в Издательстве ТулГУ. 300600, г. Тула, просп. Ленина, 97а.

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧ ПРИ НАРЕЗАНИИ ВНУТРЕННИХ ТРАПЕЦЕИДАЛЬНЫХ РЕЗЬБ НА ДЕТАЛЯХ ТИПА «ВТУЛКА РЕЗЬБОВАЯ».:.

1.1. Характеристика деталей типа «Втулка резьбовая».

1.3. Литературные данные по формообразованию точных резьб мерными инструментами.

1.4. Причины возникновения погрешностей обработки при нарезании резьб.

1.5. Конструкции метчиков и технологической оснастки,. применяемых для нарезания точных резьб.

1.6. Выводы, цель работы и задачи исследования.

2. ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ПОГРЕШНОСТИ НАРЕЗАЕМОЙ РЕЗЬБЫ.

2.1 Силы, действующие на метчик.

2.2. Пути снижения влияния фактора нарушения закона движения метчика.

2.3. Устойчивость метчиков с ведущими элементами.

2.3.1. Упрощение физической модели взаимодействия ведущего элемента с обрабатываемой поверхностью.

2.3.2. Расчетная модель и определение величины осевого смещения метчика.

2.4. Деформация ведущих элементов метчика.

2.5. Перепады профилей метчиков с ведущими элементами.

2.6 Выводы:.!.

3. ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ МЕТЧИКОВ С ВЕДУЩИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ.

3.1. Длина режущей части (заборного конуса).

3.2. Величина занижения ведущих элементов на заборном конусе.

3.3. Величина двустороннего затылования ведущих элементов по профилю.

3.4. Разделительные канавки блочно расположенных перьев метчиков.

3.5. Форма стружечных канавок метчиков с блочным расположением перьев.

3.6. Объем стружечных канавок метчиков.

3.7. Методика определения диаметра 1илифовального круга при затыловании метчиков с блочным расположением перьев.

3.8.Проверка возможности затылования профиля резьбы метчиков с блочным расположением перьев.

3.9 Выводы.

4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТЧИКОВ С ВЕДУЩИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ.

4.1. Анализ особенностей изготовления метчиков. с ведущими и выглаживающими элементами.

4.2. Затылование зубьев заборного конуса по задней поверхности.

4.2.1. Специфика выполнения затыловочных операций.

4.2.2. Приспособление для затылования заборной части метчиков.

4.3. Шлифование резьбы метчиков с блочными перьями.

4.3.1. Модернизация резьбоишифовальных станков для шлифования резьбы метчиков с блочными перьями.

4.3.2. Конструкция затыловочных кулачков резьбоишифовальных станков для иишфования метчиков с блочным расположением режущих и ведущих перьев.

4.4 Выводы.

5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ПОЛОЖЕНИЙ . 132 5.1 Экспериментальное определение влияние радиуса затылования ведущих зубьев на изменение среднего диаметра резьбы.

5.2. Экспериментальное исследование влияния перепада профилей зубьев по среднему диаметру на точность резьбы.

5.3 Экспериментальное определение влияния перепада профилей зубьев по среднему диаметру на крутящий момент резания.

5.4 Экспериментальное определение влияния перепада профилей зубьев по среднему диаметру на качество поверхностного слоя.

5.5 Выводы.

Актуальность темы исследования. В настоящее время в условиях рыночной экономики в борьбу за внутренний и внешний рынок включаются не только страны, но и отдельные предприятия. В этих условиях выпускаемая продукция по своим показателям должна отвечать требованиям лучших мировых образцов. Одним из основных требований является высокое качество изделий. Повышение качества выпускаемых изделий одновременно вынуждает повышать точность изготовления деталей.

В машиностроении широко применяются гайки с трапецеидальной резьбой. Почти во всех кратко охарактеризованных исследованиях авторы предлагают свои оригинальные конструкции режущего, накатывающего или комбинированного резьбообразующего инструментов, приспособлений, устройств, призванных обеспечить повышение точности резьбоформирования. Как правило, все это вполне оправдывает себя в тех конкретных условиях, для которых решался тот или иной вопрос, и оказывается малоэффективным при других технологических условиях. Естественно, что названные работы, выполненные без учета специфики рассматриваемых нами трапецеидальных резьбовых поверхностей, не могут быть в этом случае успешно использованы. В зарубежной литературе вопросы, касающиеся точного нарезания трапецеидальных резьб, также не освещены

Исходя из изложенного, можно утверждать, что получение точных трапецеидальных резьб при однопроходном нарезании является актуальной научной задачей.

Работы выполнялись в соответствии тематикой госбюджетных НИР кафедры «Технология машиностроения» ТулГУ (тема № 05-06).

Цель настоящей работы: обоснование конструкций метчиков для высокопроизводительного формирования точных трапецеидальных резьб и разработка технологического оснащения для практического использования результатов.

Достижение поставленной цели потребовало постановки и решения следующих задач:

1. Выявление особенностей однопроходного нарезания метчиками трапецеидальных резьб и исследование влияния конструктивных и технологических факторов на вид и величину погрешностей нарезаемой резьбы.

2. Разработка теоретического описания процесса образования погрешностей заданного закона движения метчика при резьбонарезании.

3. Обоснование рациональной конструкции метчика для формирования трапецеидальной резьбы.

4. Решение специфических вопросов технологии изготовления разработанных метчиков.

5. Экспериментальная проверка теоретических положений об образования погрешностей заданного закона движения метчика при нарезании трапецеидальных резьб, а также о профилировании метчиков и выборе величины натяга по среднему диаметру ведущих зубьев.

Методы исследования. Теоретические исследования базируются на основных положениях теории резания, теории формообразования производящих поверхностей режущих инструментов для обработки резьбовых деталей, методов математического моделирования. Экспериментальные исследования проводились в лабораториях кафедр «Технология машиностроения» и «Инструментальные и метрологические системы» ТулГУ, а также в ОАО «Тяжпромарматура» (г. Алексин Тульской области), с использованием промышленного оборудования и метрологического обеспечения.

Достоверность результатов обеспечена обоснованным использованием теоретических зависимостей, допущений и ограничений, корректностью постановки задачи, применением известных математических методов и подтверждается качественным и количественным согласованием результатов теоретических исследований с экспериментальными данными, полученными как лично автором, так и другими исследователями, а также практическим использованием результатов в промышленности.

Автор защищает:

1. Аналитическую расчетную модель взаимодействия ведущего зуба метчика с поверхностью витка нарезаемой резьбы с использованием решения задачи Черутти для определения осевого смещения метчика относительно заданного закона перемещения.

2. Зависимости, устанавливающие взаимосвязь параметра опорной поверхности ведущих элементов с величиной упругого смещения метчика под действием осевых сил.

3. Геометрические зависимости для определения основных конструктивных параметров метчика с ведущими перьями.

4. Методику определения максимально возможного диаметра шлифовального круга для затылования режущих зубьев заборного конуса метчиков с блочным расположением режущих и ведущих или выглаживающих перьев.

5. Схему модернизации серийных шлифовально - затыловочных и резьбошлифовальных станков и специальных приспособлений для реализации специфических операций при изготовлении метчиков с блочным расположением режущих и ведущих перьев, а также методику проектирования рабочих поверхностей затыловочных кулачков для названных специфических операций, а также методику проектирования рабочих поверхностей затыловочных кулачков для названных специфических операций

6. Результаты экспериментальных и опытно-промышленных исследований, подтверждающие обоснованность теоретических выкладок.

Научная повнзна.

Установлена взаимосвязь конструктивных параметров опорной поверхности ведущих элементов (радиуса ведущего элемента и перепада диаметров между режущей и ведущей частью) и физико-механических свойств материала обрабатываемой заготовки, с величиной упругого смещения метчика относительно заданного закона перемещения под действием осевых сил. Разработана аналитическая модель взаимодействия ведущего зуба метчика с поверхностью нарезаемой резьбы, позволившая обосновать конструктивные параметры метчиков с блочным расположением режущих и ведущих перьев, а также технологической оснастки для выполнения специфических операций по изготовлению этих метчиков.

Практическая значимость и реализация результатов работы:

Использование полученных теоретических зависимостей позволяет на стадии проектирования назначать рациональные значения параметров опорной поверхности ведущих элементов, что значительно сокращает трудоемкость отработки метчиков на технологичность.

Рекомендации по модернизации серийных шлифовально - затыловоч-ных и резьбошлифовальных станков в совокупности с методикой проектирования рабочих поверхностей затыловочных кулачков позволяют реализовать теоретические разработки по выполнению специфических операций изготовления метчиков с блочным расположением режущих и ведущих перьев.

Внедрение созданного комплекса конструкторско-технологических решений на ОАО «Тяжпромарматура» (г. Алексин, Тульской обл.) подтвердило возможность за один проход нарезать трапецеидальные резьбы 7-6 степени точности при повышении производительность резьбонарезания в 5,3 раза.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на следующих совещаниях, семинарах и научно-технических конференциях: на юбилейной МНТК «Инструментальные системы машиностроительных производств», по

• 7 священной 105-летию со дня рождения С.С. Петрухина, 29-31 октября 2008 г., на межвузовской научной конференции студентов, магистрантов, аспирантов и молодых ученых. «Молодая мысль: Наука. Технологии. Инновации» -Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2009, на научно-техническом семинаре «Прогрессивные технологии и оборудование механосборочного производства», посвященном 70-летию кафедры «Технология машиностроения» и 110-летию со дня рождения Ф.С. Демьянюка. М. МАМИ, 2009, а также на ежегодных НТК преподавателей ТулГУ 2008-2010 г.г.

По теме диссертации опубликовано 14 работ, в том числе 5 в изданиях, включенных в перечень ВАК, из них без соавторов-8.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения и пяти глав, заключения, списка использованных источников из 99 наименований, 2 приложений общим объемом 163 е., включая 53 иллюстрации, 11 табл.

ВЫВОДЫ

1. Для обеспечения точности нарезания трапецеидальных резьб (в два раза более «чувствительных» к погрешностям осевого перемещения метчика по сравнению с метрическими) следует повышать устойчивость осевого перемещения метчика в процессе резьбоформирования, начиная с заходных витков, путем ввода в их конструкцию специальных опорных (ведущих) элементов, расположенных на винтовой линии поочередно с режущими на всей длине рабочей части.

2 Упрощение физической модели взаимодействия ведущего зуба метчика с поверхностью витка нарезаемой резьбы позволило создать аналитическую расчетная модель с использованием решения задачи Черутти для определения осевого смещения метчика относительно заданного закона перемещения.

3. Полученные зависимости устанавливают взаимосвязь параметра опорной поверхности ведущих элементов с величиной упругого смещения метчика под действием осевых сил при обработке различных материалов и могут быть использованы как при проектировании метчиков с ведущими элементами, так и для оценки их точностных возможностей при применении в различных технологических условиях.

4. Выведены геометрические зависимости, по которым определяются основные конструктивные параметры метчика с ведущими перьями: радиус опорной площадки зуба Я, центральный угол нерабочей канавки, ширина блока перьев, ширина нерабочей канавки и ее конструктивное оформление (радиус впадины гв и глубина кк этой канавки), профиль стружечной канавки, определяющий рабочий профиль канавочной фрезы.

5. Уточнена методика определения максимально возможного диаметра шлифовального круга для затылования режущих зубьев заборного конуса метчиков с блочным расположением режущих и ведущих или выглаживающих перьев. Выведенные формулы позволяют проверить возможность затылования профиля резьбы метчиков блочным расположением режущих и ведущих перьев.

6. Дано описание модернизации серийных шлифовально - затыло-вочных и резьбошлифовальных станков и специальных приспособлений для реализации специфических операций при изготовлении метчиков с блочным расположением режущих и ведущих перьев. Представлена методика проектирования рабочих поверхностей затыловочных кулачков для названных специфических операций при изготовлении метчиков с блочным расположением режущих и ведущих перьев. С помощью разработанной оснастки изготовлены опытные конструкции метчиков, которые использовались для проведения экспериментов.

7. Экспериментально установлено, что приемлемыми для практического использования являются значения Я= 150.450 мм. Уменьшение Я по сравнению с указанным приводит к заострению начала и конца спинки ведущих зубьев и к уменьшению их стойкости при работе. Увеличение Л за пределы 600 мм вызывает разбивание среднего диаметра В2 нарезаемой резьбы.

Определено, что при величине перепада режущих и ведущих элементов по среднему диаметру А] > 0 обеспечиваются наилучшие точностные показатели инструментов, а при значениях А] = 0,01.0,02 мм - снижение шероховатости поверхности образуемой резьбы, упрочнение поверхностного слоя на 25.60%. Чрезмерные по величине натяги Д]> 0,04 мм) вызывают перенаклеп поверхностного слоя, появление дефектов в виде отслаиваний металла, срывов вершин резьбы, а также приводят к налипанию обрабатываемого металла на выглаживающие элементы инструмента.

8. Опытно промышленные испытания показали перспективность предложенных в работе решений. Внедрение метчиков при нарезании трапецеидальной резьбы Тг32х6ЬН-8Н на ОАО «Тяжпромарматура» (г. Алексин, Тульской области) позволило поднять производительность резьбонарезания в 5,3 раза при обеспечении заданной точности и качества поверхности. При испытаниях стабильно выдерживалась 6-7 степень точности резьбы по ГОСТ 9562-81.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации решена задача получения точных трапецеидальных резьб при однопроходном нарезании путем теоретического определения возможных погрешностей осевого перемещения метчика, выработки конструк-торско-технологических рекомендаций по минимизации этих погрешностей и экспериментальной проверки найденных теоретических решений.

1. Авт. свид. СССР №237562. Лопухов В.П. Метчик для нарезания точных резьб. - Опубл. в Б.И., 1969, № 8.

2. Авт. свид. СССР №483206. Лопухов В.П. Метчик для нарезания точных резьб. Опубл. в Б.И., 1975, № 33.

3. Авт. свид. СССР № 323208. Матвеев. В.В., Гольдфельд М.Х., Мирнов И .Я., Выбойщик В.Н./ Метчик.- Опубл. в Б.И., 1972, № 1.

4. Авт. свид. СССР №139906. Матвеев В.В. /Метчик для нарезания точных резьб. Опубл., в Б.И., 1961, № 14.

5. Авт. свид. СССР №765486. Мирнов И.Я., Анпилогов O.A., Заго-родский В.В. Метчик для нарезания точных резьб. Опубл. в Б.И., 1981, № 45.

6. Авт. свид. СССР № 776774. Мирнов И.Я., Гольдфельд М.Х., За-городский В.В. Патрон для нарезания точных резьб. Опубл. в Б.И., 1980, №41.

7. Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов. М.: Машиностроение, 1975, 344 с. с илл.

8. Выбойщик В.Н. Разработка оптимальных наладок резьбонарезных операций. В кн.: Резьбообразующий инструмент. Материалы конференции. -М. НИИМАШ, 1968, с. 210-214.

9. Гольдфельд М.Х. Исследование и разработка конструкций и метода расчета режущей части метчиков для работы на агрегатных станках и автоматических линиях. Дисс. . канд. техн. наук, Челябинск: ЧПИ, 1966. -242 с.

10. Гольдфельд М.Х., Мирнов И.Я. Метчик с ведущими перьями для нарезания точных резьб. Станки и инструмент, 1970, № 5, с. 37-38.

11. Горшков А.Г., Старовойтов Э.И., Тарлаковский Д.В. Теория упругости и пластичности./М.: Физматлит, 2002. 416 с.

12. Горшков А.Г., Трошин В.Н., Шалашилин В.И. Сопротивление мате-риалов./Физматлит, 2005, 543 с.

13. ГОСТ 12461-67 «Гайки с трапецеидальной резьбой шестигранные высокие»

14. ГОСТ 12461-67 «Гайки с трапецеидальной резьбой шестигранные с буртиком»

15. ГОСТ 9484-81 «Резьба трапецеидальная. Профили».

16. ГОСТ 24737-81 «Резьба трапецеидальная однозаходная. Основные размеры».

17. ГОСТ 9562-81 «Резьба трапецеидальная однозаходная. Допуски».

18. ГОСТ 2789-73* Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики

19. Добрянский С.С. Повышение качества резьб, изготовляемых на металлорежущих станках. Вестник машиностроения, 1983, № 3, с. 58-60.

20. Загурский В.И. Раскатывающие роликовые резьбонакатные головки. Технология и организация производства: Научно-производ. сборник. Киев, 1970, №2, с. 56-59.

21. Иноземцев Г.Г. Проектирование металлорежущих инструментов. М.: Машиностроение, 1984. - 272 с.

22. Клушин М.И., Сидякина Н.В. Применение смазочно-охлаждающих технологических средств при резьбонарезании. В кн.: Резь-бообразующий инструмент. Материалы конференции. М.: НИИМАШ, 1968, с. 341-348.

23. Коноплев В.Н. Метчики для нарезания резьбы в отверстиях с косым или ступенчатым входом. В. кн.: Технология машиностроения. Вып. 26. Тула: ТПИ, 1972, с. 18-23.

24. Кузнецов В.П. Определение погрешности параметра винтового движения метчика при работе. В кн.: Известия Тульского государственного университета, Серия: Машиностроение, вып.2. Тула: ТГУ, 1998, с. 60-67.

25. Кузнецов В.П., Номикоз В.А., Якунин К.Н. Обработка винтовых канавок в длинных нежестких деталях. /Известия Тульского государственного университета, Серия: Машиностроение, вып. 1. Тула: ТГУ, 1997, с. 60-67.

26. Кузнецов В.П., Ямников A.C., Якунин К.Н., Чень Чжиган. Определение сил, действующих на режущую часть метчика./ Технология машиностроения. 1999, №0 (пилотный выпуск), с. 13-16.

27. Кузнецов В.П. Теория получения резьб в длинных нежестких деталях: Монография. Тул. гос. ун-т. Тула, 1999, 256с.

28. Кузнецов В.П., Якунин К.Н. Погрешности в плоскости, перпендикулярной оси метчика. /Теория, технология, оборудование, автоматизация обработки давлением и резанием. Сб. научн. тр.: вып.2. Тула, 1999, с. 342346.

29. Кузнецов В.П. Основы технологического обеспечения точности производительного нарезания сверхдлинных специальных резьб в комплекте секторных заготовок переменной жесткости. /Дисс. . докт. техн. наук. Тула, ТулГУ, 2000-281 с.

30. Кузнецов В.П., Сандгартен И.Л. Определение причин, вызывающих погрешности обработки внутренних трапецеидальных резьб/ Известия ТулГУ. Технические науки, 2008. Вып. 4.-С.229-234.

31. Лашнев С.И., Юликов М.И. Проектирование режущей части инструментов с применением ЭВМ. М.: Машиностроение, 1980. - 206 с.

32. Лопухов В.П. Метчик с режуще-выглаживающими зубьями. -Станки и инструмент, 1983, № 6, с. 17-18.

33. Матвеев В.В. Нарезание точных резьб. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1978. - 88 с.

34. Матвеев В.В., Выбойщик В.Н., Мирнов И.Я. Повышение точности резьбонарезания на сверлильных станках. Станки и инструмент, 1971, № 3, с. 35-36.

35. Матвеев В.В., Мирнов И .Я. Силы резания при минимальных толщинах срезаемого слоя титановых сталей и сплавов. Вестник машиностроения, 1970, № 8, с. 72-74.

36. Маликов A.A., Сандгартен И.Л., Ямников A.C. Устойчивость продольного перемещения метчиков с ведущими элементами относительно обрабатываемой резьбы.//Известия ТулГУ, Технические науки, 2010. Вып. 1, с. 105-108.

37. Маликов A.A., Сандгартен И.Л., Ямников A.C. Влияние деформации ведущих элементов метчиков на точность резьбонарезания./Известия ТулГУ, Технические науки, 2010. Вып. 1, с. 89-92.

38. Масахира Коэнума. Особенности метчиков без стружечных канавок.-Ое КикайКогаку, 1972, т. 13, №5, с. 94-101.

39. Меньшаков В.М., Урлапов Г.П., Середа B.C. Бесстружечные метчики. М.: Машиностроение, 1976. - 167 с.

40. Мирнов И.Я. Метчик для высокоточных резьб. Машиностроитель, 1983, № 5, с. 27.

41. Мирнов И.Я. Обработка деталей на токарных многопозиционных горизонтальных станках (технологическое обеспечение повышения точности) /Челябинск: Изд-во ЮУрГУ,- 2000.- 161 с.

42. Мирнов И.Я. Определение параметров канавочных фрез для обработки метчиков по ОСТ 84-2007-82. /Передовой производственный опыт. М.: ЦНИИНТИ, 1984, 1 6, с. 35-38.

43. Мирнов И.Я., Загородский B.B. Патрон для нарезания точных резьб./М. Машиностроитель, 1981, № 12.

44. Мирнов И.Я., Гольдфелъд М.Х. Приспособление для затылования заборной части метчиков. Станки и инструмент, 1973, № 12, с. 24-25.

45. Мирнов И.Я., Дыхнов А.Е. Расчет максимального диаметра шлифовального круга при затыловании заборной части метчиков. Станки и инструмент, 1972, № 8, с. 38-39.

46. Мирнов И.Я., Кузнецов В.П. Настройка привода резьбонарезания токарных многошпиндельных автоматов./ Станки и инструмент, №4, 1985, стр. 16-18.

47. Мирнов И.Я., Кузнецов В.П., Анпилогов O.A. Технологическое обеспечение и расчет наладок при нарезании резьб на токарных многошпиндельных автоматах. М., ЦНИИНТИКПК,- 1989.- 87 с.

48. Мирнов И.Я., Кузнецов В.П., Казаков И.В. Определение угла рабочего конуса выглаживающих элементов резьбообразующих инструментов. Станки и инструмент, 1989, № 10, стр. 27-28.

49. Мирнов И.Я., Маликов A.A., Сандгартен И.Л., Ямников A.C. Технология изготовления резьбообразующих инструментов с выглаживающими элементами/ СТИН, 2010, №4, с. 27-31.

50. Мирнов И.Я., Кузнецов В.П. Прогрессивная технология изготовления специальных резьбонарезных инструментов, применяемых в отрасли. М., ЦНИИНТИКПК,- 1990.-60 с.

51. Мирнов И.Я., Кузнецов В.П., Ямникова O.A., Схиртладзе А.Г. Инструмент и вспомогательная оснастка для получения точных резьб на токарных многошпиндельных автоматах и технология их изготовления./ Тул-ГУ, Тула, 2006, 164 с.

52. И.Я. Мирнов, В.П. Кузнецов, O.A. Ямникова, А.Г. Схиртладзе, A.C. Ямников. Способы образования резьб на многошпиндельных станках и технология изготовления инструмента./ Уч. пособие. Под ред. Ямникова А.С./ООО изд-во ТНТ, Старый Оскол, 2007 г. 204 с.

53. Мирнов И.Я., Щуров И.А. Нарезание высокоточных резьб на токарных многошпиндельных станках. (Теоретические основы, инструмент и технологическое оснащение). Челябинск: ЧГТУ, 1996. - 244 с.

54. ОСТ 84-2029- 89. Патроны резьбонарезные автоматные плаваю-ще-качающегося типа. Конструкция Утвержден организацией п/я А-1228. /Мирнов И.Я., Анпилогов O.A., Кузнецов В.П. и др. Согласовано с Госстандартом. 48 с

55. Пашко Н.М. Совершенствование технологии обработки резьб метчиками в поточно-массовом производстве. Дисс. . канд. техн. наук. Челябинск: ЧПИ, 1983.-251 с.

56. Писаревский М.И. Новый инструмент для накатывания резьб и шлицев. -М.-Л.: Машиностроение, 1966. 152 с.

57. Приходько В.П., Таурит Г.Э. Влияние различных схем формирования профиля резьбы на точность. В кн.: Прогрессивная технология формообразования и контроля резьб. Тез. докл. Всесоюзп. конфер. Тула: ТПИ, 1980, с. 34-35.

58. Развитие науки о резании металлов /Н.Н.Зорев, Г.И.Грановский, М.Н.Ларин и др./ М.: Машиностроение, 1967. 415с.

59. Режущий инструмент. Учебник вузов (под ред. Кирсанова C.B.) Изд. 3-е / Кирсанов C.B., Гречишников В.А., Кожевников Д.В. М. Изд-во: Машиностроение. 2007 г., 528 с.

60. Рекач В.Г. Руководство к решению задач по теории упругости. -М.: Высшая школа, 1966. 227 с.

61. Резьбообразующий инструмент./Артюхин Л.Л., Мирнов И.Я. Ям-ников A.C. и др. Пенза: Технологический институт,- 1999.- 405 с.

62. Розенберг A.M., Еремин А.Н. Элементы теории процесса резания металлов. М.: Машгиз, 1956.

63. Рыжов Э.В., Андрейчиков О.С., Стешков А.Е. Раскатывание резьбы. М.: Машиностроение, 1974. - 122 с.

64. Сандгартен И.Л. Метчики с ведущими элементами. /Материалы Межвузовской научной конференции студентов, магистрантов, аспирантов и молодых ученых. Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2009, с.49-53.

65. Сандгартен И.Л. Технологичная форма ведущих элементов метчиков / Материалы Межвузовской научной конференции студентов, магистрантов, аспирантов и молодых ученых. Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2009, с.56-60.

66. Сандгартен И.Л. Инструменты для получения внутренних трапецеидальных резьб. //Сб. докладов 3-й МНПК «МОЛОДЕЖНЫЕ ИННОВАЦИИ». ТулГУ, 2009, с. 101-103.

67. Сандгартен И.Л. Упрощённая физическая модель взаимодействия ведущего элемента метчика с поверхностью обрабатываемой резьбы/ Молодёжный вестник технологического факультета./ Тула: Изд-во ТулГУ, 2009.-С. 146-150.

68. Сандгартен И.JI. Модернизация заточных и резьбошлифовальных станков для обработки метчиков с ведущими элементами /Известия ТулГУ, Технические науки, 2009. Вып. 2, часть 1, с. 161-169.

69. Свидетельство № 7356 на полезную модель: «Двухступенчатый метчик». /Мирнов И.Я., Щуров И.А., Кузнецов В.П., и др. 16.08.1998.

70. Семенченко И.И., Матюшин В.М., Сахаров Г.Н. Проектирование металлорежущих инструментов. М.: Машгиз, 1962. - 952 с.

71. Сердюк A.A. Исследование процесса изготовления точных внутренних резьб резьбонарезными головками. Автореф. дисс. . канд. тенхн. наук, Киев: КПИ, 1982. - 16 с.

72. Силин С.С. Метод подобия при резании материалов. М.: Машиностроение, 1979, 152 с.

73. Справочник по элементарной математике. Под ред. член-корр. АН УССР Фильчакова П.Ф. -, Киев: Наукова думка, 1967, 442 с.

74. Султанов Т.А. Инструменты для образования резьб методом пластической деформации. В кн.: Резьбообразующий инструмент. Материалы конференции. -М.: НИИМАШ, 1968, с. 60-92.

75. Такэи К. Точность и повышение скорости резьбонарезания. Пер. с японского. М.: ВИНТИ, перевод № 51562/5, 1968. 23 с.

76. Таурит Г.Э. Пуховский Е.С., Добрянский С.С. Прогрессивные процессы резьбоформирования. Киев: Техника, 1975. - 240 с.

77. Фрумин Ю.Л. Высокопроизводительный режущий инструмент. -М.: Машиностроение, 1977,- 180 с.

78. Хостикоев М.Э. Кинематика накатывания резьб тангенциальными головками. Вестник машиностроения, 1977, № 4, с. 39-41.

79. Черный А.П. Основы выбора технологического варианта формообразования резьб большого диаметра в корпусных деталях. Вестник машиностроения, 1980, № 10, с. 46-49.

80. Шагун В.И. Влияние геометрических параметров машинных метчиков на размеры резьбы, нарезаемой в стали. /Резьбообразующий инструмент. Материалы конференции. М.: НИИМАШ, 1968, с. 151-158.

81. Щуров И.А., Мирнов И.Я., Попов М.Ю. Расчет напряжений и деформаций метчиков и компенсаторов резьбонарезных патронов методом конечных элементов. /СТИН, 2004. №2, с. 14-17.

82. Якушев А.И. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. М.: Машиностроение, 1975. 471с. с илл.

83. Якухин В.Г. Накатывание резьб метчиками. /Резьбообразующий инструмент. Материалы конференции. М.: НИИМАШ, 1968, с. 196-200.

84. Ямников A.C., Кузнецов В.П., Якунин К.Н., Мирнов И.Я., Писарев В.М. Метчик для нарезания точных резьб. / Сборник трудов 3-ей международной технической конференции: Проблемы повышения качества промышленной продукции. Брянск, 1998, с. 188-189.

85. Ямников A.C. Научные основы повышения производительности точности нарезания резьб на тонкостенных деталях из труднообрабатываемых материалов. Дисс. . докт. техн. наук. Тула: ТПИ, 1983. — 532с.

86. Ямников A.C. Основы разработки высокопроизводительных процессов резьботочения. / Прогрессивная технология формообразования и контроля резьб. Тез. докл. Всесоюзн. конфер. Тула: ТПИ, 1980, с. 22-26.

87. Ямников A.C., Мирнов, И.Я. Кузнецов В.П. Получение точных наружных и внутренних резьб мерными инструментами /Материалы 6 МНТК «Физические и компьютерные технологии в народном хозяйстве», Харьков, 2002, с.365-369.

88. Ямников A.C., Мирнов И.Я., Кузнецов В.П., Маликов A.A. Федин Е.И., Ямникова О.А Прогрессивная технология обработки винтовых поверхностей и резьб Тула: Изд-во ТулГУ, 2008, -233с.

89. Янке Е., Эмде Ф. Таблицы функций с формулами и кривыми. -М.: Физматгиз, 1959.

90. Don Wheeler. How to get most from taps. Cutting Tool Engineering. 1974, Ian/Feb., p. 5.7.

91. Gutshall Charles R. Getting the most from Your Collapsible Tool Mach and Tool Blue Book, 1979. № 9, p. 108-119.

92. Nellis R. Tapping torgue requirements. American Machinist (Met-alwork Manufacturing), 1962, № 15, p. 71,72.

93. Lorens G. On tapping Torgue and Tap Geomtry. CIRP Ann, 1980, № l,p. 1-4.

94. Декан технологического факультета, зав. каф. д.т.н., проф.,

95. Д.т.н., доц., начальник УНИР ТулГУ^ Аспирант1. ТулГУ1. Борискин О.И.1. Маликов А.А.1. Сандгартен И.Л.1. АКТопытно-промышленного внедрения

96. Настоящий акт составлен 2010 г. представителями

97. Главный конструктор (L^' Киржнер P.A.1. ЗАО«Тяжпромарматура»1. От ТулГУ

98. Зав. каф. ТМС ТулГУ, д.т.н., проф. Ямников A.C.

99. Д.т.н., доц., начальник УНИР ТулГУ / Маликов A.A.

100. Аспирант — Сандгартен И.Л.