автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Оценка динамических характеристик процесса фрезерования изделий с мелкоразмерным периодическим профилем

ВВЕДЕНИЕ

1. МЕТОДИКА ОЦЕНЮ! НЕРАВНОМЕРНОСТИ ФРЕЗЕРОВАНИЯ ИЭЛЕЮШ О МЕЛКОРАЗМЕРНЬМ ПЕРИОШСЧЕСКИМ ПРОФИЛЕМ ,.,., S Характеристики изделий с мелкопериодическим профилем.10 Анализ инструментов и технологий, используемых для обработки мелких периодических профилей

1.3, Методика проектирования групповых Фрез с использованием винтовых затылованных задних поверхностей

1.4, Методика предварительной оценки неравномерности процесса фрезерования ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

1.4.1, Методика дискретного представления элементов периодического профиля .,.,,,,.,,.

1.4.2, Методика моделирования неравномерности процесса Фрезерования по числу точек профиля находящихся в зоне резания ,,

1.4.3, Методика предварительной оценки неравномерности процесса фрезерования мелких периодических профилей

1,4,4, Результаты экспериментального моделирования процесса Фрезерования с использованием ЭВМ

1.5, Методика оценки неравномерности процесса фрезерования мелких периодических профилей по площади срезаемого слоя ,,=,,

1.6, Выводы 75 2, ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКТИВНОЙ ПОДАЧИ НА ДИНАМИКУ ПРОЦЕССА ФРЕЗЕРОВАНИЯ ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

2.1, Расчет величины осевой конструктивной подачи ,,,,

2.2, Методика дискретного представления режущих кромок зубьев инструмента, спроектированного с учетом осевой конструктивной V"* ¡"Л

П ÎJ Д d '-IИ ¿erf^O У £-1

2=3. Оценка влияния осевой конструктивной подачи Ек на динамику процесса Фрезерования мелких периодических профилей .,.

2,4. Анализ полученных результатов

•. 4. ВЫЕОДЫ . 1и

3. УТОЧНЕНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКИХ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ ФРЕЗЕРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ С МЕЛКИМ ПЕРИОДИЧЕСКИМ ПРОФИЛЕМ.

3.1. Условия проводимых экспериментов

3.2. Проведение эксперимента

3.3. Анализ полученных результатов

3.4. Выводы

4. УТОЧНЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЦЕССА ФРЕЗЕРОВАНИЯ МЕЛКИХ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ПРОФИЛЕЙ

4.1. Условия проводимых экспериментов и используемые предо

4.2. Условия проводимых экспериментов

4.3. Анализ полученных результатов

4.4. Оценка влияния некоторых факторов на динамику процесса Фрезерования мелкоразмерных периодических профилей

4.4.1. Влияние жесткости технологической системы на неравномерность процесса фрезерования мелких периодических профилей.

4.4.2. Влияние радиуса округления режущего клина зуба Фрезы на неравномерность процесса фрезерования

4.4.3. Влияние величины радиального биения зубьев фрезы на неравномерность процесса фрезерования

4.5. Выводы

5. ВЛИЯНИЕ ПРОЦЕССОВ ВРЕЗАНИЯ И ВЫХОДА ЗУБА ИНСТРУМЕНТА ИЗ ЗОНЫ РЕЗАНИЯ НА ДИНАМИКУ ФРЕЗЕРОВАНИЯ МЕЛКОРАЗМЕРНЫХ ПЕРИОДИЧЕС

КИК ПРОФИЛЕЙ ..

5.1. Определение степени влияния процессов врезания и выхода зуба Фрезы из зоны резания на динамику фрезерования

5.2. Определение факторов, влияющих на процессы врезания и выхода зуба фрезы из зоны резания

5. ЕЛ. Оценка степени влияния осевой конструктивной подачи на процессы врезания и выхода зуба фрезы ив зоны резания

5.2.2. Оценка степени влияния величины шага обрабатываемого профиля на процессы врезания и выхода зуба фрезы из зоны резания

5.Е.З. Оценка степени влияния угла подъема винтовой стружечной канавки на процессы врезания и выхода зуба фрезы из зоны резания

5.2.4. Оценка степени влияния режимов обработки на процессы врезания и выхода зуба фрезы из зоны резания

5.3. Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. На точность обработки мелких периодических профилей существенное влияние оказывает неравномерность процесса фрезерования, расчет которой рационально производить и прогнозировать на стадии проектирования фрезерных инструментов,

2. Существующие методики оценки неравномерности процесса фрезерования не обладают высокой точностью, что в значительной степени проявляется в случае расчетов динамики процесса фрезерования мелких периодических профилей. Была предложена методика оценки неравномерности процесса обработки с использованием ЭВМ, позволяющая выполнять расчеты по одному из двух критериев: по количеству точек, принадлежащих режущей кромки зуба фрезы, находящихся в зоне резания, и по площади срезаемого зубьями инструмента слоя припуска, с помощью математических преобразований, приводимой к величине усилия резания Р2. В качестве параметра для оценивания динамики процесса фрезерования, предложен коэффициент равномерности Кг} представляющий собой отношение минимального значения усилия резания (количества точек в зоне резания) к максимальному.

3. Моделирование на ЭВМ процессов фрезерования мелкопериодических профилей на рабочих поверхностях различных изделий (плоская резьбонакатная плашка, слесарный напильник и пакет слесарных ножовочных полотен) позволило определить оптимальные, с точки зрения динамики процесса обработки, сочетания конструктивных параметров инструментов, в числе которых, на первом этапе учитывались диаметр инструмента £?и, число зубьев 2И и угол подъема винтовой стружечной канавки а, а также режимов резания.

4, Встраиваемый в программный комплекс модуль, учитывающий влияние получаемой при винтовом затыловании осевой конструктивной подачи Ек на динамику процесса Фрезерования, позволяет проводить расчеты по оценке неравномерности фрезерования без учета неформообразующих периодических элементов режущей кромки зуба фрезы,

5, Установлено, что осевая конструктивная подача является эффективным средством управления величиной усилия резания, без существенного повышения неравномерности процесса фрезерования.

6, Проведенные стойкостные эксперименты по определению величин стойкости инструментов с различными схемами расположения периодических элементов профиля зуба позволили получить ряд зависимостей, из которых следует, что стойкость практически не накладывает ограничений на использование конструктивной подачи (и, следовательно, на применение метода бинтового затылования) при обработке мелкоразмерных периодических профилей;, на определенном интервале толщин срезаемых слоев преимущества схемы расположения периодических элементов профиля зуба фрезы проявляется в наибольшей степени,

7, Применение метода винтового затылования при изготовлении фрез наиболее рационально для операций обработки мелкопериодических профилей. Имеющаяся методика позволяет оценивать возникающую ■в данном случае неравномерность процесса фрезерования,

8, Проведенные с помощью специальной аппаратуры "Ерюль & Къ-ер" (Дания) эксперименты, целью которых было установление степени соответствия расчетных временных характеристик, получаемых опытным и аналитическим путями, показали, что коэффициент равномерности Фрезерования, рассчитываемый с использованием предлагаемой методики, отличается от экспериментального, полученного опытным

- 190 путем при тех же исходных параметрах, Были разработаны и введены в структуру комплекса встраиваемые модули, позволяющие более точно оценивать неравномерность процессов фрезерования,

9. Введенные в структуру комплекса массивы поправочных коэффициентов А'к позволяют корректировать расчетную зависимость Р2 расч = г (£•)• Точность проводимых расчетов при этом повышается.

10. Проведенные с использованием аппаратуры "Ерюль & Къер" эксперименты позволили установить зависимость амплитуды возникающих в процессе врезания и выхода колебаний возрастают от таких факторов, как осевая конструктивная подача, винтовая стружечная канавка и режимов обработки (подача, величина срезаемого припуска) ,

11. Результаты исследований использованы на предприятии АО "ТулаТочМаш" при отработке промышленной технологии изготовления плоских резьбонакатных плашек и пакетов ручных и машинных ножовочных полотен.

1. Андреев Г. С. Удар при прерывистом резании металлов.-"Вестник машиностроителя", 1971, № 3.

2. Армарего И, Дж,, Браун Р. X. Обработка металлов резанием. М,: Машиностроение, 1977. - 325 е., ил.

3. Артамонов Б.А,, Волков Ю.С., Дрожалова В.И. и др. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. В 2-х т. М: Высшая школа, 1983.

4. Аршинов В.А,, Алексеев Г.А. Резание металлов и режущий инструмент. М.: Машиностроение, 1976. - 440 е., ил.

5. Балков В.М., Кацев П.Г. Испытания режущего инструмента на стойкость.- М.: Машиностроение, 1985. 136 е., ил.

6. Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов. М.: Машиностроение, 1975. - 344 о., ил.

7. Васин С. А., Ушакова М. В., Моисеев Е. Е. Влияние толщины срезаемого слоя на силу резания. // Известия Тульского государственного университета №3. Тульский гос. ун-т. Тула, 1997., стр. 123.

8. Городничев С. В. Влияние конструкции режущей части концевой фрезы на динамику процесса фрезерования: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Тульск, гос. ун-т, Тула, 1996, 317 с., ил,

9. ГОСТ 1465-80. Напильники слесарные. -М.: Издательство стандартов.

10. ГОСТ 25762-83, Обработка резанием. Термины, определения и обозначение общих понятий. -М.: Издательство стандартов.

11. ГОСТ 2248-80. Плашки резьбонакатные плоские. -М.: йздаi nrs i'dí, тельство стандартов,

12. ГОСТ 6645-86. Полотна ножовочные ручные и станочные, -М.: Издательство стандартов.

13. ГОСТ 16093-70. Резьба метрическая. -М.: Издательство стандартов.

14. ГОСТ 2568-71. Рифления и углы наклона ножей и пазов режущего инструмента. -М=: Издательство стандартов,

15. ГОСТ 158-74, Сегменты противорежущих пластин и ножевых полос режущих аппаратов сельхозмашин. -М.: Издательство стандартов.

16. Грановский Г.И., Грановский В,Г. Резание металлов. М,: Высшая школа, 1985. - 304 с., ил. •17. допуски и посадки: Справочник, В 2-х т. / В,Д. Мягкое, М.А. Палей, А.Б. Романов, В.А. Брагинский. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1982.

17. Ильченко Н.Я., Мироненко А.С, Петренко Л.А. К вопрсу об ударе при прерывистой обработке металлов резанием. Сб. "Надежнось режущего инструмента". Киев-Донецк, "Вища школа", 1975.

18. Коганов И.А., Федоров Ю.Н., Валиков Е.Н. Прогрессивные методы изготовления цилиндрических зубчаых колес / -М.:Машиносро-ение. 1981 г,- 136 е., ил.

19. Лагутин С.А., Сандлер А.И, Шлифование винтовых и затыло-ванных поверхностей. М.: Машиностроение, 1991, - 112 с,, ил,

20. Лаптев С. И., Борисов А. Н., Емельянов С, Г. Геометрическая теория формирования поверхностей режущими инструментами: Монография / Курск, гос. техн. ун-т. Курск, 1997. 391 с., ил,

21. Латнев С. И., Юликое М. И. Проектирование режущей части инструмента с применением ЭВМ, М,: Машиностроение, 1980. - 208с. , ил,

22. Лоладзе Т.Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента, М.: Машиностроение, 1982. - 320 с., ил,

23. Люкшин B.C. Теория винтовых поверхностей в проектировании режущих инструментов, М.: Машиностроение, "1967, 372 с,, ил.

24. Металлорежущие инструменты / Г.Н. Сахаров, O.E. Арбузов, Ю.Л. Боровой и др. М,: Машиностроение, 1989, - 328 е., ил.

25. Накатывание резьб, червяков, шлицев и зубьев / В,В, Лапин, М.М, Писаревский, В,В, Самсонов» Ю.И. Сизов. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1986. - 228 с., ил,

26. Немилов Е.Ф. Справочник по злекроэррозионной обработке материалов. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1989. - 164 с., ил.

27. Обработка металлов резанием; Справочник технолога / A.A. Панов, В,В. Аникин, Н.Г. Еойм и др.;, Под общ, ред. А.А, Панова, -М. Машиностроение, "1988, 736 е., ил.

28. Пановко Я,Г. Введение в теорию механического удара. М.: Наука, 1977 г. 224 е., ил,

29. Прогрессивные режущие инструменты и режимы резания металлов: Справочник / В.И. Баранчиков, A.B. Жаринов, Н.Д. Юдина и др.;, Под общ, ред. В. И. Баранчикова. М.: Машиностроение, 1990,400с., ил.

30. Полонский A.M. Конструкция и эксплуатация напильников. -М.: ЦИНТМАШ, 1960, 142 е., ил.

31. Палей М.М. Технология производства металлорежущих инструментов. М.: Машиностроение, 1982, - 256 с., ил.

32. Протасьев В.Б., Симанкин Ф.А. Влияние конструктивной подачи на динамику фрезерования мелких периодических профилей /У

33. Москва, Техника машиностроения, №3 (21). 1999 г, стр. 31.

34. Пуховский E.G., Таурит Т.Э., Лепешко М.И, Безвибрационное многолезвийное резание. К,,* Техника, 1982 г., 117 е., ил,

35. Седыкин Ф.В. Размерная электрохимическая обработка деталей машин. М.: Машиностроение, 1976, - 302 е., ил.

36. Сенькин E.H. и др. Основы теории и практики фрезерования материалов: Библиотечка фрезеровщика, ч,2, Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1989, - 103 с., ил,

37. Симанкин Ф.А. Экологические аспекты производства мелкопрофильных резьбонакатных плашек / Тез докладов 1~ой международной конф. по проблемам экологии и безопасности жизнедеятельности.

38. Россия, Тула, ТулГУ, 1997 г. стр. 513.

39. Спиридонов 3, С,, Аверьянова И. Э, Подминание и упругое восстановление обрабатываемого материала при наличии округления режущей кромки //Известия Тульского государственного университета №.3. Тульский гос. ун-т. Тула, 1997,, стр. 145,

40. Справочник инструментальщика. Ординарцев!. А., Филлипов Г, В., Шевченко А, Н. и др.; под общ, ред, Ординарцева И, А, -Л,: Машиностроение, Ленингр. отд-ние,, 1987. 846 с., ил.

41. Справочник по электрохимическим и электрофизическим методам обработки // Г. Л. Амитан, И. А, Байсупов, Ю, М, Барон и др, ; под общ. ред. В. А. Волосатова, Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1988, - 719 с., ил.

42. Справочник технолога-машиностроителя, В 2-х т. / Под ред, А.Г, Косиловой и Р.К, Мещерякова, М.: Машиностроение, 1985,

43. Якухин В.Г, Изготовление резьбы: Справочник, М,: машиностроение, 1989, - 192 с,, ил,53, Якухин В,Г. Оптимальная технология изготовления резьб, -М.: Машиностроение, 1985. 184с., ил.

44. Ящерицын П.И., Еременко М.Л., Фельдштейн Е,3. Теория резания. Физические и тепловые процессы в технологических системах. Мн.: Выш, шк., 1990. - 512 е., ил.-145.0 : : :-290.О . И : : I ; I ; ; ; М М : М623 124.7 187.0 249.3 311.6 374.ii

45. Кт» = б Ьо = 2.861023Е-03 мкм Рг пах = 295 кг

46. Кп = 0 Ктп = © Ьо = 2.861023Е-03 мкм

47. Кт1 = е Ьо = 2.861023Е-03 мкм

48. Кп = 4.098361Е-02 Ъо = 2.В61О23Е-03 мкн800 40.0 0400 80.0

49. У -ыпгт, V "VI Г V "V Г" .Кг г