автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Повышение эффективности финишной зубооброаботки бреющим зуботочением

Московская государственная академия приборостроения и информатики

САПРОНОВ ВЯЧЕСЛАВ СЕРГЕЕВИЧ

ИиОИШЕПИЕ ДЧ>ФЕКТИВНОСТИ ФИНИШНОЙ ЗУБООБРАБОТКИ БРЕЮЩИМ ЗУБОТОЧЕНИЕМ

Специальность 05.02.08 -Технология машиностроения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

РГ6 од

На правах рукописи экз. №

Москва 1995г.

РАБОТА ВЫПОЛНЕНА в Московской государственной академии приборостроения и информатики

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: кандидаттехнических наук,

доцент Комаров Владимир Алексеевич

ОФИЦИАЛЬНЫЕ АППОНЕНТЫ: доктор технических наук,

профессор Богуславский Леонид Адольфович, кандидаттехнических наук, доцент Башкин Владимир Иванович

ВЕДУЩЕЕ ПРЕДПРИЯТИЕ: ИКТИ РАН

(Институт конструкгорско-техн алогической информатики Российской Академии Наук, г.Москва)

Защита диссертации состоится * 1995г.

на заседании специализированного Совета К063.93.01 «Технология машиностроения» в Московской государственной академии приборостроения и информатики по адресу: 107846, Москва, ул.Стромынка, д.20. -С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГАПиИ. Отзывы в двух экземплярах просим отправлять по указанному адресу. —

Автореферат разослан « М » 1995г.

Ученый секретарь

Специализированного Совета Л

к.т.н.,доцент'

А.П.Дальская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Научно-технический прогресс общества определяет развитие работ, направленных на повышение качества выпускаемых машин и механизмов, повышение их безотказности и долговечности. В условиях рыночных отношений наибольшую актуальность приобретает дальнейшее совершенствование методов поиска и внедрения в производство новых прогрессивных технологических процессов механической обработки. К тому же эффективность этих методов должна гарантировать высокую производительность и минимальные затраты ресурсов.

Процесс формирования зубчатых венцов при производстве цилиндрических колес является наиболее трудоемким. В автомобилестроении, тракторостроении, где годовой объем изготовления колес исчисляется десятками миллионов штук, зубчатый венец, а точнее эвольвентный профиль зубьев обрабатывается в два-три этапа.

Для колес средних модулей (т=2-10) эвольвентный профиль зубьев профилируется червячными фрезами или долбяками. После чего отделывается зубошевингованием, зубошлифованием или хонингова-нием с целью исправления, погрешностей профиля, шага и обеспечения требуемой шероховатости поверхности.

В последние годы проблема повышения эффективности зубообработки нашла частичное решение. Московский институт ВНИИМЕТМАШ разработал и апробировал стан горячей накатки зубчатых профилей. Время накатки колеса среднего модуля с любым числом зубьев составляет 50-60 сек. Однако, в силу точностных искажений при профилировании методом поверхностно-пластического деформирования (П.П.Д.), погрешности составляют 0.2-0.Змм на сторону зуба и требуют использования чистовых методов зубоотделки. Трудоемкость обработки эвольвентных профилей зубьев колес шевингованием, шлифованием, хонингованием при удалении указанных припусков составляет 2-20 минут. Поэтому поиск решений и разработка технологии, включающей более эффективный метод чистовой обработки зубьев цилиндрических колес эвольвентного профиля является одной из наиболее актуальных задач технологии машиностроения.

В МГАПИ на кафедре «Технология машиностроения» разработан новый эффективный метод чистовой зубообработки по методу бреющего резания, условная кинематическая производительность которого приудалении припусков до 0.5мм весьма высока.

Цель работы. Повышение эффективности финишной операции зубообработки бреющим зуботочением колес среднего модуля (т=2-10 мм).

Научная новизна. На основе теоретического анализа кинематических и физических особенностей процесса разработаны новые закономерности, позволяющие в зависимости от требуемой точности и шероховатости зубообработки, минимального износа инструмента определять расчетные параметры конструкции инструмента и обору-

дования, определять режимы резания, а также устанавливать точностные требования к ним. Получено экспериментальное подтверждение справедливости разработанных закономерностей.

Практическая ценность. В результате теоретического прогнозирования и экспериментов разработаны технологические рекомендации по выбору инструмента, станка и режимов резания, позволяющие осуществлять процесс бреющего зуботочения как финишную, высокопроизводительную операцию при обработке как сырых, так и закаленных колес средних модулей с любым числом зубьев. Предложен метод фланкирования зубьев как прямозубых, так и косозубых колес, заключающийся в простой настройке инструмента на размер. Процесс бреющего зуботочения обеспечивает однопроходную обработку зубьев с припуском ё й 0,5 мм колес средних модулей с любым числом зубьев при машинном времени операции, не превышающем 20 сек.

Реализация результатов работы. Процесс апробирован в акционерном объединении «КАМАЗ», «ГАЗ» и на Ульяновском АООТ "Агрегат".Ожидаемый экономический эффект от планируемого использования процесса на «КАМАЗе» по ценам 1989г. по данным автозавода составляет 2.5 млн.руб., на Ульяновском АООТ "Агрегат" по ценам 1994г. - более 65 млн.руб.

Апробация работы. Основные положения работы обсуждены и одобрены на Республиканской научно-технической конференции (г.Киев - 1992г.), на российском научно-техническом семинаре (МДНТП - 1992г.), на научно-техническом семинаре (МГАПИ - 1992г.), на областной научно-технической конференции (г.Орел - 1991г.), на научно-технической секции «Технология машиностроения» (МГАПИ -1992г.), на всесоюзной научно-технической конференции по зубообработке (ГАЗ-1989г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 статьи. Процесс - бреющего зуботочения, как способ механической обработки защищен патентом РФ 1378187отб.05.1993 г.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пятиглав, общих выводов, списка использованной литературы и приложения. Работа содержит 107 страниц, 5 таблиц, 19 рисунков, 5 фотографий, 79 наименований литературных источников.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первом разделе представлены обзор литературных материалов, отражающих существующие технологии зубопроизводства в ведущих отраслях машиностроения, исследования в области повышения эффективности зубообработки и в области поиска наиболее производительных методов обработки резанием. Дан анализ путей

решения, предлагаемых авторами работ в этом направлении Б.С.Балакшиным, Е.Г.Коноваловым, П.Р.Родиным, Г.И.Грановским, Юдиным Д.Л,,М.И.Юликовым, впоследствии Сафигуллиным, Калашниковым, А.В.Сотниковым, А.А. Михайловым и В.А.Комаровым.

Установлено, что положения, выдвинутые в работах Е. Г. Коновалова, М.И.Юликова и В.А.Комарова, близки по сути. Доказано, что наиболее кинематически эффективными процессами формообразования поверхностей режущими инструментами являются те, у которых вектор главного рабочего движения резания совпадает с одной из линий образующей (направляющей) формируемой поверхности, при условии непрерывности выполнения движений резания и формообразования. Любой другой процесс, отличающийся дискретностью движения формообразования, как главного рабочего движения резания, всегда уступает в производительности ранее указанному. На основании произведенного анализа выдвинуто предположение о процессе бреющего зуботочения как наиболее эффективном и производительном.

Для оценки его работоспособности и пригодности, как наиболее производительного метода финишной зубообработки определена была целесообразность решения следующих задач:

. 1. Осуществить кинематический анализ схемы формообразования, определить режимы резания и оценить производительность процесса.

2. Вывести уравнение для оценки влияния конструкгорско-технологических факторов на точность профилирования зубчатых колес и шероховатость обработанной поверхности.

3. Расчетным путем определить условия настройки инструмента на размер.

4. Оценить степень влияния точности инструмента и оборудования на отклонение от теоретической эвольвенты.

5. Установить степень влияния метода настройки на фланкирование профиля.

6. Осуществить планирование и обработку результатов экспериментов, направленных на установление степени влияния режимов резания, параметров конструкции инструментов, точности исполняющих органов станка на точность и шероховатость обработанных поверхностей зубьев и износ инструмента.

7. Разработать рекомендации для промышленного использования процесса чистовой финишной операции зубообработки и оценить экономическую эффективность от его использования.

Во втором разделе проведен кинематический анализ процесса формообразования поверхностей по методу бреющего резания. Профилирование заключается в точении эвольвентного профиля винтовой режущей кромкой инструмента от головки к ножке зуба при согласованном вращении колеса и инструмента.

При допущении, что элементы винтового зуба инструмента (многозаходной червячной фрезы-шнека) лежат на прямой, касательной

Рис. 1 Схема обработки зубьев методом бреющего резания

к основной окружности колеса (рис.1); при этом за счет переносного движения точек винтовой режущей кромки со скоростью, равной окружной скорости любой точки основной окружности нарезаемого колеса, при стружкообразовании от головки к ножке, описывается идеальный эвольвентный профиль зуба колеса и удаляется припуск 5. Профилирование эвольвенты в процессе движения точки сплошной винтовой линии режущей кромки совпадает с резанием. Следовательно, скорость формирования профиля зуба и есть скорость резания, так как вершинная точка единичного режущего клина в нормальном сечении зуба обрабатываемого колеса осуществляет профилирование. Сам же режущий клин, двигаясь по теоретической эвольвенте от головки к ножке, осуществляет удаление припуска, или резание. При вращении винтовой линии режущей кромки каждый единичный режущий клин, находящийся в нормальном сечении, образованный пересечением передней и задней граней сплошного винтового зуба фрезы, будет проскальзывать в зоне резания. Следовательно, движение резания будет составным, сложным, состоящим из двух движений: движения обычного косоугольного резания, вектор которого соответствует эвольвенте зуба, как развертке основной окружности колеса и движения скольжения, как производной от окружного и переносного движений точек винтовой режущей кромки.

Согласно схемы резания и формообразования (рис.1) величина скорости резаНия (Ур) будет переменной. Максимальной у вершины зуба и минимальной у основной окружности, равной нулю в точке В, лежащей на основной окружности колеса. Следовательно, величина скорости резания у ножки зуба является определяющей процесса как по стойкости инструмента, так и по его производительности. Величина скорости скольжения (Ус к) имеет двоякое значение для определения износостойкости инструмента. Первое, при наличии скольжения падает

доля теплонагружения режущего клина, что определяет возможность форсирования скорости обработки. Второе, с наличием скорости скольжения и силы трения задней грани режущей кромки о поверхность среза определен рост теплонагружения материала зуба обрабатываемого колеса, т.е. его размягчения и, следовательно, будет возможен рост допустимой по стойкости инструмента скорости резания (Vp).

Величина скорости резания у ножки зуба, определяемая на участке эвольвенты как дуга центрального угла колеса ф = 2Ж. , будет равна (рис.1): , Zk

Vp=— =7C2«m*n*CosaH=7l*toK*IlK (2.1)

Тх

, Гок*(р2 7t2*CosaH , где 1эв = —ji- --—- - длина эвольвенты зуба на участке от

основной "окружности до угла обката ф = , Zk - число зубьев

колеса, toK - шаг зуба колеса по основной окружности, Гок - радиус

основной окружности колеса , Тх= —1— - время поворота колеса на центральный угол ф. Пк Zk

" Величина скорости скольжения равна: VoK=VoKp*Sin(fl=roK*TgG)*nK (2.2) где Ю- угол подъема винтовой линии от оси вращения инструмента определен исследованиями в области оптимальной физики бреющего резания,(0= 60% Пк - частота вращения колеса (мин ')-

При определении диаметра Dh многозаходной фрезы воспользуемся следующим равенством, tmi=toK - шаг однозаходного инструмента в нормальном сечении должен быте равен шагу зубьев на основной окружности колеса. А если инструмент имеет много заходов, то шаг зубьев, tun = toK*N3H , где шаг зубьев в продольном сечении по основной окружности будет равен toK = 7t*m*Cos(XH. Следовательно, диаметр инструмента Dh = 2Яи, несущий винтовую линию режущей кромки или множество №и кромок, расположенных в нормальном сечении через шаг есть:

DH = m*CosaH«N3 (23)

Cos CD v '

где N3 - число заходов инструмента

Кинематическая характеристика процесса бреющего резания при использовании многозаходной фрезы примет вид: Пи _ Zk

где Пи - частота вращения инструмента. Из этого следует, что при исполнении диаметра инструмента и витков его винтовых режущих кромок с шагом в нормальном сечении, равньм шагу зубьев по основной окружности колеса, умноженным на число заходов инструмента, с расположением витков через шаг toK при Dh, любая точка режущей

кромки, удаляя припуск, будет профилировать теоретическую эвольвенту без отклонений со скоростью, равной скорости резания Ур, если:

а. все точки винтовой линии зуба инструмента будут перемещаться по прямой линии

АА' (рис.1);

б. точность исполнения передаточного отношения будет весьма Пи Ъа

высока Пк =N5

в. ось вращения инструмента удалена от оси вращения колеса на величину межцентрового расстояния, равную:

* _ и . г. Ш*Созаи*Кзи . Ш*гк*Со5аи „

Амц = Яи + Гок = —2Сов СО- + -3- (2-5)

При зубообработке по данному методу присутствует продольная подача, позволяющая при малых значениях Бок иметь множество сечений траекторий движения зуба по кривым траекториям переносного движения. Поэтому процесс профилирования теоретической эвольвенты близок к идеальному. Погрешности профилей зубьев практически не зависят от. формообразования, а лишь являются производными от точности исполнительных органов станка и связаны с классом изготовления инструмента.

Все кинематические погрешности данного способа, как оценивающие точность зубопрофшшрования не являются определяющими и равны нулю. Это является кинематической особенностью зубообработки эвольвентных профилей по методу бреющего резания.

Расчетным путем получена зависимость для оценки ошибки профиля теоретической эвольвенты Дпр в зависимости от точности исполнения инструмента А1 и точности настройки на размер

Дпр = "\/г2ек - Г2вгас - (Ши ± (2.6)

гж

где фх = Шобк* ^^ - угол обката инструмента,

1ни=7Ш1*Со8аи*Ыз - шаг витка зуба инструмента,

«^-Йг1 -^-1+Агсоз( Ж )+Агсоз( ^ )-Агсоз( Ш )

Дано соотношение для оценки шероховатости поверхности с целью -определения высоты кинематической составляющей микронеровности, образующейся вдоль направления зуба в зависимости от диаметра инструмента и подачи на оборот колеса.

Играс = Би - ВпЧ 1 (2.7)

С использованием элементов импульсной энергетической теории резания получено аналитическое уравнение, позволяющее выбрать и установить на станке оптимальный режим обработки при обеспечении минимально установившегося износа режущих кромок инструмента

у„ _ Тз*"\/я*Хи*Си*ри * Ус*0Э*Н (2 8)

0Гк*5пр*Кш

где Я,и;Си;ри - удельные теплопроводность, теплоемкость и плотность материала инструмента в (Вт/м*С); (Дж/кг*С*);(кг/м) соответственно. С - постоянная физико-механических свойств обрабатываемого материала СО- температура обрабатываемого материала; N - предел ряда Фурье для теплопередающего импульсного источника; бпр - величина удаляемого припуска (м) за один проход; Or - результирующее значение напряжения обрабатываемого магериалав(Па); Кш - коэффициент пропорциональности теплопоглощения Шарона •

В основе третьего раздела лежит эксперимент. Его цель состоит в оценке адекватности аналитических выражений, полученных для создания первичных технологических рекомендаций, необходимых для практического использования процесса бреющего зуботочения как чистовой финишной операции зубообработки колес эвольвентного зацепления средних модулей. Проведена оценка влияния скорости резания Vr и припуска бпр на стойкость инструмента Т с учетом переточек. Составлена матрица наблюдений износа согласно плана эксперимента, близкого к D оптимальному.

Эксперимент проводился на зубофрезерном станке фирмы PFAUTER Германия, оснащенном ЧПУ для обработки колес среднего модуля (2^ПК10), повышенной точности и жесткости. Частота вращения стола Пст>100 об/мин абсолютно синхронна с частотой вращения вала инструмента. Механизм согласования частот вращения у станка нечувствителен к изменению реверсивной нагрузки противовращения обрабатываемого колеса

Инструмент - фреза шнековая, одиннадцатизаходная (N3H=11), модуль ГП=4.25. погрешность осевого шага toK в пределах 5оси^0.005мм. Накопленная ошибка витка одной винтовой линии зуба инструмента (toH=N3H*toK) 0оси20.01мм. Угод подъема винтовой линии зуба ©=60*. Материал инструмента - быстрорежущая сталь Р18, твердость зубьев HRC64.

Заготовка - колесо зубчатое цилиндрическое, косозубое (Р=18°), модуль т=4.25, число зубьев Zk=40 с предварительно прорезанной впадиной. Остаточный припуск 5 изменялся от 0.1 до 0.3 с шагом t5=0.1 на сторону зуба. Материал - ст45 улучшенная с HRC42.

В табл.3.1 приведена матрица экспериментальных наблюдений в соответствии с математическим планом проведения экспериментов 22 близким к D оптимальному.

При проведении эксперимента были принягыусловные обозначения: Т - период стойкости инструмента, который определял машинное время обработки колес при оценке износа по фаске затупления по задней грани режущей кромки 11зй0.2мм или по величине адгезионного

Матрица экстремальных наблюдений. План 22

Таблица 3.1

N опыта Варьируемые факторы Контролируемые параметры

Пи(об/мин) бпр (мм) Т(мин) бь мкм бпрз мкм бнз мкм

1 632 + 0,3 + 100

2 32 - 0,1 - 120

3 632 + 0,1 - 450 10-5-12 2-гЗ 12-5-15

4 32 - 0,3 + 360

5 332 0 0,2 0 480

6 632 + 0,2 0 280

7 332 0 0,3 + 350 /

8 332 0 0,1 - 320

9 32 - 0,2 0 140

наростообразования на передней поверхности инструмента на величину Ьи=0.2мм; 51з - погрешность шага зубьев колеса, измерялась на длине общей нормшш шагомером; 5прз - отклонение от теоретической эвольвенты, измерялось на универсальном эвольвентомеребнз- погрешность направления зуба, измерялась на приборе для косозубых колес; бпр - удаляемый за один проход припуск.

После обработки данных на ЭВМ получено уравнение регрессии, связывающее стойкость Т(мин) с варьируемыми факторами: частотой вращения фрезы Пи и бпр - припуском, удаляемым со стороны зуба за один проход в виде:

Т= -263,134+2,51*Пи-3,91*Пи*5пр+3975,6«бпр-1,5*103*Пи2 (3.2)

Приравнивание первой производной функции Т по ёП нулю получаем уравнение для выбора оптимальной по стойкости частоты вращения инструмента

Пиоггг = 830 - 1300*5пр (3.3)

Обработанные поверхности зубьев колес на оптимальных режимах подвергались контролю по шероховатости и параметрам, характеризу-

ющим точность: погрешность шага зуба на длине общей нормали 5ь, погрешность направления на длине венца 5нз, погрешность профиля зубьев 5прз (таб.3.1.). Как следует из таб.3.1., точность профилирования весьма высока, по отклонению от эвольвенты превышает зубошевинго-вание на один квалитет, по отклонению шага и направлению Нубьев соответствует 5 степени точности. Шероховатость поверхности зубьев

об/яяж.

Рис.3.2 Зависимость частоты вращения Пи(опт) от величины удаляемого припуска о.

На рис.3.1. и 3.2. приведены графические интерпретации регрессивных выражений, полученных в результате математико-статистической обработки экспериментальных данных. Расчет критерия адекватности при сравнении регрессивного выражения 3.3 и аналитического 2.8., полученных с целью определения оптимальной по стойкости скорости резания Уопт, показывает, что процент доверительной вероятности весьма высок и составляет Р=85%, т.е. ошибка предсказания равняется 15%, что для практики резания является несущественным. Таким образом, для практической реализации процесса бреющего резания в качестве нормативов следует и достаточно использовать уравнение 2.8., которое позволяет, в зависимости от физико-механических характеристик обрабатываемого материала и теплофизических свойств обоих материалов, а также от параметра конструкции инструмента Беи и величины удаляемого за один проход припуска 5пр, выбирать оптимальный режим резания Пи, обеспечивающий максимум стойкости инструмента и устанавливать обороты колеса в соответствии с соотношением Шс = Пи *

В четвертом разделе даны рекомендации для практического использования метода бреющего зубогочения при производстве зубчатых колес. Предложен новый технологический процесс изготовления зубчатых колес эвольвентою зацепления как сырых, так и закаленных колес (прямо зубых и косозубых). После получения методом горячей зубонакатки венцов зубчатых колес на станах ВНИИМЕТМАШа (использование накатника, обеспечивающего протуберанец):

а. для сырых венцов без резкого охлаждения;

б. для закаленных - с охлаждением (НЛС42-47 для углеродистых сталей, НЯС52-57 для высоколегированных сталей).

Предлагается использование процесса чистовой обработки -бреющее зуботочение правых и левых профилей за два установа.

Выполнение операций параллельно, максимальное суммарное время Тшт <. Шин. на одно колесо. Для пакета колес Тшт уменьшается.

Необходимо учесть особенности наладки оборудования и требования к нему. Обязательно использование зубофрезерных станков с высокой частотой вращения стола (Пет >100об/мин) и ЧПУ.

Обработка прямозубых колес среднего модуля (2<т^10) ведется по следующей схеме:

1. Установка колеса на оправке без фиксации (зажима).

2. Поворот оси вращения инструмента на угол <3=90°-СО так, чтобы виток зуба инструмента совпал с направлением зуба колеса (в данном случае был вертикален).

3. Ввод инструмента в зацепление с колесом.

ч а. Обеспечение межцентровою расстояния между осями

вращения колеса и инструмента

Амц=Гок+-Цр-= Шук.созаи+^Р- (4.1)

б. Поворот колеса при отключенном дифференциале до касания профилей зубьев с линиями режущих кромок инструмента (рис.4.1) и фиксация колеса (зажим). - •

4. Вывод инструмента из зацепления с колесом, перемещение вверх вдоль продольной оси. Установка на размер - осевая подача по

оправке на величину Л = -ЙП2. . Для правого инструмента влево по оси . БтСО

его вращения, что соответствует рис 4.1.

5. Фиксация всех перемещений, установка подачи (Бок). Станок готов к выполнению первого перехода - обработке правых эвольвентных поверхностей зубьев колеса.

6. После выполнения указанных наладочных операций на пульте ЧПУ устанавливаются режимы резания: подача на оборот колеса, частота вращения инструмента. Частота вращения колеса обеспечивается станком автоматически при указании числа заходов инструмента и числа зубьев колеса.

7. После завершения обработки первого перехода деталь перебазируется по торцу (переворот колеса, смена торца как базы и изменение контакта, необработанные стороны зубьев приходят в изначальную позицию). С фиксацией углового положения детали и фрезы. Фреза в положении, котором она осталась при фиксировании ее первого положения (рис.4.1) шпонкой, т.е. переворот колеса с базированием по шпонке на оси вращения.

8. Второй переход. Раскрепить, снять деталь.

При обработке косозубых колес изменяется лишь угол (Р*0)

поворота оси-инструмента ( <3 = 90* - © - р для правого колеса и инструмента). Межцентровое расстояние определяется по той же формуле (4.1), но в этом случае произойдет перемещение линии профилирования в тело колеса. Она всегда будет находиться ниже окружности впадин колеса, как, впрочем, и для прямозубых колес, у которых число зубьев велико и основная окружность будет находиться ниже окружности впадин, т.е. Гок<Гвпк

В этом случае наладку на размер следует выполнять в соответствии с рис.4.2.

. У**

Рис. 4.2 Схема наладки на размер (Гок<Гвпк)

Инструмент смещен вдоль линии профилирования так, что его торец и концы линий винтовых режущих кромок отстоят от центральной оси вращения колеса на отрезок, равный АС.

Выбор режимов резания для процесса бреющего зуботочения будет основан на обеспечении заданной шероховатости и точности обрабатываемых поверхностей при максимальном значении стойкости инструмента. Следовательно, выбор подачи на оборот колеса необходимо осуществлять в соответствии с требуемым классом шероховатости поверхности зубьев колес. В автомобилестроении, авиастроении и других отраслях требования к шероховатости поверхности зубьев колес средних модулей практически одинаковы и должны быть не нижеседьмого класса. Это соответствует значению параметра шероховатости Яа^ 1,25-0,63

В соответствии с описанным ранее уравнением (2.7) для расчета И^расч, как волнистого микрорельефа вдоль подачи инструмента, следует рекомендовать, чтобы подача на оборот колеса должна быть в следующих пределах Бок =1 + 1,5 (мм/обор).

Имея величины подачи иудаляемого припусказаодин проход, зная модуль колеса, находится значение Пи по уравнению 2.8.

В пятом разделе дан обзор экономической эффективности от использования процесса бреющего зуботочения. На заводах России, где проводилось экспериментальное апробирование, подтверждены эмпирические выкладки процесса бреющего резания, как чистовой-финишной высокопроизводительной операции зубоотделки. Здесь впервые были даны технологические рекомендации его реализации. Была условно обсчитана экономическая эффективность, которая определялась от изменения двух взаимозаменяемых операций: зубошевингование на бреющее резание. Условный экономический эффект от внедрения процесса зубоотделки эвольвентных профилей зубьев колес по методу бреющего резания только на АО «КАМАЗ» по ценам 1993 года составляет 2 млрд.руб. Это почти полностью экономия, связанная с высвобождением импортного дорогостоящего оборудования. Замена 750 единиц станков на 10.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. В результате проведенного исследования разработаны технологические рекомендации для практического использования процесса бреющего зуботочения в виде финишной операции обработки эвольвентных профилей зубьев цилиндрических прямозубых и косозубых колес среднего модуля (Ш=2-10 мм ).

2. Установлено, что в отличие от всех известных, используемых в настоящее время для чистовой зубообработки способов, в процессе бреющего зуботочения количество профилирующих теоретическую эвольвенту резов не зависит, как от числа заходов (или зубьев) инструмента, так и от числа зубьев нарезаемого колеса. И может быть любым, так как управляется выбором продольной подачи.

3. Теоретически установлено и экспериментально подтверждено, что для сохранения скорости резания постоянной, определяющей износ инструмента при бреющем зуботочении, требуется обеспечение постоянной частоты вращения обрабатываемого колеса С ростом числа зубьев обрабатываемого колеса будет расти частота вращения инструмента. Машинное время обработки колес одноименного модуля с различным числом зубьев (71=20, 22=100,2з=200 и т.д.) будет одинаковым.

4. Достоверность полученной в работе закономерности скорости резания Уя позволяет аналитически расчитывать ее, как функцию максимальной стойкости инструмента, варьируя 17 переменными факторами, включая: подачу, припуск, физико-механические и теплофизические характеристики контактирующих материалов, подтверждена экспериментальное использованиемрегрессионного анализа.

5. Процесс позволяет, существенно снизить время операции до

20 сек. при однопроходном удалении припусков от 0,1 мм до 0,5 мм. Обеспечивает высокую точность обработки при улучшении точности профиля на 1-2 квалитета. Достигается шероховатость обработанных поверхностей зубьев в пределах 7-8 классов.

6. В результате проведенных исследований удалось установить расчетно-аналитический метод управления точностью и шероховатостью обработки, а также износостойкостью инструмента, которые могут определяться технологом при выборе оборудования, инструмента, припуска, удаляемогозаодин проход, материала и его свойств. Осуществлять наладку на размер.

7. Экономический эффект использования бреющего зуботочения в технологии зубообработки оценивается снижением потребности в используемом оборудовании в 8-10 раз.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Расчет скорости резания при обработке эвольвентных профилей зубьев колес по методу бреющего резания. "Прогрессивные информационные и технологические процессы в машино- и приборостроении".

Орел 1993, стр 94-98 (Соавтор: В.А.Комаров)

2. Обработка зубьев шестерен по методу бреющего резания."Вопросы оборонной техники", серия 2, вып. 1(245) - 2(246).

М, 1993 стр 45-47 (Соавтор: В.А.Комаров)

3. Способ определения минимально возможной толщины срезаемого слоя. "Вопросы оборонной техники", серия 2, вып.3(239)

М, 1992 стр 8-11. (Соавторы: В.Н.Мольков, Л. АИсиков)

4. "К вопросу об упрочнении инструмента"

'Техника. Технология. Управление" Вып.2(3)

5. Заявка на полезную модель. Приоритет от 17.02.95 № 95-101-832.

"Устройство для установки фрезы на станке".

(Соавторы В.А.Комаров, В.Н.Мольков, Л.А.Исиков)

Подп. в печать 18.10.95. Формат 60x84 1/16. Объем 1 п.л. Тираж 70. Заказ 412.

АО "ММЗ"