автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Повышение эффективности торцового фрезерования широких плоских поверхностей путем увеличения жесткости элементов технологической системы

ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНІЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНШЕРСИТІ

Г Я (\ П

• » V V. ; 1

І і НОП 1996

На правах рукопису

Кушніров Пашто Васильович

ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ТОРЦЕВОГО ФРЕЗЕРУВАННЯ ШИРОКИХ ПЛОСКИХ ПОВЕРХОНЬ ШЛЯХОМ ЗБІЛЬШЕННЯ ЖОРСТКОСТІ ЕЛЕМЕНТІВ ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СИСТЕМИ

Спеціальність 05.02.08 - Технологія машинобудування

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Харків -1996

Дисертація є рукописом.

Робота виконана в Сумському державному університеті.

Наукові керівники:

доктор технічних наук, професор. Захаров Микола Володимирович;

кандидат технічних наук, доцент

Топоров Олег Олексійович.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Зінов'єв Микола Іванович;

кандидат технічних наук, доцент Пермяков Олександр Анатолійович.

Провідне підприємство:

орендне об'єднання "Сумський насосний . завод” ("Насосенергомаш").

Захист дисертації відбудеться " Зі " ЖО&ггтя 1996 р. о го дині на засіданні спеціалізованої -.вченої ради Д 02.09.03 у Харківської! державному політехнічному університеті (310002, м.Харків, МСП, вуї Фрунзе,21).

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Харківського дер жавного політехнічного університету.

Автореферат розісланий "*¿0 1996 р.

Вчений секретар

Узунян М.Д.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

АКТУАЛЬНІСТЬ. Серед-найважливіших проблем, висунутих на сучасному етані розвитку виробництва, найбільш зизначнимн є підвищення продуктивності, якості га точності обробки поверхонь деталей. Особливо це стосується плоских поверхонь великих розмірів, ари обробні яких виникають чималі труднощі. Так, здебільшого широкі плоскі поверхні формуються торцевими фрезами малого діаметра за кілька проходів, шо призводить до зростання сумарного часу обробки та до виникнення накопиченої хиби обробки. Терцеві фрези діаметром 315...630 лш, ао використовуються, часто-густо встановлюють на верстатах, які не мають шпінделей відпозіднихвеликих розмірів, що змсныяуе жорсткість цієї ділянки технологічної системи (Т-системи) й веде до зниження ефективності фрезерування.

Оскільки від жорсткості Т-системи у значній мірі залежить можливість збільшення режимів різання та одержання якісної обробки широких плоских поверхонь, то необхідно визначити шляхи підвищення жорсткості усіх складових елементів наданої системи, а саме - жорсткості верстата, інструменту, пристрою та заготовки, Б зв'язку з тим, що Т-система є взаємозв'язаним комплексом своїх складових частин, то необхідно шукати рішення поставлених питань у нерозривній єдності означених елементів, - наприклад, збільшувати жорсткість систем ''ьерстат-ікструмент", "пристрій-заготозка" та ін.

Таким чином, актуальність напрямку досліджень визначається практичною необхідністю підвищення продукгавності, точності та якості торцевого фрезерування широких плоских поверхонь, удосконалення конструкцій різального інструменту, спеціальних фрезерних головок та пристроїв для установки маложорстких великогабаритних заготовок.

МЕТА її ЗАДАЧІ ДОСЛІДЖЕННЯ. Метою дисертаційної роботи е підвищення ефективності торцевого фрезерування плоских поверхонь шириною понад 300 мм шляхом збільшення жорсткості складових частин технологічної системи.

У відповідності з поставленою метою в роботі вирішуються наступні задачі:

- виявлення закономірностей формування широкої плоскої поверхні, шо оброблюється;

- розробка конструкцій агрегатних фрезерних головок на різноманітних

типах опор, а також пристроїв та торцевих фрез, що дозволяють збільшити жорсткість Т-системи; '

- розробка аналітичних залежностей для визначення розміру деформації шпіндельних опор; .

- розробка аналітичних залежностей для розрахунку розміру деформації

торцевої фрези від дії осьової складової сили різання Р>; 1

- розробка аналітичних залежностей для визначення діаметра центрального отвору різальної вставки торцевої фрези;

- визначення динамічних характеристик фрезерної головки з опорами ка-

чіння в процесі торцевого фрезерування; .

- експериментальне дослідження залежності зносу різальної частини

торцевої фрези від конструктивних параметрів вузла кріплення різальної

вставки, які впливають на жорсткість інструменту.

. ' »

ЗАГАЛЬНА МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕНЬ. Методичною та теоретичною

базою дослідження стали основні положення математичного моделювання з застосуванням ЕОМ, теорії пружності, теорії тонких пластинок Кірхгофа-Лява, теорії автоматичного регулювання, методів математичної статистики; вітчизняні та зарубіжні публікації по питанням способів підвищення жорсткості технологічних систем.

НАУКОВА НОВИЗНА роботи полягає в тому, що автором вперше сформульовані принципи підвищення ефективності торцевого фрезерування шляхом збільшення жорсткості елементів технологічної системи при обробці широких плоских поверхонь маложорстких деталей торцевими фрезами вели-"?г& яізметра, що грунтуються на:

- висунутому й теоретично обгрунтованому положенні, що для збільшення жорсткості системи "нерстзт-різальний інструмент" необхідно, щоб установча база тструмсшу знаходилась на діаметрі рсшішення різальних елементів, причому реалізація положення дозволяє створити нові конструкції фрезерних головок

- розробленій математичній моделі для визначення статичної та динамічної деформації елементів Т-системи;

- розроблених аналітичних залежностях цля визначення конструктивних параметрів різальних інструментів - торцевих фрез, що дозволяють підвищити жорсткість інструменту й, відповідно, всієї Т-системи;

- виявлених емпіричних залежностях впливу конструктивних особливо-

стей циліндричних різальних вставок торцевих фрез на величину зносу різальної частини; '

- визначених конструктивних варіантах установки великогабаритних маложорстких заготовок а пристроях із допоміжними опорами, що підводяться, що дозволяє. знизити податливість наданої частини Т-системи.

ПРАКТИЧНА ЦІННІСТЬ одержаних в дисертаційній роботі результатів визначається можливістю безпосереднього використання їх на виробництві й складається:

- у визначенні принципів обробки широких плоских поверхонь спеціальними агрегатними фрезерними головками г фрезами великого діаметоа, що можно використовувати прн розробці технологічних процесів;

- в одержанні залежностей для проектних інженерних розрахунків конструктивних параметрів елементів Т-системи;

- в розробці конкретних конструкцій агрегатних фрезерних головок шпіндельиого типу, захищених патентами;

- з розробці конструкцій торцевих фрез, що дозволяють збільшити їх жорсткість та стійкість, захищених авторськими свідоцтвами;

- в розробці захищених авторськими свідоцтвами конструкцій пристроїв із допоміжними опорами, що підводяться, які дають можливість знизити по-

о

датливість маложорстких великогабаритних заготовок, що в них установлюють. . '

АПРОБАЦІЯ ТА ВПРОВАДЖЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ РОБОТИ

Матеріали дисертаційної роботи доповідалися та обговорювалися на:. -Всесоюзній науково-технічній конференції "Шляхи підвищення ефективності використання різального інструменту" (Москва, 1987 р.); •

Всесоюзній науково-технічній конференції "Розробка та промислова реалізація нових механічних та фізико-хімічних способів обробки” (Москва, 1988 р.);

міжреспубліканській науково-технічній конференції "Термодинаміка технологічних систем” (Краматорськ, 1993 р.);

міжнародній науково-методичній конференції "Автоматизація конструювання виробів та проектування технологічних процесів в маїяинобуду-ванні" (Суми, 1994 р.);

міжнародній науково-технічній конференції "Прогресивна техніка та технології машинобудування'. (Севастополь, 1995 р.);

міжнародній науково-методичній конференції "Автоматизація проектування та виробництва виробів в машинобудуванні" (Київ, 1995 р.);

міжнародній науково-практичній конференції "Автоматизація проектування та виробництва виробів в машинобудуванні" (Луганськ, 1996 р.);

науково-технічній конференції викладачів, співробітників та студентів Сумського фізико-технологічного інституту (Суми, 1993 р.);

науково-технічній конференції викладачів, співробітників та студентів Сумського державного університету {Суми, 1995 р.);

науково-технічній конференції викладачів, співробітників та студентів Сумського державного університету (Суми, 1996 р.).

Викладені в дисертації результати були використані при підготовці звітів про НДР:

"Удосконалити технологічний процес обробки площин деталей поліграфічних машин" (Сумський філіал Харків, пслітехн. ін-та. - ДР 01860064096; Інв. № 028.90006995,- Суми,. 1988.- 41 с.);

гтУдосконалити технологічні процеси чорнової обробки деталей насосів" (Сумський філіал Харків, політехн. ін-та. - № ДР 01860064097; Інв. № 028.90006996,- Суми, 1988' -73 с.);

. "Розробка технологи формоутворення великих площин деталей поліграфічних машин"- (Сумський фізико-технологічний ін-т. - № ДР 01890034424; Інв. N 029.10007209 - Суми, 1990. - 33 с.).

Результати дисертаційної роботи використані на Роменському заводі "Поліграфмаш", Свіському насосному заводі, заводі "Будущность" (м.Чіртпш, НРБ), Воронезькому заводі "Тяжекс" та підтверджені відповідними актами вішробувань та актами впроваджень. ,

ПУБЛІКАЦІЇ. За темою дисертації опубліковано 34 друковані праці, в тому числі 10 авторських свідоцтв та 2 патенти, загальним обсягом 3,4 д.а.

СТРУКТУРА І ОБСЯГ РОБОТИ. Дисертація складається із вступу, п'яти глав з висновками по кожній з них, загальних висновків, списку літератури та додатків. Робота містить 206 сторінок машинописного тексту, 80 малюнків, 14 таблиць, 2 додатка. Список літератури -119 найменувань.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ У вступі розглядається стан питання,. обгрунтовується актуальність теми, визначаються мета й задачі дослідження щодо способів збільшення

жорсткості технологічної системи для підвищення ефективності торцевого фрезерування, а також характеризується наукова новизна одержаних результатів.

У першій главі розглянуто особливості обробки широких плоских поверхонь, до котрих відносять столи металорізальних та бумагорізальних машин, станини, рами, панелі, пакети заготовок, одо оброблюються та ін.

Показано що, торцеве фрезерування с одним з найбільш ефективних способів обробки широких плоских поверхонь як по показнику інтенсивності формоутворення поверхні, так і за точністю та якістю поверхні, що одержується (сукупність характеристик шорсткості, хвилястості, відхилень форми, а також фізико-механічнкх, хімічних властивостей та мікроструктури поверхневого слою).

Наведені приклади параметрів торцевих фрез великого діаметра (до 630 мм). Визначено, що відомі типи базування та кріплення фрези на ганці шпіцделя верстата мають певні недоліки для установки фрез великого діаметра (знижена жорсткість, можливість появи хиби установки). Дана характеристика способів торцевого фрезерування широких плоских поверхонь з різними траєкторіями відносного переміщЬння фрези та заготовки, а також за допомогою спеціальних фрезерних головок.

Показано, що при торцевом -фрезеруванні, як й при інших типах механічної лезвійної обробки, виникають деформації пружної Т-системи, до складу якої входять верстат, пристрій, інструмент та заготовка. При статичній жорсткості Т-системи у діапазоні 10...20 Н/мкм процес різання фрезами з

надтвердими матеріалами може губити усталеність та в системі можуть роз. 1

»иватися гкгоколивання, що відзначається швидким підвищенням шорсткості обробки та хвилястості. Тому одним з основних способів підвищення точності, якості та продуктивності обробки е зменшення пружних віджимів Т-системи шляхом підвищення ії жорсткості.

Сформульовані задачі дослідження.

" б

У другій главі проведена оцінка похибок одно- та багатопроходноге торцевого фрезерування площин.

Дано обгрунтування принципу формування широкої плоскої поверхні що оброблюється, від площини установчої бази, котрий полягає в тому, що : метою збільшення жорсткості фрези великого діаметра необхідно, щоб фрез мала установчу базу на діаметрі розміщення різальних елементів, тобто шо нормальна складова сили різання Ру безпосередньо діяла на корпус верстат

мал.1). Підвищення жорсткості наданого елементу Т-системи діється за ра-унок збільшення діаметра опору торця, де практично відсутні пружні згини .орпусу фрези та шпінделя.

Проведено аналіз кількісних та кісних характеристик різноманітних типів 1ДІШШІШК1В шпіндельних вузлів.

[оказано, що підшипники качіння є най-ільпі розповсюдженим типом опор іганделей металорізального обладнання.

[ідшипники качіння мають більш високу ідносну статичну жорсткість в порівнянні іншими видами підшипників, вони більш звговічні та безвідмовні в роботі, айбільш прості в експлуатації

Проведений загальний аналіз зпустимих частот обертання підшипників качіння та їх жорсткості, а також ляхів підвищення швидкохідності спор каміння.

У третій главі визначені шляхи підвищення жорсткості системи ¡ерстат-шструмент” за допомогою розробки агрегатних фрезерних головок пшделыюго типу на опорах качіння. В одному з варіантів таких головок ба-пання тораа фрези здійснюється в осьовому напрямку по упорному дшипішку. Означені агрегатні фрезерні головки можуть встановлюватися і верстатах, що не мають шпінделей відповідних великих розмірів, та забез-:чують виконання принципу замикання осьової складово: сили різання Ру на »рпус станини, причому конструктивно вони доволі прості та економічні.

Промислова експлуатація головки, що має жорсткість системи "верстат-)еза" до 150...200 НУмкм, при обробці столів бумагорізадьних машин з того чавуну з режимами різання І = 0,2... 0,5 мм, Зпрод.=800...!000 мм/хв., =1435 м/хв. дозволила отримувати чистоту поверхні, що фрезерується, К,

УБ

ХЕ ЙІР і-

я

и У

Мал. 1 Схема установки фрези великого діамегра

0,32...0,4 та забезпечити неялощинність обробки не більш 0,02 мм при допуску ОД мм. .

Проведено також дослідження характеристик жорсткості агрегатної фрезерної головки з базуванням фрези в осьовому напрямку по радіальним (радіально-упорним) підшипникам (патент Російської Федерації X« 2049603).

Знайдені аналітичні залежності для розрахунку наступних деформацій, що з'являються на ділянці взаїмодії підшипника з площиною плити фрезерної головки:

- контактних деформацій у місці контакту корпусу фрези з периферичними поверхнями радіальних опор качіння;

_г деформацій самих опор качіння та’ дільниць їх посадки.

Визначено, що для головки, що досліджується, найбільшу жорсткість : радіальних однорядних підшипників має № 1000913, з радіальних дворядниз сферичних - № 1208, з радіально-упорних однорядних - № 36210. Ті а підшипники мають найкращі показники по сумарному критерію "жорсшст + частота обертання".

Проведені також дослідження залежності жорсткості системи від змін окремих параметрів: сили Тг, величини попереднього натягу вг, значень коефіцієнта к. Одержані залежності (мал.2) показують, що зі збільшення діючого навантаження Бг до 100 Н жорсткість системи зростає - на 10...16® Збільшення жорсткості також спостерігається зі зростанням величини поп реднього натягу Єг з 5 до. 25 мкм, причому воно більш значне, аніж у поп редньому случаї (у 3...6 разів) та має значення 260...560 Н/мкм. збільшенням значення коефіцієнта к (тобто при зниженні точності виготс лення посадових місць під підшипник) величина жорсткості декілька зі жується - на 4...5%, тому бажано виробляти зазначені місця з підвищені точністю. Для надання можливості обліку впливу пружних деформацій на і

и

_л

і к— -д -Г у*—* — т

і - '

І | г 1

—4—^лиоряачый радиальным №1000813 —а—двухрядный эадмапьны* N91308 ■ ■■ однооядмый радиалыю>упорныи подшипник N«36210

Р„Н

а)

б)

ИЗ

»однорядный

радиальный

№10Ю«13

-двухрядный радиапьный №1201

-однорядный радиапьио-упорный подшипник N938210

а)-

■ в)1

Мал. 2. Залежність жорсткості 5Г системи: зід величини сили Рг; б) - від величини попереднього натягу Єг в)-від величини коефіцієнта К.

0.2

0.1

мкм

К

раметри точності торцевого фрезерування отримані аналітичні залежності да визначення величини осьових деформаційних переміщувань будь-яких точе: корпусу торцевої фрези. Для цього вирішена крайова задача з використання функції Гріна, що визначається диференціальними рівняннями та граничним; умовами, для кільцевої пластинки, шо знаходиться па трьох опорах.

Шукана функція Гріна визначається функціями Яо, Шс (к = 1,2...):

Д„=-

8 гХ)

Р

8яС

\ + у

----С

1-У

г-р2-(гг+рг) 1п-

. р.

. Г<р,

0, г>р.

К*=0237

ІЗСГ^

"^1 К^=ООСЩ6 0

200 \^Х{г) х Ю~3М

Мал.З. Вигляд деформованої поверхні фрези при їіо = 180 мм, Ш =180 мм,фі = 180.

Внаслідок машинної обробки одержаних рівнянь визначені чисельні значення безрозмірних комплексів 1ІЧ», шо входять до виразу (2) для розрахунку величині; прспібу будь-якої точки корпусу фрези: -

Раг ■

п = к_

(-)

Сукупність значень К,- визначає вигляд деформованої поверхні фрези (шал. 3). ’ ' \ • г .

Проведений також аналіз динамічних характеристик агрегатної фрезерної головки, що розглядасться.

Динамічна модель фрезерного вузла має вигляд твердого тіла масою ш, орієнтованого в площині ХОУ умовними жорсткостями С*, Су, С0 та Ьх, Ьу ,Ьо, що приведені до центру жорсткості. . . ’■

Фрезу, що працює на великих частотах обертання, можна представ« ги як двоконтурну систему без крутильних коливань (мал.4): ,

Мал.4. Структурна схема розімкнугої системи фрезерної головки з урахуван-" ням гіроскопічного ефекту •

Визначена усталеність процесу швидкісного фрезерування за критерієм Найквіста шляхом побудови амплітудно-фазово-частотної характеристики.

У четвертій главі розглянуті шляхи підвищення жорсткості та віброусталеності елементу Т-системи - торцевої фрези.

Запропонована конструкція різального інструменту (а.с. № 1632650), що містить в собі корпус 1, різальні циліндричні вставки 2 з центральними отворами 3 та кріпильні гвинти 4. Зазначені гвинти розміщені в різьбових отворах корпусу, що перпендикулярні осям отворів 5 під різальні вставки (мал.5). Центральні отвори різальних'вставок виконані діаметром, визначеним із співвідношення: • -

де сіо - діаметр центрального отвору вставки; сі«; - зовнішній діаметр вставки; Р3 - величина зусилля закріплення вставки, рівна не менш 80% від максимально допустимої для наданого гвинта; Ь - довжина центрального отвору вставки; Е- модуль пружності матеріалу вставки. -

. . ч=7<4(2Д-<4)-<4, ’■ (4)

‘ де 83 - величина зазора між вставкою та отвором корпусу в осьовій площині . вставки, що перпендикулярна, осям різьбових отворів корпусу; Бо - діаметр-'отвору в корпусі інструменту. • . .

.. Виконання діаметра, центрального отвору вставки згідно (3) та (4) робить можливою пружну деформацію вставки від дії сили закріплення в межах зазора між вставкою та поверхнею отвору корпусу інструмента а забезпечує беззазорний контакт поверхні вставки з поверхнею отвору корпусу в напрямку дії складової сили різання Рг.

Г-- ; ■ ' . ’ ' 3 5 А' -

Мал. 5. Вузол кріплення різальної вставки фрези

Згідне з викладеним вінце . розроблені консгрувдії торцевих фрез для. чястової оброби; (з надтвердими матеріалами) та для чорнової обробки (напаяні твердосплавні іа з механічним кріпленням оагатограних неперето-чуваних пластин).

Проведені експериментальні дослідження впливу цсїггрзльного отвору ' вставки на параметри стійкості фрези, що виявили підвищення при цьому жорсткості та віброусталеності вузла кріплення вставки, та, відповідно, зменшення кількості мікровикришувань у процесі роботи на різхтьпих кромках вставки. Зафіксовано зниження зносу задньої поверхні чорнової ступені фрези на 50...70%, чистової ступені - до 30%. ' .

На маа. 6 відображені залежності зносу передніх поверхонь головних .. різальних кромок від часу фрезерування, де а'л, Ь'л, т'я - відповідно тинина, глибина та маса лунки зносу у вставок з центральним отвором. "

Мал .6. Залежність зносу передніх поверхонь головних і різальних кромок від часу фрезерування т. .

Проведені виробничі випробузання розроблених торцевих фрез із жорсткістю понад 250 Н/мкм з БНП, що підтвердити! їх високі показники

стійкості та продуктивності (табл. 1).

, . . . Таблиця 1.

_________________Результати порівняльних випробувань фрез___________ ' •

Фрези 0 315 мм 1, _ мм 8, ММ/ХЕ. стійкість Т, год. знос Ь}, мм жорсткість.), Н/мкм

Розроблені 12...18 200 6 ...8 0,7 >250

Стандартні <6 160 <4 0,5 <120

У п'ятій главі розглянуті питання підвищенім жорсткості системи "верстатний пристрій-заготовка".

- • а) б)

Мал.?. Загальний вигляд допоміжної опори, що підводиться (а) та залежність деформації опори від навантаженая (б).

Пропелгі'г" аналіз технологічної оснастки, що викорнстог.угтьс.? кз ки-робшіагв: для установки великогабаритних заготовок ~ '

Запропоновано ьзріапти розроблених ¡:скструки;іі т*нгтроч* гля ус гг-иовки маложопстких широких ззгетоток. *к; мають допоміжні опора, шо підводяться .

Лотзмикка опори, шо підводиться. Са.с X; 1696252. мої 7, в> служить для підведення і: до заготовки, то оброблюється, після базування останньої. ца основних (жорстких або тих, то регуліопорам Проведено вксне* ркмеїггалкіі дослідження по визначенню жорсткості зазначених опор (мал.7, • б). . ■ , . ; ' - ;

основні висновки

. ■ * - . - , ¡.Системний аналіз способі» обробки широких плоских поверхонь ма-

ложорстких деталей показав, що однією з головних умов підвищення продук-тиеііості, якості та точності обробки торцевими фреза?.!» с згільшення жорсткості технологічної системи. . *

2. Виходячи з аналізу існуючих способів установки торцевих фрез на верстатах сформульовано принцип формування широкої плоскої поверхні, то оброблюється, від шюшчнн установчої бази: з метою збільшення жорсткості фрези великого діаметра необхідно, щоб інструмент мав установчу базу на діаметрі розміщення різальних елементів, тобто щоб нормальна складова сили різання Р* безпосередньо діяла на корпус верстата.

?. На підставі виявлених закономірностей формування широких площин, що оброблюються, розроблені конструктивні варіанти агрегатних фрезерних головок на опорах качіння. Визначено, що означені фрезерні головки з базуванням фрези великого діаметра в осьовому напрямку по упорному підшипнику качіння дозволяють забезпечувати осьову жорсткість системи "верстат-інструмент" не менш і 50... 200 Н./мкм.

А. Встановлено, шо агрегатні фрезерні головки з базуванням торца фрези ь осьовому напрямку по периферичним поверхням шонайменш трьох радіальних (радіально-упорних) підшипників дозволяють підвищігги допус-

таму частоту обертання фрези в порівнянні з попереднім варіантом у 1,5...2,5 рази. -

5. Отримано результати вибору підшипників качіння з оптимальними параметрами за критеріями максимальної жорсткості та максимально допустимої частоти обертання підшипника.. Визначено, що жорсткість розглддаємої системи зростає як зі збільшенням діючого навантаження Рг, так і зі збільшенням попереднього натягу Ог; зі збільшенням значення коефіцієнта к (тобто при умовах зниження точності виготовлення посадових місць під підшипник) виявлено зниження жорсткості системи.

6. Розроблені методика визначення величини деформації системи

"опора качіїшя-плоска поверхня" та методика розрахунку величини осьової деформації торцевої фрези від дії осьової складової сили різання Ру, які дозволяють визначати прогиб будь-якої точки корпусу фреод що дає можливість оцінювати параметри жорсткості фрезерної головки ще на стадії проектування та оцінювати очікувані якість та точність обробки. .

• 7. Проведений аналіз динамічних характеристик фрезерної головки з опорами качіння дозволяє-зробити висновок про те, що при роботі з високими частотами обертання, необхідними для забезпечення потрібних швидкостей різання інструментами з надтвердими матеріалами, торцева фреза великого діаметра володіє якостями гіроскопу - тривало зберігати надане у просторі положення осі обертання та при вшиші на аісь фреза стадої сили - відхиляти точку дії у напрямку, перпендикулярному напрямку цієї сили. Тому динамічна жорсткість системи "верстат-інструмент" підвищується у кілька разів' порівняно зі статичною, причому збудована амплітудно-фазово-частотна ха-раїгтеристика системи нідтвердлгує усталеність процесу роботи фрезерної головки на всьому діапазоні частот вимушених коливань. Таким чином, додаткове підвищення жорсткості системи, що досліджується, в динамиці дозволяє отримувати потрібні технологічні параметри обробки плоских поверхонь як за точністю, так за якістю фрезерування.

8. Оірш.:аііс аналітичні залежності для визначення конструкткрних тта- '

ра?ІЄГр!В торцевих фрез. ЩО ДОЗВОЛЯЛ ПІДВИЩИТИ -колегКІСТЬ рп ІЛЬМЗГТ-інструмету та, відповідно. вгіп Т-снсте.ч!:

9. Ьксперимектальнс доведено, шо за рахунок збільшення жорсткості та ?іброусталскості вузла кріплення різальної вставки, що містять в собі центральний отвір, та. відповідно. зменшення кількості .мікровикришувань у процесі роботи на різальних кромках вставки, інч»угться ?рг>с з?,ттпгіг псісрглі «оряорс'5 ступсігі фр~ц па 50... ?0"і, а чистоьоі стуїіеш - до 30%. Гіри цьому процес зносу передньої поверхні різальної частини вставки - равновеликий та більш рівномірний за розмірами та площею. Тому вставки з центральним отвором мають більш довгий період стійкості та більш вигідні умови з тонкі зору економії матеріал>’ різальної частини для наступних переточок. " , 'у г

10. Встановлено, що збільшення жорсткості вузла кріплення різальної вставки до 140 Н/мкм, жорсткості фрези з БНП до 250 Н/мкм, а також підвищення точності настроювання різальних елементів фрез дозволяють:

- одержувати чистоту поверхні, що оброблюється, чистовими фрезами з композитом 01 та 10 до Ra 0,4...1,25, а також точність обробки - неплощин-ність не більш 0,02 мм;

- підвищити продуктивність роботи чорнових фрез із твердосплавними пластинами та з БНП у 1,25...2 рази за рахунок збільшення глибини різання та подачі.

ПУБЛІКАЦІЇ З ТЕМИ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Торцовые фрезы для снятия большого припуска //Станки и инструмент- 1993,- № З,- С.29 (співавтор: Бондарев С.Г.).

2. Шпиндель повышенной жесткости на комбинированных опорах И

Машиностроитель,- 1993,- N 1,- С. 13 (співавтори: Бондарев С.Г., Топоров О .О., Захаров MB.). _ .

3. Торцовое фрезерование плоскостей новыми фрезерными головками // Современные технологии и оснастка машиностроительного производства:

• 20 .

- ’ - , • ' ’ О • . .

Тематический сб. научн. трудов / Отв. ред. Н.В.За’саров,- К.: ИСИОУ, 1994,-С. 22-26 (співавтор: Топоров О.О.).

4. Обработка крупногабаритных плоских поверхностей// Современные технологии и оснастка машиностроительного производства; Тематический сб. научн. трудов/ Отв. ред. Н.В.Захаров,- К.: ИСИОУ, 1994,- С. 26-35.

5. Оценка погрешностей одно- и многопроходного торцового фрезерования плоскостей,- Деп. в ГНТБ Украины 21.06.94, Л! 1159-Ук94. -11с.

6. Определение деформации системы "опора качения - плоская поверхность".- Деп. в НИИТЭХИМ 26.12.94, № 146-хп94.-12 с.

7. Определение осевой деформации торцовой фрезы// Вісник Сумського державного університету.- 1994,- № 2,- C. 49-52 (співавтори: Топоров О.О., Острик В.І.).

8. Агрегатные головки для фрезерования широки:; плоских поверхностей // СТИН,- 1996. - № 2..- С.29-31 (співавтор: Захаров М.В.).

9. Способы обработки крупногабаритных плоских заготовок // Термодинамика технологических систем : Тез. докл.- Краматорск: 1993,- C. 9S (співавтор: Тоіюров O.Ö.),

: ; 10. Прогрессивная технология обработки плоских ловермнсс-гє'і // Прэ-грессивная техниха и технологии машиностроения: Тез. докл.- Донецк, 1995,- С.146-147 (співавтори: Захаров М.В., Бондарез С.Г.).

11. Подшипники шпиндельных узлов // 'Чвтоматизацїгд проеетирояания и производства изделий в'машиностроении: Тез. докл.-Луганск, 1996,- С. І 03 (співавтор: Захаров М.В.).

. 12. А.с. 1632650 (СССР). Резкущий инструмент.- Опубл. в Б.И., 1991, № 9 (співавтори: Топоров О.О., Червяков В.М.).

13. А.с. 1646716 (СССР). Торцовая регулируемая фреза.- Опубл. в Б.И., 1991, № 17 (співавтори: Топоров О.О., Червяков В.М.).

14. А.с. 1696252 (СССР). Вспомогательная подводимая опора,- Опубл. в Б.H., 1991, № 45 (співаьтори: Топоров О.О., Червяков В.М.).

ОСОБИСТИЙ ВНЕСОК

:сгюви: результати дисертації одержані особисто автогч’!« і* рубята.« ■ •

5, 6], в інших роботах - у співавторстві. В роботі [1] дісертантові належить основна ідея конструкції фрез; в роботах [2, 3, 8] - з’часть у розроби! типи, фрсзешшх головок та технологій торцевого фрезеруванню, р ооосг, і участь у розрахунках та розробці математичної моделі, в роботах [9, 1С, ¡J ■ участь у розробці способів обробки плоских поверхонь та аналізі тн:ш-штндельних вузлів; в роботах [12, 14] - ідеї конструктивного вирішення, учасгь у розрахунках та експериментальних дослідженнях; в роботах [13, 15]

- основні ідеї винаходів та головні визначальні ознаки..

SUMMARY

Kushnirov P. V. The increase of face milling efficiency of wide flat surfaces by a increase of stiffness of elements of a technological system. The thesis for the candidate of technic sciences degree by speciality 05.02.08 - technology of raashine building. Kharkov State Politechnical University. Kharkov, 1996.

The manuscript, containing theoretical and experimental research of ways of increases of productivity, accuracy and quality of processing of flat surfaces by width more than 300 mm is protected. New designs of modular millind heads on various types of support, milling cutters and fixtures, enabling to increase stiffness of a technological system, are developed in essence. Analytical dependences for determination of size of deformations of support and face milling cutter, as weil as analytical dependences for definition of design of cutting tool are received. Empirical dependences of influence of design features cylindrical cutting tools on size of wear of a cutting part are revealed. The analysis of dynamic characteristics of the researched modular milling heads is conducted.

АННОТАЦИЯ. ; : .

Кушниров П.В. Повышение эффективности торцового фрезерования широких плоских поверхностей путем увеличения жесткости элементов технологической системы. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.02.08 - технология машиностроения. Харьковский государственный политехнический университет. Харьков, 1996.

Защищаемся рукопись, содержащая теоретические и экспериментальные исследования путей повышения производительности, точности и качества обработки плоских поверхностен шириной более 300 мм. Разработаны принципиально новые конструкции агрегашых фрезерных головок на различных типах опор, торцовых фрез и приспособлений, позволяющих повысить жесткость технологической системы. Получены аналитические зависимости для определения величины деформаций шпиндельных опор и фрезы, а также аналитические зависимости для определения конструктивных парамет-

рос рсмг>аш>: встаюк фрез Выявлены эмпирические зависимости влияния конструктивных особенностей цилиндрически' ренущих вставок на величин-, износа режушеи части Проведен анализ динамически*. характеристик исследуемых фрезерных головок. . .

Ключові слова: технологічна система (Т-система), плоска поверхня, жорсткість, ефеїгпшкість, агрегата фрезерна головка, торпера фреза, опора, деформація, якість, точність. .

Підп. до друку 09.0У.96 р. Формат 60x84/16. Обл.-вид. арк.1,1

Тираж 100 прим. Замовлення №

"Різоцентр" СумДУ. 244007, м. Суми, вул. Р.-Корсакова, 2.