автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Повышение эксплуатационных свойств метчиков на базе разработки оценок динамических характеристик процесса резьбонарезания

На правах рукописи УЖ 621.90.025

ИВАНИНА ИРИНА ВЛАДИМИРОВНА

ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ

МЕТЧИКОВ НА БАЗЕ РАЗРАБОТКИ ОЦЕНОК ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЦЕССА РЕЗЬБОНАРЕЗАНИЯ

Специальность: 05.03.01- Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2006

Работа выполнена в Московском государственном техническом университете им. Н.Э. Баумана на кафедре «Инструментальная техника и технологии»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Алексей Евгеньевич Древаль

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Юрий Михайлович Ермаков

кандидат технических наук, доцент Владимир Николаевич Гриднев

Ведущее предприятие - ВНИИ ИНСТРУМЕНТ

Защита состоится J?0' О 9 2006 г. в ^ час, на заседании диссертационного совета Д212.141.06 при Московском государственном техническом университете им. Н.Э.Баумана по адресу: 105005, г. Москва, 2-я Бауманская ул., д.5.

Ваш отзыв на реферат в одном экземпляре, заверенный печатью организации, просим направлять по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ им. Н.Э.Баумана. Телефон для справок: 267-09-63.

Автореферат разослан «_ /-Л> 2006г.

Ученый секретарь Диссертационного совета д.т.н., профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Резьба является распространенным видом разъемных соединений, широко применяемом в машиностроении. Резьбонарезание обычно является окончательным видом обработки и его точность оказывает существенное влияние на работоспособность изделия.

При нарезании метрических резьб в конструкционных материалах наиболее широко используется генераторная схема формообразования резьбового профиля. По генераторной схеме работают метчики, круглые плашки, резьбонарезные головки, резьбовые гребёнки и т. д. Все перечисленные инструменты являются мерными. К этому виду инструментов также относятся сверла, зенкеры, развертки, протяжки и т. д. Формообразование указанными чистовыми мерными инструментами во многих случаях происходит по генераторной схеме резания, они работают на близких режимных параметрах - с относительно малыми скоростями (К<20м/мин) и толщинами срезаемого слоя (аг<0,2мм), имеют одинаковую точность изготовления формообразующих рабочих элементов (1Т7-1Т8). Следовательно, точностные характеристики этих процессов должны быть достаточно близкими, однако, точность обработки резьбонарезным инструментом (4-8 степень точности резьбы, что примерно соответствует квалитетам 1Т11-1Т13) значительно ниже, чем развертками или протяжками (1Т6-1Т9). Это свидетельствует о том, что существует значительный резерв повышения точности нарезания резьб.

Формообразование резьбового профиля детали имеет особенности и отличается от схем образования поверхностей при других видах мерной обработки наличием переменных сил резания, действующих перпендикулярно и вдоль оси инструмента, которые стремятся нарушить кинематику процесса резьбонарезания. Степень указанных различий предопределяется особенностями исполнения конструктивных элементов режущей части резьбонарезного инструмента: сложной геометрической формой режущего зуба, разной длиной и числом режущих лезвий, участвующих в срезании припуска, расположением элементарных режущих профилей в разных плоскостях.

Таким образом, целевой выбор сочетания геометрических и конструктивных параметров инструмента, позволяющий установить рациональные значения динамических показателей резьбонарезания, является задачей актуальной.

Цель работы. Повышение точности и стабильности процесса нарезания резьб за счет управления составляющими силы резания путем изменения геометрических и конструктивных параметров режущей части инструмента.

Задачи исследования:

1. Разработать математическую модель формообразования резьбового профиля, учитывающую основные закономерности генераторной схемы резьбонарезания и различие конструктивных и геометрических параметров режущей части инструмента.

2. Разработать алгоритмы расчета параметров сечения срезаемого слоя и динамических характеристик при нарезании метрических резьб и соответствующее программное обеспечение.

3. Установить основные закономерности изменения составляющих силы резания и крутящего момента посредством моделирования процесса образования резьбовой поверхности.

4. Обосновать расчетным способом и подтвердить экспериментально возможность минимизации отрицательного влияния возникающих сил резания на точность и стабильность процесса резьбонарезания и установить рациональный характер их изменения.

5. Определить приоритеты технических мероприятий, направленных на повышение точности нарезаемой резьбы.

Научная новизна диссертационной работы.

1. Разработана имитационная модель формообразования резьбового профиля с учетом кинематики процесса резьбонарезания и особенностей исполнения геометрических и конструктивных параметров режущей части инструмента.

2. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность минимизации циркулирующей радиальной силы Ря, обусловленной особенностями конструктивного исполнения резьбонарезных инструментов; показано, что наибольшее влияние на изменение вектора Рк оказывает погрешность углового шага Де.

3. Изучен механизм влияния радиальной силы на выходные технологические параметры процесса резьбонарезания — точность обработанной поверхности и стабильность работы машинно-ручных метчиков.

4. На основе анализа теоретических и экспериментальных исследований динамики процесса резьбонарезания предложены методы установления рациональных конструктивных и геометрических параметров формообразующих элементов резьбонарезного инструмента.

Практическая значимость работы.

1. Разработано программно-математическое обеспечение расчета динамических характеристик резьбнарезания, позволяющее включить процедуру назначения параметров режущей части инструмента и формирования технических требований к инструменту в автоматизированную систему технологической подготовки производства.

2. На основе установленной взаимосвязи динамических характеристик и показателей точности процесса резьбонарезания разработаны инженерные методики селективного подбора инструмента по динамическим показателям; расчета компенсирующего элемента для резьбонарезных патронов; назначения геометрических параметров режущей части при обработке прерывистых поверхностей и др., направленные на повышение точности и стабильности процесса резьбонарезания.

3. Методические рекомендации по выбору геометрических и конструктивных параметров режущей части метчиков и соответствующее программно-математическое обеспечение приняты для практического использования в производственных условиях Венев-ского завода алмазных инструментов (ОАО «ВеАл», ОАО «Венфа»).

Основные положения, выносимые на защиту:

- Математическая модель формообразования резьбового профиля при генераторной схеме резания;

- Аналитический метод расчета динамических характеристик процесса резьбонарезания;

- Результаты теоретических и экспериментальных исследований влияния параметров режущей части метчиков на динамические характеристики и точность процесса резьбонарезания;

- Практические рекомендации по повышению точности и стабильности процесса нарезания резьб.

Методы исследования. Теоретические и экспериментальные исследования проводились на базе использования классических методов теории резания, теории вероятностей и математической статистики. При определении напряженно-деформированного состояния инструмента использовался программный комплекс ANS YS, математическая основа которого представляет собой метод конечных элементов. Проверка достоверности полученных результатов проводилась на основе однофакторных экспериментов, выполненных в лабораторных условиях, а также путем сопоставления с рядом теоретических и экспериментальных данных динамики резьбонарезания, полученными другими авторами.

Реализация результатов работы. Результаты работы представлены в виде программного обеспечения и технологических рекомендаций, которые прошли проверку в лабораторных условиях.

Апробация работы. Результаты исследования и основные положения работы были доложены на 7-ой Всероссийской научно-технической конференции «Состояние и проблемы измерений» (Москва, 28-30 ноября 2000г.); 8-ой Всероссийской научно-технической конференции «Состояние и проблемы измерений» (Москва, 26-28 ноября 2002г.); научном семинаре кафедры «Инструментальная техника и технологии» МГТУ им. Н.Э. Баумана (Москва, 2006г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка литературы из 78 наименований и приложения. Работа изложена на 211 страницах машинописного текста, содержит 67 рисунков, 10 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе представлены результаты научно-технического обзора по теме диссертации. Сформулированы условия точного формообразования резьбового профиля при генераторной схеме резания; проведен анализ методов и средств обеспечения точности нарезания резьб на основе структурной схемы влияния технологических факторов на точность обработки резьбовых поверхностей, разработанной проф. В.В. Матвеевым.

Установлено, что точность изготовления формообразующих размеров резьбонарезных инструментов и изменение их размеров в процессе нарезания резьбы под действием упругих и температурных деформаций не являются лимитирующим фактором с точки зрения возможности обеспечения точности нарезания резьб. Нарушение кинематики процесса резьбонарезания - рассогласование движения метчика и смещение его оси в радиальном направлении зависит от сил, действующих на метчик, которые разделяются на внешние и внутренние. В основном выполнены исследования влияния внешних сил, обусловленных технологической системой. Предложенные технические решения в целом решают вопрос компенсации действия внешних сил.

В связи с тем, что при генераторной схеме формообразования резьбы припуск срезается элементарными режущими профилями различных форм, в последовательности, определяемой параметром винтового движения, и профили расположены на винтовой поверхности, возникает сложное динамическое состояние инструмента при 4

заходе режущей части в отверстие заготовки. Суммарное воздействие внутренних сил резания, источником которых является резание и трение резьбовой пары инструмент-деталь приводит к погрешностям резьбового профиля и влияет на стабильность процесса резьбо-нарезания. Действие внутренних сил на точность формообразования резьбы изучено недостаточно. Ввиду того, что вопросы влияния технологической оснастки на точность нарезания резьб изучены достаточно подробно, резервом дальнейшего повышения точности и стабильности процесса резьбонарезания может быть расчет и назначение геометрических и конструктивных параметров режущей части инструмента, обеспечивающих значения составляющих силы резания, приводящие к минимальным погрешностям формообразования. Для этого необходимо знание основных закономерностей процесса образования резьбовой поверхности, что требует определения изменения параметров сечения срезаемого слоя по мере вступления в работу режущей части инструмента. Изучение закономерностей изменения параметров сечения срезаемого слоя вследствие наличия большого числа факторов, определяющих процесс формообразования резьбовой поверхности, предполагает необходимость использования средств вычислительной техники, а, следовательно, математической модели, позволяющей формализовать задачу с целью ее программной реализации. Проведенный анализ литературных источников показал, что известные закономерности формообразования резьбового профиля не представлены в виде обобщенных математически выраженных зависимостей, учитывающих кинематику резьбонарезания: изменение формы и размеров срезаемого припуска, последовательность вступления в работу режущих профилей; форму последнего режущего профиля, конфигурацию обрабатываемой поверхности и т. д., а также не предусматривают возможность внесения изменений в исполнительные размеры режущей части или конструкцию стандартного инструмента. По результатам литературного обзора сформулированы цель и задачи исследования.

В второй главе приведены методики и средства проведения экспериментальных исследований влияния конструктивных и геометрических параметров режущей части метчика на величину момента резьбонарезания с целью подтверждения правильности теоретических расчетов. Для проведения экспериментальных исследований использовалась партия стандартных машинно-ручных метчиков М12; М12х 0,5; М12х 0,75; М12х 1,5; М18 степени точности Н1, изготовленных из быстрорежущей стали Р18 по ГОСТ 3266-81 и соответствующих техническим требованиям ГОСТ 3449-71. Резьбонаре-зание проводилось в заготовках из стали 45 (НВ190...200) и чугуна СЧ21 (НВ180...190) без использования СОЖ; отверстия сквозные.

Все инструменты подвергались контрольным измерениям на соответствие техническим требованиям соответствующих Государственных стандартов. В качестве основных методов контроля использовались методы, основанные на применении универсальных средств измерения в соответствии с существующими методиками измерений, утвержденными ОРГПРИМИНСТРУМЕНТом.

Измерение крутящего момента резьбонарезания метчиками проводилось в лабораторных условиях на электротензодинамометре УДМ-600 с стандартной регистрирующей аппаратурой, включающей АЦП и регистрацию сигналов на ПЭВМ. Исследование. динамических характеристик резьбонарезания проводилось на основе проведения однофакторных экспериментов.

Программой эксперимента предусматривалось исследование влияния угла режущей части <р и углового шага между зубьями инструмента с на точность резьбонарезания. Точность параметров внутренней резьбы оценивалась комплексным показателем - разбиванием приведенного среднего диаметра резьбы. Измерения разбивания приведенного среднего диметра резьбового отверстия проводились с использованием прибора, основанного на принципе раздвижного резьбового калибра-пробки. Настройка прибора проводилась по эталонному резьбовому кольцу. Обработка экспериментальных данных проводилась в соответствии с основными требованиями, изложенными в ГОСТ 8.207-76, с использованием средств вычислительной техники.

В третьей главе изложен метод определения параметров сечения срезаемого слоя при формообразовании резьб по генераторной схеме (метчики, плашки, РНГ, резьбовые гребёнки и т. п.), на примере формирования метрической резьбы метчиками с прямыми стружечными канавками.

Условием точного формообразования резьбового профиля является соблюдение параметра винтового движения, т. е. отношение

осевой подачи Vs к окружной скорости Vq должно быть величиной

у

постоянной, равной шагу резьбы —— = Р = const; ось резьбы не

Va

должна смещаться в радиальном направлении.

Возможность переноса пространственного движения точек режущих лезвий на плоскость осевого сечения резьбы и постоянство количественного соотношения сочетаемых движений Vs и V0, предполагающее однозначное соответствие угла поворота инструмента

Ра>

его смещению в осевом направлении х --, положены в основу

2тг

математического моделирования процесса формообразования резь-6

бовой поверхности с целью определения закономерностей изменения параметров сечения слоя, срезаемого режущими профилями. Принцип моделирования заключается в имитации пересечения образующей режущего конуса инструмента с контуром теоретического профиля резьбы по мере осевого перемещения инструмента. Построенная таким образом модель позволяет имитировать процесс формообразования резьбового профиля и срезания припуска и учитывать последовательность вступления в работу режущих профилей, что позволяет рассчитать изменения числовых значений параметров режущих кромок в процессе резания.

Форма и размеры сечения срезаемого слоя зависят от кинематической схемы резания, на основе которой осуществляются движения резания и определяется расположение режущих элементов инструмента. На рис.1 приведена схема формирования профиля резьбы че-

Рис.1. Схема формообразования резьбового профиля при генераторной схеме резания.

тырехзубым метчиком, на которой сплошной линией показан первый зуб инструмента с формообразующими режущими профилями, главные режущие лезвия которых обозначены цифрами: Г и 5'. Лезвия остальных режущих профилей, расположенные соответственно на втором, третьем и четвертом зубьях, перенесены в плоскость передней грани первого зуба и обозначены на рисунке цифрами 2', 3', 4' и т. д. Цифрами 1, 2, 3, 4,... 8 отмечены осевые координаты инструмента, соответствующие его повороту на угловой шаг между зубьями е. Ряд последовательных положений образующей режущего конуса 1-1', 2-2', 3-3', и т. д. представляет собой семейство параллельных прямых, которое может рассматриваться как нарастающее

значение длины стороны КМ(х) треугольника KMD, при осевом перемещении инструмента, соответствующем врезанию режущей части на рабочую высоту профиля резьбы Н: КМ{х) = xs'na— где

sm(e + <р)

осевая координата инструмента. Положение и параметры слоя, срезаемого каждым режущим профилем, можно определить как результат пересечения контура профиля резьбы с образующей режущего конуса КМ(х) при её осевом перемещении вдоль оси резьбы. Для этого область треугольника KMD (рис.1), который положен в основу расчетной схемы, разделена на три зоны резания - I, II, III, в пределах которых отмечены единые закономерности изменения параметров сечения срезаемого слоя. Так, длина кромок главных режущих лезвий режущих профилей метчика определяется системой уравне-Ьа, О), если х £ AD

ний: Ъг(х) =

. Н2Н

i>.,(ж)--т-~—:-, если AD<x<,FD,

г svn(a-<p)

Ьгп{х)-Ь-,{х) + ——, если FD <х < ICD г" & srnp

где АИ, РП, КО- границы зон резания 1, II и III соответственно.

Предложенная математическая модель формообразования резьбового профиля позволяет учесть влияние допусков резьбового профиля инструмента на параметры сечения срезаемого слоя, толщину слоя, срезаемого первым режущим профилем, радиальное биение режущих кромок, перераспределение толщин срезаемого слоя между режущими зубьями при неравномерном угловом шаге, размеры отверстия под резьбу. Полученная имитационная модель (ИМ) резьбонарезания позволяет рассчитать длины главных и вспомогательных режущих лезвий, величины опорных поверхностей (кромок) элементарных режущих профилей, площади сечения срезаемого слоя.

В четвертой главе разработан метод расчета динамических характеристик процесса резьбонарезания с использованием экспериментально полученных ранее удельных сил резания, позволяющий в аналитическом виде установить взаимосвязь векторных сумм осевых и радиальных сил резания, момента резьбонарезания, удельной силы на опорных поверхностях резьбовой пары инструмент-деталь с геометрическими и конструктивными параметрами режущей части инструмента. Представлены результаты численного анализа влияния параметров режущей части инструмента и точности исполнения формообразующих рабочих элементов на динамические показатели резьбонарезания.

8

Установлены закономерности изменения составляющих силы резания Рх,Ру,Рг и крутящего момента Мг посредством моделирования процесса образования резьбовой поверхности. Абсолютные значения и направление действия суммарных сил резания в осевой плоскости и в плоскости, перпендикулярной оси инструмента определены как накопленные векторные суммы:

i-i mi i-i

где Т", Р1, Р£ - равнодействующие составляющие силы резания на /-ом элементарном режущем профиле; /- порядковый номер режущего профиля при отсчете по винтовой линии.

Баланс радиальных сил не соблюдается при всех предложенных ранее конструкторских решениях режущей части инструмента. Установлено, что при заходе инструмента в деталь вектор радиальной силы PR изменяется скачкообразно. Величина изменения PR, рассчитанная с дискретностью, равной угловому шагу между режущими зубьями е, может быть принята как характеристика плавности работы инструмента.

Конструктивное исполнение резьбонарезного инструмента, работающего по генераторной схеме резания, предопределяет наличие преимущественного направления линий действия вектора (рис.2,а), и как следствие - одностороннее отжатие оси инструмента в радиальном направлении при заходе режущей части в отверстие. При равномерном угловом шаге между режущими зубьями е направление действия вектора PR изменяется в пределах сектора р, соответствующего угловому шагу в. При любых значениях угла режущей части ф и шага резьбы Р, угол сектора действия PR остаётся практически неизменным.

Выявлен существенный вклад формы исполнения последнего режущего профиля в векторную сумму радиальных сил. Расчетным методом обосновано преимущество по стойкости инструментов с предпочтительной формой последнего режущего профиля с одним прямолинейным главным режущим лезвием.

Выполненное аналитическое исследование влияния на динамические характеристики нарезания резьб величины углового шага между зубьями инструмента е, угла режущей части <р, диаметра отверстия под резьбу Dome, величины затылования инструмента к, толщины слоя, срезаемая первым режущим профилем и др. показало, что из всех перечисленных факторов наиболее сильное влияние на изменение функции радиальной силы оказывает погрешность углового шага е: в пределах рассеяния угла е (Де=± 4°), характерного

Л \

А V

и

и 20° г4

н

300

200

100

1 ■ 1 б е}=\7Л ез=120°

1

Г

10

10

а)

6)

в)

Рис.2. Закономерность изменения радиальной силы Рк для метчиков СМ12, г=3, (р=8Р, а11=а1') с равномерным (а) и неравномерным (6-г) угловым шагом е между зубьями инструмента.

для типового процесса изготовления метчиков, возможно пятикратное изменение величины радиальной силы Ря (рис.2, б).

Следует применять конструкторские решения рабочих элементов инструмента и геометрических параметров, приводящих к минимальным величинам скачков и абсолютных значений вектора (рис.2, в, г). Целенаправленное изменение углового шага е позволяет установить рациональный характер изменения динамических характеристик: повысить плавность работы инструмента; существенно, в отдельных случаях до пяти раз (в зависимости от погрешности углового шага Де инструмента в состоянии поставки)

бовой поверхности с целью определения закономерностей изменения параметров сечения слоя, срезаемого режущими профилями. Принцип моделирования заключается в имитации пересечения образующей режущего конуса инструмента с контуром теоретического профиля резьбы по мере осевого перемещения инструмента. Построенная таким образом модель позволяет имитировать процесс формообразования резьбового профиля и срезания припуска и учитывать последовательность вступления в работу режущих профилей, что позволяет рассчитать изменения числовых значений параметров режущих кромок в процессе резания.

Форма и размеры сечения срезаемого слоя зависят от кинематической схемы резания, на основе которой осуществляются движения резания и определяется расположение режущих элементов инструмента. На рис.1 приведена схема формирования профиля резьбы че-

Рис.1. Схема формообразования резьбового профиля при генераторной схеме резания.

тырехзубым метчиком, на которой сплошной линией показан первый зуб инструмента с формообразующими режущими профилями, главные режущие лезвия которых обозначены цифрами: Г и 5'. Лезвия остальных режущих профилей, расположенные соответственно на втором, третьем и четвертом зубьях, перенесены в плоскость передней грани первого зуба и обозначены на рисунке цифрами 2', 3', 4' и т. д. Цифрами 1, 2, 3, 4,... 8 отмечены осевые координаты инструмента, соответствующие его повороту на угловой шаг между зубьями е. Ряд последовательных положений образующей режущего конуса 1-1', 2-2', 3-3', и т. д. представляет собой семейство параллельных прямых, которое может рассматриваться как нарастающее

значение длины стороны КМ(х) треугольника КЛЮ, при осевом перемещении инструмента, соответствующем врезанию режущей час-

■ , _ хбЬПО:

ти на рабочую высоту профиля резьбы Н: КМ(х) = —-, где х-

вт (а + <р)

осевая координата инструмента. Положение и параметры слоя, срезаемого каждым режущим профилем, можно определить как результат пересечения контура профиля резьбы с образующей режущего конуса КМ(х) при её осевом перемещении вдоль оси резьбы. Для этого область треугольника КМО (рис.1), который положен в основу расчетной схемы, разделена на три зоны резания - I, II, III, в пределах которых отмечены единые закономерности изменения параметров сечения срезаемого слоя. Так, длина кромок главных режущих лезвий режущих профилей метчика определяется системой уравне-Ье, (х), если х £ АО

ний: Ьг(х) =

. Н2Н

Ь-Дх)--. , —:-, если АО<х<. РИ,

е бш(сс - <р)

ьеп(х)-ье1(х) + —-• если И) < X < КО

где АО, РО, КО- границы зон резания I, II и III соответственно.

Предложенная математическая модель формообразования резьбового профиля позволяет учесть влияние допусков резьбового профиля инструмента на параметры сечения срезаемого слоя, толщину слоя, срезаемого первым режущим профилем, радиальное биение режущих кромок, перераспределение толщин срезаемого слоя между режущими зубьями при неравномерном угловом шаге, размеры отверстия под резьбу. Полученная имитационная модель (ИМ) резьбонарезания позволяет рассчитать длины главных и вспомогательных режущих лезвий, величины опорных поверхностей (кромок) элементарных режущих профилей, площади сечения срезаемого слоя.

В четвертой главе разработан метод расчета динамических характеристик процесса резьбонарезания с использованием экспериментально полученных ранее удельных сил резания, позволяющий в аналитическом виде установить взаимосвязь векторных сумм осевых и радиальных сил резания, момента резьбонарезания, удельной силы на опорных поверхностях резьбовой пары инструмент-деталь с геометрическими и конструктивными параметрами режущей части инструмента. Представлены результаты численного анализа влияния параметров режущей части инструмента и точности исполнения формообразующих рабочих элементов на динамические показатели резьбонарезания. 8

Установлены закономерности изменения составляющих силы резания Px>Pr,Pz и крутящего момента M¿ посредством моделирования процесса образования резьбовой поверхности. Абсолютные значения и направление действия суммарных сил резания в осевой плоскости и в плоскости, перпендикулярной оси инструмента определены как накопленные векторные суммы:

i-1 1.1 l-l где P¿, PI, P£ - равнодействующие составляющие силы резания на »-ом элементарном режущем профиле; í- порядковый номер режущего профиля при отсчете по винтовой линии.

Баланс радиальных сил не соблюдается при всех предложенных ранее конструкторских решениях режущей части инструмента. Установлено, что при заходе инструмента в деталь вектор радиальной силы PR изменяется скачкообразно. Величина изменения Ря, рассчитанная с дискретностью, равной угловому шагу между режущими зубьями е, может быть принята как характеристика плавности работы инструмента.

Конструктивное исполнение резьбонарезного инструмента, работающего по генераторной схеме резания, предопределяет наличие преимущественного направления линий действия вектора PR(рис.2,а), и как следствие - одностороннее отжатие оси инструмента в радиальном направлении при заходе режущей части в отверстие, При равномерном угловом шаге между режущими зубьями е направление действия вектора PR изменяется в пределах сектора р, соответствующего угловому шагу е. При любых значениях угла режущей части <р и шага резьбы Р, угол сектора действия PR остаётся практически неизменным.

Выявлен существенный вклад формы исполнения последнего режущего профиля в векторную сумму радиальных сил. Расчетным методом обосновано преимущество по стойкости инструментов с предпочтительной формой последнего режущего профиля с одним прямолинейным главным режущим лезвием.

Выполненное аналитическое исследование влияния на динамические характеристики нарезания резьб величины углового шага между зубьями инструмента е, угла режущей части <р, диаметра отверстия под резьбу Dome, величины затылования инструмента к, толщины слоя, срезаемая первым ax¡ режущим профилем и др. показало, что из всех перечисленных факторов наиболее сильное влияние на изменение функции радиальной силы оказывает погрешность углового шага е: в пределах рассеяния угла е (Де=±4°), характерного

Рис.2. Закономерность изменения радиальной силы Рк для метчиков (М12, 2=3, ах]=а,) с равномерным (а) и неравномерным (б-г) угловым шагом е между зубьями инструмента.

для типового процесса изготовления метчиков, возможно пятикратное изменение величины радиальной силы Рк (рис.2, б).

Следует применять конструкторские решения рабочих элементов инструмента и геометрических параметров, приводящих к минимальным величинам скачков и абсолютных значений вектора Рк (рис.2, в, г). Целенаправленное изменение углового шага е позволяет установить рациональный характер изменения динамических характеристик: повысить плавность работы инструмента; существенно, в отдельных случаях до пяти раз (в зависимости от погрешности углового шага Ае инструмента в состоянии поставки)

уменьшить абсолютную величину радиальной силы Рк, обеспечить требуемую ориентацию линий преимущественной направленности действия вектора Ря, что особенно важно при обработке прерывистых поверхностей или выходе инструмента на криволинейную поверхность. Алгоритм и структурная схема программы расчета силовых характеристик резьбонарезания представлены в приложении.

В пятой главе с целью подтверждения правильности теоретических расчетов проведен сравнительный анализ результатов численного эксперимента и полученных опытных данных по влиянию параметров режущей части метчика на динамические характеристики резьбонарезания. Сравнение аналитически полученных результатов (ИМ) с экспериментальными данными (Э) (рис.3-6) показало удовлетворительную сходимость, расхождение составляет от 10% до 25% в отдельных случаях, что позволяет использовать предложенный метод расчета силовых характеристик в инженерной практике.

Для метчиков расчетным путем установлен и экспериментально подтвержден диапазон значений угла режущей части <р= 10°-12°, обеспечивающий минимальную разбивку Д резьбового отверстия (рис.7), рациональный с точки зрения уменьшения крутящего момента М, а, следовательно, увеличения резерва прочности инструмента и уменьшения энергозатрат.

Исследовано влияние геометрических параметров режущей части инструмента на точность нарезания резьбы. Установлено, что изменение углового шага между зубьями е и угла режущей части <р (рис. 7, 8) приводит к значимому (принятый уровень значимости д=10%) различию выборочных средних Д; закономерность изменения величины разбивки А приведенного среднего диаметра резьбового, отверстия качественно соответствует закону изменения удельной силы рь на опорных кромках элементарных режущих профилей. Количественно, величина удельной силы рь определяется совместным действием векторов осевой составляющей силы резания Рх и радиальной силы Ря: рь = рЬ{Х) + Рь(Е) > характер закономерности изменения удельной силы на режущих кромках определяет радиальная сила Рк. Функция Д = /((?) имеет выраженный минимум при р=10°-12°, качественно сходные результаты (рис.7, графики 1, 2) получены другими авторами при проведении экспериментальных работ по нарезанию точных резьб. Разбивка является следствием дополнительного резания вспомогательными лезвиями, что также подтверждается характером изменения крутящего момента (рис.3).

Метчик М18Н1, 2=4, Р=2мм, У=14м/мин

М, Нм

•V

■ ИМ . э

<5

СЧ21 ^----©

—41

Метчик М12Н1, 2=3, Р=1,7 5мм, У=1 Ом/мин

1

ИМ

э

град

120

124

еи град

Рис.3.Зависимость момента резьбонареэания Рис.4.3ависимость момента реэьбонарезавия

М от угла режущей части (р.

М,

Нм

9

М от погрешности углового шага е.

---ИМ -э 1

2

Метчики М12Н1,2?=3 ^ <Р= 20°,У=1(Ымин

|

0,75'

1.5

1,75 Р,ММ

--ИМ

Р,мм

Рис.5.3ависимость моментарезьбонареэания от Рис.б.Зависимостъ осевой силыРх отшага

шага по данным: 1-Г.И.Грановский, 2-С.Н.Филоненко, 3-Л.А.Рождествевский

Рь.

Н мм 750

резьбы по данным: 1- М.ХГольдфельд

Д. н,.

мкм н

мм

120 300

200

100

Е 1 Ч л Л

У / г / \Ры.к>

/ у м \

Метчик М12Н1 2=3, У=1,7мЛлм 1 '

75

50

25

7 N опыта

13 17 Ф.град

Рис.7 .Зависимость разбивки £и удельной Рис.б.Зависимостъ разбивки Жи удельной силы силы Р^отугла режущей частисрпо данным: р^от углового шагаемежду зубьями инструмента

1-Воробьева С.А.(сталь30); 1-г1-И9°22' 3-124°26' 5-129°27" 7-129°27" 9-129°27-

2- Такэи К. (сталь У10). е2»120°55'

12

113°5Г 11005<Г 114®М" 118°2'

Расчетным путем для метчиков (обрабатываемый материал -сталь45, НВ200-207) установлена величина критического значения Ы

удельной силы рьт** 100-, при превышении которой начинается

мм

врезание вспомогательного лезвия инструмента и снятие дополнительной стружки, что приводит к разбивке профиля нарезаемой

мм 300 200 Ръкр 100 ч

£2=124° ^ej=120°\

\ч \ к л й£=0°' i ' Ei=ll<? £2=12 (Я «3=124°

\\

1 2 3 4 з б Ывитш Рис, 9, Изменение удельной силырь на опорных кромках режущих профилей вдоль оси резьбового отверстия при различных значениях погрешности углового шага между зубьями Де (метчик М12, — аг, Р=20Н

материал — сталь45.

резьбы и появлению прямой конусности по собственному среднему диаметру. Знание закономерности изменения удельной силы рь(№) на опорных кромках режущих профилей вдоль оси резьбового отверстия позволяет определить виток резьбы N, на котором возможна стабилизация величины разбивки (рис.9). Срезание стружки вспомогательными режущими кромками инструмента прекращается при выполнении условия:pb(N) < рЫр.

Шестая глава посвящена практическому использованию метода расчета динамических характеристик резьбонарезания, разработанному на основе имитационного моделирования формообразования резьбового профиля по генераторной схеме резания. Разработаны инженерные методики селективного подбора инструмента по динамическим показателям процесса резьбонарезания; назначения геометрических параметров режущей части при обработке прерывистых поверхностей; расчета компенсирующего элемента для резьбонарезных патронов; назначения диаметра отверстия под резьбу с учетом геометрии и конструкции инструмента; назначения угла режущей части в соответствии с конструктивным исполнением

инструмента.

Представлен акт о использовании научно-технических результатов диссертационной работы в производственных условиях Венев-ского завода алмазных инструментов (ОАО «ВеАл», ОАО «Венфа»),

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработанная модель, основанная на пересечении контура профиля резьбы с образующей режущего конуса при её осевом перемещении вдоль оси резьбы по заданному закону, позволяет имитировать процесс формообразования резьбы с различными формами профиля по генераторной схеме.

2. Имитационная модель позволяет определять форму и размеры срезаемого припуска, последовательность вхождения в работу режущих профилей, величины опорных поверхностей в зависимости от геометрических и конструктивных параметров резьбонарезных инструментов.

3. Разработан метод расчета динамических характеристик про- ' цесса резьбонарезания с использованием экспериментально полученных удельных сил резания, позволяющий в аналитическом виде установить векторные суммы осевых и радиальных сил, момента резьбонарезания, удельной силы на опорных поверхностях резьбовой пары инструмент-деталь. Сравнение аналитически полученных результатов с экспериментальными данными показало удовлетворительную сходимость, расхождение составляет от 10% до 25% в отдельных случаях.

4. Численным анализом показано, что конструктивные особенности режущей части резьбообрабатывающих инструментов при всех значениях геометрических параметров предопределяют возникновение вектора радиальной силы Рд, который циркулирует вместе с инструментом и изменяет направление действия при заходе режущей части в пределах сектора, равного угловому шагу между зубьями.

5. При заходе режущей части инструмента в деталь циркулирующая сила Рк в пределах дискретности отсчета, равной угловому шагу е, изменяется скачкообразно. Величина изменения Рк может быть принята как характеристика плавности работы инструмента. Следует применять конструкторские решения рабочих элементов инструмента и геометрических параметров, приводящих к минимальным величинам скачков и абсолютных значений вектораРк.

6. Выполненное аналитическое исследование влияния на дина-

мические характеристики углового шага между зубьями инструмента г, угла режущей части <р, диаметра отверстия под резьбу, очередности вступления режущих профилей в работу и др. показало, что наибольшее влияние на изменение вектора циркулирующей силы оказывает погрешность углового шага Де. В пределах существующего диапазона рассеяния угла Ае=± 4° возможно пятикратное изменение величины Рк.

7. При изменении параметров инструмента - углового шага е и угла режущей части <р, закономерность изменения величины разбивки приведенного среднего диаметра резьбы качественно соответствует закону изменения удельной силы рь на опорных кромках элементарных режущих профилей. Удельная сила рь количественно определяется совместным действием осевой Рх и радиальной Ря сил резания; характер закономерности её изменения по мере вступления в работу режущей части инструмента определяет радиальная си-лаРд.

8. Расчетным путем установлена и экспериментально подтверждена область значений угла режущей части метчиков ^=10°-12°, обеспечивающая минимальную разбивку резьбы, рациональная с точки зрения уменьшения крутящего момента, а, следовательно, увеличения резерва прочности инструмента и уменьшения энергозатрат.

9. Разработаны инженерные методики селективного подбора инструмента по динамическим показателям процесса резьбонарезания; назначения геометрических параметров режущей части при обработке прерывистых поверхностей; расчета компенсирующего элемента для резьбонарезных патронов и др. Методические рекомендации по выбору геометрических и конструктивных параметров режущей части метчиков и соответствующее программно-математическое обеспечение приняты для практического использования в производственных условиях Веневского завода алмазных инструментов (ОАО «ВеАл», ОАО «Венфа»),

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Иванина И.В. Имитационная модель резьбонарезания по генераторной схеме // Вестник МГТУ. Сер. Машиностроение. - 2002. -№4. - С. 56-68.

2. Иванина И.В. Влияние угла в плане и углового шага между зубьями на плавность работы резьбонарезного инструмента при генераторной схеме резания // Известия вузов. Машиностроение. -2004. -№10. -С. 56-63.

3. Иванина И.В. К вопросу повышения точности нарезания внутренних резьб // Метрология, стандартизация, сертификация. Труды кафедры «Метрология и взаимозаменяемость» МГТУ им. Н.Э. Баумана. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - С.20-24.

4. Иванина И.В. Метод измерения геометрических параметров многолезвийного режущего инструмента // Состояние и проблемы измерений: Тез. докл. 7-ой Всероссийской научно-технической конф. - М., 2000. - С. 54.

5. Иванина И.В. Повышение качества резьбы за счет компенсации осевой составляющей силы резания // Состояние и проблемы измерений: Тез. докл. 8-ой Всероссийской научно-технической конф. - М., 2002. -С.132-133.

6. Иванина И.В. Влияние параметров режущей части метчика на точность нарезания резьбы // Измерительная техника. - 2005.-№10.-С. 38-41.

Подписано к пачатиДр7.04 Заказ № ¡3,$ Объем /. О Тираж 100 экз Типография МГТУ имени Н.Э.Баумана

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ТОЧНОСТЬ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ РЕЗЬБОВОГО ПРОФИЛЯ ПРИ ГЕНЕРАТОРНОЙ СХЕМЕ РЕЗАНИЯ, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Общие положения.

1.2. Влияние производящего среднего диаметра на точность резьбы.

1.3. Анализ факторов, влияющих на нарушения кинематики процесса резьбонарезания.

1.3.1. Влияние внешних сил на формообразование резьбового профиля.

1.3.2. Влияние внутренних сил на формообразование резьбового профиля.

1.4. Влияние конструктивных и геометрических параметров режущей части инструмента на точность нарезаемой резьбы.

1.5. Факторы, определяющие надежность ориентации зубьев метчика в витках резьбы детали.

1.6. Параметры сечения срезаемого слоя.

Выводы, цель и задачи исследования.

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ПРОВЕДЕНИЯ

ЭКСПЕРИМЕНТА.

2.1. Режущий инструмент.

2.2. Заготовка.

2.3. Оборудование и технологическая оснастка.

2.4. Измерения.

2.4.1. Определение разбивки резьбового отверстия.

2.4.2. Определение положения первого режущего профиля метчика.

2.4.3. Измерение крутящего момента резьбонарезания.

2.5. Методы обработки экспериментальных данных.

2.6. Программные средства.

ГЛАВА 3. ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ РЕЗЬБОНАРЕЗАНИЯ ПО

ГЕНЕРАТОРНОЙ СХЕМЕ, ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СРЕЗАЕМОГО СЛОЯ.

3.1. Основные положения.

3.2. Расчет длин кромок главных режущих лезвий.

3.3. Расчет активной длины вспомогательных режущих лезвий метчика.

3.4. Расчет площадей сечений срезаемых слоев.

3.5. Влияние допусков резьбового профиля инструмента на параметры сечения срезаемого слоя.

3.6. Определение параметров сечения при переменном значении толщины слоя, срезаемого первым режущим профилем.

3.7. Определение параметров сечения при неравномерном угловом шаге между зубьями инструмента.

3.8. Расчет опорных площадей элементарных режущих профилей.85 Выводы.

ГЛАВА 4. ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАРЕЗАНИЯ РЕЗЬБ ПО ГЕНЕРАТОРНОЙ СХЕМЕ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ.

4.1. Общие положения.

4.2. Определение результирующих сил резания на элементарном режущем профиле метчика.

4.3. Определение соотношения составляющих силы резания на главных и вспомогательных режущих кромках инструмента.

4.4. Определение накопленного значения составляющих силы резания на режущем профиле инструмента.

4.5. Расчет удельной силы на опорных кромках режущих профилей.

4.6. Сравнительный анализ силовых зависимостей резьбонарезания.

4.7. Влияние угла режущей части на плавность работы инструмента.

4.8. Влияние углового шага между режущими зубьями на радиальную силу.

4.9. Влияние формы последнего режущего профиля на радиальную силу.

4.10. Влияние диаметра отверстия под резьбу на радиальную силу.

Выводы.

ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ И СРАВНИТЕЛЬНЫЕ

ПРОВЕРКИ РАЗРАБОТАННОЙ ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ РЕЗЬБОНАРЕЗАНИЯ.

5.1. Сравнительный анализ результатов численного эксперимента и полученных опытных данных по влиянию параметров режущей части метчика на момент резьбонарезания.

5.2. Сравнительная оценка экспериментальных и теоретических зависимостей резьбонарезания с закономерностями, полученными на базе разработанной имитационной модели.

5.3. Влияние величины угла режущей части метчика на точность резьбы.

5.4. Влияние величины углового шага между зубьями метчика на точность резьбы.

4 Стр.

5.5. Взаимосвязь динамических показателей и точности резьбонарезания.

5.6. Влияние длины резьбы на величину удельной силы на опорных кромках режущих профилей.

Выводы.

ГЛАВА 6. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ИМИТАЦИОННОЙ

МОДЕЛИ РЕЗЬБОНАРЕЗАНИЯ.

6.1. Селективный подбор инструмента по динамическим показателям процесса резьбонарезания.

6.2. Назначение геометрических параметров режущей части при обработке прерывистых поверхностей.

6.3. Назначение диаметра отверстия под резьбу при нормировании точности расположения оси резьбового отверстия.

6.4. Назначение угла режущей части, обеспечивающего минимальную величину момента резьбонарезания.

6.5. Оценка энергозатрат, коэффициента запаса прочности инструмента на этапе проектирования технологической операции резьбонарезания.

6.6. Расчет параметров компенсирующего элемента резьбонарезного патрона.

6.7. Возможность расчета динамических характеристик при ^ внесении изменений в исполнительные размеры режущей части или конструкцию стандартного инструмента.

Современный уровень развития науки позволяет разрабатывать новые образцы техники на основе сложных конструктивных решений. Высокие требования к техническим характеристикам проектируемых изделий ставят перед технологами задачу повышения уровня технологических процессов и разработки новых, более совершенных технологий.

Одним из основных путей повышения уровня технологических процессов металлообработки в условиях современного производства является совершенствование существующей инструментальной базы и поиск новых прогрессивных конструкций металлорежущих инструментов.

Резьба является распространенным видом соединений, широко применяемых в машиностроении. К ним предъявляются различные эксплуатационные требования, что вызывает необходимость выполнять резьбу различной точности. В технологическом плане обработка резьб является одной из сложных технологических операций. Вопросу совершенствования технологических процессов формирования резьбы посвящены работы таких ученых, как Рождественский JI.A., Покровская В.М., Карцев С.П., Трудов А.А., Матвеев В.В., Гольдфельд М.Х., Якушев А.И., Никифоров А.Д., Фрумин Ю.Л., Мирнов И.Я., Шагун В.И., Таурит Г.Э., Якухин В.Г., Древаль А.Е., Литвиненко А.В., и ряда других авторов.

При нарезании метрических резьб в конструкционных материалах наиболее широко используется генераторная схема формообразования резьбового профиля. По генераторной схеме резания работают метчики, круглые плашки, самооткрывающиеся резьбонарезные головки (РНГ), резьбовые гребёнки и т. д. Все перечисленные инструменты являются мерными. К этому виду инструментов также относятся сверла, зенкеры, развертки, протяжки и т. д. Мерные инструменты при работе «передают» исполнительные размеры своих конструктивных элементов изделию. При этом точной передачи размеров и форм поверхностей не происходит. Наблюдаемое несоответствие в размерах инструмента и детали называется «разбивкой». Величина разбивки зависит от множества факторов, определяющих технологический способ обработки.

Чистовой мерный инструмент является важным элементом технологической системы, поскольку нарезание резьбы, развертывание и протягивание обычно являются окончательными видами обработки, а их точность определяет качество изделия.

Точность изготовления формообразующих размеров мерного резьбонарезного инструмента соответствует квалитетам IT7-IT8; допуск радиального биения по наружному и среднему диаметрам не превышает 20-3 Омкм для калибрующей и режущей частей инструмента соответственно; шероховатость поверхностей рабочей части - Ra 0,63-1,25мкм. Таким образом, указанные точности являются общепринятыми для исполнительных размеров чистовых мерных инструментов. Следует также отметить, что метчики, плашки, резьбовые гребенки, РНГ, развертки и протяжки срезают припуск по генераторной схеме резания, работают на близких режимных параметрах - с относительно малыми скоростями (Г<20м/мин) и толщинами срезаемого слоя (д2<0,2мм). Следовательно, точностные характеристики этих процессов должны быть достаточно близкими, однако, точность обработки резьбонарезным инструментом (4-8 степень точности резьбы, что примерно соответствует квалитетам IT11-IT13) значительно ниже, чем развертками (IT6-IT9) или протяжками (IT7-IT9), при практически одинаковой точности исполнения инструмента и технологического оборудования. Это свидетельствует о том, что существует значительный резерв повышения точности нарезания резьб.

Формообразование резьбовой детали существенно отличается от схем образования поверхностей при других видах мерной обработки. Это проявляется в возникновении переменных сил, действующих перпендикулярно и вдоль оси инструмента, которые приводят к нарушению кинематики процесса резьбонарезания, а также изменяющегося по величине и характеру контакта опорных поверхностей элементарных режущих профилей и обрабатываемой поверхности детали. Степень указанных различий предопределяется особенностями исполнения конструктивных элементов режущей части резьбонарезного инструмента: сложной геометрической формой режущего зуба, разной длиной и числом режущих лезвий, участвующих в срезании припуска, расположением элементарных режущих профилей в разных плоскостях.

Мерные резьбонарезные инструменты имеют одинаковое технологическое назначение и принцип работы (в соответствии с общей принципиальной кинематической схемой резания); сходные условия работы; одинаковое исполнение основных конструктивных и геометрических элементов режущей части; одинаковую форму и последовательность срезания отдельных частей общего припуска (генераторная схема резания). Поэтому закономерности формообразовании резьб по генераторной схеме в данной работе будут рассматриваться на примере формирования метрической резьбы метчиками, как наиболее представительным инструментом изготовления резьбы на крепежных деталей методом резания.

Возможным направлением решения задачи повышения точности и стабильности процесса нарезания резьб может быть определение наилучшего сочетания всех параметров технологической системы и её важного элемента - мерного резьбонарезного инструмента. Таким образом, определение критериев выбора сочетания геометрических и конструктивных параметров инструмента, позволяющих повысить точность и стабильность процесса резьбонарезания, является задачей актуальной.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Разработанная модель, основанная на пересечении контура профиля резьбы с образующей режущего конуса при её осевом перемещении вдоль оси резьбы по заданному закону, позволяет имитировать процесс формообразования резьбы с различными формами профиля по генераторной схеме.

2. Имитационная модель позволяет определять форму и размеры срезаемого припуска, последовательность вхождения в работу режущих профилей, величины опорных поверхностей в зависимости от геометрических и конструктивных параметров резьбонарезных инструментов.

3. Разработан метод расчета динамических характеристик процесса резьбонарезания с использованием экспериментально полученных удельных сил резания, позволяющий в аналитическом виде установить векторные суммы осевых и радиальных сил, момента резьбонарезания, удельной силы на опорных поверхностях резьбовой пары инструмент-деталь. Сравнение аналитически полученных результатов с экспериментальными данными показало удовлетворительную сходимость, расхождение составляет от 10% до 25% в отдельных случаях.

4. Численным анализом показано, что конструктивные особенности режущей части резьбообрабатывающих инструментов при всех значениях геометрических параметров предопределяют возникновение вектора радиальной силы PR, который циркулирует вместе с инструментом и изменяет направление действия при заходе режущей части в пределах сектора, равного угловому шагу между зубьями.

5. При заходе режущей части инструмента в деталь циркулирующая сила PR в пределах дискретности отсчета, равной угловому шагу е, изменяется скачкообразно. Величина изменения PR может быть принята как характеристика плавности работы инструмента. Следует применять конструкторские решения рабочих элементов инструмента и геометрических параметров, приводящих к минимальным величинам скачков и абсолютных значений вектора PR.

6. Выполненное аналитическое исследование влияния на динамические характеристики углового шага между зубьями инструмента е, угла режущей части (р, диаметра отверстия под резьбу, очередности вступления режущих профилей в работу и др. показало, что наибольшее влияние на изменение вектора циркулирующей силы оказывает погрешность углового шага Ае. В пределах существующего диапазона рассеяния угла Ае=± 4° возможно пятикратное изменение величины PR.

7. При изменении параметров инструмента - углового шага е и угла режущей части (р, закономерность изменения величины разбивки приведенного среднего диаметра резьбы качественно соответствует закону изменения удельной силы рь на опорных кромках элементарных режущих профилей. Удельная сила рь количественно определяется совместным действием осевой Рх и радиальной PR сил резания; характер закономерности её изменения по мере вступления в работу режущей части инструмента определяет радиальная сила PR.

8. Расчетным путем установлена и экспериментально подтверждена область значений угла режущей части метчиков

10°-12°, обеспечивающая минимальную разбивку резьбы, рациональная с точки зрения уменьшения крутящего момента, а, следовательно, увеличения резерва прочности инструмента и уменьшения энергозатрат.

9. Разработаны инженерные методики селективного подбора инструмента по динамическим показателям процесса резьбонарезания; назначения геометрических параметров режущей части при обработке прерывистых поверхностей; расчета компенсирующего элемента для резьбонарезных патронов и др. Методические рекомендации по выбору геометрических и конструктивных параметров режущей части метчиков и соответствующее программно-математическое обеспечение приняты для практического использования в производственных условиях Веневского завода алмазных инструментов (ОАО «ВеАл», ОАО «Венфа»).

1. Ананьев А.С. Влияние геометрических параметров метчика на крутящий момент и точность при нарезании резьбы в титановом сплаве //Прогрессивные технологические процессы образования резьбовых соединений. - Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1980. - С.50-52.

2. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя, в 3 т. М.: Машиностроение, 1980. - Т. 3. - 557с.

3. Аршинов В.А., Алексеев Г.А. Резание металлов, металлорежущий инструмент. М.: Машиностроение, 1976. - 439с.

4. Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов. М.: Машиностроение, 1975. - 344 с.

5. Воробьев С.А., Крупеня В.П. Влияние погрешностей метчиков и условий резания на точность и качество резьбы // Резьбообразующий инструмент: Сб. науч. трудов НИИМАШ, М., 1968.- С.30-68.

6. Выбойщик В.Н. Определение характера изменения осевой силы резания по мере захода метчика в обрабатываемое отверстие // Прогрессивная технология чистовой обработки деталей машин: Сб. науч. трудов ЧПИ (Челябинск). 1970. -N79. - С. 15-18.

7. Гольдфельд М.Х. Осевое усилие резания при резьбонарезании метчиками // Вестник машиностроения.- 1968. -№5. С.67-69.

8. Грановский Г.И. Обработка результатов экспериментальных данных исследований резания металлов. М.: Машиностроение, 1982.- 112с.

9. Грановский Г.И., Грановский В.Г. Резание металлов. М.: Высшая школа, 1985.- 303с.

10. Грудов А.А. Пути увеличения точности нарезаемой резьбы и стойкости метчиков. М.: МСИП, ВНИИ, 1966. - 128 с.

11. Грудов А.А. Геометрические параметры и режимы резание при нарезании резьбы метчиками. М.: ГлавНИИ проект, 1959.- 42с.

12. Гусейнов Р.В. Нарезание резьб при наличии радиальной силы // Машиностроитель. 1999. - №8. - С. 40-41.

13. Добрянский С. С. Трехкомпонентный динамометр для замера составляющих сил резьбонарезания // Технология и автоматизация машиностроения (Киев).- 1974.- Вып. 13.- С.56-76.

14. Древаль А.Е Усилия резания при резьбонарезании метчиком //Известия ВУЗов. Машиностроение. -1970. -№9. С. 174-178.

15. Древаль А.Е. Влияние геометрии режущей части и точности угла между зубьями метчика на параметры срезаемого слоя //Известия ВУЗов. Машиностроение. 1972. - №4. - С. 147-152.

16. Древаль А.Е. Исследование точности нарезания резьб метчиками: Дис. канд. техн. наук: 05.03.01- М., 1972.- 157 с.

17. Древаль А.Е. Расчет и конструирование круглых плашек и резьбонарезных головок: Учебное пособие по курсу «Режущий инструмент». М.: Изд-во МВТУ им. Н.Э. Баумана, 1982. - 31 с.

18. Древаль А.Е. Расчет и конструирование метчиков: Учебное пособие по курсу «Режущий инструмент».- М.: Изд-во МВТУ им. Н.Э.Баумана, 1979.-31с.

19. Древаль А.Е., Литвиненко А.В. Способы повышения надежности машинно-ручных метчиков // Станки и инструмент.-1991. -№10 С26-29.

20. Железнов Г.С. Определение сил, действующих на заднюю поверхность режущего инструмента // СТИН. -1999. -№12. С.25-26.

21. Зорев Н.Н. Вопросы механики процесса резания металлов. -М.: Машгиз, 1956.-364с.

22. Зотов Ю.Н. Проектирование резьбонарезного инструментов: Учебное пособие.-Горький, 1978.-21с.

23. Иноземцев Г.Г. Проектирование металлорежущих инструментов. М.: Машиностроение, 1984. - 271с.

24. Инструкция по проектированию метчиков. НИИ технологии автомобильной промышленности НИИАВТОПРОМ.- М.: 1969.- 21с.

25. Исаев А.И., Черный А.П. Влияние технологических факторов и конструкции инструмента на точность и чистоту поверхности при нарезании крупных цилиндрических резьб метчиками. М.: Машгиз, 1959.- 125с.

26. Исаев А.И., Черный А.П. Влияние технологических факторов и конструкций инструментов на точность и чистоту поверхности при нарезании крупных цилиндрических резьб метчиками. М.: Машгиз, 1959.-125с.

27. Карцев С.П. Резьбообразующий инструмент. М.: Машгиз, 1954.-252с.

28. Кацев П.Г. Протягивание глубоких отверстий. М.: Машиностроение, 1967. - 231с.

29. Кузьменко А.Ф., Пашко Н.М. Прогрессивные конструкции вспомогательного инструмента для образования внутренних резьб в автоматизированном производстве деталей автомобилей // Обзорная информ. Тольятти: Филиал ЦНИИЭИавтопрома, 1988.- 55с.

30. Кузьмин Ю.П. Исследование процесса нарезания точных резьб метчиками: Дис. канд. техн. наук. Минск, 1976,- 205 с.

31. Кузьмин Ю.П., Пунчик А.Б. Радиальная составляющая силы резания и ее влияние на точность резьбы, нарезаемой метчиком // Прогрессивные технологические процессы образования резьбовых соединений: Сб. науч. трудов Сарат. ун-та. Саратов, 1980.- С.41-43.

32. Ларин М.Н. Высокопроизводительные конструкции резьборежущего инструмента и их рациональная эксплуатация.- М.: Машиностроение, 1959.- 85с.

33. Летвиненко А.В. Распределение силовых и температурных нагрузок по лезвиям метчиков // Повышение эффективности обработки конструкционных материалов: Сб. статей. Улан-Уде, 1985.- С.84-88.

34. Литвиненко А.В. Разработка и исследование способов повышения надежности машинно-ручных метчиков: Дис. . канд. техн. наук. М., 1987.- 239 с.

35. Львов Н.П. Определения минимально возможной толщины срезаемого слоя // Станки и инструменты. 1969. - №4. - С. 17-20.

36. Матвеев В.В. Исследование силовых зависимостей при тонких срезах // Протяжной инструмент: Материалы конференции. -Челябинск, 1969. Часть I - С. 153-160.

37. Матвеев В.В. Нарезание точных резьб.- М.: Машиностроение, 1978.- 85с.

38. Матвеев В.В. Определение осевого усилия при нарезании резьб метчиками // Станки и инструмент. -1970. №5. - С.28-29.

39. Матвеев В.В. Основы повышения точности обработки резьбовых поверхностей деталей многолезвийными мерными интструментами: Автореф. дис. докт. техн. наук.- М., 1971. 35 с.

40. Методика установления стойкостных зависимостей при нарезании резьбы метчиками и исходные данные для составления нормативов на режимы резьбонарезания в углеродистых сталя / Под ред. Г.И. Грановского. М: ВНИИ, 1967.-102с.

41. Методика экспериментальных исследований по определению > исходных данных для разработки общемашиностроительных нормативов режимов резания по основным видам обработки / Под ред. Г.И. Грановского. -М.: НИИИМ, 1982.- 158с.

42. Мирнов И.Я., Щуров И.А. Нарезание высокоточных резьб на токарных многошпиндельных станках // Теоретические основы, инструмент и технологическая оснастка. Челябинск, 1996. - С.8-11.

43. Моисеев Н.А. Исследование процесса нарезания внутренних резьб повышенной точности // Труды Казанского авиационного института. Казань, 1965. - С.32-43.

44. Мосенкис М.Г. Резьбонарезной патрон с автоматическим регулированием осевого усилия // Станки и инструмент. 1971.-№12.- С.38-40.

45. Никитин А.Н. Исследование процесса нарезания метчиком резьбы повышенной точности в сплавах типа силумин: Дис. . канд. техн. наук. М., 1954.- 201с.

46. Никифоров А.Д. Точность и технология изготовления метрических резьб. М.: Высшая школа, 1963. - 180с.

47. Пашко Н.П. Пикапов Б.И. Резьбонарезные патроны Волжского автозавода// Технология автомобилестроения. 1977.-№5. - С.18-23.

48. Покровская В.М. Динамика и температура резания при работе машинными метчиками // Изв. А.Н. Латвийской ССР.- 1957. №2,-С.4-11.

49. Покровская В.М. Кинематика резьбонарезания машинными метчиками.- Рига: НТО Машпром, 1957. 53с.

50. Рождественский Л.А. Исследование силовых зависимостей при нарезании резьбы гаечными и машинными метчиками: Дис. . канд. техн. наук. Москва, 1940. - 185 с.

51. Рождественский Л.А. Определение крутящего момента при нарезании резьбы метчиком // Резание металлов: Сб. статей. М.: Машгиз, 1951. - С.113-137.

52. Стефанков М.В. Исследование осевой составляющей силы резания при нарезании резьб гаечными метчиками // Станки и инструмент. 1967,- №12.- С.30-31.

53. Такэи К. Точность и повышение скорости резьбонарезания / Пер. с яп. ВИНИТИ. 1968. - №51562/5. - 23 с.

54. Таратынов О.В., Аверьянов О.И., Толмачев С.А. Анализ факторов, влияющих на надёжность работы метчиков при нарезании резьбы в глухих отверстиях // СТИН. -1999. №8. - С.27-28.

55. Таурит Г. Э., Добрянский С. С., Радченко С. Г. Исследование составляющих сил резьбонарезания с применениемматематической теории планирования эксперимента // Технология и автоматизация машиностроения. 1974. - №13. - С. 23-38.

56. Таурит Г.Э., Пуховский Е.С., Добрянский С.С. Прогрессивные приемы резьбоформирования.- Киев: Техшка, 1975.- 237с.

57. Фельдштейн Э.И. Основы рациональной эксплуатации режущих инструментов,- М.: Машиностроение, 1956. 177с.

58. Филоненко С.Н. Резание металлов.- Киев: Техшка, 1975. -229с.

59. Фрумин Ю.Л. Высокопроизводительный резьбообразующий инструмент. М.: Машиностроение, 1977. - 180с.

60. Фрумин Ю.Л. Вспомогательный инструмент к агрегатным станкам и автоматическим линиям. М.: Машиностроение, 1970.-137с.

61. Фрумин Ю.Л. Комплексное проектирование инструментальной оснастки. М.: Машиностроение, 1987.- 343с.

62. Шагун В.И. Точность резьбы и эксплуатация метчиков // Промышленность Белоруссии. 1965. - №4. - С. 12-16.

63. Шагун В.И. Исследование точности внутренних резьб, нарезаемых машинными метчиками: Дис. канд. техн. наук.- Минск, 1964.-215 с.

64. Шагун В.И., Фельдштейн Э.И. Методика анализа точности внутренних резьб // Известия вузов. Машиностроение. -1964. -№4.-С.30-36.

65. Шевченко С. Технология, допуски и посадки винтовой резьбы.-Львов: Изд-во Львовский университет, 1970.- 59с.

66. Щуров И.А., Попов М.Ю., Болдырев И.С. Расчет напряжений и деформаций метчиков // Прогрессивные технологии в машиностроении. Челябинск: ЮУрГУ, 1999.- С. 12-16.

67. Щуров И.А., Попов М.Ю., Мирнов И.Я. Единая математическая модель резьбообразующего и вспомогательного инструмента // Прогрессивные технологии в машиностроении.-Челябинск: ЮУрГУ, 1998.- С.13-21.

68. Щуров И.А., Щурова А.В. Автоматизированное проектирование метчиков: Учебное пособие. Челябинск: ЧГТУ, 1996.-35с.

69. Якухин В.Г. Оптимальная технология изготовления резьб.-М.: Машиностроение, 1985.-180с.

70. Якухин В.Г., Ставров В.А. Изготовление резьбы. Справочник. -М.: Машиностроение, 1989.- 192с.

71. Якушев А.И. Основы взаимозаменяемости и технические измерения. М.: Машиностроение, 1968. - 350с.

72. Ящерицын П.И., Еременко М.Л., Жигалко Н.И. Основы резания материалов и режущий инструмент.- Минск.: Вышэйшая школа, 1981. 560с.