автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Повышение производительности и качества изготовления винтовых канавок с небольшими углами подъема профиля

'/. о 3 Ъ

^ 91 г. р о л

ми11истерстватн©кн,с11сш1 »кола н техническая

политики российской федерации иосшскии институт приборостроения

На правая рукописи

НОСЬКИН александр васильевич

621.941.25:521:802.033.«

повныеппе игоизвидишымсти и качества изготовлен'« винтовых канавок с небольши иглами подшп профиля

Специальность с5.02.рп - Технология из*ииострприив

Автореферат диссертации на соискание дчоноЛ степени кандидата технических начк

~ I

Москва !992

Работа выполнена в Московском институте приооростроениа па кафедре "Технология маишостроония". Научний руководитель: доктор технических наук,профессор Михайлов Александр Александрович

Официальные оппоноитн: доктор технически иа?х»про»ессор Аршст Нжхам Нарконч кавдиат техвнческвх на?к)с.н.с. бввв Борвс Евгеньет

Ведущее предприятие: 00 "Орелтекиаи"

Защита состоится ____июн*________Ш2_г. в часов

на заседании специализированного Совета К ОБЗ.93.01 по присуяде-ш;и ученых степеней кандидата технических наук в Московской институте приборостроения по адресу:10?076,Москва,ул.Строиинка,20.

Бая отзыв па автореферат в одном экземпляре .заверенный печатью,проспи направлять в Специализированный Совет по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке мни.

(

Автореферат разослан ____¿^^______г,.

Ученый секретарь Дальская А.П

Специализированного Совета, кандидат технических наук, доцент

Подписано в печать. Объем 1 п.л.

Тираж 100 экз. Заказ N 52

'йктцааьнцсть проблема. В настоящее время перед отечественным рвннрдтАоением стоит задача дальнейшего соверменстэрвания кон-*проыынлепнцх изделий .повыяеиия их надежности .модности, зфри&а^тельности »длительности сохранения необходимых эксплута-ционних параметров . Для решения этой задачи требуется постоянное внедрение в производство современной высокоэффективной технологии изготовления доталвй машин.

В ряде иаяин для легкой и пищевой проныялсшюсти применяются детали с винтовыми канавками небольшого размера на валах боль-аого днахетра и длины. Изготовление таких яинтових канавйк трудоемко н часто определяет надежность долговечность и стоимость иа-*ян . В бользт'г.тве случаоо такие канавки нгрезаятся одиночными резцами па несколько проходов,что приводит к невысокой производительности и точности обработки . Поэтому возникает необходимость разработки эффективной технологии изготовления винтовых канадок с небольшими углами подъема профиля с применение» современных способов образования винтовых поверхностей при экономически целесообразных затратах . Задача состоит в объяснении и прогнозировании поведения технологической системы при использовании новых инструментов, способов поднастргЧни,способов расчета поверхности инструмента с учетом необходимой точности обработки.

Цель исследования. Разработка и комплексное исследование технологии изготовления винтовых канавок малых размеров На деталях большого диаметра с высокой производительностью .низкой себестоимостью и заданной точностью.

Методы исследования. В работе применялись теоретические и экспериментальные методы исследования на базе основ технологии машиностроения с использованием теории резания ,зацеплений,основ теоретической механики.программирования . При проведении экспериментальных исследований применялись метопн прикладной статистики ,п такхе ПЭВМ 1ВМ РС ПТ.

Научная новизна. В работе:

разработана .экспериментально проверена и внедрена технологи» изготовления винтовых канавок малых размеров на деталях большого диаметра с высоНой производительность»,низкой себестоимостью и заданной точностью;

разработана математическая модель определения профиля инструмента по заданному профилю Винтовой гсанзпки или реврняя обрат-

ной задачи с учетом погрешностей,инзпанных деформациями технологической снстсии ,а такве погреяносгяии установки и пзготпп лениа заготовки и инструмента;

исслсдоес.ш и пиявлвны закономерности возникновения статических и динамических ногревностсй,возникавших при обработке рассматриваемого тина винтовых канавок;

разработана математическая модель многокритериальной оптикиза-цни реяихов резании при нарезании винтовых канапок с калым уг-лои подъема профиля , установлены границы оптниалышх'рехимов пра обработки различнини способами,разработан пакет прикладных программ для выбора оптимальных режимов;

разработаны ряд устройств адаптивного управления , а такхе инструментов для обеспечения новой технологии обработки винтових канавок с халых углон подъема;

исследованы н выявлены закономерности влияния технологических параметров обработки винтових канавок на характер формирования показателей качества поверхности винтових канавок; уточнены аналитические зависит с1и составлаицих сил резания, стойкости инструмента , податливости элементов технологической системы при обработке винтових канавок гребенками.

Практическая ценность. Разработанная технология изготовления винтових канавок с малым углом подъема профиля позволяет увеличить производительность , повысить точность обработки и качество поверхности при небольших затратах путем управления технологическим процессом . При этом производительность обработки возрастает о 1,5 ... 2 раза за счет применения оптимальных рехинов резания и увеличения минутного съема материала , а точность и вороховатость канавки - в результате применения статической и динамической под-настройки, а также учета технологических погреиностей при проектировании инструмента.

Реализация работы. На основе теоретических и зкеперихенталь-пмх исследований процесса нарезания винтовых канавок с небольвими углами подъеха профиля разработана хетодика выбора технологических парахетров резания и создан кохплект технологического оснащения для реализации предлагаемой технологии . Внедрение технологии на Орловскох заводе их.Медведева ПО "Коюбувьиав" и Орловском заводе погрузчиков ПО "Дорхааина" позволило получить годовой экономический эффект в 3100 рублей . Результаты исследований используются в курсе "иснсвы математического моделирования" по специаяь-

ности 1201 на кафедре "Технология машиностроения" Орловского филиала КИП.

Апробация работы. Осйошшв результаты работы дойладивались

и обсуядались на следующих конференциях:1.Зональная научно-техническая конференция " Проблем» технологии,проектировании И диагностики в автоматизировании* производствах машиностроения",!*. Ярославль, 1906 г.; 2. XXII - ХХ(Н коиференциии проуоссорсно - преподавательского состава.г.Тула,1986 - 1990 г.г.; 3. Научно - техническое совешание " Решуцие инструмэнтн рациональной конструкции и эффективные способа повышения износостойкости", Г.Омск,198? г.; 4. Научно - техническая конференция "Совержествование иоиструиро-вания и технологии производства приборов , мажин , механизмов " , г.Орел,1990 г.; 5. Межрегиональные научно - технические секинйры "Современиие методы повнжения качества и надежности продукций на предприятиях машиностроения",г.Орел,1990 г.»"Повивонио надежности и долговечности выпускаемой продукции технологическими методами п машиностроении",г.Орел ,1991 г.;9.Региональная научно - техническая конференция " Автоматизация исследования,проектирования и испытания слоаных технических систем и проблема математического моделирования" »г.Калуга,1991 ?. Научно - йвтоДическив сйжинары кафедра "Технология машиностроения" 0Ф МИП,г.Орел,1988-1991 г.г.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 12 печатных работах. Получено положительное реженив На выдачу авторского свидетельства на механизм компенсации погрешностей.

Структура и объем работа. Диссертациоткнг.рабпта изложена ка 10'Ь страницах машинописного текста,вклпчавжйГо введете,Пять разделов,выводи по разделам,обчио вывода . Диссертация содершит список литературы из 52 наименований, 8 таблиц ,80 рисунков и приложения на Ц9 страницах.

Содержание диссертации

Во введении обоснована актуальность темы работа и сфорвулк-рованы основные положения,выносимые На зациту.

В первом разделе проводится анализ технологических возможностей получения винтовых канавок с небольшими углами подъема профиля.

/

Самым распространенным способом нарезания канавок является нарезание- одним резцом за несколько последовательных проходов. Этот способ_ наиболее универсален и облагает рядом достоинств, главные из «о-орых - простота применяемого инструмента и неболъ-яое время подготовки производства . Вместо с тем способ обладает существенными недостатками , главный из которых - невысокая стойкость инструмента вследствие больвих тепловых н силовых нагрузок .уволичивапчихся от прохода к проходу. Недостатки , присудив способу,но лоэволяит в полной мере использовать розу^ие свойства инструмента и достичь высокой производительности и точности.

Для повыяения производительности используят несколько способов,наиболее распространенный из них - применение гребенок, который дает возможность использовать различные регуцио элементы и легко реализовыоать различные схемы удаления припуска. Нарезание гребенками обычно осуцествлапт за один проход. Использование гребенок,однако,ведет к существенной потере точности обработки,стойкость инструмента также недостаточно высока . Применение головок различной конструкции обеспечивает високуя производительность и достаточнув точность процесса, но в наиом случае применение головок внутреннего касания нецозиохпо из-за бзльсих габаритов дета-ли.что существенно ограничивает сферу прймепения способа.Применение головок вненпего касания в навем случае практически ничем не отличается от фрезерования дисковыми фрезами или скоростного на-резаяиа вргчашрмися резцами. Нлифование винтовых канавок . как и их накатнваиис.по ряду причин выглядит проблематичным.

При нарезании винтовых капапок лвбым из вивсперочислошшх способов режуциэ свойства инструмента используятса нерациональна. Так как весь припуск удаляется одним инструментом .являвшимся одновременно и чериовии.и чистовым. Всрвина резца находится о работе всо время и подвергается наибольвему износу. Выделение внутри операции черновых и чистовых проходов позволяет значительно увеличить скорость резания и уменьяить число проходов. Больноо значение имеет правильный выбор схемы розания . Врезание выгоднее осуществлять вдоль одной из боковых сторон резца,но в этом случае точность обработки .уменьшается . Основной износ резцов происходит на задних поверхностях . Уменьяить износ и существенно повысить точность можно Путем выбора обоснованных режимов резания.

Рассмотренное в ряде работ отечественных и зарубежных ученых влияние технологических параметров обработки па точность и ■сроховатость поверхности .стойкость инструмента и т.п. относится в основном к обработке резцами стандартных резьб. Обоснованных

рекомендаций по назначении режимов резании при обработке прямоугольных и других нестандартных профилей винтовых канавок,а также при использовании грабенок,Фрез,головок недостаточно.

Считывая актуальность разработки эффективной технологии изготовления винтовых канапок с малыми иглами подъема профиля,были поставлены и решены слздуячие основные задачи:

1.Разработка методики расчета профиля инструмента по заданному профили детали с учетом технологических погрешностей , а также ревенио обратной задачи.

2.Разработка математической модели для определения деформаций технологической системы-и определения величин статической и динамической поднастройки;

3.Проектирование устройств для повышения точности обработки аа счет компенсации статических и динамичоских погрешностей!

4.Проектирование нескольких вариантов конструкций инструментов для нарезания винтовых канавок с малым углом подъема;

5.Разработка методики выбора*оптимальных режимов резания при нарезании винтовых канавок различными методами с использованием различных критериев оптимизации.

6.Экспериментальное определение необходимых постоянных и коэффициентов о разработанных математических моделях ,численное моделирование и проверка полученных результатов. ?.Выдача рекомендаций по определении пределов изменения технологических параметров , при которых достигается необходимые точность и вероховатость поверхности. Внедрение результатов работы в. промышленность.

Во втором раздало ' рассматривается влияние точности инструмента,деформаций технологической системы , погремиостей-устаиовки на качество винтовых канавоч. "

Исследование базируется па работах С.И.Лажнева.Й.И.Юликова, Ф.Л.Литвина и других авторов. При нарезании высокоточных канавой приходится учитывать влияние параметров технологической систем» на точность обработки. Наиболее выгодно с точки зрОИИЯ Ьавно^вр-ности прицесса резания устанавливать инструмент нормально к канавке .но в этом случае обязательно появится искажение йрОфйля и на величину этой погрешности будут оказывать неПОс|)ёДе*веиЙО0 влияние допуск па изготЬвленйе инструмента деформации технологической системы.погрешности установки.

Проанализировав повороты роэца вокруг осей координат гц, а также его смешения пдоль осей координат х^.^.г^. пойуЧЙ*

систеку уравнений,котору« в матричном виде моано представить как гн = Tju Твц Та,,' Т,ц"у г» , (1)

где Гц - матрица координат после смещения,

ra - Матрица исходных координат,

Т,ц\ Tfcf. Т9ц* - матриц« .характеризующие повороты вокруг осей,

•Г »**

Таи - матрица,харантеризувщая перемещения вдоль осей. Оси координат,сввэанные с деталью .обозначены через х ,у ,z , а с инструментом - через хч,уц,«н,Направление осей координат соответствует правилам .принятым в литературе по технологии мавнностро-ония. Использоваи-Н) , ножпа теоретически точно рассчитать профиль инструмента ,вродя р качество исходных даннмх наряду с традиционными параметрами погрешности изготовления и установки детали ( иди липеАнне,так и угловые ), Это дает возможность- повысить точность обработки при увеличении допусков на изготовляемый инструмент . Были получены уравнения зацонления с учетом всех смещений. Винтовую поверхность меню получить,если выполнены следующие условия: 1) винтовая и производящая поверхности имеют линейчатое касание , что возможно при совпадении касательных к этим поверхностен ; 2) производящая поверхность не пересекает нарезаемой винтовой поверхности .что возможно при совпадении вторых производных по линии контакта . Уравнение станочного зацепления без учета погревностей в намем случае :

cost = и tíji / р , (2)

где ji- угод подъема канавки,

р = S / 21Г, S - маг винтовой канавки, и = г cos е,

е - угол ме«ду касательной в точке торцового сечения профиля и радиус-вектором этой точки. При учете всех смещений уравнение зацепления примет вид

U COSji flintji -J ) + U Sin Ы $infi COlHJi -у ) + + p ein í coSd ßinjj + p cos яг t Sinei sin> sinCJi -f ) - (3)

- coöjj cosí J^-J )] = 0 , где-ы,> , у - повороти детали вокруг осей координат. Уравнение зацепления с учетом погревностей (3) использовано для разработки методики проверки полученного Профиля детали на отсутствие подрезания , а также расчета винтовой поверхности детали по заданному профили инструмента с учетом погревностей его установки и изготовления.Основное уравнение для проверки на отсутствие подрезания имеет следующий вид :

С Á - V sinji sin т .MB + v sin -с sin jí ) + С = 0 , (4)

где fl = р cos ji +jj sin^ Bin <c - u sinjiCOST , В = ц cost sin ji - p cosjt , С = jj sin^slncf u slnjicosr - p cos^ w = г sin ¿,

p - радиус кривизны профиля. В зависимости от корней этого уравнения мошно определить киличив или область подрезания профиля . При учете отдельных составляющих погрешностей.условие (4) претерпевает некоторые изменения. Разработанная математическая модель реализована на IBM - совместимых персональных компьвтерах. Анализ модели показал .что ликййнно по-гревности сказываются на точности значительно сильнее.чем повороты вокруг осей,Среди угловых погрешностей сильнее всего влияет на точность поворот вокруг оси инструмента .параллельной оси симметрии детали,

В третьем разделе рассматривается повыаание точности обработки статической и динамической поднастройкой технологической системы, а также конкретные устройства для реализации разработанной модели.

Остановлено , что постоянные составляющие погрешностей обработки MosHo компенсировать уже при статической настройке, величина корректирующего смещения при статической настройке зависит от деформации инструмента деформации детали и погревности корректирующего поворота.Построена математическая модоль статической поя-иастройки.роалнзованная в виде вычислительного алгоритма. Величина коррекции , которую необходимо внести в положений раз'ДОэ при статической настройке,определяется по формулам ; f sf.+ V?,,

в = - дхв- дхц - хрк, (б)

i = дуа - дуц - уР*. (7)

•де в - коррекций по оси х,п -коррекция по оси у, ¡f - угловая коррекция, дха, дуа - деформация детали, дхм, ауи - деформация инструмента, хр«, Урк - погрешность корректирующего поворота, (спользуя полученные зависимости , мошна определить регулирующие :мещения каждого из резцов гребенки «компенсирующие погрешности, гозникающие в результате деформаций технологической системыt На )сновании разработанной математической модели составлен алгоритм шечвта величины статической поднастройки. Изменяя положение точен, соответствующей началу нарезания канавки , можно значительно

уменьшить поремснпае составлявшие погрепкости и увеличить точность обработки. Рассмотренная схема подпастройки имеет важное значение при обработке на станках с ЧНУ или автоматизированно» оборудовании,где iidt возыозности вносить коррекций поело пробник проходов,Однако подностьв компенсировать погреяности таким способом не удается,необходимо учитывать динамические сост нзляпцие погрешностей, Для уменьвения влияния динамических погрешностей на Точность необходимо било выяснять их характер и величина для нашего случая Обрас-огки.. Построена иодоль трехмассовой динамической систсяы,составлены уравнения даигения двигателя,суппорта и детали на основе уравнений Лаграива второго рода. Реаая уравнения движения,получим (переведение детали з направлении оси х1 ): х, = EXPí-ntncPx cos И t / k„) + n Px sin И .t / k„ H )J - (83 - Рх/кя1 ,

где !:„,. - коэффициент жоствости в направлении оси х, , t -время с момента врезания,с, Н' = \/w¿ - п1 ' , п ■= h„, / 2 а( , W* = kx) / в, , h>( - коэффициент демпфирования в направлении оси х, , с i - масса детали,кг. Аналогичный рид имея* решения .хараитерйзуящйе перемещения детали и суппорта по оспа координат. Попороты вокруг осой координат описывается более елоянвд уравнениями. Например, поворот вокруг оси у, (в систехе координат,связанной с деталь») .описывается уравнением

V„,r EXP(-nt) (С,coS Н t + С,sin Н U t F, + F, t ь (9)

t (F,+ F„ t )sin U Сí's v F6t)co3VMi . гдо F, = 11,-2.1*,/^, Fa'- D,./*«1 , Fs = D, F, /! 4n4', i (ujJ-v,') ].

- Fe/fT, Fs = /(«'-«',), F, - (uí-)/2n<,. C,'=-F, -Fs , F6= - гп^^.п /L-ln4Vc^-4e,)]» CÉ-(nC, -Fj -F6 )/ H . ч>„ - угол поворота детали вокруг оси х, .рад, vj - угол поворота ходового пиита,рад,

Получошшо уравнения показывапт , что угли попорота вокруг осей меназтея по линейному закону в зависимости от положения резца. На эту прямую накладывается бистро затухающие колебания . Колебания суппорта и двигателя описывается аналогичным образом,хотя вид уравнений -несколько иной . Полученные уравнения используются в далънейиса при расчетв и конструировании адаптивных приспособлений для компенсации динамических погрезншетей.а также дня выработки рекомендаций по увеличения точности изготовления канавок.

Анализ статических и динамических погреяностей показал , что для нарезания высокоточных канавок необходимо применение следящих

и

устройств адаптисного управления ,а такге устройств,стабилизируи-цих силы резания . Разработана механизм компенсации погрешностей, позволяющий повысить точность обработки за счет компенсации статической и постоянной части динамичэсяой погрешности .специальное приспособление для стабилизации сил резания при обработке винтовых канавок ,а такге несколько вариантов конструкций гребенок для нарезания винтосых канавок .рсализузцих различим схемы резания и позволявшие- повысить производительность обработки . Исследованием математической подели динамической системы установлено , что наи-больиее влияние па размеры канавки оказывает перемещения суппорта с резцом с направлении осей суппорта хг и у2,г такге поворот относительно оси гг . Компенсировать псгропностк канавки , вызванные указанными стечениями , можно путем внесения соответствуицей коррекции в размеры статической настройки.

В четвертом разделе представлена математическая модель многокритериальной оптимизация регииоа резания при нарезании винтовых канавок с ыалын углом подъема-.профиля,а такге. установлены продолы оптимальных ревимоо резания при обработке различными способами.

Выбор оптимальных регимов рассматривается по четырем критериям -наибольпой производительности,наиыоныгой себестоимости,наибольшей прибыли и комплексному критерии,учитывающему влияние трех предыдущих. Оптимизация по каадоау из этих критериев рассматривается для случаев обработки резцом,гребенкой,фрезой и резцовой головкой. Вид целевых функций и ограничений для каждого из вышеописанных случаев различен . В случае оптимизации по прибыли при нарезании одиночным резцом

р = [ Цр /(тс+см1)] - ( С /<сш, ),коп/мин, СЮ)

где - оптовая цена детали,коп,

- птучное время на операции нарезания канавки,мин. се _ втучное время на остальные операции,мин, С - себестоимость изготовления канавки,коп, Т«т = (Км<*1/и ) + (Кнссн1"ж~«'",,;,/Кт ), мин, С =аК„1Е/и + К„ ( Ес„ + и )/ Кт ,коп,

К = аГ(Н./1000 Ь' , Кт =■ СС,К„/ Б4" И*"

Ь,И - наружный диаметр,длина,глубина,наг канавки,мм, л - коэффициент,учитывавший вспомогательное время,время на обслуживание и отдых, . - время на смену инструментами«, Е -стоимость станко-мийутн.коп,

и - приведенные затраты на эксплуатация инструмента.коп.

О

CV,K„,хул\.в - коэффициенты в формуле V = С„К„/ T'V*t'y . Найти экстремумы общим методом в больвинствй случаев трудно или невозмоано , поэтому разработана частная методика оптимизации . В случав применения критериев наивцсяей производительности и наименьшей себестоимости доказано ,что для нахождения экстремума необходимо провврить от 4 до 1Б сочетаний факторов и непос^едствен-1шм вычислением целевой функции определить точку оптимума.Если ме применяется критерии наибольшей прибили и комплексный ,то для нахождения точки йптимуыа применяется более слоеный алгоритм и решение находится численный методом с поиском первого приближения на ЭВМ. Комплексный критерий был сформирован следувцим образом:

к. = Si + it с« + h p. » сiii

где fa', , ¿v - вес (значимость) каздого критерия,

С„ г- безразмерной критерий »определяющий себестоимость, О ч< СоЧ< 1,

г. - безразнерний критерий,спределявций производительность,

0Ч< точ< i , ,-.... р„ - безразмерный.критерий,определяющий Прибыль,0 N< pON< 1, во Есох случаях ноль соответствует оптимальному значении. Безразмерные показатели строятся так: F, s (F - Fmirt ViF«,, - Fm,n ), (12)

где F - текучее значение, . Fmn - Минимальное значение, Fnw»- максимальное значение.

Ка основании математических моделей оптимизации разработан пакет прикладных программ , реализованный на языке TURBO - BASIC на Компьютере,совместимом с IBM PC ХТ/ПТ.С помощьв пакета,литературных, справочных й экспериментальных Данных проведено численное моделирование процесса обработки. В результате исследований уста-•новлсно .что оптимальные скорости резания.обеспечивающие наиболь-вуа произгодительность При нарезании резцом - 15...35 м/мин .гребенкой - 20... 40 м/мин , наименьшая себестоимость и лучиие показатели по комплексному критерии'достигаются при обработке гребенкой,а наибольшую прибыль приносит использование гребенок и резцовых головок.

В пятом раздело приводится методика экспериментального ис-

следования процесса нарезания винтовых канавок с малым углом подъема профиля.

■Для экспериментов использовались токарно -винторезные станки 16К20 и SNBdOOUM.a в производственных условиях - станки типа 1Б5. Нагрухсние в экспериментах по определению весткости производилось с помоцьв механизма поперечных подач и контролировалось динамо-

ыстром /10С--1,а персмецоние измерялось с помоср-Ги индикатора 1-ИГН. Экспериментальные исследования точности и чистоты поверхности.силовых и стойкостных характеристик производилось при нарезании винтовых канавок на палах диамстрон 100 ... 250 мм,длиной до 1000 им,вагой 1,5...Г) им и глубиной 0,5...2 ми,изготовленных из сталей 25ХГСЛ н 45.Использовались ревущие элементы из Оыстроревущей стали Р0К5 н твердого сплава Т'!5К0 . Заточка режущих элементов осуществлялась в "пструмпнталышх тисках на универсально - заточной станке кругами из белого электрокорунда и алиаза.

Для получения регрессионных занисииостей величин Па,Заахай, точности но пагу.сшрине и глубин« канавки ,сил резания, стойкости инструмента от решимоп и других параметров обработки использовались нногофакторпое планирование лксперимепта с примснениеи полного и дробных факторных планов . Обработка результатов эксперимент осуществлялась по стандартной мотодико с проверкой значимости коэффициентов урапптшн регрессии и адекватности моделей.

/¡ля оценки статических и динамических погрепностей обработки и силоинх закопоморностой-записывались осциллограммы с понощьп измерительного комплекта,г.остояг,его из динамометра 9ДЦ-600,усилителя ТП-5 .ялейфового осциллографа 11-117 . Для оценки степени износа инструмента при исследовании стойкостной модели использовался инструментальный микроскоп.

, Для измерения пероховатпети поверхности сначала от заготовки отрезались узкие кольца , затем винтовая канавка растачивалась с двух сторон для доступа иглы прибора в радиальном и осевом направлениях. Измерение иероховатости проводилось на профилографе-про-филометре модели 201.

ОБЩИЕ виИОДЫ

1. Разработана , экспериментально проверена и внедрена технология изготовления винтовых канавок малых размеров на деталях боль-, иого диаметра с высокой производительностью , низкой себестоимостью и заданной точностью , Высокая производительность и низкая себестоимость достигаются оптимизацией режимов резания, и применением нового технологического оснащения , а заданная точность - коррекцией профиля инструмента,а также компенсацией статических и динамических погрешностей.

2. Разработана м"тодика,позволяющая определить профиль инструмента по заданному профили винтовой канавки или решить обратную

i4

о

задача с учетом погрешностей,вызванных деформациями технологической системы ,а такяо погреиностей установки и изготовлений заготовки и инструмента.Разработан алгоритм расчета и комплекс программ для его реализации,

3. Установлено , что линейные составлявшие погрешности взаимного полопения инструмента и детали оказывают большее вли.лшо на точность размеров винтовых канавок , чем угловые составлявшие, которые начинает оказывать сильное влияние на точность при угле подъему канавки более 2°,

4. Получены аналитические зависимости,по которым можно определить составляющие статических и динамических погрешностей обработки в направлениях осей координат.

5. Установлено,что составлявшие погревности обработки , вызванные перемещением суппорта с инструментом в горизонтальной плоскости, а тайге его поворотом вокруг вертикальной оси .оказывавшие наибольшее влияние на точность винтовых канавок ,аогно компенсировать путеы коррекции полоебиия инструмента при статической настройке технологической системы.

6. Разработан ряд конструкций устройств адаптивного управления, позволявших компенсировать переменные составлявшие систематической погрешности обработки винтовых канавок.

?. Исследования показали , что нарезание инструментом типа " гребенки " обеспечивает большую производительность «меньшую себестоимость обработки,лучЕие показатели по комплексному крйтерм оптимизация режимов резания * чем другие способы изготовлена канавой рассматриваемого типа,

8. Установлено.что в момент врезания возникают кчлвбаниа,вызываю цио большие динамические погрешности канавки ,которые затухаю

- через 0,1...0,2 с.Для устранения этого явления необходимо пре дусмотреть соответствуюцие изменения в конструкции детали.

9. Установлено,что для увеличения точности обработки с помочь гребеикИ необходимо обеспечить минимально возможный вылет иис трумента,максимально возможное число режуцих элементов ,реви« обработки:« = 20 .,,35 м/минД= 0,2...0,5 мм,уделяя ловмшemit внимание предварительной обработке наружной поверхности aart товки.

10.Разработана методика оптимизации режимов резания при изгото! лении канавок с малым углом подъема,позволяюцяя осуществить i выбор при минимальных затратах времени.

11.Исследован вопрос Применения в качестве критериев оптимизац режимов обработки Привели я комплексной оценки,разработана м

тематические модели оптимизации по этим критериям. "

12.Получен алгорити и программный модуль для еыбора оптимальных режимов рсзппия по различны« критериям оптимизации.

13.Разработана методика нахождения меткости элементов технологической системы с помощью теории приближения функций.

14.Получены аналитические зависимости для определения сил резания, стойкости,всроховатости поверхности и точности обработки, канавки,которые могут применяться для управления технологическим процессом. '

15.Результата исследований имеат практическое значение , что подтверждается актами внедрения разработок на предприятиях. Годовой экономический эффект 3,1 тыс.рублей.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Вариант автоматизированной системы разработки технолог'1ческой документации ¡подготовка исходной информации и опыт эксплуатации. Тез.докл./Л.С.Тарапанов.П.В.Коськин,Г.И.Ватерных,А.Л.Деми-дов//Зоналышя научно-техническая конф, " Проблемы технологии, проектирования и диагностики в автоматизированных производствах напиностроения".-Ярославль,138G.-с.i10—1

!. А.С.Тарапаноп, П.В.Коськин. Повышение производительности нарезания винтовых канавок небольшого размера из &алах больного диаметра и длины // Режущие инструменты рациональной конструк ции и эффективные способы повыаения износостойкости .снижающие их расход в производстве. Материала научно -технического сове-' щания.-Омск,1987,- с.27-28.

. Коськин A.B., Тарапаноп П.С. Автоматизация проектирования технологических процессов механической обработки и технологической оснастки // Отчет по хоздоговорной теме 0Ф-Ю2. Раздел 6. H гос.регистрации 01830057640. - 0рел:ВЗМИ,198?.

. Коськин A.B. Особенности проектирования инструмента ям нарезания винтовых канавок невольного размера на валах больного диаметра и длины // Исследования в области инструментального производства и обработки металлов резанием.-Тула,ТулПИ.1988. -с. 74 - 80.

Коськин A.B. Особенности статической поднастройки при нарезании винтовых канавок // Исследования в области инструментального производства и обработки металлов резанием.- Тула: ТулПИ, 1989.- с.100 110.

Коськин A.B. Особенности выбора оптимальных иэ условия на*-

больяей производительности ренимов резания при фрезеровании винтовых канавой // Соверпслствовааие конструирования и технологии производства приборов,хааин .механизмов. Иатсриалц научно - технической конференции.- 0рел:НИП,1990.- с.240-253.

7. Коськин П.В, Повышенно качества нарезания винтовых канавок с малым углом подъема // Современные методы повывониа кг. юства и надежности продукции на предприятиях машиностроения. Материалы межрегионального научно - технического семинара. - 0рол,1990,-с. 17 - 21.

8. Коськин Й.В, Оптимизация по прибыли при изготовлении резьб и винтовых канавок // Современные методы повышения качества и надежности продукции на предприятиях машиностроения. Материалы межрегионального научно - технического семинара,- Орел,1930. -с. 65 - 97.

9. Коськин А.В. Токпрно - винторезный станок с механизмом компенсации погрешностей . Положительное ревение по заяпке на а/с. Заяз;;а И 4685779/00(062939). Заяил.СЗ.05.89. Реыение получено 26.07.90 г.

10.Коськин Л.В. Влияние динамических параметров технологической системы на точность нарезания винтовых канавик // Повышение надежности й долговечности выпускаемой продукции технологическими методами в машшостроениии. Материалы межрегионального научно - технического семинара. - Орел,1991.- с.25-29.

11.Коськин А.В.,Самойлов II.Н.Выбор оптимально параметров резания

, при нарезании винтовых канавок с небольшими углами подъема

профиля резцам или гребенкой из условия наибольшей производительности // Исследования в области инструментального производства и обработки металлов резанием . - Тула : ТулПИ ,1991.-

• с. 85 - 89. .

12.Князев 0.Л..Коськин 0.В. Вариант реализации системы автоматизированного Ьыбора решимов резания // Автоматизация исследования,проектирования и испытаний сложных технических систем I и проблемы математического моделирования.Тезисы докладов реги опальной научно - технической конференции. - Калуга, 1991. с.121