автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Проектирование дисковых шеверов с оптимальными смещениями исходного контура

Введение.

1. Обзор литературных источников.

2. Теоретические положения проектирования шеверов.

2.1. Целевая функция оптимизации.

2.2. Ограничения, накладываемые на конструкцию дискового шевера.

2.3. Концепция математической модели шевера.

3. Анализ правильности обработки зубчатых колес.

3.1. Интерференция колес, обработанных шевером.

3.1.1. Условие отсутствия интерференции.

3.1.2. Исследование интерференции обработанных колес.

3.1.3. Экстремальное значение функции интерференции.

3.1.3.1 Определение параметров экстремальной точки функции интерференции.

3.1.3.2 Исследование влияния чисел зубьев инструмента, обрабатываемого и сопряженного колес на значение функции интерференции в экстремальной точке.

3.1.4. Построение рационального алгоритма расчета ограничения для ввода в математическую модель дискового шевера.

3.2. Интерференция станочной пары шевер-обрабатываемое колесо.

4. Конструктивные и технологические ограничения параметров шевера.

4.1. Ограничение по положению основной окружности.

4.2. Ограничение по допустимому заострению вершины зуба шевера.

4.3. Ограничение по допустимой ширине впадины между зубьями шевера.

4.4. Ограничение по допустимому радиальному зазору.

4.4.1. Влияние коэффициента смещения исходного профиля или коэффициента утолщения зуба шевера на изменение величины допустимого радиального зазора в станочном зацеплении.

4.4.2. Математическое описание ограничения по допустимому радиальному зазору.

4.5. Ограничение по допустимому изменению угла зацепления станочной пары шевер-обрабатываемое колесо.

5. Математическая модель шевера.

5.1. Математическая модель шевера с расчетной и заданной глубинами стружечных канавок.

5.2. Графическая интерпретация математических моделей дискового шевера

5.3. Аналитическое определение области допустимых решений 160 6. Исследование дисковых шеверов с использованием математической модели.

6.1. Влияние параметров инструмента на величину припуска на переточку.

6.1.1. Влияние угла скрещивания и модуля.

6.1.2. Влияние высоты ножки зуба инструмента.

6.1.3. Влияние глубины стружечной канавки.

6.1.4. Влияние числа зубьев шевера.

6.1.5. Влияние коэффициента стачивания глубины стружечной канавки.

6.2. Исследование параметров стандартных шеверов.

6.3. Рекомендации по изменению параметров стандартных шеверов.

Зубчатые передачи занимают важное место в машинах и агрегатах и часто работают при больших окружных скоростях и с высокими нагрузками. Качество этих передач определяют такие важнейшие показатели работы машины как долговечность, уровень шума, вибраций и т.д. Поэтому совершенствование методов чистовой обработки зубчатых колес, определяющих качество и точность изделия, является важной задачей.

Наиболее производительной финишной операцией зубообработки является шевингование. Шеверы, учитывая сложность их проектирования, изготовления и эксплуатации, являются дорогостоящими инструментами. В процессе шевингования с боковых сторон поверхностей зубьев колес срезаются тонкие стружки. В процессе эксплуатации шеверов при их переточке заново перешлифовывается эвольвентный профиль зубьев.

На передовых заводах, например ВАЗ, шеверы перетачивают 3 -г 5 раз в смену, одновременно корректируя их профиль, для исключения искажения зубьев обрабатываемого колеса. Увеличение количества переточек, учитывая сложность инструмента и его стоимость, является важной задачей. Последнее зависит от выбора оптимальных параметров инструмента. При их выборе необходимо учитывать многочисленные и в большинстве противоречивые условия: прочность инструмента; возможность его изготовления; точность обработки колес, исключающую их интерференцию; допустимое изменение углов зацепления при эксплуатации; гарантированные изменения радиальных зазоров и отсутствие заклинивания пары шевер-обрабатываемое колесо; максимально возможный припуск на переточку и другие. Основные параметры шевера определяются допустимыми максимальным и минимальным коэффициентами смещения исходного контура хо5

Обеспечить указанные условия традиционными методами проектирования на основе плоскостной схемы зацепления достаточно сложно, а часто не возможно. Этим объясняются существенные недостатки стандартных шеверов.

Существующие методики проектирования не обеспечивают выбор оптимальных конструктивных параметров инструмента, поэтому задача совершенствования конструкции зуборезного инструмента, повышение срока его службы за счет увеличения количества допустимых переточек и сокращение времени на проектирование шеверов является актуальной и практически значимой задачей.

11.Результаты работы, представленные в виде методологического, программного обеспечения и практических рекомендаций по проектированию дисковых шеверов, используются на ОАО "МИЗ" (г. Москва), АО "Завод "Редуктор" (г. Санкт-Петербург), а также в учебном процессе кафедры "Инструментальная техника и теория формообразования "МГТУ "Станкин".

1. Аванесов Г.И. Исследование зацепления шевер-колесо с целью теоретического определения параметров модификации зубьев шевера, снижающей шум цилиндрической прямозубой передачи: Дис. . к.т.н., Ташкент, 1974. -260с.

2. Адам Я.И., Овумян Г.Г. Крупномодульный шевер // Станки и инструмент, 1961. № 12.-c.34.

3. Бабак В.Ф. Исследование геометрических параметров и условий работы режущих кромок шеверов: Дис. к.т.н., 1970 .

4. Бакингэм Э. Цилиндрические зубчатые колеса. ОНТИ НКТП, 1935. 377с.

5. Бакингэм Э. Руководство по профилированию зубчатых передач. ч.Ш. Машгиз, 1948. -142с.

6. Барсов А.И. Технология инструментального производства. М.Машиностроение, 1975,-272с.

7. Болотовский И.А. Коэффициенты формы зуба // Вестник машиностроения, 1955. №2.-с.

8. Болотовский И.А. К вопросу о рациональном выборе коэффициентов смещения зубчатых передач // Труды уфимского авиационного института. Уфа, 1957. вып.З, -с.75-102.

9. Болотовский И.А., Копытова 0.Ф. Наибольшие коэффициенты перекрытия цилиндрических зубчатых передач, нарезанных стандартным инструментом. // Теория механизмов и детали машин, -Уфа: УАИ им. С. Орджоникидзе, 1974. вып. 1,-с. 11-22.

10. Болотовский И.А., Гурьев Б.И., Смирнов В.Э., Шендерей Б.И. Цилиндрические эвольвентные зубчатые передачи внешнего зацепления. М.:Машиностроение, 1977. -160 с.

11. Бычков Р.П. Выбор коэффициента смещения исходного контура для долбяков // Станки и инструмент. 1970. № 3. -с.35.

12. Васильев В.М. Об одной теореме из теории зацепления пространственныхпередач // Изв. вузов, Машиностроение, 1963 , №5. -с.

13. Волженская A.M. Эвольвентная передача с регулируемым боковым зазором при постоянном межосевом расстоянии // Проблемы качества и прочности зубчатых передач. М.: Наука, 1961. сб.12. -с.140-154.

14. Вулгаков Э.Б., Васина JI.M. Эвольвентные зубчатые передачи в обобщающих параметрах. -М., Машиностоение, 1978. -174с.

15. Гавриленко В.А. Геометрическая теория эвольвентных зубчатых передач. Машгиз, 1949. -403с.

16. Гавриленко В.А. Цилиндрическая эвольвентная зубчатая передача. Машгиз, 1956. -296с.

17. Гавриленко В.А. Основы теории эвольвентной зубчатой передачи. -М.: Машиностроение, 1962. -431с.

18. Гавриленко В.А. Зубчатые передачи в машиностроении. Машгиз, 1962. -531с.

19. Гехт П.Ш. Расчет шевера для шевингования конических колес со спиральным зубом // Станки и инструмент. 1962. № 12. -с. 18.

20. Грановский И.И. Кинематика резания. Машгиз, 1948. -200с.

21. Громан М.Б. Графики для подбора коррекции зубчатых передач и указания к их применению // Вестник машиностроения, 1957. № 7. -с.

22. Грубин А.Н., Лихциер М.Б., Полоцкий М.С. Зуборезный инструмент, ч. I и II, Машгиз, 1946-1947.-С.266,231.

23. Гурьев Б.И. К вопросу о сопряженности зубьев колес, нарезанных долбякамиМеханика машин. -М.: Наука, 1969. вып.21-22.-с.67-76.

24. Демкин Н.Б. Контактирование шероховатых поверхностей. М.: Наука, 1970. -227с.

25. Дибнер Л.Г., Цофин Э.Е. Заточные автоматы и полуавтоматы. М.: Машиностроение, 1978. -276 с.

26. Дикер Я.И. Эвольвентное зацепление с прямыми зубцами. Оргаметалл, 1935.

27. Дикер Я.И. Ограничения при нарезании коррегированных зубчатых колес при больших смещениях исходного контура // Вестник машиностроения. 1955.№ 4. -с.

28. Дружинина С.Н. Проектирование шеверов для мелкосерийного производства зубчатых колес // Работы лаборатории станкоинструментального завода им. Орджоникидзе, 1954. вып. 2.

29. Дусев И.И Подрезание зубьев зубчатых колес при нарезании // Изв. вузов. Машиностроение, 1965. № 6.35.3лотопольский М.Д. Основы винтовой теории пространственных зацеплений // Труды ленинградского технологического ин-та им. Ленсовета, 1953. вып. 25.

30. Калашников H.A. Исследование зубчатых передач. Т.1. Машгиз, 1941. -410с.

31. Калашников H.A., Коган Г.И., Козловский И.С., Корзинкин В.И., Тайц Б.А. Производство зубчатых колес. -М.: Машгиз, 1965.

32. Калашников С.Н. Обработка зуба цилиндрических колес // Справочник технолога машиностоителя. Т.1, 1963. -с.404-409.

33. Клепиков В.Д. Шевинговальные процессы. Машгиз, 1946. -146с.

34. Клепиков В.Д. к.т.н., доц. Бернишевинг-процесс // Вестник машиностроения, 1947. № 3. -с.52-56.

35. Клепиков В.Д. Повышение эффективности процесса зубошевингования. "Станки и инструмент", 1960, №10. -с.

36. Козлов Д.Н. Шевингование зубчатых колес. -М.:высшая щкола, 1978. -216с.

37. Колчин Н.И. Аналитический расчет плоских и пространственных зацеплений. Машгиз, 1949.-210с.

38. Колчин И.И., Вейц Л.М., Миценгельдер М.Л. Основные сведения о зубчатых передачах и зацеплениях. -М.-Л.: Машгиз, 1962. -323с.

39. Копф И.А. Бочкообразное шевингование: Дис. . к.т.н., 1969.

40. Котельников В.П. Минимальное число зубьев прямозубого колеса, нарезанного стандартным долбяком // Станки и инструмент, 1973. № 4. -с. 24-25.

41. Крагельский И.В., Виноградова И.Э. Коэффициенты трения. Машгиз, 1962. -22с.

42. Крылов H.H. Кинематика зубчатых передач с переменным углом между скрещивающимися осями // Труды семинара по теории машин и механизмов, Наука, 1965. вып. 108.

43. Кудрявцев A.A. Станки инструментального производства. -М.: Машиностроение, 1968. -380с.

44. Кудрявцев В.Н. Зубчатые передачи. Машгиз, 1957.

45. Кудрявцев В.Н. Зубчатые и червячные передачи. // Справочник металлиста в 5-ти т., -М.: Машиностроение, т.1, 1976. -с.584-699.

46. Курлов Б. А. Винтовые эвольвентные передачи. Справочник, -М.: Машиностроение, 1981.-176с.

47. Лейн A.M. Опыт МИЗа по повышению качества режущего инструмента. // Станки и инструмент. 1979. № 2. -с.3-4.

48. Лист Г.Н. Винтовые зубчатые колеса // Станки и инструмент. 1957. №№ 6 и 7,. -с.

49. Литвин Ф.Л. Основные положения шевинг-процесса. // Сб. работ по зуборезному делу, ( ЛОНИТОМАШ), 1939. № 1.

50. Литвин Ф.Л. Цилиндрические винтовые колеса для передачи вращения между скрещивающимися осями // Зубчатые зацепления, кн. 1(сб. ЛОНИТОМАШ), 1946.

51. Литвин Ф.Л. Аналитические методы исследования пространственных зацеплений // Труды семинара по теории машин и механизмов, 1961. вып. 84.

52. Литвин Ф.Л. Подрезание зубцов плоских и пространственных зацеплений. // Теория передач в машинах. Машгиз, 1963.

53. Литвин Ф.Л. Теория зубчатых зацеплений. -М.: Наука, 1968. изд. 2.-584с.

54. Люкшин B.C. Теория винтовых поверхностей в проектировании режущих инструментов. -М.: Машиностроение, 1968. -371с.

55. Матюшин В.М. Зуборезные долбяки / Технология производства и контроля. -М.: Машгиз, 1948.

56. Матюшин В.М. Исследование геометрии режущих элементов прямозубых долбяков // Станки и инструмент, 1949. № 8. -с.1.63 .Матюшин В.М. О применении зуборезных долбяков // Вестник машиностроения, 1954. № 8. -с.43-45.

57. Меррит X. Зубчатые передачи. -М.: Машгиз, 1947, -362с.65 .Металлорежущие инструменты. Справочник технолога. / Под ред. М.Д. Пекарского. -М.: Свердловск, Машгиз, 1949. -324 с.

58. Милыптейн М.З. Точность профиля зуба шевингованных зубчатых колес средних модулей // Вестник машиностроения, 1961, № 9. -с.57.

59. Милыптейн М.З. Исследование точности процесса шевингования зубчатых колес средних модулей: Дис. . к.т.н. Киевский ордена Ленина политехнический ин-т, 1962. -255 с.

60. Милыптейн М.З. Шевингование зубчатых колес. Киев.-Вища школа, 1979. -210с.

61. Общестроительные нормативы режимов резания: Справочник / А.Д. Локтев, И.Ф.Гущин, Б.Н.Балашов. М:, Машиностроение, 1991. -304с.

62. Ординарцев И.А., Филипов Т.И. Автоматизация производства режущего инструмента. Л.: Машиностроение, 1972. -263 с.

63. Пекарский М.Д. Процесс резания при шевинговании // Пути повышения производительности при нарезании зубчатых колес. ч.П, Машгиз, 1954.

64. Палей М.М. Технология производства режущего инструмента. -М.: Машгиз, 1963. -483с.

65. Петрусевич А.И. Цилиндрические прямозубые, косозубые и шевронные колеса // Детали машин. Справочник в 3-х т. -М.: Машиностроение. Т.З, 1969. -с.15-156.

66. Петрухин С.С. Элементы анализа геометрических параметров режущей части металлорежущих инструментов: Дис. . к.т.н., Тула, 1948.

67. Подгаецкий М.М. Шевингование малозубых колес шеверами с равнонагруженными режущими кромками: Дис. . к.т.н., Саратов, 1988. -210с.

68. Полоцкий М.С. Долбяки для нарезания зубчатых цилиндрических колес с эвольвентным профилем / Машиностроение. Энциклопедический справочник. Т. 7, 1947.

69. Полоцкий М.С. Повышение точности быстроходных зубчатых передач шевингованием // Труды ЦНИИТМАШ, 1960. № 10. -с.5-63.

70. Полоцкий М.С. Возможности процесса шевингования и повышение точности турбинных передач // Современные методы оценки качества и пути повышения точности изготовления зубчатых передач, Машгиз, 1962.

71. Порубановский В.А. Проверочный расчет долбяков для колес внутреннего зацепления на отсутствие интерференции профилей при врезании // Станки и инструмент, 1948. № 8. -с. 18-20.

72. Производство зубчатых колес. Справочник / под ред. Б.А. Тайца, Ь.: Машиностроение, 1976, -730 с.

73. Решетов Л.Н. Коррегирование эвольвентных зацеплений. ОНТИ, 1935.

74. Родин П.Р. Металлорежущие инструменты. Киев.- Вища школа, 1968, -432с.

75. Родин П.Р., Климов В.И., Якубсон С.Б. Технология изготовления зуборезного инструмента. -К.: Техника, 1982. -208с.

76. Романов В.Ф., Якиманский В.В. Расчет круглых шеверов. // Станки и инструмент. 1953. № 5. -с. 13.

77. Романов В.Ф. Проектирование зуборезного инструмента в автомобильной промышленности // Пути повышения точности и производительности при нарезании зубчатых колес. -М.: Машгиз, 1954.

78. Романов В.Ф. Проверочный расчет долбяков при нарезании колес с внутренним зацеплением // Вестник машиностроения, 1962. № 12. -с.61.

79. Романов В.Ф. Шевингование // Справочник металлиста. М.: Машгиз, 1965. -с.524-540.

80. Романов В.Ф. Зуборезные работы // Краткий справочник металлиста. М.: Машгиз, 1965.

81. Романов В.Ф. Зубодолбление // Зубоотделочные процессы. Т.З, М.: Машгиз, 1966.

82. Романов В.Ф. Расчеты зуборезных инструментов. М.: Машиностроение,1969.-251с.

83. Романов В.Ф. Проектный расчет долбяков // Станки и инструмент. 1969. № 6. -с.36.

84. Сахаров Г.Н., Арбузов О.Б., Боровой Ю.Л. Металлорежущие инструменты. Учебник для вузов. -М.: Машиностроение, 1989. -328с.

85. Семенченко И.И. Режущий инструмент. Т.4, 1944. -440с.

86. Семенченко И.И., Матюшин В.М., Сахаров Г.Н. Проектирование металлорежущих инструментов. -М.: Машгиз, 1962. -952с.

87. Смирнов В.Э., Болотовский И. А. Коррегирование, обеспечивающее равнопрочность зубьев // Расчет и конструирование деталей машин. -М.: Машгиз, 1959. -с.59-65.

88. Справочник по геометрическому расчету эвольвентных зубчатых и червячных передач / Под общ. ред. Болотовского И.А.- М., Машиностроение, 1986. -448с.

89. Справочник зубореза-фрезеровалыцика / Адам Я.М., Овумян Г.Г. -М., 1961. -272с.

90. Справочник инструментальные стали / Гуляев А.П., Малинина К.А., Саверина С.М. -М.: Машиностроение, 1975. -270 с.

91. Справочник инструментальщика / Под ред. Ординарцева И.А., Филипова Т.П. М.: Машиностроение, 1987. •ЮО.Справочник конструктора инструментальщика: Под ред. Баранчиков В.И. -М.: Машиностроение, 1994. -560с.

92. Справочник по коррегированию зубчатых колес/ Болотовская Т.П., Болотовский И.А., Смирнов В.И. -М.: Свердловск: Машгиз, 1962. -215с.

93. Справочник по коррегированию зубчатых колес. ч.2 / под ред. Т.П. Болотовского, И.А. Болотовского, Г.С. Бочарова и др. -М.: Машиностроение, 1967. 576 с.

94. Справочник машиностроителя. В 6-ти томах. Т.1/ Под. ред. Ачеркан Н.С. -М.: Машгиз, 1954.-568с.Ю4.Справочник металлиста, т. 1, 2, 3, 4, Машгиз, 1961.

95. Тамарин A.A. Опыт шевингования крупных зубчатых колес турбинных редукторов // Вестник машиностроения, 1951. № 6. -с.24-30.

96. Тайц Б.А. Точность и контроль зубчатых колес. М.: Машиностроение, 1972. -368 с.

97. Чапаев Н.П. Изготовление и отделка зубчатых колес. Москва, 1949. -199с.

98. Ю.Часовников Л.Д. Передачи зацеплением. Машгиз, 1969. -487с.111 .Чубриков К.Д. Исследование дисковых шеверов условия работы режущих кромок. Силовые зависимости при шевинговании: Дис. . к.т.н., Мосстанкин, 1974, -235с.

99. Цвис Ю.В., Павлов Л.Е. Состояние и перспективы развития зуборезного инструмента // Станки и инструмент. 1946, № 6. -с.25.ПЗ.Цвис Ю.В. Профилирование режущего инструмента. М.: Машгиз, 1961. -154с.

100. Шишков В.А. Образование поверхностей резанием по методу обкатки. Машгиз, 1961.

101. Штенников Ф.В. Увеличение стойкости шеверов // Станки и инструмент. 1946. №1.-с.25.Пб.Штенников Ф.В. Приспособление для нарезки зуба на ножах сборных шевер-реек // Станки и инструмент. 1947. № 3. -с.28.

102. Якубсон С.Б. Технологические возможности изготовления долбяков под шевингование // Станки и инструмент. 1963. № 9. с.5-6.