автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Разработка и исследование процесса обработки непрерывным делением торцовых муфт торцовыми резцовыми головками

На правах рукописи

АББЯСОВ ВАЛЕРИЙ МИХАЙЛОВИЧ ^^^

Разработка и исследование процесса обработки непрерывным делением торцовых муфт торцовыми резцовыми головками

Специальность 05.02.08 - «Технология машиностроения»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель кандидат технических наук, профессор

П.Е.Елхов

МОСКВА 2006

Работа выполнена в Московском государственном техническом университете «МАМИ» на кафедре «Комплексная автоматизация машиностроения».

Научный руководитель: Кандидат технических наук,

профессор Елхов П.Е.

Официальные оппоненты: - Доктор технических наук,

профессор Клепиков В.В.

- Кандидат технических наук, профессор Михайлов В.А.

Ведущая организация: Научно-исследовательский

институт технологии автомобильной промышленности (ОАО «НИИТавтопром»)

Защита диссертации состоится «<Р.4» -^¿Я^2006г. в /^часов на заседании диссертационного совета Д 212.140.02 при Московском государственном техническом университете «МАМИ» по адресу: 107023, Москва, Б.Семеновская ул., 38, зал заседаний Ученого Совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ «МАМИ».

Автореферат разослан «¿?/> 2006г.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, просим прислать по указанному адресу.

Ученый секретарь Ученого Совета

д.т.н., профессор Ершов М.Ю.

Я&96 Л Ш7-

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. В последние годы резко возросли требования, предъявляемые к повышению точности, надежности и долговечности механизмов автомобилей и тракторов при одновременной минимизации их массы и габаритов. Это, в значительной степени, определяется качеством элементов соединения и передачи движения и, в частности, торцовыми зубьями, которые находят все более широкое практическое применение в устройствах блокировки дифференциалов, в механических и гидравлических полуавтоматических коробках передач, торцовых муфтах и в других узлах соединения валов и передачи вращающего момента.

На машиностроительных заводах процесс нарезания торцовых муфт является одним из наиболее сложных и трудоемких процессов, т.к. это связано со специфическими особенностями производственного оборудования и требованиями, предъявляемыми к торцовым муфтам.

В современных условиях традиционные методы обработки не обладают необходимой производительностью и точностью, а изготовленные торцовые муфты, во многих случаях, перестали удовлетворять предъявляемым к ним высоким эксплуатационным и производственным требованиям.

Широкое использование торцовых муфт, с одной стороны, и недостатки существующих методов их обработки и видов зацеплений с другой, привело к необходимости разработки новых более прогрессивных схем формообразования зубьев торцовых муфт, позволяющих значительно повысить производительность и точность обработки, а также улучшить качество получаемого соединения.

Разработка этой проблемы определяет актуальность настоящей работы.

Цель работы. Целью диссертации является повышение производительности и точности процесса обработки торцовых муфт на основе разработки и исследования непрерывного процесса нарезания резцовыми головками торцовых зубьев с регулируемым пят

Достижение указанной цели предполагает постановку и решение следующих основных задач:

1) провести теоретическое исследование кинематики непрерывного процесса нарезания зубьев торцовых муфт резцовыми головками;

2) определить особенности расчета и конструирования инструмента для нарезания торцовых муфт;

3) разработать алгоритм расчета на ЭВМ основных размеров инструмента и параметров непрерывного процесса обработки торцовых муфт;

4) определить влияние наладочных параметров и действующих при обработке сил резания на точность формообразования боковых поверхностей зубьев торцовых муфт;

5) провести анализ методов и средств контроля исследуемых торцовых муфт, разработать методику и получить аналитические выражения для контроля толщины равновысоких гипоциклоидальных зубьев торцовых муфт;

6) разработать лабораторную установку для проверки и подтверждения правильности теоретических исследований;

7) экспериментально исследовать в производственных условиях производительность и точность предлагаемого метода обработки торцовых муфт.

Объектом исследования является технология нарезания зубьев торцовых

муфт.

Предметом исследования является процесс нарезания торцовых равновысоких зубьев, имеющих плоский профиль боковых поверхностей.

Методы исследования. Теоретические исследования параметров непрерывного процесса обработки торцовых муфт основаны на методе кинематического анализа и построении Бобилье. Экспериментальная часть работы при обработке опытных данных основана на методе статистической обработки результатов экспериментальных исследований проф. Я.И.Лукомского.

Научная новизна. Научная новизна работы нашла выражение в следующих полученных результатах:

- определены аналитические зависимости для определения основных размеров инструмента и параметров непрерывного процесса обработки зубьев торцовых муфт и разработана методика их корректировки при выборе стандартной резцовой головки;

- разработан алгоритм для расчета на ЭВМ основных размеров резцовой головки и наладочных параметров непрерывного процесса обработки торцовых муфт;

- получены аналитические зависимости для определения влияния технологических факторов на точность нарезания зубьев торцовых муфт;

- разработан метод контроля по двум роликам толщины равновысоких торцовых зубьев.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается:

- использованием метода кинематического анализа;

- построением Бобилье;

- разработкой теоретических положений на основе последних достижений в области нарезания зубьев торцовых муфт;

- результатами экспериментальных исследований и их сопоставление с полученными аналитическими зависимостями.

Практическая ценность работы определяется:

- возможностью обработки одним инструментом торцовых муфт различных диаметров с различным числом зубьев и различной кривизной профиля;

- разработкой метода контроля по двум роликам толщины торцовых зубьев, направленного на повышение точности измерения;

использованием и расширением технологических возможностей существующих торцовых резцовых головок.

Апробация работы. Результаты работы приняты к внедрению на заводе ОАО «Комплект».

Основные положения диссертации доложены: на международной научно-технической конференции МГТУ «МАМИ» в 2001г., на научных семинарах кафедры «Стандартизация, метрология и сертификация» МГТУ «МАМИ» в 2000г. и 2001г., на научном докладе на кафедре «Комплексная автоматизация машиностроения» МГТУ «МАМИ» в 2006г.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в пяти печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав основной части, заключения, списка использованной литературы и приложения. Она содержит 160 страниц машинописного текста, 56 рисунков, 12 таблиц, приложение на 27 страницах и список литературы из 72 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении дается краткая характеристика состояния проблемы повышения производительности и точности процесса обработки зубьев торцовых муфт, обоснована актуальность исследования, формулируется цель диссертации, научная новизна и практическая ценность выполненной работы.

В первой главе «Состояние вопроса. Цель и задачи исследования» проведен обзор и анализ современного состояния вопроса исследований в области обработки торцовых муфт, как у нас в стране, так и за рубежом. Установлены основные требования, предъявляемые к новым методам обработки, выполнение которых является актуальной технологической задачей:

1) для получения больших скоростей резания, соответствующих новым материалам, необходимо создавать вращательное движение как инструменту, так и заготовке;

2) при высокой производительности новый способ должен обладать высокой точностью, предъявляемой на современном этапе к торцовым муфтам;

3) для повышения стойкости инструмента каждый зуб при нарезании одной впадины должен проходить в металле минимальный путь;

4) простота и дешевизна инструмента как в изготовлении, так и в эксплуатации.

На основании анализа состояния вопроса определены цель и задачи исследования.

Торцовые муфты относятся к группе так называемых управляемых муфт. Они нашли широкое применение в узлах соединения валов и передачи вращающего момента, к которым предъявляются повышенные требования в отношении центрирующей способности, обеспечения взаимозаменяемости деталей и минимизации габаритных размеров.

Условия контакта между зубьями определяются их формой, точностью изготовления и монтажа. Торцовые муфты требуют строгой соосности соединяемых валов, и даже при весьма точном изготовлении зубьев двух соединяемых торцовых полумуфт, незначительные смещения валов муфты в радиальном и угловом направлениях приводят к значительным нарушениям контакта между зубьями.

Обработка торцовых зубьев в условиях серийного и крупносерийного производства осуществляется различными методами, оказывающих существенное влияние не только на производительность и экономику процесса, точность обработки зубьев, но также определяющих геометрию зацепления и эксплуатационные характеристики торцовых муфт. При этом, в зависимости от метода изготовления, торцовые зубья могут иметь различный профиль боковых поверхностей.

Рассмотрены основные методы изготовления торцовых муфт с плоскими, эвольвентными, круговыми и эпициклоидальными зубьями.

Наиболее распространенными методами изготовления торцовых муфт с плоскими рабочими поверхностями зубьев являются: групповая обработка дисковым профильным инструментом и тремя дисковыми фрезами по методу

единичного деления, а также дисковой червячной фрезой по методу непрерывного деления.

При зацеплении зубьев с плоскими рабочими поверхностями из-за погрешностей изготовления, монтажа, деформаций и износа элементов муфты, имеет место «кромочный» контакт, приводящий к смятию кромок зубьев и снижению несущей способности торцовой муфты. Это становится весьма актуальным для современных агрегатов, работающих с высокими скоростями и передающих возросшие нагрузки.

В настоящее время торцовые муфты с эвольвентными зубьями изготавливаются: эвольвентным долбяком, цилиндрической червячной фрезой и инструментом чашечно-конической формы по методу непрерывного деления.

Область применения торцовых муфт с эвольвентными зубьями ограничивается высокой стоимостью и трудоемкостью изготовления режущего инструмента.

Торцовые муфты с круговыми зубьями нарезаются торцовыми резцовыми головками фирмой «Gleason» (США), торцовой протяжкой и двумя взаимозацепляющимися резцовыми фрезерными головками фирмой «Modul» (ФРГ) по методу единичного деления.

Эксплуатационные характеристики круговых зубьев выше, чем зубьев с плоскими рабочими поверхностями, т.к. пятно контакта в таком зацеплении удалено от кромок зубьев к среднему диаметру. Однако метод единичного деления, применяемый для нарезания торцовых муфт с круговыми зубьями, имеет существенный недостаток - дополнительные затраты времени на холостые ходы, необходимые для подвода, отвода и поворота на зуб заготовки.

Торцовые муфты с коническими (переменной высоты) эпициклоидальными зубьями нарезаются торцовыми резцовыми головками фирмами «Klingelnberg» (ФРГ) и «Oerlikon» (Швейцария) по методу непрерывного деления.

Изготовление торцовых муфт с коническими эпициклоидальными зубьями по сравнению с торцовыми муфтами с круговыми зубьями обладает следующими основными преимуществами:

1) более высокая производительность нарезания зубьев без дополнительных затрат времени на холостые ходы;

2) возможность одним и тем же инструментом нарезать торцовые муфты различных диаметров с различным числом зубьев и кривизной профиля;

3) менее трудоемкий расчет геометрических параметров зуборезных станков.

Однако такие торцовые муфты имеют и ряд недостатков:

1) невысокая точность обработки зуба из-за обработки разных сторон зуба разными рабочими поверхностями резца;

2) несимметричность зуба;

3) наличие погрешности зацепления, свойственной коническим зубьям переменной высоты;

4) снижение долговечности торцовых муфт из-за наличия радиальной силы в зацеплении конических зубьев.

Проведенный в диссертации анализ современных методов изготовления торцовых муфт, их преимуществ и недостатков позволил определить основные требования, предъявляемые к новым методам обработки и актуальность технологической задачи их создания.

Основным требованиям, предъявляемым к современным методам обработки, удовлетворяет процесс обработки непрерывным делением торцовых муфт торцовыми резцовыми головками, принципиальная схема которого приведена на рис. 1.

Инструмент и деталь вращаются в одном направлении с постоянными угловыми скоростями, а ось инструмента параллельна оси детали. Это позволяет нарезать равновысокие зубья и за один оборот инструмента каждый резец обрабатывает две впадины детали, образуя разноименные профили двух

зубьев. Для обеспечения полной обработки зубьев, детали сообщается движение в плоскости, параллельной ее оси.

Во второй главе проведено теоретическое исследование кинематики непрерывного процесса обработки торцовыми резцовыми головками гипоциклоидальных зубьев торцовых муфт.

Использование метода кинематического анализа непрерывного процесса обработки торцовых зубьев позволило определить, что применение предлагаемого метода обработки позволяет получать три вида продольного профиля зубьев - плоский, укороченный гипоциклоидальный и удлиненный гипоциклоидальный.

Анализ формы боковой поверхности торцовых гипоциклоидальных зубьев, нарезаемых предлагаемым методом обработки показывает, что использование укороченной гипоциклоиды по сравнению с удлиненной гипоциклоидой ограничивается: во-первых, меньшим радиусом кривизны нарезаемых зубьев при одном и том же размере инструмента; во-вторых, необходимостью создания зацепления с вогнутыми и выпуклыми зубьями. Поэтому в работе предлагается расчет параметров непрерывного процесса обработки торцовых муфт осуществлять таким образом, чтобы продольная

5

Рис.1

кривизна нарезаемых зубьев принимала бы форму удлиненной гипоциклоиды, что предопределяет получение зацепления с выпуклыми зубьями.

Схема образования удлиненного гипоциклоидального профиля приведена на рис.2.

В теоретической части выведены формулы для расчета основных размеров резцовой головки и параметров непрерывного процесса обработки зубьев торцовых муфт: номинального радиуса резцовой головки Я,, межосевого расстояния д,, мгновенного радиуса вращения Л,, радиуса обката Р.г, радиуса неподвижной окружности У, частоты вращения инструмента я, и частоты вращения детали и,.

Зависимость для нахождения наименьшего необходимого радиуса резцовой головки имеет вид:

»

Рис.2

Л,

•у¡р' ■п)2 п2

где р - радиус кривизны нарезаемых зубьев, вычисляемый по формуле: (г,-Г2)2+ 4гг

- (2) где / - задаваемый допуск на бочкообразность зубьев, при назначении которого необходимо учитывать величину пятна контакта между зубьями и величину- суммарной погрешности обработки;

г, - радиус детали по внешней стороне зубьев; г} - радиус детали по внутренней стороне зубьев; г - средний радиус зубьев:

г « ЦЬ-'-, (3)

I »

г, - число резцов резцовой головки; г, - число зубьев полумуфты;

п - параметр, показывающий, через какое число зубьев в заготовку входит следующий резец резцовой головки.

Радиус кривизны р одинаковых полумуфт, имеющих выпуклые зубья, должен быть больше минимального своего значения, определяемого по формуле:

_ 0,349 • Мт • к1и Е

гшш Г Т2 I

Р. К' 2! , (4)

где М^ - максимальный крутящий момент, передаваемый муфтой; [ак] - допустимое контактное напряжение смятия на рабочих поверхностях зубьев;

кК! - коэффициент, учитывающий дополнительные нагрузки на зубья муфты в момент включения; к - высота зуба.

После расчета радиус резцовой головой необходимо выбрать ближайшим большим из стандартного ряда номинальных размеров резцовых головок. Резцовая головка выбирается большего диаметра из соображений, что при обработке не должен быть превышен задаваемый допуск на бочкообразность зубьев.

Корректировка размеров резцовой головки и выбор стандартной резцовой головки радиуса производится за счет изменений условий обката.

Получаемая бочкообразность зубьев рассчитывается по формуле:

Межосевое расстояние между центрами вращения заготовки и резцовой головки:

Условия полной обработки всех зубьев полумуфты:

1) в случае обработки заготовки с четным числом зубьев обработка всех зубьев будет осуществляться тогда, когда заготовка к моменту входа следующего резца не только повернется на угол между нечетным количеством зубьев, но и если это нечетное количество зубьев не будет кратным общему числу зубьев;

2) в случае обработки заготовки с нечетным числом зубьев действует то же правило с единственным отличием, что можно осуществлять поворот заготовки на четное количество зубьев;

3) при значении параметра п =1 заготовка к моменту входа следующего резца повернется на один зуб.

Анализ полученных аналитических зависимостей показывает, что предлагаемый метод обработки универсален, т.е. позволяет одним инструментом вести обработку торцовых полумуфт с различным числом зубьев и различной кривизной их профиля. Так, увеличение числа нарезаемых зубьев

VD 2 2 : 2 2

-г -я

(г2-2 г,-п)

(5)

(6)

полумуфты приводит к увеличению их бочкообразности, а увеличение значения параметра п приводит к уменьшению бочкообразности зубьев.

Рассмотрен случай получения большей бочкообразности профиля зубьев благодаря наклону инструментального шпинделя станка на угол г .

В зависимости от того, в какую сторону происходит наклон резцовой головки, впадина у наружного диаметра зубьев прорезается меньшей или несколько большей глубины, чем у внутреннего диаметра, а величина получаемой бочкообразности рассчитывается по формуле:

-(V1)2 (7)

(22-2-г,-я) V (г2-2-г,-и) 2

Выведена зависимость для определения наибольшего числа резцов инструмента из условия исключения подрезания зубьев в процессе обработки торцовой полумуфты:

л

(г2 ■ эш —) + (г, -г2 сои- ) агсзш(-------^—)

(8)

Разработан алгоритм для расчета на ЭВМ основных размеров резцовой головки и наладочных параметров непрерывного процесса обработки торцовых полумуфт.

В третьей главе «Влияние технологических факторов на эксплуатационные показатели торцовых муфт, образованных резцовыми головками по методу непрерывного деления» рассмотрен вопрос о влиянии технологических факторов на эксплуатационные показатели торцовых муфт, обработанных торцовыми резцовыми головками непрерывным делением, а также рассмотрены и проанализированы методы контроля торцовых полумуфт.

При проведении теоретического исследования точности непрерывного процесса нарезания зубьев торцовых муфт показано, что исходя из эксплуатационных требований, предъявляемых к торцовым муфтам, наиболее важными геометрическими параметрами, определяющими их прочность и

работоспособность, являются: погрешность окружного шага, толщина зуба (или ширина впадины) и направление зуба.

В общем балансе погрешностей, действующих при обработке зубьев торцовыми резцовыми головками, можно выделить следующие основные погрешности, которые оказывают наиболее существенное влияние на отклонение окружного шага, толщину и направление зубьев:

1) геометрические погрешности, вызванные неточностью остановки стола при выходе на рабочую позицию;

2) погрешности, вызванные неточностью взаимного расположения плоскостей инструмента и детали;

3) динамические погрешности, вызываемые деформациями системы в процессе обработки.

Суммарная погрешность нарезаемого профиля % определяется по формуле:

<г = + <г,2+<гс2(9)

где - погрешность профиля нарезаемого зуба от неточности остановки стола в продольном направлении АХ;

- погрешность профиля нарезаемого зуба от неточности остановки стола в поперечном направлении ДУ;

<У„ - погрешность профиля нарезаемого зуба, возникающая от деформаций системы;

- погрешность профиля нарешемого зуба от неточности угла г наклона плоскости инструмента относительно плоскости детали.

Установлено, что в случае продольной подачи стола при выходе на рабочую позицию, неточность его остановки АХ приводит к следующим изменениям размеров и профиля зубьев:

1) наибольшая погрешность профиля:

АР +гг~ 4Р +л

2) наибольшая погрешность толщины зуба: «. _2АА'.р

(П)

{р^

В случае поперечной подачи стола при выходе на рабочую позицию и неточности его остановки А У, наибольшая погрешность профиля ^ рассчитывается по формуле:

4Р т]Р + гг

Погрешность толщины зуба = 0.

Вышеприведенные зависимости позволяют определять допуски на неточность остановки стола в продольном и поперечном направлении, исходя из заданной точности профиля, а также регулировать пятно контакта за счет изменения кривизны профиля для компенсации данных погрешностей.

Установлено что в случае неточности расположения плоскости резцовой головки относительно плоскости детали, возникает угол наклона плоскостей г', приводящий к следующим изменениям размеров и профиля зубьев:

1) наибольшая погрешность профиля:

9и ='"-'' ? (13)

где - бочкообразность зуба при наличии угла наклона плоскостей резцовой головки и детали г', вычисляемая по формуле (7);

(' - бочкообразность зуба при отсутствии угла наклона плоскостей резцовой головки и детали, вычисляемая по формуле (51.

2) наибольшая погрешность толщины зуба:

гв„ =Ь/£г' + 2-(/"-0 (14)

Вышеуказанные зависимости позволяют ограничить допуски на неточность расположения плоскостей резцовой головки и детали, исходя из заданной точности профиля, а также регулировать пятно контакта за счет изменения кривизны профиля для компенсации данных погрешностей.

Рассмотрено, что величину динамических погрешностей можно определить косвенным методом построением кривой распределения размеров зубьев. Доля динамических погрешностей определяется по формуле:

где 5 - полное поле рассеяния размеров;

6и - поле рассеяния, вызванное расположения плоскостей инструмента и детали;

5Х У - поле рассеяния, вызванное геометрическими погрешностями.

Анализ сил, действующих на полумуфту в процессе обработки показал, что наибольшее влияние на точность и геометрическую форму торцовых зубьев оказывает радиальная составляющая силы резания(рис.3).

Рис.3

При входе резца в заготовку направление действия силы Гу противоположно направлению вращения заготовки и создаваемый ею крутящий момент приводит при обработке к образованию натяга между резцом и заготовкой. На выходе же из заготовки направление действия силы Ру совпадает по направлению с вращением заготовки и создаваемый ею крутящий момент приводит к образованию зазора между резцом и заготовкой. Все это снижает точность нарезаемых торцовых зубьев.

С целью повышения точности обработки торцовых муфт предложены способы компенсации действия радиальной составляющей силы резания:

- одновременная обработка двух зубьев торцовой полумуфты;

- наличие в системе дополнительной силы, обеспечивающей предварительный натяг между резцом и обрабатываемой заготовкой, причем расчетный момент, создаваемый действием этой силы, должен быть больше наибольшего момента от силы Р1.

Из рассмотренного выше влияния основных погрешностей на эксплуатационные показатели торцовых муфт, образованных торцовыми резцовыми головками по методу непрерывного деления, следует, что, в первую очередь, контролю должны подвергаться такие параметры полумуфт, как разность окружных шагов, накопленная погрешность окружного шага, толщина зуба и погрешность направления зуба.

Показано, что методы, используемые при контроле параметров цилиндрических шлицевых соединений и цилиндрических зубчатых колее, могут быть применены и при контроле параметров торцовых муфт, за исключением метода контроля толщины зуба штангензубомером по постоянной хорде.

Влияние на результаты измерений погрешностей установки упора и наружного диаметра зубьев, точность обработки поверхностей которых соответствует 14-му квалитету точности, определяет низкую точность измерений методом контроля по постоянной хорде в пределах ± 0,05мм.

С целью повышения точности измерения толщины равновысоких торцовых зубьев с гипоциклоидальным профилем боковых поверхностей на окружности среднего диаметра разработан метод контроля по двум роликам (рис.4).

Рис.4

Проверка этим методом сводится к измерению расстояния между крайними точками цилиндрических поверхностей двух шлифованных роликов одинакового диаметра О, вложенных в две наиболее удаленные друг от друга впадины полумуфты.

Диаметр роликов вычисляется по формуле:

где Ь- номинальное значение толщины зуба,

аг - угол между сторонами двух соседних зубьев.

Номинальное расстояние между наружными поверхностями роликов должно равняться величине, рассчитываемой по формуле:

M = D-(\ + —-—)

• аг sin —

2 (17)

Зависимость между отклонением толщины зуба Afe, от номинального значения Ъ и отклонением измеренного расстояния между наружными поверхностями роликов 2 Ш от номинального значения М, имеет вид:

• (18)

аг z, 2 eos — 1

2

Использование предлагаемого метода контроля позволяет уменьшить погрешность измерения до ± 0,002мм.

В четвертой главе «Особенности расчета и конструирования инструмента для непрерывного нарезания торцовых муфт» рассмотрены особенности расчета и конструирования инструмента для непрерывной обработки торцовых муфт.

С целью унификации инструмента для нарезания зубьев торцовых муфт была выбрана резцовая головка «Wedgac» для черновой обработки конических колес с круговыми зубьями по методу «Gleason». Она имеет большую массу, повышенную жесткость и широко используется в автомобильной промышленности для нарезания конических и гипоидных колес с круговыми зубьями.

Полученные зависимости для определения ширины рабочей части резца при непрерывной обработке резцовыми головками торцовых муфт, определяют предельные значения интервала, в котором должна находиться величина ширины рабочей части резца, исходя из условий обеспечения полной обработки впадины между зубьями и уменьшения усилий резания при прорезании впадины: <В< Вт>,

где Вщ,„ - минимальная ширина рабочей части резца, величина которой должна быть больше половины ширины впадины по наружному диаметру зубьев и вычисляемая по формуле:

Дп» +r2+n +2rp-sin(^-/u)-2rr(rcos^-p-s¡n/j)-p (19)

Дп»" максимальная ширина рабочей части резца, величина которой должна быть меньше ширины впадины по внутреннему диаметру зубьев и вычисляемая по формуле-

=tJp2 +г2 + Ъ -2 rr2 cosa, + 2-Г-, ■/> • sin(~-+//) + 2 г ■• sin(^--/у)-/>(20)

где угол р. определяется из геометрических соотношений по формуле:

/¿ = arcsin -7==== (21)

SP +г

В пятой главе рассмотрены экспериментальные исследования точности и производительности процесса нарезания зубьев торцовых муфт торцовыми резцовыми головками непрерывным делением. Разработанная лабораторная установка обеспечивает значительное сокращение времени и средств на проведение экспериментальных исследований в производственных условиях.

Целью экспериментального исследования ставилась проверка правильности теоретических рассуждений, выкладок, предлагаемых формул для расчета основных параметров непрерывного процесса и размеров инструмента, а также оценка влияния технологических погрешностей на эксплуатационные показатели соединений.

Эксперименты выполнялись следующим образом:

1) по формулам, предложенным в данной работе, рассчитывались параметры непрерывного процесса и размеры резцовой головки для условий обработки зубьев торцовых полумуфт на разработанной лабораторной установке;

2) после нарезания на лабораторной установке зубьев исследуемых полумуфт и подтверждения правильности теоретических рассуждений и

выведенных формул, по полученным данным на зуборезном (ланке нарезалась экспериментальная партия торцовых полумуфт, состоящая из 50 штук;

3) производился замер торцовых полумуфт по основным параметрам и данные замеров математически обрабатывались.

Экспериментальные исследования производительности и точности непрерывной обработки торцовых муфт проводились в лабораторных и производственных условиях.

Исследованию подвергались торцовые полумуфты, применяемые в устройствах коробки подач консольных вертикально-фрезерных станков 6Р12, 6Р13, 6Н12 и др., изготовленные из стали 19ХГН, твердостью по Бринеллю НВ=228-255 и имеющие следующие основные геометрические параметры: количество зубьев z2 = 15, высота зубьев к =6мм, допуск на бочкообразность зубьев t=0,05MM, радиус по внешней стороне зубьев г, =50мм, радиус по внутренней стороне зубьев г,=40мм. Теоретическая ширина впадины по дуге среднего диаметра h=9,424мм, угол между сторонами двух соседних зубьев а2=12°.

Лабораторные исследования проводились на лабораторной установке, разработанной для осуществления процесса обработки зубьев торцовых полумуфт предлагаемым методом.

В качестве базового станка был использован вертикально-фрезерный станок 6Р13. В качестве режущего инструмента в установке использовалась державка с резцом, имитирующая торцовую резцовую головку. Резец был изготовлен из стали Р18, твердость резца после термообработки 62-64 HRC.

Параметр п, показывающий, через какое количество зубьев в заготовку будет входить следующий резец инструмента, выбран равным п=4.

Согласно результатам расчета: номинальный радиус инструмента Я,=127мм;

частота вращения инструмента и, =50 об/мин;

частота вращения заготовки и2=13,33 об/мин;

межосевое расстояние а„ -130,67мм,

номинальный размер ширины

рабочей части резца В=7мм.

В лабораторных условиях одним и тем же инструментом с номинальным радиусом Л,=127мм были нарезаны полумуфты не только с заданными параметрами, но и с разным числом зубьев (гг=13, г,=15, 2,=17); а также полумуфты с числом зубьев г2=15, имеющие разную величину допуска на бочкообразность зуба (1=0,070мм, 1=0,046мм, 1=0,007мм).

Результаты лабораторных исследований подтвердили правильность теоретических рассуждений и выведенных формул, а также универсальность процесса обработки непрерывным делением торцовых муфт торцовыми резцовыми головками.

Результаты, полученные на экспериментальной лабораторной установке, позволили перейти к экспериментальным исследованиям в производственных условиях.

Нарезание зубьев торцовых муфт производилось на зуборезном станке модели «Бркотайк» Б27 фирмы «ОегНкоп». Этот станок применяется для нарезания спирально - конических колес и торцовых муфт с коническими зубьями с наклоном шпинделя инструмента. Для нарезания торцовых муфт предлагаемым методом ось инструментального шпинделя устанавливается параллельно оси шпинделя изделия. В качестве инструмента использовалась торцовая резцовая головка <^е<1§ас» фирмы «01еа50п», имеющая резцы с напаянными твердосплавными пластинами из материала Т5К10.

Подача на один резец резцовой головки .У. согласно техническим характеристикам станка (N=28кВт) составила -0,15мм/резец. Количество резцов в резцовой головке - г?=7. Параметр п выбран равным п = 1.

Согласно результатам расчета: номинальный радиус резцовой головки Л|(„ =95,25мм; частота вращения резцовой головки п,=1 бОоб/мин;

частота вращения заготовки межосевое расстояние номинальный размер ширины рабочей части резца

лг=74,67об/мин; а„ =95,96мм;

В=7мм.

Рассмотрены контрольные приборы, методы и погрешность измерения параметров торцовых полумуфт, образованных торцовыми резцовыми головками предлагаемым методом.

Рассмотрена методика математической обработки результатов измерений параметров торцовых полумуфт. Обработка рядов распределения по закону распределения размахов отклонений в случайных выборках из нормального распределения совокупности производилась согласно методике проф. Я.И.Лукомского.

После зубонарезания торцовых полумуфт контролировались: шероховатость боковой поверхности зубьев, разность окружных шагов, накопленная погрешность окружного шага, толщина зуба, погрешность направления зуба.

Измерение шероховатости поверхности проводилось на микроинтерферометре МИИ-10 иммерсионно-репликовым методом. Измерялась высота неровностей профиля по десяти точкам Л..

Результаты математической обработки шероховатости боковой поверхности зубьев показали, что л. =(8,2 ± 4,2) мкм.

Контроль окружных шагов после обработки производили сравнительным методом, т.е. настройку шагомера БВ-5070 осуществляли по первому шагу, для которого показание принимали за нуль.

Согласно результатам математической обработки, величина разности окружных шагов лежит в пределах /^-(18+10) мкм.

Накопленную погрешность окружного шага определяли аналитически по результатам измерений окружного шага шагомером, настроенным на нуль по первому шагу по всей окружности полумуфты.

Согласно результатам математической обработки, накопленная погрешность окружного шага лежит в пределах Ррг=(32 ± 16) мкм.

Контроль толщины зуба осуществлялся на окружности среднего диаметра зубьев косвенным методом контроля с помощью двух роликов. Размер по роликам измеряли гладкими микрометрами типа МК с пределами измерения (75-100) и (100-125) мм. Затем по формуле (18) определяли отклонение измеренной толщины зуба от номинальной.

Согласно результатам математической обработки, величина отклонения толщины зуба от номинальной лежит в пределах Л6=(19 + 11) мкм.

Контроль погрешности направления зуба производился прибором БВ-6039М.

Согласно результатам математической обработки, величина погрешности направления зуба лежит в пределах =( 13,5 ± 6,5) мкм.

Экспериментальное исследование производительности непрерывного процесса нарезания зубьев торцовых муфт в промышленных условиях проведены на станке модели «8рйотайк» Я27 фирмы «ОегПкоп» по сравнению с процессом обработки единичным делением на станке модели 655 фирмы «01еаБоп».

Приведена зависимость для расчета основного технологического времени обработки всех зубьев торцовой полумуфты предлагаемым методом:

Рассчитано, что оперативное время обработки одной исследуемой торцовой полумуфты предлагаемым непрерывным методом составляет 84 сек., что примерно в 1,21 раза меньше оперативного времени обработки по методу единичного деления «Скаэоп». Производительность обработки повышается при увеличении числа резцов инструмента, частоты вращения детали и подачи на резец.

Рассмотрена экономическая эффективность процесса обработки торцовых муфт предлагаемым методом в сопоставлении с методом обработки

«ДеаБоп».

Установлено, что внедрение предлагаемого метода обработки позволяет не только повысить производительность труда примерно на 21%, но и снизить затраты на инструмент примерно в 2 раза, т.к. при нарезании используется резцовая головка примерно в 2,8 раза меньшего диаметра. Также улучшится качество зубонарезания. Экономический эффект от внедрения предлагаемого непрерывного метода обработки при производстве торцовых муфт составляет 40 тыс. руб. при выпуске 20 тыс. шт. в год.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Анализ состояния перспективных методов обработки зубьев торцовых муфт в условиях массового и крупносерийного производства показал актуальность создания непрерывного метода обработки торцовыми резцовыми головками торцовых зубьев с регулируемым пятном контакта, позволяющим получать торцовые зубья с выпуклым профилем в форме удлиненной I ипоциклоиды. По сравнению с другими традиционными методами обработки созданный метод отличается универсальностью, высокой производительностью и точностью обработки, а также позволяет улучшить качество получаемого соединения.

2. Создана методика расчета основных размеров инструмента и наладочных параметров для непрерывной обработки одним инструментом торцовых полумуфт различных диаметров с различным числом зубьев и заданной бочкообразностью зубьев, позволяющая менять пятно контакта и смещать его по профилю зубьев при сборке торцовой муфты.

3. Рассмотрено влияние технологических факторов и погрешности установки инструмента в радиальном и осевом направлениях на погрешности профиля, толщины зубьев и величины их бочкообразности.

4. Разработанный метод контроля толщины торцовых зубьев по двум роликам позволяет по сравнению с традиционными методами контроля

повысить точность измерений до ± 0,002мм.

5. Экспериментальные исследования точности процесса в производственных условиях показали, что нарезанные торцовые полумуфты при использовании предлагаемого метода имеют: погрешность направления зуба в пределах 0,007-0,020мм, .разность окружных шагов в пределах 0,0080,028мм, накопленную погрешность окружных шагов в пределах 0,0160,048мм, отклонение от номинальной толщины зуба в пределах 0,008-0,030мм. Шероховатость боковых поверхностей зубьев составляет R =6,3-10мкм.

6. Созданный метод за счет повышения производительности обработки позволяет нарезать исследуемую торцовую полумуфту за 84 сек., что примерно в 1,21 раза меньше времени обработки по методу единичного деления фирмы «Gleason». Кроме того, использование при нарезании торцовых полумуфт одной резцовой головки примерно в 2,8 раза меньшего диаметра, позволяет снизить затраты на инструмент примерно в 2 раза. Это позволило получить экономический эффект от внедрения предлагаемого непрерывного метода обработки при производстве торцовых муфт 40 тыс. руб. при выпуске 20 тыс. шт. в год.

Основные положения и выводы диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Елхов П.Е., Аббясов В.М. Нарезание торцовых муфт методом непрерывного деления. Автомобильная промышленность, 1999, №2. с.21-23.

2. Елхов П.Е., Аббясов В.М., Зиновьев В.В. Анализ методов контроля торцовых муфт. Материалы конференции МГТУ «МАМИ», сентябрь 1999г.

3. Елхов П.Е., Аббясов В.М., Зиновьев В.В. Обработка торцовых муфт резцовыми головками непрерывным методом. Материалы конференции МГТУ «МАМИ», сентябрь 2000г.

4. Елхов П.Е., Аббясов В.М., Зиновьев В.В. Контроль торцовых муфт, образованных методом непрерывного деления. Автомобильная промышленность, 2000, №11, с.30-31.

5. Елхов П.Е., Аббясов В.М. Исследование точности процесса нарезания торцовых муфт резцовыми головками непрерывным методом. Автомобильная промышленность. / Принята к опубликованию/.

1-8С27

АББЯСОВ Валерий Михайлович

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

«РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБРАБОТКИ НЕПРЕРЫВНЫМ ДЕЛЕНИЕМ ТОРЦОВЫХ МУФТ ТОРЦОВЫМИ РЕЗЦОВЫМИ ГОЛОВКАМИ»

Подписано в печать 49 ОЗ ¿¿>061.. Заказ М-Ов Тираж 80

Бумага типофафская Формат 60x90/16

МГТУ «МАМИ», Москва, Б. Семеновская ул., 38

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Торцовые муфты.

1.2. Основные методы изготовления торцовых муфт с плоскими рабочими поверхностями зубьев.

1.3. Основные методы изготовления торцовых муфт с эвольвентными зубьями.

1.4. Основные методы изготовления торцовых муфт с круговыми зубьями.

1.5. Основные методы изготовления торцовых муфт с циклоидальными зубьями.

1.6. Анализ существующих методов изготовления торцовых муфт. Цель и задачи исследования.

ГЛАВА 2.ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕМАТИКИ НЕПРЕРЫВНОГО ПРОЦЕССА ОБРАБОТКИ РЕЗЦОВЫМИ ГОЛОВКАМИ ГИПОЦИКЛОИДАЛЬНЫХ ЗУБЬЕВ ТОРЦОВЫХ МУФТ

2.1. Основные принципы образования гипоциклоидальных зубьев торцовых муфт.

2.2. Аналитическое определение основных параметров непрерывного процесса обработки торцовых муфт.

Выводы

ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТОРЦОВЫХ МУФТ, ОБРАЗОВАННЫХ РЕЗЦОВЫМИ ГОЛОВКАМИ ПО МЕТОДУ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЛЕНИЯ

3.1. Теоретическое исследование точности процесса нарезания торцовых муфт, образованных резцовыми головками по методу непрерывного деления.

3.1.1. Геометрические погрешности обработки зубьев, вызванные неточностью остановки стола при выходе на рабочую позицию.

3.1.2. Погрешности, вызванные неточностью расположения плоскости инструмента относительно плоскости детали.

3.1.3. Динамические погрешности, вызываемые деформациями системы в процессе обработки.

3.1.4. Анализ сил, действующих на торцовую полумуфту в процессе обработки.

3.2. Анализ методов контроля торцовых муфт, образованных резцовыми головками по методу непрерывного деления.

Выводы

ГЛАВА 4. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА И КОНСТРУИРОВАНИЯ ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ НАРЕЗАНИЯ ТОРЦОВЫХ МУФТ ПО МЕТОДУ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЛЕНИЯ

4.1. Принципиальная схема инструмента для нарезания торцовых зубьев.

4.2. Схема прорезания впадины между зубьями торцовой полумуфты.

4.3. Определение ширины рабочей части резцов в резцовой головке при обработке торцовых муфт по методу непрерывного деления.

Выводы

ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТОЧНОСТИ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ НАРЕЗАНИЯ ТОРЦОВЫХ МУФТ РЕЗЦОВЫМИ ГОЛОВКАМИ ПО МЕТОДУ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЛЕНИЯ

5.1. Методика проведения экспериментов.

5.2. Объект исследования.

5.3. Оборудование и оснастка, применяемые для лабораторных исследований.

5.4. Станок и инструмент, применяемые для исследований точности процесса.

5.5. Контрольные приборы и методы измерения параметров торцовых муфт, образованных резцовыми головками по методу непрерывного деления.

5.6. Математическая обработка экспериментальных данных.

5.7. Исследование основных качественных показателей торцовых муфт, нарезаемых резцовыми головками по методу непрерывного деления.

5.7.1. Шероховатость боковой поверхности зубьев.

5.7.2. Разность окружных шагов.

5.7.3. Накопленная погрешность окружного шага.

5.7.4. Толщина зуба.

5.7.5. Погрешность направления зуба.

5.8. Исследование производительности нарезания торцовых муфт, образованных резцовыми головками по методу непрерывного деления.

5.9. Экономическая эффективность процесса обработки торцовых муфт резцовыми головками по методу непрерывного деления.

Выводы

В последние годы резко возросли требования, предъявляемые к повышению точности, надежности и долговечности механизмов, приборов и систем управления при одновременной минимизации их массы и габаритов. Это, в значительной степени, определяется качеством элементов соединения и передачи движения и, в частности, торцовыми зубьями. Последние, в настоящее время, у нас в стране и за рубежом находят все более широкое практическое применение в автоматических манипуляторах, высокооборотных роторах двигателей летательных аппаратов, в механических и гидравлических полуавтоматических коробках передач автомобилей и тракторов, торцовых волновых зубчатых передачах, в различного рода устройствах компенсации ошибок углового положения валов, торцовых муфтах и в других узлах соединения валов и передачи вращающего момента.

Торцовые муфты служат не только для соединения и разъединения валов на ходу или во время остановки с помощью специальных управляющих устройств (рычагов, вилок, переводных камней и т.п.), но и для создания сложных конструкций, таких, например, как крупные коленчатые валы, валы турбин и т.д.

В торцовых муфтах крутящий момент передается через систему зубьев, конструкция, форма, количество и размеры которых зависят от целевого назначения муфты и условий ее работы. Так в станкостроении, мотоциклетном и мотороллерном производствах используются типовые конструкции торцовых муфт с прямоугольной и трапецеидальной формой зубьев [21,52], а в производстве промышленных роботов и авиационной техники - с треугольной формой зубьев [3,48,53]. Данные соединения отличаются компактностью, удобством монтажа, способны передавать значительные нагрузки.

На машиностроительных заводах процесс нарезания торцовых муфт является одним из наиболее сложных и трудоемких процессов, т.к. это связано со специфическими особенностями производственного оборудования и требованиями, предъявляемыми к торцовым муфтам.

В отечественной промышленности были проведены большие исследования в области изготовления торцовых муфт, которые нашли отражение в работах В.В.Верховского [4], Н.Н. Гобралева [7], А.П.Козлова [22], Г.Н.Райхмана [44] и др.

В современных условиях традиционные способы обработки не обладают необходимой производительностью и точностью, а изготовленные торцовые муфты, во многих случаях, перестали удовлетворять предъявляемым к ним высоким эксплуатационным и производственным требованиям.

Широкое использование торцовых муфт, с одной стороны, и недостатки существующих методов их обработки и видов зацеплений с другой, привело к необходимости разработки новых более прогрессивных схем формообразования зубьев торцовых муфт, позволяющих значительно повысить производительность и точность обработки, а также улучшить качество получаемого соединения.

Разработка этой проблемы определяет актуальность настоящей работы.

Цель работы. Целью диссертации является повышение производительности и точности процесса обработки торцовых муфт на основе разработки и исследование непрерывного процесса нарезания резцовыми головками торцовых зубьев с регулируемым пятном контакта.

Объектом исследования являются процессы изготовления торцовых муфт.

Предметом исследования является процесс нарезания торцовых равновысоких зубьев, имеющих плоский профиль боковых поверхностей.

Методы исследования. Теоретические исследования основных параметров непрерывного процесса обработки торцовых муфт основаны на методе кинематического анализа и построении Бобилье. Экспериментальная часть работы при обработке опытных данных основана на методе статистической обработки результатов экспериментальных исследований проф. Я.И.Лукомского.

Научная новизна. Научная новизна работы нашла выражение в следующих полученных результатах:

- определены аналитические зависимости для определения основных размеров инструмента и параметров непрерывного процесса обработки зубьев торцовых муфт и разработана методика их корректировки при выборе стандартной резцовой головки;

- разработан алгоритм для расчета на ЭВМ основных размеров резцовой головки и наладочных параметров непрерывного процесса обработки торцовых муфт;

- получены аналитические зависимости для определения влияния технологических факторов на точность нарезания зубьев торцовых муфт;

- разработан метод контроля по двум роликам толщины равновысоких торцовых зубьев.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается:

- использованием метода кинематического анализа;

- построением Бобилье;

- разработкой теоретических положений на основе последних достижений в области нарезания зубьев торцовых муфт;

- результатами экспериментальных исследований и их сопоставление с полученными аналитическими зависимостями.

Практическая ценность работы определяется:

- возможностью обработки одним инструментом торцовых муфт с различным числом зубьев и различной кривизной профиля;

- разработкой метода контроля по двум роликам толщины торцовых зубьев, направленного на повышение точности измерения;

- возможностью использования и расширения технологических возможностей существующих торцовых резцовых головок.

Апробация работы. Результаты работы приняты к внедрению на заводе «Комплект».

Основные положения диссертации доложены: на международной научно-технической конференции МГТУ «МАМИ» в 2001г., на научных семинарах кафедры «Стандартизация, метрология и сертификация» МГТУ «МАМИ» в 2000г. и 2001г., на научном докладе на кафедре «Комплексная автоматизация машиностроения» МГТУ «МАМИ» в 2006г.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в пяти печатных работах.

ВЫВОДЫ

1. Экспериментально показана правильность теоретических рассуждений и выкладок при разработке метода обработки торцовых муфт торцовыми резцовыми головками непрерывным делением. Разработанная лабораторная установка обеспечивает значительное сокращение времени и средств на проведение экспериментальных исследований в производственных условиях.

2. Математическая обработка результатов измерений показала, что разность окружных шагов не превышает 0,024мм, накопленная погрешность окружного шага не превышает 0,040мм, отклонение от номинальной толщины зуба не превышает 0,028мм, погрешность направления зуба не превышает 0,018мм. Шероховатость боковых поверхностей зубьев составляет Rz=6,3-Юмкм. Анализ кривых распределения погрешностей показывает хорошее совпадение экспериментальных кривых с теоретическими и согласование с законом распределения существенно-положительных величин.

3. Время обработки торцовых муфт предлагаемым методом по сравнению с методом «Gleason» уменьшается в 1,21 раза. Производительность обработки повышается при увеличении числа резцов инструмента, частоты вращения детали и подачи на резец.

4. Установлено, что внедрение предлагаемого метода обработки позволяет повысить производительность труда, снизить затраты на инструмент. Также улучшится качество зубонарезания. Экономический эффект от внедрения предлагаемого метода обработки при производстве торцовых муфт составляет 40 тыс. руб. в год.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе осуществлена разработка и проведено исследование нового метода обработки зубьев торцовых муфт торцовыми резцовыми головками непрерывным делением.

При решении поставленных задач использовались средства вычислительной техники, без которых было бы невозможно рассмотрение многих вопросов.

На основании теоретических и экспериментальных исследований получены следующие основные результаты:

1. В диссертации дан анализ современных методов обработки торцовых муфт в условиях массового и крупносерийного производства. Установлено, что среди используемых в настоящее время промышленностью как у нас в стране, так и за рубежом, методов обработки торцовых муфт, разработанный автором новый метод обработки равновысоких зубьев торцовых муфт торцовыми резцовыми головками непрерывным делением универсален и обеспечивает наиболее высокую производительность и точность.

2. Расчет параметров непрерывного процесса обработки необходимо производить таким образом, чтобы продольная кривизна нарезаемых зубьев принимала бы форму удлиненной гипоциклоиды. Выведены теоретические зависимости для определения радиуса кривизны нарезаемых зубьев, радиуса инструмента, межосевого расстояния, числа резцов инструмента, соотношение частот вращения заготовки и инструмента. Определены условия обработки всех зубьев торцовой полумуфты с четным и нечетным числом зубьев. Приведена методика корректировки параметров непрерывного процесса при выборе резцовой головки стандартного размера. Рассмотрен случай получения большей бочкообразности профиля торцовых зубьев благодаря наклону инструментального шпинделя станка. Выведена зависимость для определения наибольшего числа резцов инструмента из условия исключения подрезания зубьев в процессе обработки торцовой полумуфты. На этой основе разработана методика и программа расчета основных размеров инструмента и параметров непрерывного процесса обработки одним инструментом торцовых полумуфт с различным числом зубьев и кривизной профиля зубьев.

3. Выведены теоретические зависимости, определяющие влияние технологических факторов на точность получаемых торцовых муфт. Определено, что наибольшее влияние на погрешности профиля, толщины и направления зубьев, а, следовательно, и пятна контакта, оказывают неточности остановки стола в продольном и поперечном направлениях, неточности расположения плоскостей инструмента и детали, а также динамические погрешности, вызываемые деформациями системы в процессе обработки. С целью повышения точности обработки предложены способы компенсации от действия радиальной составляющей силы резания.

4. Разработана методика и получены аналитические выражения для контроля толщины равновысоких торцовых зубьев с гипоциклоидальным профилем боковых поверхностей по двум роликам. Погрешность измерения метода двух роликов значительно ниже других методов контроля, что повышает точность измерения толщины зуба.

5. Теоретически и экспериментально показана возможность применения существующего оборудования и инструмента для обработки конических колес с круговыми зубьями для производства рассматриваемых торцовых муфт. Выведены аналитические выражения для определения предельных значений ширины рабочей части резцов в резцовой головке.

6. Разработанная лабораторная установка для подтверждения правильности теоретических рассуждений и выкладок обеспечивает значительное сокращение времени и средств на проведение экспериментальных исследований в производственных условиях.

7. Экспериментальные исследования точности процесса в производственных условиях показали, что нарезанные торцовые полумуфты при использовании предлагаемого метода имеют: погрешность направления зуба в пределах 0,010-0,018мм, разность окружных шагов в пределах 0,012

0,024мм, накопленную погрешность окружных шагов в пределах 0,0250,040мм, отклонение от номинальной толщины зуба в пределах 0,012-0,028мм. Эта точность достигается при изготовлении инструмента с точностью 0,005мм. Шероховатость боковых поверхностей зубьев составляет Лг=6,3-10мкм.

8. Время обработки торцовых муфт предлагаемым методом по сравнению с методом «Gleason» уменьшается в 1,21 раза. Производительность обработки повышается при увеличении числа резцов инструмента, частоты вращения детали и подачи на резец. Кроме того, уменьшение диаметра резцовой головки в 2,8 раза позволяет снизить затраты на инструмент примерно в 2 раза.

9. Экономический эффект от внедрения предлагаемого способа обработки при производстве торцовых муфт составляет 40 тыс. руб. при выпуске 20 тыс. шт. в год.

Основные положения и выводы диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Елхов П.Е., Аббясов В.М. Нарезание торцовых муфт методом непрерывного деления. Автомобильная промышленность, 1999, №2. с.21-23.

2. Елхов П.Е., Аббясов В.М., Зиновьев В.В. Анализ методов контроля торцовых муфт. Тезисы конференции МГТУ «МАМИ», сентябрь 1999г.

3. Елхов П.Е., Аббясов В.М., Зиновьев В.В. Обработка торцовых муфт резцовыми головками непрерывным методом. Тезисы конференции МГТУ «МАМИ», сентябрь 2000г.

4. Елхов П.Е., Аббясов В.М., Зиновьев В.В. Контроль торцовых муфт, образованных методом непрерывного деления. Автомобильная промышленность, 2000, №11, с.30-31.

5. Елхов П.Е., Аббясов В.М. Исследование точности процесса нарезания торцовых муфт резцовыми головками непрерывным методом. Автомобильная промышленность. / Принята к опубликованию/.

1. Берман Г.Н. Циклоида.- М.: Наука, 1980.- 112с.

2. Биргер И.А., Шорр Б.Ф., Иоселевич Г.Б. Расчет на прочность деталей машин. Справочник.- М., Машиностроение, 1993.- 640с.

3. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике. М.: Наука, 1986.- 544с.

4. Верховский В.В. Разработка и исследование торцовых зубчатых муфт, образованных долбяком по методу обкатки. Дисс. на соискание ученой степени к.т.н., М., 1984.

5. Георгиев А.К., Ардашев Б.Н., Поздеев А.С. Способ нарезания зубчатого изделия с торцовыми кулачками. А.с.№ 415106. Опубл. 30.11.83. Бюл. №44.

6. Гинзбург Е.Г., Халебский Н.Т. Производство зубчатых колес. Л., Машиностроение, 1978, 134с.

7. Гобралев Н.Н. Снижение нагруженности сцепных кулачковых муфт путем выбора конструктивных параметров. Дисс. на соискание ученой степени к.т.н., Минск, 1988.

8. Громан М.Б., Зак П.С. Бочкообразный зуб. Вестник машиностриения, 1976, №4, с.23-25.

9. Гуляев К.И., Лившиц Г.А. О пятне контакта и коэффициенте перекрытия приближенных передач. Известия Вузов. Машиностроение, 1973, №9. с.43-47.

10. Демин А.И. Расчет и проектирование торцовых муфт с круговыми зубьями. Станки и инструмент, 1978, №1, с.22-25.

11. Докукин Г.И., Полухин Е.Д. Исследование производительности зубонарезания конических колес на станках с периодическим и непрерывным делением. Исследование зубообрабатывающих станков и инструментов. Межвуз.научн.сб. Саратовск. политехн.ин-т,- 1987.

12. Елхов П.Е. Исследование точности процесса нарезания цилиндрических косозубых колес фрезопротяжками. Дисс.на соискание ученой степени к.т.н., М, 1974.

13. Зубчатые и червячные передачи. Под ред. Н.И.Колчина. Д., Машиностроение, 1974, 352с.

14. Измерительные приборы в машиностроении. Под ред. Г.Д. Бурдина и Б.А.Тайца. М., Машиностроение, 1964, 523с.

15. Калашников А.С. Исследование основных технологических факторов непрерывного процесса нарезания элоидных конических колес. Дисс. на соискание ученой степени к.т.н., М., 1973.

16. Калашников А.С. Современные технологические процессы изготовления зубчатых колес в автотракторной промышленности/ МАМИ, Каф.ТИАМиСП.-М., 1997.- 54 с.

17. Калашников С.Н. Зуборезные резцовые головки. М., Машиностроение, 1972, 161с.

18. Калашников С.Н., Калашников А.С. Зубчатые колеса и их изготовление. М., Машиностроение, 1983, 261с.

19. Калашников С.Н. Калашников А.С. Нарезание зубьев элоидных конических колес методом непрерывного деления. Технология автомобилестроения, 1972, №4, с.22-32.

20. Калинин А.П., Кашаева А.Н. Обработка торцовых зубьев сцепных муфт методом фасонного зубострогания. Станки и инструмент, 1963, №9, с.ЗЗ.

21. Коганов И.А. Козлов А.П. Обработка кулачков сцепных муфт торцовыми резцовыми головками. Станки и инструмент, 1973, №4, с.26-27.

22. Козлов А.П. Разработка и исследование процесса обработки торцовых кулачков муфт сцепления торцовыми резцовыми головками. Дисс. на соискание ученой степени к.т.н. Тула, 1973.

23. Конструкция и расчет торцовой волновой зубчатой передачи, составленной из эвольвентно-конических колес / Э.П. Амосова, О.А. Чахачева, В.И. Таранников и др.- Известия Вузов. Машиностроение, 1978, №9, с.40-44.

24. Крайнев А.Ф. Детали машин: Словарь-справочник.- М.: Машиностроение, 1992.-480с.

25. Кудрявцев В.Н. Упрощенные расчеты зубчатых передач. Л., Машиностроение, 1967, 113с.

26. Кузнецова Т.И. Автоматизированный выбор муфт. Вестник машиностроения, 1991, №12, с.34-35.

27. Лагутин С.А., Шукурбеков А.Ш. Способ нарезания зубьев торцовых колес. А.с. 493304. Опубл. 30.11.75. Бюл.№44.

28. Литвин Ф.Л. Теория зубчатых зацеплений. М., Наука, 1968, 584 с.

29. Литвин Ф.Л., Фирун Н.Б. Зацепление конических колес с эпигипотрохоидным продольным профилем. Труды семинара по теории машин и механизмов, вып. 84, 1961.

30. Литвин Ф.Л., Маринов Х.И., Рубцов В.Н. и Тимофеев Б.П. Особенности образования пятна контакта конических колес с круговыми зубьями. Станки и инструмент, 1971, №6, с. 19-20.

31. Лукомский Я.И. Теория корреляции и ее применение к анализу производства. М., Госстатиздат, 1961.

32. Лукомский Я.И. Статистический анализ и контроль существенно положительных величин, характеризующих качество продукции. Стандартизация, 1955, №1 и №2.

33. Марков А.Л. Измерение зубчатых колес. Л., Машиностроение, 1977, 278с.

34. Марков Н.Н. Зубоизмерительные приборы. М., Машиностроение, 1965, 167с.

35. Марков Н.Н., Ганевский Г.М. Конструкция, расчет и эксплуатация контрольно-измерительных инструментов и приборов. М.: Машиностроение, 1993.-415с.

36. Научные основы прогрессивной техники и технологии / В.С.Авдуевский, А.Ю. Ишлинский, И.Ф.Образцов и др.- М.: Машиностроение, 1985.- 376с.

37. Научные основы прогрессивной техники и технологии / Г.И.Марчук, И.Ф.Образцов, Л.И.Седов и др.-М.: Машиностроение, 1986.- 376с.

38. Озернов Г.А., Ерихов М.Л. Способ нарезания зубьев торцовых зубчатых колес. А.с. 351650. Опубл. 21.09. 72. Бюл. №28.

39. Основы технологии машиностроения. Под ред. B.C. Корсакова. М., Машиностроение, 1977,416с.

40. Поляков B.C., Барбаш И.Д., Ряховский О.А. Справочник по муфтам. JL, Машиностроение, 1979, 344с.

41. Прадивус М.Н., Дьякон О.И., Дмитришин B.C. Способ нарезания торцовых зубьев. А.с. 1590229. Опубл. 07.09.90. Бюл.№33.

42. Прогрессивные режущие инструменты и режимы резания металлов: Справочник / В.И. Баранчиков, А.В. Жаринов, Н.Д. Юдина и др.; Под общ. ред. В.И. Баранчикова.- М.: Машиностроение, 1990.- 400с.

43. Производство зубчатых колес: Справочник. Под ред. Б.А. Тайца. М., Машиностроение, 1990.-464с.

44. Райхман Г.Н. Разработка и исследование процесса нарезания торцовых конических зубьев методом непрерывного деления. Дисс. на соискание ученой степени к.т.н., Свердловск, 1979.

45. Райхман Г.Н. Способ нарезания торцовых зубьев. А.с. 462673. Опубл. 05.03.75. Бюл.№9.

46. Райхман Г.Н. Способ обработки торцовых конических зубьев на зубофрезерном станке. А.с. 249904. Опубл. 05.08.69. Бюл. №25.

47. Райхман Г.Н., Бабичев Д.Т. Исследование образования поверхности торцовых конических зубьев двухпараметрическим движением производящей линии. Машиноведение, 1976, №5, с. 44-51.

48. Решетов Д.Н. Детали машин, М.: Машиностроение, 1989.-426с.

49. Скундин Г.И., Никитин В.Н. Шлицевые соединения. М., Машиностроение, 1981, 128с.

50. Слюдиков М.Н. Механизмы приводов систем управления летательными аппаратами. Расчет и проектирование: Справочник. М., Машиностроение, 1975, 384с.

51. Справочник по технологии резания материалов. В 2-х кн./ Под ред. Г.Шпура, Т.Штеферле; Пер. с нем.под ред. Ю.М. Соломенцева.- М.: Машиностроение, 1985.

52. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т./ Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. М., Машиностроение, 1985.

53. Тайц Б.А. Точность и контроль зубчатых колес. М., Машиностроение, 1972, 368с.

54. Тайц Б.А., Марков Н.Н. Точность и контроль зубчатых передач. Д., Машиностроение, 1978, 137с.

55. Тепинкичиев В.К., Красниченко J1.B. и др. Металлорежущие станки. М., Машиностроение, 1970, 464с.

56. Трент Е.М. Резание металлов: Пер. с англ./ Пер. Г.И. Айзенштока. М., Машиностроение, 1980, 263с.

57. Устройство промышленных роботов / Е.И. Юревич, Б.Г. Аветиков, О.Б. Корытко и др. Л., Машиностроение, 1980, 416с.

58. Филоненко С.Н. Резание металлов. Технжа, 1975- 232 с.

59. Элементы приборных устройств. В 2-х ч./ Под ред. О.Ф. Тищенко. М., Высшая школа, 1982. ч.2, 263с.

60. Яковлев А.С., Михайлов А.А., Котылев Ю.Е. Долбление бочкообразных зубьев. Станки и инструмент, 1978, №6, с.29.

61. Curvic Couplung desing. Copyright 1964, 1966, Gleason Works, Rochester №4, USA.

62. Gleason Works «Curvic Coupling Design» form № SD3116D, 1973.

63. Gleason Works «Fixed Curvic Couplungs» form № SD3112-6-63.

64. Kotthaus E. Laufverhalten von Kegelradsatzen in Abhangigkeit von den Schneidverfahren mit Stirnmesserkopfen Werkst. u. Betr. 106 (1973) 2, s. 69-74.

65. Kotthaus E. Spirac-Schneidverfahren fur Kegelrad Hypoidgetribe. Werkst. u. Betr. Ill (1978) 3, s. 179-183.

66. Kotthaus E. The Oerlikon Spiroflex cutting system for generating bevel and hypoid gear teeth.- Machinery, 1970.

67. Spiralkegelwalzschleifmaschine// Schweiz. Maschinenmarkt. 1992.- 92, №18.-s. 69.

68. Usinages des dentures des accouplement frontaux par roulage continu/ Epureanu Alexandria// Teen. Ital.- 1992.- 57, №2, s. 131-134.

69. Walzfrasmaschine fur Spiralkegelrader AMK 850, AMK 630, AMK 250. W. Ferd. Klingelnberg Sohne, Remscheid,1978.

70. Материалы семинара по зубообработке фирмы «Gleason Works». М., октябрь 1983.

71. Материалы симпозиума о системе нарезания «Спироматик». М., октябрь 1981.72. Материалы фирмы «Modul».