автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Совершенствование технологии ротационного точения принудительно вращаемым многолезвийным инструментом наружной винтовой поверхности деталей машин

На правгрСруке^иси

МАЛЬКО Леонид Степанович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ РОТАЦИОННОГО ТОЧЕНИЯ ПРИНУДИТЕЛЬНО ВРАЩАЕМЫМ МНОГОЛЕЗВИЙНЫМ ИНСТРУМЕНТОМ НАРУЖНОЙ ВИНТОВОЙ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Специальность 05.02.08 - Технология машиностроения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 о г.;аг. 1ш

005017612

Красноярск 2012

005017612

Работа выполнена в Сибирском государственном аэрокосмическом университете имени академика М.Ф. Решетнева, г. Красноярск

Научный руководитель: Трифанов Иван Васильевич

доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты: Лаптенок Валерий Дмитриевич

доктор технических наук, профессор,

зав. кафедрой «Информационно-управляющие

системы», СибГАУ

Гордеев Юрий Иванович

кандидат технических наук, доцент кафедры «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств», Политехнический институт Сибирского федерального унивеситета, г. Крсносноярск

Ведущая организация: ОАО «Красноярский машиностроительный завод;

г. Красноярск

Защита состоится «24» мая 2012 г. в 14.00 на заседании диссертационного совета ДС 212.023.01 при Сибирском государственном аэрокосмическом университете имени академика М.Ф. Решетнева по адресу: 660014, г. Красноярск, проспект имени газеты «Красноярский рабочий», 31.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М.Ф. Решетнева, г. Красноярск

Автореферат разослан «г&З » апреля 2012 ]

Ученый секретарь диссертационного совета /? доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В современных отраслях машиностроения находят широкое применение винтовые механизмы и передачи, в конструкцию которых входят детали с наружной винтовой поверхностью (НВП). Особый класс крупногабаритных деталей с НВП в тяжелом машиностроении составляют канатные барабаны грузоподъемных машин. В технологии изготовления зубчатых колес применяют червячные фрезы с НВП.

Среди способов формирования НВП широко используется технология токарной обработки радиальными фасонными резцами по методу копирования. Однако этот способ обработки НВП ряда деталей имеет низкие показатели, как по производительности, расходу режущего инструмента, так и безопасности из-за образования сливной стружки в процессе резания.

Одним из эффективных путей устранения указанных недостатков является применение усовершенствованной технологии ротационного точения НВП принудительно вращаемым многолезвийным инструментом, кинематика формообразования которого характеризуется качением без скольжения центроиды инструмента в форме окружности по центроиде детали в форме прямой линии. При этом взаимодействие режущего клина инструмента с материалом заготовки осуществляется при постоянном изменении точки контакта в зоне резания в результате комбинации качения со скольжением, что является характерным признаком ротационного точения.

Применение технологии ротационного точения может позволить повысить производительность обработки по сравнению с обработкой радиальными фасонными резцами в Ъ-А раза, обеспечить требуемую шероховатость НВП, обеспечить безопасность технологического процесса, а также повысить износостойкость инструмента.

В настоящее время, несмотря на значительное число работ, посвященных исследованию технологии ротационного точения НВП и очевидную ее прогрессивность, вопросы связанные с научным обоснованием повышения производительности обработки и создания технологического оснащения, обеспечивающего выполнение процесса на прогрессивных режимах не разработаны.

В связи с изложенным, настоящая работа, направленная на совершенствование технологии ротационного точения принудительно вращаемым многолезвийным инструментом наружной винтовой поверхности деталей машин с целью повышения ее производительности является актуальной.

Цель работы - повышение производительности обработки наружной винтовой поверхности деталей машин на основе теоретического обоснования процесса ротационного точения принудительно вращаемым многолезвийным инструментом и разработки для ее реализации трансформируемого устройства с кинематической цепью повышенной жесткости на бездифференциальной основе, интегрированного с токарно-винторезным станком.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели определены следующие основные задачи:

- исследовать влияние режимных параметров обработки (5, V) на шероховатость наружной винтовой поверхности для обоснования

рациональности их выбора с целью повышения производительности ротационной обработки НВП;

- разработать модель формирования профиля НВП ротационным точением принудительно вращаемым многолезвийным инструментом;

- разработать методику расчета геометрических параметров режущих кромок многолезвийного инструмента для ротационного точения НВП;

- выполнить теоретический анализ схем движений при обработке НВП ротационным точением;

- разработать принципы построения кинематической схемы и рациональной компоновки трансформируемого устройства на бездифференциальной основе, интегрированного с токарно-винторезным станком, для реализации ротационного точения НВП вне зависимости от типа производства;

- исследовать процессы ротационной обработки и распределение температуры на поверхности режущих элементов многолезвийного инструмента, стружки и детали для обоснования повышения стойкости инструмента;

- разработать рекомендации по практическому использованию усовершенствованной технологии ротационного точения принудительно вращаемым многолезвийным инструментом НВП деталей машин.

Объект исследования - технологический процесс механической обработки НВП деталей машин.

Предмет исследования - модель формирования НВП и технологические режимы ротационного точения принудительно вращаемым многолезвийным инструментом НВП деталей машин.

Методы исследований. Теоретические исследования выполняли с использованием положений математического анализа, аналитической геометрии, учения о резании металлов, научных основ технологии машиностроения и учения об инженерш поверхности деталей. При этом применяли разработанную модель генерации профиля НВП. Экспериментальные исследования проводили с использованием созданного технологического оснащения, защищенного патентами, а также с применением методики, разработанной на основе планирования многофакторного эксперимента типа 2 . Контроль температуры на поверхностях режущего элемента инструмента и стружки в зоне резания выполняли бесконтактным методом с использованием тепловизора модели Ног Нтс! 1УГХ.

Достоверность полученных результатов. Сформулированные в диссертации положения, выводы и рекомендации обоснованы теоретическими решениями и экспериментальными данными, полученными в работе, и не противоречат известным положениям, технических и фундаментальных наук, базируются на корректном математическом аппарате, а также на доказанных однотипных выводах, предложенных авторами ранних исследований.

Научная новизна работы:

- теоретически и экспериментально обосновано повышение производительности технологии ротационного точения принудительно вращаемым многолезвийным инструментом наружной винтовой поверхности деталей машин за счет увеличения продольной подачи инструмента и создания жесткой кинематической цепи и рациональной компоновочной схемы

устройства на бездифференциальной основе, интегрированного с токарно-винторезным станком;

- разработана модель и алгоритм генерации профиля винтовой поверхности многолезвийным инструментом, позволяющие выбирать рациональное значение подачи при ротационном точении;

- установлена эмпирическая зависимость для определения шероховатости НВП деталей изготовлешшх ротационным точением принудительно вращаемым многолезвийным инструментом от основных режимных параметров процесса.

Личный вклад автора. Автором лично проведено теоретическое и экспериментальное исследование технологии ротационного точения НВП деталей, результаты которого позволили обосновать возможность повышения производительности процесса за счет увеличения продольной подачи инструмента и многопроходности обработки. Создано технологическое оснащение для реализации усовершенствованной технологии ротационного точения НВП деталей многолезвийным инструментом, имеющее патентную чистоту.

Практическая значимость. Разработаны методики расчета профиля режущего элемента многолезвийного инструмента. Разработано технологическое оснащение для ротационного точения НВП деталей машин. Даны рекомендации по рациональным технологическим режимам ротационной обработки НВП многолезвийным инструментом с режущими элементами из быстрорежущей стали.

Разработаны принципы построения жесткой кинематической цепи и компоновочной схемы, а также рекомендации по конструированию трансформируемого устройства на бездифференциалыюй основе для ротационного точения НВП деталей, интегрированного с токарно-винторезным станком, и многолезвийного инструмента.

Реализация работы. Научные результаты внедрены на предприятиях тяжелого машиностроения ЗАО «Сибтяжмаш», ООО «Сибмашхолдинг» и использованы в учебном процессе при обучении студентов по дисциплине «Технологическое обеспечение качества и надежности машин», «Метрология, стандартизация и сертификация» для студентов специальностей 151001 «Технология машиностроения» и 200503 «Стандартизация и сертификация».

На защиту выносятся:

- результаты теоретических и экспериментальных исследований процесса ротационного точения НВП деталей машин принудительно вращаемым многолезвийным инструментом при увеличении его продольной подачи и многопроходности обработки, а также создания рациональной конструкции многолезвийного инструмента, кинематической и компоновочной схем трансформируемого устройства на бездифференциальной основе, интегрированного с токарно-винторезным станком;

- модель формирования профиля НВП деталей машин ротационным точением;

- методика расчета профиля режущих кромок многолезвийного инструмента для ротационного точения НВП деталей машин;

- теоретический анализ схем движений при обработке НВП ротационным точением;

- принципы построения кинематической схемы и компоновки трансформируемого устройства на бездифференциальной основе, интегрированного с токарно-винторезным станком, для реализации ротационного точения НВП вне зависимости от типа производства;

- практические рекомендации по использованию усовершенствованной технологии обработки НВП деталей машин ротационным точением многолезвийным инструментом.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались: на международной научно-практической конференции САКС 2002 (г. Красноярск 2002); на девятой и десятой Всероссийских конференциях «Перспективные материалы, технологии, конструкции, экономика» (г. Красноярск, 2003, 2004 г.г.) на VIII Всероссийской научной конференции с международным участием «Решетневские чтения» (г. Красноярск, 2004 г.), VIII и XIV международных научных конференциях «Решетневские чтения» (г. Красноярск 2009-2010 г.г.); на Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов «Актуальные проблемы авиации и космонавтики» (г. Красноярск 2009, 2010 г.г.)

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 17 печатных работ, из них 5 в журналах, по перечню ВАК и 3 патента РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка использованных источников, содержащего 111 наименований. Работа изложена на 126 страницах машинописного текста и содержит 39 рисунков, 12 таблиц и приложение.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введение обоснованна актуальность темы диссертации, сформулированы цель, научная новизна и практическая значимость, изложены основные положения, выносимые на защиту, а также приведены данные апробации работы.

В первом разделе представлены аналитический обзор отечественной и зарубежной литературы, патентные исследования в области ротационной обработки НВП различного профиля деталей винтовых передач, механизмов и инструментов, а также определены задачи исследования.

Различные аспекты ротационной обработки рассматривались в работах многих авторов: теоретические вопросы анализа кинематики станков для реализации способа ротационного точения НВП деталей отражены в работах A.A. Федотенка; научные основы профилирования многолезвийного инструмента с использованием теории сопряженных поверхностей, разработанной Т. Оливье и Х.И. Гохманом, наиболее полно изложены в работах А.И. Фрайфельда, Ю.В. Цвиса, Г.Н. Сахарова, П.Р. Родина, С.И. Лашнева, М.И. Юликова. Для внедрения в производство данной технологии промышленностью был освоен выпуск специального станка модели ЕЗ-10А для ротационного точения многолезвийным инструментом НВП червячных зуборезных фрез и цилиндрических червяков с ограниченными технологическими возможностями:

модуль нарезаемых НВП до 6 мм с максимальным диаметром заготовки до 140 мм и длинной до 250 мм, допускаемой продольной подачей 0,047 - 0,159 мм/об, узкой специализацией и сложным конструктивным исполнением. Кинематическая схема станка разработана на дифференциальной основе и не позволяет использовать прямозубый инструмент.

Следует также отметить, что в публикациях не нашел отражения метод ротационной обработки НВП реализованный на бездифференциальной кинематической схеме станка.

В связи с низкими технологическими возможностями и эффективностью существующего оборудования для реализации технологии ротационного точения НВП деталей винтовых передач и механизмов в настоящее время широко применяется обработка НВП радиальными фасонными резцами на токарно-винторезных станках. Эта технология отличается низкой производительностью и безопасностью, что не позволяет обеспечить эффективность процесса обработки и получить требуемую шероховатостью НВП без дополнительной финишной обработки. Стойкость инструмента недостаточна, из-за тепловых и механических нагрузок, отвод и дробление стружки затруднены.

Анализ литературного материала показал, что вышеуказанные проблемы могут быть решены на основе новых подходов при реализации жесткой кинематической цепи и повышения скорости продольного перемещения многолезвийного инструмента относительно заготовки для разработки эффективной технологии ротационного точения НВП деталей машин принудительно вращаемым многолезвийным инструментом.

На основании проведешюго анализа и в соответствии с поставленной целью были сформулированы задачи исследования.

Второй раздел содержит теоретический анализ схем элементарных движений при формообразовании НВП деталей ротационным точением принудительно вращаемым многолезвийным инструментом, а также разработку: модели формирования профиля НВП детали, методики расчета профиля режущих кромок многолезвийного инструмента, принципов построения кинематической схемы и компоновки трансформируемого устройства на бездифференциальной основе, интегрированного с токарно-винторезным станком.

Выполнено также обоснование условий профилирования задней поверхности режущего элемента (РЭ) инструмента, обеспечивающих получение постоянства профиля НВП при его формировании переточенным инструментом.

Кинематика формообразования при ротационном точении НВП многолезвийным инструментом характеризуется качением без скольжения центроиды инструмента в форме окружности по центроиде детали в форме прямой линии. При таком относительном движении детали и инструмента наиболее рациональное распределение элементарных движений представлено на рисунке 1.

Цд - центроида детали; Ци - центроида инструмента Рисунок 1 - Схема распределения элементарных движений при формообразовании НВП ротационным точением многолезвийным инструментом По предложенной схеме распределения элементарных движений (рисунок

1) деталь совершает вращательное движение вокруг своей оси, количествешю оцениваемое установленным числом оборотов детали;

2) инструмент совершает вращательное движение вокруг своей оси, являющееся результатом суммирования двух видов движения В2 и В4, количественно оцениваемых поворотом инструмента вокруг своей оси на число оборотов равное п-Щг и поворотом инструмента вокруг своей оси на число оборотов равное 5/лО, в направлении противоположном движению В2 соответственно, где 5 - продольная подача инструмента на один оборот детали в мм, г - число РЭ инструмента, И - диаметр окружности центроиды инструмента в мм, п - число оборотов детали, к - число заходов НВП;

3) инструмент совершает поступательное движение Пз вдоль оси детали, количественно оцениваемым величиной продольной подачи 5 инструмента на один оборот изделия.

Исходя из схемы (рисунок 1) в основу методики расчета профиля РЭ многолезвийного инструмента был положен плоскостной аналитический метод определения сопряженных профилей детали и инструмента путем нахождения огибающей семейства кривых.

На основании теоретических исследований были получены формулы для расчета профиля РЭ многолезвийного инструмента: для обработки НВП кругового профиля радиуса г с расстоянием его центра от центроиды детали величиной Ь, заданного в виде явной функции (1), для прямолинейного профиля, наклоненного к оси детали под углом 90°-а (2).

1):

где (р = -Ь/К ■ х\/у]г2 -х\ , Я - радиус центроиды инструмента.

х = -хг ■сХ$га-ст<р~х1 •сг£йг-5таг-/?8таг; у = -хг • 2а • 5т (р+хг ■ ■ сое а + Я • ее« <р\

где р = -х2/я{1 + с182а).

Особенность формирования задней поверхности РЭ многолезвийного инструмента состоит в том, что при работе переточенным инструментом должно быть обеспечено постоянство профиля обрабатываемой НВП. Это достигается надлежащим профилированием инструмента 2-го порядка используемого при формировании профиля задней поверхности РЭ многолезвийного инструмента, основанным на использовании принципа Оливье.

Из анализа схемы (рисунок 1) было установлено, что схема движений при образовании НВП ротационным точением соответствует образованию циклоидальных кривых (рисунок 2).

Для установления закономерности движения РЭ инструмента в процессе формирования профиля НВП, числа резов, формы срезаемого слоя припуска различными участками режущего лезвия в зависимости от продольной подачи инструмента и положения центроиды детали была разработана модель генерации профиля НВП.

В основу модели была положена методика определения сопряженных профилей по двум фиксирующим точкам. Согласно этой методике координаты фиксирующих точек определяли по формулам циклоидальных кривых (3) и (4). Построение сопряженного профиля НВП представлено на рисунке 6.

А - начальная точка циклоидальных кривых; М-точка описывающая циклоидальные кривые; С0 - центр производящего круга; <р - угол поворота производящего круга; Л - радиус производящего круга (центроиды инструмента) Рисунок 2 - Схема образования циклоидальных кривых

Удлиненная

иннлпндп

(3)

где Л - радиус центроиды инструмента; СМ- расстояние базовой точки от цента инструмента; <р - угол качения (угол поворота производящего круга).

Выражение для угла качения <р^ при котором вершина режущей кромки РЭ переместится на глубину А профиля НВП и при дальнейшем его увеличении не будет перемещаться в тело заготовки выводится из схемы (рисунок 3) и имеет вид

о Я-г — е ,,ч

<Р™ = агссоэ —--. (5)

К-г-е+п

При этом профиль режущего элемента инструмента принят в форме окружности радиуса г.

h - глубина профиля НВП; е - расстояние центроиды детали Цд от наружного диаметра; D - наружный диаметр детали; Цд - центроида детали; Ци -центроида инструмента; г - радиус режущего элемента инструмента; РЭ -режущий элемент; Cud - базовые точки, расположенные на РЭ; tp^ - угол

качения.

Рисунок 3 - Схема для определения угла качения <рта!_

Выражение для расчета значения угла качения ц7] для единичного реза с учетом принимаемой продольной подачи 5 имеет вид

<Р,=Т- (6)

Выражение для расчета значения угла качения <р{ для ¡-го реза имеет вид

где Ni - порядковый номер реза.

Число резов N при формировании профиля НВП, соответствующее углу качения <ргшп:, определяется из выражения

(8)

ДГ = гтх

Процесс построения графической части модели с использованием чертежных инструментов требует значительных затрат времени. Поэтому для проведения численных экспериментов с использованием компьютера математический алгоритм разработанной модели был записан с использованием программной среды МаЙаЬ.

График (рисунок 4), а также схема (рисунок 5) получены с использованием разработанного алгоритма построения модели формирования профиля ПВП (рисунок 6).

4 мм

0.5 -,—...........

1 11 21 31 41 51 61 71 81 81 101 111

Л - толщина срезаемого слоя припуска; N - номер реза; 1, 2, 3 - характер зависимости при подаче 5 равной 0,5 мм/об, 1,25 мм/об; 2 мм/об соответственно. Рисунок 4 - График зависимости толщины срезаемого слоя припуска и числа резов от продольной подачи при угле качения равном <ртах

. фиксирующие точки

а) б)

а - радиусного профиля; б - прямолинейного профиля, наклоненного к оси детали; 1, 2 ... п - положения резов при формировании профиля НВП (резы при выходе РЭ инструмента из впадины профиля условно не показаны) Рисунок 5 - Визуализированная схема срезания припуска при формировании профиля НВП ротационным точением многолезвийным инструментом

.НАЧАЛО

Ввод данных: ''радиус центр оадк. инструмента Я (им), подача.,? (им), : радиус дрбфияярейущгйглементал(мм), глубина профиля винтовой поверхности к.(мм), расстояиие центрогды детали от наружного диаметра

вйнтсвой поверхности е (мм)

; НЕТ

?а:чгт р^ ф^ = агсоз(Х г-e.'R-e-г I h) ■ тг/Ш

Расчет координат фиксирующей точки

Расчет ь =arcos(Ä - h t R), л! 180

L

Расчет pi p^S/RN,

Расчет числа резов,

Расчет координат фиксирующей точки -К щ -Пияц

Построение схемы-формирования профиля окружностями с центром - в базовой точке

Расчет- максимальной толщины стружки при каждом резе

Д,

т

Построение графика взменения толщины стружки с числом резов

хонщ

Рисунок 6 - Алгоритм построения модели формирования НВП инструментом радиусного профиля при ротационном точении

Из графика (рисунок 4) следует, что одним из основных путей повышения производительности процесса ротационного точения НВП является возможность увеличения продольной подачи до 8 раз по сравнению с применяемой (0,0470,159 мм/об) на современном этапе. При этом максимальная толщина срезаемого слоя на первых резах не превышает 0,5 мм.

Из анализа визуализированных схем (рисунок 5) можно сделать вывод о том, что срезаемый слой припуска имеет сложную форму и от реза к резу уменьшается его толщина, поэтому сам процесс резания получается несвободным и склонным к вибрациям. Этот факт необходимо учитывать при проектировании технологического оснащения.

На основании проведенных теоретических исследований схемы движений детали и многолезвийного инструмента и моделирования процесса формирования профиля НВП были разработаны принципы построения кинематической схемы и компоновки трансформируемого устройства, интегрированного с токарно-винторезным станком, для ротационного точения НВП деталей:

1) кинематическая схема устройства (рисунок 7а) должна:

- создаваться по схеме (рисунок 1), предусматривающей сложение движений на оси многолезвийного инструмента;

- разрабатываться на бездифференциальной основе, что обеспечивает повышение жесткости кинематической цепи, упрощает конструкцию устройства и снижает затраты на его изготовление;

- обеспечивать возможность использования коробки подач станка в качестве органа настройки продольной подачи инструмента;

- позволять регулирование угла скрещивания расположения оси инструмента и заготовки, что обеспечивает применение прямозубого инструмента и способствует его универсальности;

- обеспечивать возможность использовать имеющейся на станке ходовой винт для повышения универсальности перенастройки трансформируемого устройства;

- обладать возможностью интегрировать его со всеми типоразмерами токарпо-вшггорезных станков;

2) устройство должно быть трансформируемым с целью применения ротационного точения для любого типа производства, обеспечивая возможность выполнения всех других операций, предусмотренных для токарно-винторезных станков;

3) компоновочная схема устройства (рисунок 66), интегрировашюго с токарно-винторезным станком, должна обеспечивать возможность использования поверхностей станка не требующих дополнительной обработки при монтаже узлов.

а) кинематическая схема; б) компоновочная схема; 1-30 зубчатые колеса, г

=14.....76 - количество зубьев зубчатых колес; I- шпиндель инструментальной

головки; П -IV -валы; 1-станок токарно-винторезный; 2 - механизм с гитарой деления; 3 -промежуточный вал; 4 -коробка раздаточная; 5 -вал ходовой; 6-приводной вал инструментальной головки; 7 - конический редуктор; 8-инструментальная головка Рисунок 7 - Кинематическая и компоновочная схема трансформируемого устройства, интегрированного с токарно-винторезным станком

Настройка устройства для обработки НВП осуществляется с помощью механизма с гитарой деления 2 (рисунок 66), что позволяет согласовать мгновенное вращение детали с мгновенным вращением и продольным перемещением инструмента. Формула для расчета передаточного отношения сменных зубчатых колес гитары деления с учетом движений при образовании НВГГ (рисунок 1), полученная из условия расчетного перемещения конечных звеньев (заготовка-инструмент) и использования уравнения кинематического баланса цепи деления устройства, имеет вид

(^п/К^г^й-Б/Т) (9)

где гх - передаточное отношение сменных зубчатых колес гитары; п - число заходов обрабатываемой винтовой поверхности; Кх - постоянный коэффициент, величина которого зависит от значений передаточных отношений постоянных зубчатых передач кинематической цепи устройства и станка; Хп - число режущих элементов инструмента; Т - ход винтовой линии обрабатываемой поверхности, мм; £ - продольная подача инструмента, мм на 1 оборот заготовки.

В основу разработки конструкторско-технологических решений (КТР) по проектированию и изготовлению трансформируемого устройства были положены теоретические исследования и разработанные принципы построения кинематической и компоновочной схем устройства (рисунок 7).

Третий раздел посвящен экспериментальному исследованию производительности процесса ротационной обработки НВП, шероховатости обработанной поверхности в зависимости от режимных параметров обработки, определению объемного коэффициента степени дробления стружки, температурных нагрузок на режущий элемент многолезвийного инструмента, стружки и детали, а также оценке работоспособности сборочных узлов устройства и инструмента.

Экспериментальные исследования проводились на спроектированном и изготовленном опытном устройстве, интегрированном с токарно-винторезным станком 1М65 (рисунок 8).

Устройство работает следующим образом. Заготовка 8 устанавливается и закрепляется на станке. По передаточному отношению, рассчитанному по формуле (9), производят подбор сменных зубчатых колес и выполняют настройку гитары 1 (рисунок 8).

При помощи коробки подач станка устанавливается выбранная продольная подача. Включается вращение шпинделя станка и одновременно вращением винта перемещения поперечных салазок суппорта станка инструментальная головка 5 с инструментом 7 настраивается на требуемую глубину резания, после чего салазки закрепляются. Дальнейшая обработка НВП происходит на постоянном расстоянии между осями детали и инструмента в автоматическом режиме.

9 10 8 7

1 - гитара сменных зубчатых колес; 2 - вал; 3 - раздаточная коробка; 4 -ходовой вал; 5 - инструментальная головка; 6 - конический редуктор; 7 -многолезвийный инструмент; 8 - обрабатываемая заготовка; 9 - базовая плита;

10 - станок 1М65

Рисунок 8 - Общий вид опытного устройства для ротационного точения ВП деталей, интегрированного с токарно-винторезным станком 1М65.

На основании разработанной методики расчета профиля режущей кромки многолезвийного инструмента по формулам (1) и (2), теоретического анализа схем движения при формообразовании НВП (рисунок 1) были спроектированы и изготовлены многолезвийные инструменты для ротационного точения НВП (рисунок 9) сборной конструкции.

а) б)

а) - радиусного профиля, б) - прямолинейного профиля Рисунок 9 - Многолезвийные инструменты для ротационного точения НВП

Режущие элементы инструментов изготовлены из быстрорежущей стали Р6М5, а корпусы из стали 40Х.

Обработка НВП деталей в процессе проведения экспериментальных исследований представлена на рисунке 10.

Экспериментальные исследования влияния режимных параметров (V, Я, г) при ротационном точении НВП деталей на шероховатость обработанной поверхности выполняли по методике, разработанной на основе планирования многофакторного эксперимента типа 2 . При этом диапазон изменения параметров составил: подача (от 0,5 до 2 мм/об), скорость резания (от 18 до 35 м/мин), глубина резания (от 1,5 до 2,5 мм). Остальные факторы (геометрия инструмента и жесткость системы СПИЗ) считались стабилизированными.

а) б)

а) правозаходной НВП с прямолинейным профилем, наклоненным к оси детали; б) левозаходной ВП радиусного профиля Рисунок 10 - Процесс обработки

На основе обработки экспериментальных данных получена математическая зависимость шероховатости обработанной НВП от режимных параметров

г0.!545 ,0.30611^-0.9863

К а = 5,98586 ■ —-^-, (9)

где V- скорость резания, м/мин; 5 - подача мм/об; г - глубина резания, мм.

При расчетах проверена воспроизводимость опытов по критерию Кохрена, степени значимости коэффициентов регрессии по критерию Стьюдента, адекватность полученной модели по критерию Фишера. Проверка полученной модели на адекватность по критерию Фишера показала, что зависимость шероховатости НВП от режимных параметров при ротационном точении с доверительной вероятностью 95% адекватно описывается полученной математической зависимостью (9) и графически представлена на рисунке 11.

Таким образом, экспериментально подтвержден вывод, сделанный при исследовании процесса срезания припуска моделированием, что обеспечить повышение производительности обработки НВП ротационным точением можно за счет увеличения в 3-8 раз продольной подачи по сравнению с применяемой на современном этапе равной 0,047 - 0,159 мм/об. При этом производительность

процесса повышается в 3-4 раза, а сам процесс обработки НВП становится многопроходным. Глубина первых проходов может составлять 3 мм, затем возможно ее дальнейшие увеличение до 6 мм на последующих проходах. Рекомендуемая скорость резания для быстрорежущего инструмента может находится в пределах 20-35 мм/мин.

(V) при ротационном точении

Сравнительная диаграмма производительности технологии обработки НВП в зависимости от способа лезвийной обработки представлена на рисунке 12.

То, мин

271,

219 176

66

Ф

©

©

©

Способ обработки

- усовершенствованная технология ротационного точения; 2 - ротационное точение на режимах ранее разработанного оборудования; 3 - обработка

радиальными фасонными резцами; 4 - обработка дисковой фрезой Рисунок 12 - Зависимость производительности обработки НВП червяка т=12,5 мм по машинному времени от способа лезвийной обработки

Характер срезания припуска обеспечивает дробление стружки без внесения дополнительных изменений в кинематику процесса резания. Объемный коэффициент степени дробления при этом со=10-н12, что способствует безопасности процесса.

Исследованиями установлено, что процесс срезания припуска позволяет работать с углом заострения режущего клина не более 30° и с передним углом 40°-50\ что позволяет избежать наростообразования в диапазоне скоростей резания 20-35 м/мин при работе инструментом из быстрорежущей стали.

Распределение температуры на поверхности РЭ многолезвийного инструмента, стружки и детали исследовали бесконтактным методом с помощью

тепловизора модели НоОппй БХТ. Компьютерная обработка теплограмм показала: температура на поверхности стружки в зоне резания составляет 280°С - 300°С, температура режущего лезвия инструмента на выходе из зоны резания 35°С - 40°С, на входе в зону резания 26°С - 32°С. Благоприятная температурная нагрузка на РЭ инструмента объясняется нестационарностью теплообмена в зоне резания из-за постоянной смены точки контакта РЭ с заготовкой, а также частичной заменой трения скольжения между инструментом и заготовкой на трение качения. Этот факт, имеющий место при ротационном точении, способствует повышению стойкости РЭ многолезвийного инструмента по сравнению с обработкой радиальными фасонными резцами.

В четвертом разделе представлены разработанные практические рекомендации по использованию усовершенствованной технологии ротационного точения НВП деталей машин принудительно вращаемым многолезвийным инструментом. Отраженны особенности организации изготовления устройства для ротационного точения на бездифференциальной основе, интегрированного с токарно-винторезным станком, и многолезвийных инструментов. Приведены результаты практического применения выполненных исследований, а также показаны области машиностроения и типовые детали винтовых передач и механизмов для широкого внедрения усовершенствованной технологии ротационного точения их НВП.

Рекомендации включают в себя созданную систему показателей для оценки качества применяемой технологии обработки НВП в сравнении с предлагаемой усовершенствованной. Использование показателей предотвращает принятие необоснованных решений, связанных с внедрением усовершенствовашюй технологии.

Особенности организации изготовления технологического оснащения надлежащего качества состоят в правильном выборе его изготовителя. Это могут быть специализированные станкостроительный и инструментальный заводы или заказчик изготавливает оснащение у себя.

Результаты выполненных в работе исследований были использованы на ЗАО «Сибтяжмаш» при обработке НВП на корпусе сборной червячной фрезы модулем 10 мм. Применяемые режимы: продольная подача 5=1,25 мм/об; скорость резания У=26 м/мин; число проходов 1=6. Машинное время обработки составило 47 минут. Машинное время обработки НВП фрезы по применяемой на заводе технологии с использованием токарно-затыловочного станка составляет 166 минут. Сравнение полученных результатов показывает, что применение усовершенствованной технологии ротационного точения НВП фрезы многолезвийным инструментом обеспечило повышение производительности процесса в 3,5 раза по основному времени по сравнению с обработкой фасонными радиальными резцами на универсальном токарно-затыловочном станке.

В заключении приведены основные результаты, полученные в ходе выполнения работы, сформулированы основные выводы.

Приложение включает акт об использовании результатов диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1 Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность повышения производительности обработки наружной винтовой поверхности деталей в 3-4 раза ротационным точением, принудительно вращаемым многолезвийным инструментом за счет увеличения продольной подачи инструмента в 3-8 раз, при этом процесс обработки является многопроходным.

2 Получена эмпирическая зависимость шероховатости наружной винтовой поверхности деталей от продольной подачи многолезвийного инструмента, глубины и скорости резания, показывающая, что при увеличении подачи в 3-8 раз шероховатость обработанной поверхности возрастает не белее чем в 1,25 раза.

3 Разработана модель генерации профиля наружной винтовой поверхности и её алгоритм, позволяющие выбрать рациональное значение подачи при ротационном точении.

4 На основе аналитического метода определения сопряженных профилей деталей и инструмента разработана методика расчета профиля режущих кромок многолезвийного инструмента для ротационного точения наружной винтовой поверхности деталей машин.

5 Проведен теоретический анализ схем распределения движений между деталью и инструментом при формообразовании наружной винтовой поверхности ротационным точением, позволивший обосновать выбор рациональной компоновочной и кинематической схемы на бездифференциалыюй основе устройства для ротационного точения наружной винтовой поверхности, интегрированного с токарно-винторезным станком.

6 Разработаны принципы построения рациональной кинематической схемы и компоновки, а также конструкторско-технолошческие решения изготовления трансформируемого устройства на бездифференциалыюй основе, интегрированного с токарно-винторезным станком, для ротационного точения наружной винтовой поверхности деталей машин принудительно вращаемым многолезвийным инструментом.

7 Получена зависимость для определения передаточного отношения сменных зубчатых колес гитары устройства ротационного точения, интегрированного с токарно-винторезным станком.

8 Экспериментально определен объемный коэффициент для оценки степени дробления стружки, характеризующий безопасность процесса ротационного точения наружной винтовой поверхности.

9 Исследованы температурные нагрузки на поверхностях детали, стружки и режущих элементах многолезвийного инструмента, позволившие установить, что температура на поверхности стружки в зоне резания составляет 280С° -ЗООС0, температура режущего лезвия инструмента на выходе из зоны резания 35°С - 40°С, на входе в зону резания 26°С - 32°С, что подтверждает действие таких факторов в зоне резания как нестационарпость теплообмена и частичная замена трения скольжения на трение качения, благоприятно влияющие на повышение стойкости режущих элементов многолезвийного инструмента.

10 Разработаны рекомендации по использованию в производстве усовершенствованной технологии ротационного точения наружной винтовой

поверхности деталей машин принудительно вращаемым многолезвийным инструментом.

Основные результаты и положения диссертации опубликованы в следующих работах:

По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, в том числе 8 работ в рецензируемых изданиях из перечня ВАК РФ.

В ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях:

1 Малько JI.C. Ротационная резцовая головка / JI.C. Малько // Изобретатели машиностроению. - 2005. №3, С.42-43.

2 Малько JI.C. Ротационное точение винтовой поверхности крупногабаритных деталей / JI.C. Малько // Станки и инструмент. 2007. № 11, С.39-40.

3 Малько JI.C. Совершенствование конструкций устройства, интегрированного с токарно-винторезным станком, для ротационного точения наружной винтовой поверхности многолезвийным инструментом/ JI.C. Малько, И.В. Трифанов, A.B. Сутягин // Вестник СибГАУ, 2010 - Вып. 6 (32) - С. 134-139.

4 Малько Л.С. Разработка многолезвийного инструмента для ротационного точения винтовой поверхности деталей машин / Л.С. Малько, A.B. Сутягин, И.В. Трифанов // Вестник СибГАУ, 2010 Вып. 6 (32) - С. 139-145.

5 Сутягин A.B. Технологические особенности многолезвийной обработки винтовых поверхностей ротационным точением / A.B. Сутягин, Л.С. Малько, И.В. Трифанов // Вестник СибГАУ, 2011 Вып. 3 (36). - С. 156-161

6 Пат.2233209. РФ, МПК В23В27/12. Ротационная резцовая головка/Л.С. Малько. Опубл. 27.07.2004, Бюл. №21.

7 Пат.2253545.РФ, МПК В23В5/48. Устройство к токарному станку для обработки винтовой поверхности/Л.С. Малько. Опубл. 10.06.2005, Бюл. JM°16.

8 Пат.2303514 РФ, МПК В24В39/00; В21НЗ/12. Устройство для обкатки винтовой поверхности кругового профиля /Л.С. Малько.0публ.27.07.2007, Бюл.№21.

В других научных изданиях:

9 Малько Л.С. Выбор кинематической структуры станка для обработки винтовых поверхностей крупногабаритных деталей ротационным точением / Л.С. Малько // САКС-2002: Материалы международной научно практической конференции / СибГАУ. Красноярск, 2002. - С. 222-224

10 Малько Л.С. Повышеш1е долговечности барабанов и канатов на основе ротационного точения многолезвийным инструментом / Л.С. Малько // сб. науч. тр. Всероссийской конф. «Перспективные материалы, технологии, конструкции, экономика» - Красноярск: КГУЦМиЗ, 2004. С.108-109.

11 Малько Л.С. Экспериментальное исследование процесса дробления стружки при ротационным точение винтовой поверхности / Л.С. Малько, В.Б. Ковальчук, A.B. Суворов, С.А. Чернецкий // Всероссийская научная конференция с международным участием «Решетневские чтения» - Красноярск СибГАУ, 2004. С. 133.

12 Малько Л.С. Особенности проектирования инструмента 2-го порядка для обработки режущей части ротационных резцовых головок / Л.С. Малько, Д.А. Винтураль Всероссийская науч. конф. с международным участием «Решетневские чтения» - Красноярск СибГАУ, 2004. С.133-134.

13 Малько Л.С. Графоаналитическая модель генерации профиля винтовой поверхности ротационным точением / Л.С. Малько, A.B. Сутягин // XII Международ, науч. конф. «Решетневские чтения». - Красноярск: СибГАУ, 2008. С.244-225.

14 Малько Л.С. Структура равенства для определения средней высоты профиля шероховатости поверхности при обработке радиальным фасонным резцом / Л.С. Малько, Д.И. Стерехова, A.B.Сутягин // XIII Международ, науч. конф. «Решетневские чтения». - Красноярск: СибГАУ, 2009. Т.1. С.399-340.

15 Сутягин A.B. Кинематическая настройка токорного станка, оснащенного устройством для ротационного точения винтовой поверхности деталей / A.B. Сутягин, Л.С. Малько // XIV Международн. научн. конф. «Решетневские чтения». - Красноярск: СибГАУ, 2010. Т. 1. С.332.

16 Сутягин A.B. Технологические возможности ротационного точения винтовых поверхностей деталей машин / A.B. Сутягин, Л.С. Малько, И.В. Трифанов // XIV Международн. научн. конф. «Решетневские чтения». -Красноярск: СибГАУ, 2010. Т.1. С.333-334.

17 Сутягин A.B. Разработка методики исследования процесса генерации профиля винтовой поверхности ротационным точением многолезвийным инструментом / A.B. Сутягин, A.M. Бакин, Л.С. Малько // Всероссийская науч. конф. студентов, аспирантов и молодых специалистов «Актуальные проблемы авиации и космонавтики». - Красноярск: СибГАУ, 2010. Т.1. С.294-295.

Подписано в печать,^ апреля 2012 г. Формат 60x84/16. Объем 1,5 п.л. Тираж 100 экз. заказ №

Отпечатано в отделе копировально-множительной техники Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева 660014. г. Красноярск, просп. им. т «Красноярский рабочий», 31

Соискатель л-с- Малько

Введение.

Раздел 1 Теоретический анализ состояния вопроса.

1.1 Конструктивно-технологический анализ деталей с наружной винтовой поверхностью.

1.2 Анализ методов и способов обработки НВП деталей.

1.3.Анализ существующих способов ротационного резания.

1.4 Выводы и задачи исследования.

Раздел 2 Теоретическое обоснование технологии ротационного точения НВП деталей принудительно вращаемым многолезвийным инструментом.

2.1 Анализ схем движений при формировании НВП деталей принудительно вращаемым многолезвийным инструментом.

2.2 Разработка модели формирования профиля НВП деталей машин ротационным точением принудительно вращаемым многолезвийным инструментом.

2.3 Разработка методики расчета профиля режущих кромок МИ для ротационного точения НВП деталей машин.

2.4 Принципы построения кинематической схемы и компоновки устройства для ротационного точения НВП деталей машин, интегрированного с токарно-винторезным станком.

2.5 Разработка конструкторско-технологических решений изготовления устройства, интегрированного с токарно-винторезным станком, и многолезвийного инструмента для реализации технологии ротационного точения НВП деталей машин.

2.6 Выводы.

Раздел 3 Экспериментальное исследование усовершенствованной технологии ротационного точения НВП деталей и эксплуатационных характеристик, созданного технологического оснащения для ее реализации.

3.1 Проектирование и изготовление опытного технологического оснащения для экспериментального исследования усовершенствованной технологии ротационного точения НВП деталей машин.

3.2 Экспериментальное исследование влияния режимных параметров на шероховатость НВП деталей и производительность процесса при ротационном точении.

3.3 Экспериментальное определение объемного коэффициента для оценки степени дробления стружки при ротационном точении НВП деталей машин.

3.4 Экспериментальная оценка температуры на поверхностях инструмента, детали и стружки бесконтактным методом с помощью тепловизора Нс^тс! при ротационном точении НВП деталей машин.

3.5 Выводы.

Раздел 4 Практическое применение результатов исследования.

4.1 Рекомендации по использованию усовершенствованной технологии ротацонного точения принудительно вращаемым многолезвийным инструментом НВП деталей.

4.2 Рекомендации по организации изготовления трансформируемого устройства на бездифференциальной основе, интегрированного с токарно-винторезным станком 1М65, и многолезвийного инструмента для ротационного точения.

4.3 Практическое использование результатов исследований при обработке винтовой поверхности червячных фрез.

4.4 Выводы.

В современных отраслях машиностроения находят широкое применение винтовые механизмы и передачи, в конструкцию которых входят детали с НВП. Особый класс крупногабаритных деталей с НВП в тяжелом машиностроении составляют канатные барабаны грузоподъемных машин. В технологии изготовления зубчатых колес применяют червячные фрезы с НВП.

Конструкции деталей с НВП отличаются большим разнообразием по массогабаритным характеристикам, по форме профиля и углу подъема винтовой линии, что влечет за собой применение различных методов и способов их обработки. При обработке НВП деталей в общем объеме способов обработки превалирующее положение занимает способ лезвийной обработки радиальными фасонными резцами с остроконечной задней поверхностью. При этом образующая линия создается методом копирования. Технологический процесс обработки НВП деталей на станках токарной группы радиальными фасонными резцами с остроконечной задней поверхностью отличается низкой производительностью и недостаточной безопасностью процесса, не позволяет получить требуемую шероховатость НВП без дополнительной финишной обработки. Стойкость инструмента недостаточна из-за тепловых и механических нагрузок, отвод и дробление стружки затруднены, что не позволяет эффективно использовать возросшие динамико-скоростные возможности станков.

Одним из эффективных путей устранения указанных недостатков является применение технологии ротационного точения НВП принудительно вращаемым многолезвийным инструментом, кинематика формообразования которого характеризуется качением без скольжения центроиды инструмента в форме окружности по центроиде детали в форме прямой линии. При этом взаимодействие режущего клина инструмента с материалом заготовки осуществляется при постоянном изменении точки контакта в зоне резания в результате комбинации качения со скольжением, что является характерным признаком ротационного точения.

Применение технологии ротационного точения может позволить повысить производительность обработки по сравнению с обработкой радиальными фасонными резцами, обеспечить требуемую шероховатость НВП, повысить безопасность технологического процесса, а также повысить износостойкость инструмента.

В настоящее время, несмотря на значительное число работ, посвященных исследованию технологии ротационного точения НВП и очевидную ее прогрессивность, вопросы связанные с научным обоснованием повышения производительности обработки и создания технологического оснащения, обеспечивающего выполнение процесса на прогрессивных режимах не разработаны.

В связи с изложенным, настоящая работа, направленная на совершенствование технологии ротационного точения принудительно вращаемым многолезвийным инструментом наружной винтовой поверхности деталей машин с целью повышения ее производительности, является актуальной.

Цель работы состояла в повышении производительности обработки наружной винтовой поверхности деталей машин на основе теоретического обоснования процесса ротационного точения принудительно вращаемым многолезвийным инструментом и разработки для ее реализации трансформируемого устройства с кинематической цепью повышенной жесткости на бездифференциальной основе, интегрированного с токарно-винторезным станком.

Научная новизна состоит в следующем: - теоретически и экспериментально обосновано повышение производительности технологии ротационного точения принудительно вращаемым многолезвийным инструментом наружной винтовой поверхности деталей машин за счет увеличения продольной подачи инструмента и создания жесткой кинематической цепи и рациональной компоновочной схемы устройства на бездифференциальной основе, интегрированного с токарно-винторезным станком;

- разработана модель и алгоритм генерации профиля винтовой поверхности многолезвийным инструментом, позволяющие выбирать рациональное значение подачи при ротационном точении;

- установлена эмпирическая зависимость для определения шероховатости НВП деталей изготовленных ротационным точением принудительно вращаемым многолезвийным инструментом от основных режимных параметров процесса.

Практическая значимость работы состоит в следующем:

- разработаны методики расчета профиля режущего элемента многолезвийного инструмента. Разработано технологическое оснащение для ротационного точения НВП деталей машин;

- даны рекомендации по рациональным технологическим режимам ротационной обработки НВП многолезвийным инструментом с режущими f элементами из быстрорежущей стали;

- разработаны принципы построения жесткой кинематической цепи и компоновочной схемы, а также рекомендации по конструированию трансформируемого устройства на бездифференциальной основе для ротационного точения НВП деталей, интегрированного с токарно-винторезным станком, и многолезвийного инструмента.

Достоверность полученных результатов. Сформулированные в диссертации положения, выводы и рекомендации обоснованы теоретическими решениями и экспериментальными данными, полученными в работе, и не противоречат известным положениям технических и фундаментальных наук, базируются на корректном математическом аппарате, а также на доказанных однотипных выводах, предложенных авторами ранних исследований.

Реализация работы. Научные результаты внедрены на предприятиях тяжелого машиностроения ЗАО «Сибтяжмаш», ООО «Сибмашхолдинг» и использованы в учебном процессе при обучении студентов по дисциплине 7

Технологическое обеспечение качества и надежности машин», «Метрология, стандартизация и сертификация» для студентов специальностей 151001 «Технология машиностроения» и 200503 «Стандартизация и сертификация».

На защиту выносятся:

- результаты теоретических и экспериментальных исследований процесса ротационного точения НВП деталей машин принудительно вращаемым многолезвийным инструментом при увеличении его продольной подачи и многопроходности обработки, а также создания рациональной конструкции многолезвийного инструмента, кинематической и компоновочной схем трансформируемого устройства на бездифференциальной основе, интегрированного с токарно-винторезным станком;

- модель формирования профиля НВП деталей машин ротационным точением;

- методика расчета профиля режущих кромок многолезвийного инструмента для ротационного точения НВП деталей машин;

- теоретический анализ схем движений при обработке НВП ротационным точением;

- принципы построения кинематической схемы и компоновки трансформируемого устройства на бездифференциальной основе, интегрированного с токарно-винторезным станком, для реализации ротационного точения НВП вне зависимости от типа производства;

- практические рекомендации по использованию усовершенствованной технологии обработки НВП деталей машин ротационным точением многолезвийным инструментом.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на международной научно-практической конференции САКС 2002 (г. Красноярск 2002); на девятой и десятой Всероссийских конференциях «Перспективные материалы, технологии, конструкции, экономика» (г. Красноярск, 2003 , 2004 г.г.); на VIII Всероссийской научной конференции с международным участием «Решетневских чтениях» (г. Красноярск, 2004 г.); 8

VIII и XIV международных научных конференциях «Решетневские чтения» (г. Красноярск 2009-2010 г.г.); на Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов «Актуальные проблемы авиации и космонавтики» (г. Красноярск 2009, 2010 г.г.).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 17 печатных работ, из них 5 в журналах по перечню ВАК и 3 патента РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка использованных источников, содержащего 111 наименований. Работа изложена на 126 страницах машинописного текста и содержит 39 рисунков, 12 таблиц и приложение.

Основные результаты и выводы

1. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность повышения производительности обработки НВП деталей в 3-4 раза ротационным точением принудительно вращаемым многолезвийным инструментом за счет увеличения продольной подачи инструмента в 3-8 раз, при этом процесс обработки является многопроходным.

2. Получена эмпирическая зависимость шероховатости наружной винтовой поверхности деталей от продольной подачи многолезвийного инструмента, глубины и скорости резания, показывающая, что при увеличении подачи в 3-8 раз шероховатость обработанной поверхности возрастает не белее чем в 1,25 раза.

3. Разработана модель генерации профиля наружной винтовой поверхности и её алгоритм, позволяющие выбрать рациональное значение подачи при ротационном точении.

4. На основе аналитического метода определения сопряженных профилей деталей и инструмента разработана методика расчета профиля режущих кромок многолезвийного инструмента для ротационного точения наружной винтовой поверхности деталей машин.

5. Проведен теоретический анализ схем распределения движений между деталью и инструментом при формообразовании наружной винтовой поверхности ротационным точением, позволивший обосновать выбор рациональной компоновочной и кинематической схемы на бездифференциальной основе устройства для ротационного точения наружной винтовой поверхности, интегрированного с токарно-винторезным станком.

6. Разработаны принципы построения рациональной кинематической схемы и компоновки, а также конструкторско-технологические решения изготовления трансформируемого устройства на бездифференциальной основе, интегрированного с токарно-винторезным станком, для ротационного точения наружной винтовой поверхности деталей машин принудительно вращаемым многолезвийным инструментом.

7. Получена зависимость для определения передаточного отношения сменных зубчатых колес гитары устройства ротационного точения, интегрированного с токарно-винторезным станком.

8. Экспериментально определен объемный коэффициент для оценки степени дробления стружки, характеризующий безопасность процесса ротационного точения наружной винтовой поверхности.

9. Исследованы температурные нагрузки на поверхностях детали, стружки и режущих элементах многолезвийного инструмента, позволившие установить, что температура на поверхности стружки в зоне резания составляет 280С° -300С°, температура режущего лезвия инструмента на выходе из зоны резания 35°С - 40°С, на входе в зону резания 26°С - 32°С, что подтверждает действие таких факторов в зоне резания как нестационарность теплообмена и частичная замена трения скольжения на трение качения, благоприятно влияющие на повышение стойкости режущих элементов многолезвийного инструмента.

10. Разработаны рекомендации по использованию в производстве f усовершенствованной технологии ротационного точения наружной винтовой поверхности деталей машин принудительно вращаемым многолезвийным инструментом.

1. Люкшин B.C. Теория винтовых поверхностей в проектировании режущих инструментов. М.: машиностроение, 1968. 372 с.

2. Лашнев С.И., Юликов М.И. Формообразование зубчатых деталей реечными и червячными инструментами. М.: Машиностроение, 1980. - 207 с.

3. Суслов А.Г., Дальский A.M. Научные основы технологии машиностроения М.: Машиностроение, 2002, 684 с.

4. Пат.2253545.РФ, МПК В23В5/48. Устройство к токарному станку для обработки винтовой поверхности /Л.С. Малько. Опубл. 10.06.2005, Бюл. №16.

5. Браславский В.М. Обкатка роликами как метод повышения качества крупных деталей. В сб. «Производство крупных машин», вып. XXV. - М.: Машиностроение. - 1975. - С. 125-136.

6. Браславский В.М. Технология обкатки крупных деталей роликами. М.: Машиностроение, 1975. -160 с.

7. Бутаков Б.И. Способы обкатывания роликом винтов и червяков с крупным шагом в тяжелом машиностроении // Вестник машиностроения. -1985. №3. - С.44-50.

8. Бутаков Б.И., Третьяк М.Ю., Овчинников Ю.Г. и др. ПовышениеIэффективности реновации металлических деталей путем совмещения чистового и упрочняющего обкатывания роликами // Вестник машиностроения. 2004. -№7. - С.59-67.

9. Глозман Х.Н. Нарезка канавок на барабанах шахтных машин на карусельных станках В сб. Механическая обработка №7. - М.: Изд. ЦБНТИ. -1959.-С. 3-13.

10. Лиханский B.C., Голубев В.А., Орехов Д.М. и др. Крановые барабаны из спецпроката // Машиностроитель. 1982. №11. - С. 20-21.

11. Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием: Справочник. М.: Машиностроение, 1987. -328с.

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

13. Лашнев С.И., Юликов М.И. Расчёт и конструирование металлорежущих инструментов с применением ЭВМ. М.: Машиностроение, 1979. - 384 с.

14. Лашнев С.И., Юликов М.И. Проектирование режущей части инструмента с применением ЭВМ. М.: Машиностроение, 1980. - 207 с.

15. Юликов М.И., Горбунов Б.И., Ко лесов Н.В. Проектирование и производство режущего инструмента. М.: Машиностроение. - 1987. - с 296.

16. Воронов В.Н. Точность резьбы, полученной фрезоточением // СТИН. -1994. №12. С.30-31.

17. Фрумин Ю.Л. Высокопроизводительный резьбообразующий инструмент. М.: Машиностроение. - 1977. - 183 с.

18. Воронов В.Н. Классификация новых способов и схем образования резьб винтовым инструментом // Прогрессивные технологические процессы изготовления и сборки винтовых соединений : Тез.доклада зональной конф. Пенза, 1990. С.4-6.

19. Воронов В.Н. Стойкость инструмента при фрезоточении резьбы // Исследования в области инструментального производства и обработки металлов резанием. Тула ТПИ, 1992. С22-28.

20. Воронов В.Н. Новые способы и схемы обработки резьбы винтовым инструментом // Исследования в области инструментального производства и обработки металлов резанием. Тула. ТПИ, 1990. С159-165.

21. Матвеев В.В. Нарезание точных резьб. М.: Машиностроение, 1978. 88с.

22. Миронов И.Я. Затылование режущей части метчиков для нарезания точных резьб // Станки и инструмент. 1984. №4. С. 18-19.

23. Клауч Д.Н., Овумян Г.Г., Кущева М.Е. и др. Исследование и разработка новых технологических процессов, оборудования и инструмента для холодной обработки металлов // Тяжелое машиностроение . 1995. - №10-11. - С.4-9.

24. Овумян Г.Г. Технология изготовления сборных шнеков самоочищения экструдеров для пластмасс // Изобретатели машиностроению. - 1997. - №1, С.14.

25. Инженерия поверхности деталей / Колл. авт., под ред. А.Г. Суслова М.: Машиностроение. 2008. 320с.

26. Суслов А.Г., Горленко А.О., Сухарев С.О. Электромеханическая обработка деталей машин / Справочник Инженерный журнал. №1, 1998. С. 1518.

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

28. Родин П.Р. Проектирование и производство режущего инструмента. -М.: Машгиз, 1962. - 254 с.

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

30. Технология изготовления режущего инструмента / А.И. Барсов и др. М.: Машиностроение, 1979. 136 с.

31. Накатывание резьб, червяков, шлицев и зубьев / В.В. Лапин, М.И. Писаревский, В.В. Самсонов, Ю.И. Сизов. JL: Машиностроение, 1986. - 228 с.

32. Таурит Г.Э., Поховский Е.С., Грищенко Е.Ю. Обработка крупногабаритных деталей. К.: Техшка, - 1981. - 208 с.

33. A.C. № 1011493 СССР, МКИ В 66D 1/30; В21Д51/24; В23Д15/00 Способ изготовления барабанов грузоподъёмных машин / B.C. Лиханский, В.Н. Поляков, К.И. Тарасов и др. Опубл. 15.04.83.

34. Таурит Г.Э., Поховский Е.С., Грищенко Е.Ю. Обработка крупногабаритных деталей. К.: Техшка, - 1981. - 208 с.

35. Малько JI.C. Ротационное точение винтовой поверхности крупногабаритных деталей/ JI.C. Малько // СТИН. 2007. №11, С.39-40.

36. Ермаков Ю.М. Развитие способов ротационного резания. М., 1989-56 с.

37. Фрайфельд И.А. Инструменты, работающие методом обкатки. Теория, профилирование и конструирование. М. - JL: Машиностроение, 1948. - 252 с.

38. Попок H.H. Нетрадиционные виды ротационного резания // СТИН. 1994. №8, С. 34-37.

39. Сахаров Г.Н. Проектирование круглых обкаточных резцов. В кн.: Новое в конструировании металлорежущего инструмента. М.: Машгиз. - 1958. -С. 7-58.

40. Сахаров Г.Н. Обкаточные инструменты. М.: Машиностроение, 1983. -223 с.

41. Гик JI.A. Ротационное резание металлов. Калининград: Кн. изд-во, 1990.-254 с.

42. Гик JI.A. Принципы создания и классификации схем ротационного резания // СТИН. 2005. №7, С. 25-28.

43. Бобров В. Ф., Иерусалимский Д. Е. Резание металлов самовращающимися резцами. М.: Машиностроение. 1972. - 112 с.

44. Гик JI.A. Упрочнение поверхностного слоя при резании с касательным движением лезвия // СТИН. 2007. №2, С. 31-34.

45. Коновалов Е.Г., Сидоренко В.А., Соусь A.B. Прогрессивные схемы ротационного резания металлов. Минск. «Наука и техника». 1972. - 272 с.

46. Коновалов Е.Г., Сидоренко В.А., Соусь A.B. и др. Новые конструкции ротационного режущего инструмента // Машиностроитель. 1971. №2, С. 25-27.

47. Ермаков Е.М. Развитие ротационного резания. // Станки и инструменты. 1989. №1, С. 28-30.

48. Попок Н.И. Совершенствование конструкций ротационного инструмента с прерывистой режущей кромкой // Станки и инструмент. 1989. №6, С. 20-22.

49. Попок H.H. Изнашивание инструмента при ротационном резании // Станки и инструмент. 1989. №8, С. 9-10.

50. Новосёлов Ю.А., Попок Н.И. Привода устройств для ротационного точения // Машиностроитель. 1981. №9, С. 27-28.

51. Новосёлов Ю.А., Попок H.H. Шпиндельные узлы ротационных принудительно вращающихся резцов // Машиностроитель. 1985. №8, С. 22-23.

52. Родин П.Р. Металлорежущие инструменты. Киев: Вища школа, 1974. -399 с.

53. Родин П.Р. Основы проектирования режущих инструментов: Учебник. -К.: Вища школа, 1990. 424 с.

54. Родин П.Р. Основы формообразования поверхностей резанием. Киев: Вища школа, 1977. - 192 с.

55. Цвис Ю.В. Исследование точения по методу обкатки. М.: ВНИИ ЦБТИ станкостроения. - 1950. - 141 с.

56. Справочник металлиста: В 5-ти Т. / под ред. Малова А.Н. и др. М.: Машиностроение, - Т. 3. 1977. - 748 с.

57. Резников А.Н. Теплообмен при резании и охлаждении инструментов. М.: Машгиз. 1963. 200 с.

58. Резников А.Н. Теплофизика резания. М.: Машиностроение. 1969. -288 с.

59. Резников А.Н. Теплофизика процессов механической обработки материалов. М.: Машиностроение. 1981. 279 с.

60. Резников А.Н., Резников JI.A. Тепловые процессы в технологических системах. М.: Машиностроение. 1990. -288 с.

61. Федотенок A.A. Кинематическая структура металлорежущих станков. -М.: Машиностроение. 1970. - 408с.

62. Ачеркан Н.С., Гаврюшин JI.A., Ермаков В.В. и др. Металлорежущие станки. М.: Машиностроение. - 1965. - т. I - 764с

63. Литвин Ф.Л. Теория зубчатых зацеплений. М.: Наука, 1968. - 584 с.

64. Цвис Ю.В. Профилирование режущего обкатного инструмента. М.: Машгиз, 1961. - 156 с.

65. Сахаров Г.Н., Кирсанов Г.Н. Проектирование инструмента для нарезания зубчатых колес с зацеплением Новикова. -М.: ГОСИНТИ, 1964. 36 с.

66. Родин П.Р. Основы теории проектирования режущих инструментов. -М.: Машгиз, 1960. 192 с.

67. Металлорежущие станки и кузнечнопрессовое оборудование для инструментального производства. Каталог-справочник. М.: Машгиз. 1962 216 с.

68. A.C. №129463 СССР, МКИ B23f 3/00; B23f 13/00. Приспособление для нарезания червяков обкаткой долбяками на токарных станках / П.И. Журов, Ф.Д. Оргов. Опубл. 12.12.60.

69. Дружинский И.А. Методы обработки сложных поверхностей на металлорежущих станках. М.: Машгиз. 1965. 420 с.

70. Шишков В.А. Образование поверхности резания по методу обкатки. -М.: Машгиз, 1951.- 152 с.

71. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. 13-е изд., исправленное. М.: Наука, Гл. ред. физ-мат. лит., 1986. - 544 с.

72. Лузин H.H. Дифференциальное исчисление. М.: Высшая школа, 1960. -479 с.

73. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. М.: ФИЗМАТГИЗ, 1962. 870 с.

74. Пат. 2253545. РФ, МПК В23В5/48. Устройство к токарному станку для обработки винтовой поверхности / Л.С. Малько. Опубл. 10.06.2005, Бюл. №16.

75. Борискин О.И., Стаханов Н.Г., Якушенков A.B., Жихарев Д.А. Формирование профиля прямобочных шлицевых вылов червячными фрезами // Справочник. Инженерный журнал. 2006. - №12. С. 15-20.I

76. Лужанский И.Б. Быстрорежущая сталь 110х5М8Ф2В2С2Ю для наплавки многолезвийного металлорежущего инструмента // Технология машиностроения. 2011. №6, С. 5-9.

77. Малько Л.С. Графоаналитическая модель генерации профиля винтовой поверхности ротационным точением / Л.С. Малько, A.B. Сутягин // XII Международ, научн. конф. «Решетневские чтения». Красноярск: СибГАУ, 2008. С. 244-245.

78. Вульф А.М. Резание металлов. Л.: Машиностроение, 1973. - 496 с.

79. Талантов Н. В. Физические основы процесса резания, изнашивания и разрушения инструмента.- М.: Машиностроение, 1992.- 240 с.

80. Сутягин A.B. Технологические особенности многолезвийной обработкивинтовых поверхностей ротационным точением / A.B. Сутягин, Л.С. Малько,

81. И.В. Трифанов // Вестник СибГАУ, 2011 Вып. 3 (36). С. 156-161

82. Даниелян А. М. Теплота и износ инструментов в процессе резания металлов. М.: Машгиз. 1954. 276 с.

83. Лоладзе Т.Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента, М.: Машиностроение, 1982. 320 с.

84. Сутягин A.B. Технологические возможности ротационного точения винтовых поверхностей деталей машин / A.B. Сутягин, Л.С. Малько, И.В. Трифанов // XIV Международн. научн. конф. «Решетневские чтения». -Красноярск: СибГАУ, 2010. Т.1. С.333-334.

85. Макаров А.Д. Оптимизация процессов резания. М.: Машиностроение, 1976.-278 с.

86. Якухин В.Г. Оптимальная технология изготовления резьб М.: Машиностроение, 1985, 183 с.

87. Грановский Г.И., Грановский В.Г. Резание металлов. М.: Высшая школа, 1985, - 304 с.

88. Сутягин A.B. Технологические возможности ротационного точения винтовых поверхностей деталей машин / A.B. Сутягин, Л.С. Малько, И.В. Трифанов // XIV Международ, научн. конф. «Решетневские чтения». -Красноярск: СибГАУ, 2010. Т1 С. 333-334.

89. Пат. 2233209. РФ, МПК В23В27/12. Ротационная резцовая головка / Л.С. Малько. Опубл. 27.07.2004, Бюл. №21.

90. Малько Л.С. Ротационная резцовая головка / Л.С. Малько // Изобретатели машиностроению. 2005. №3, С. 42-43.

91. Малько Л.С. Разработка многолезвийного инструмента для ротационного точения винтовой поверхности деталей машин / Л.С. Малько, A.B. Сутягин, И.В. Трифанов // Вестник СибГАУ, 2010 Вып. 6 (32) -С. 139-145.

92. Аркулис Г.Э., Куприн М.И., Голев В.Д. и др. Измерения шероховатости поверхности с помощью реплик // Вестник машиностроения. 1971. - №12. -С.48-50.

93. Дунин-Барковский И.В., Карташова А.Н. Измерения и анализ шероховатости, волнистости и некруглости поверхности. М.: Машиностроение, 1978. - 232 с.

94. Суслов А.Г. Качество поверхностного слоя деталей машин. М.: Машиностроение. - 2000. - 320с.

95. Суслов А.Г., Федоров В.П., Горленко O.A. и др. Технологическое обеспечение и повышение эксплуатационных свойств деталий и их соединений / Под общей ред. А.Г. Суслова. М.: Машиностроение, 2006. - 448с.

96. Пат.2303514 РФ, МПК В24В39/00; В21НЗ/12. Устройство для обкатки винтовой поверхности кругового профиля /Л.С. Малько.0публ.27.07.2007, Бюл.№21.

97. Суслов А.Г. Технологическое обеспечение и повышение эксплуатационных свойств деталей и их соединений / А.Г. Суслов, В.П. Федоров, O.A. Горленко и др., М.: Машиностроение, 2006, 448 с.

98. Ермаков Ю.М. Комплексные способы обработки резанием. М.: Машиностроение, 2003, 272 с.

99. Киричек A.B., Афонин А.Н. Резьбонакатывание: Библиотека технолога. М.: Машиностроение, 2009, 312 с.

100. Семенченко И.Н., Матюшин В.М., Сахаров Г.Н. Проектирование металлорежущих инструментов. М.: Машгиз, 1962. - 949 с.

101. Четвериков С.С. Металлорежущие инструменты. М.: Высшая школа. 1965,-731 с.

102. Металлорежущие станки. Под ред. В.Э. Пуша. М.: Машиностроение, 1985. - 256 с.

103. Пляскин И.И. Оптимизация технических решений в машиностроении. М.: Машиностроение, 1982. 176 с.

104. Ш.Варава Б.Н. Теория вероятностей и ее приложения / Б.Н. Варава; СибГАУ. Красноярск, 2004. 141с.