Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса. цель и задачи исследования 10
1.1 Особенности метода зуботочения 10
1.1.1 Принцип метода зуботочения 11
1.1.2 Кинематика процесса зуботочения 13
1.1.3 Технологические особенности зуботочения внутренних зубчатых венцов 15
1.2 Проблемы метода зуботочения 17
1.3 Выводы. Цель и задачи исследования 20
2 Методика определения конструктивно-геометрических параметров резца, заготовки и наладочных параметров операции при зуботочении внутренних венцов ... 22
2.1 Определение необходимой ширины канавки для выхода обкаточного резца 22
2.2 Определение максимально допустимого диаметра инструментальной оправки (инструментального шпинделя) 25
2.3 Проверка возможности осуществления процесса зуботочения внутренних венцов для принятых конструктивных параметров инструмента и заготовки 27
2.4 Программа расчета конструктивных параметров резца и заготовки, наладочных параметров операции и проверки возможности осуществления процесса зуботочения 34
2.5 Выводы 36
3 Методика теоретических и экспериментальных исследований процесса зуботочения внутренних зубчатых венцов 38
3.1 Задачи теоретических и экспериментальных исследований 38
3.2 Методика силовых испытаний 39
3.2.1 Определение составляющих силы резания .. 40
3.2.2 Погрешность измерения составляющих силы резания 45
3.2.3 Аналитическая модель силы резания при зуботочении 46
3.2.4 Влияние на составляющие силы резания диаметров инструмента и заготовки 48
3.2.5 Влияние составляющих силы резания на точность получаемых зубчатых венцов 52
3.3 Методика стойкостных испытаний 54
3.3.1 Влияние на стойкость инструмента диаметров резца и заготовки 55
3.3.2 Определение длины срезаемого слоя 55
3.4 Выводы 59
4 Экспериментально-аналитические исследования 60
4.1 Оборудование для экспериментально-аналитических исследований 60
4.2 Определение зависимостей для составляющих силы резания 65
4.2.1 Определение начальных зависимостей составляющих силы резания 65
4.2.2 Оценка влияния числа зубьев инструмента и заготовки на составляющие силы резания 68
4.2.3 Определение составляющих силы резания при работе по предварительно прорезанной впадине 71
4.3 Определение мощности резания 72
4.4 Определение зависимости стойкости инструмента от факторов резания 74
4.4.1 Определение начальной зависимости для стойкости инструмента 74
4.4.2 Оценка влияния числа зубьев инструмента и заготовки на стойкость резца 77
4.5 Проверка адекватности полученных зависимостей и теоретических положений работы в условиях реального процесса резания 80
4.6 Выводы 82
5 Практическое использование и промышленные испытания результатов исследования 83
5.1 Реализация методики проектирования операции зуботочения внутренних вен цов , 83
5.2 Использование результатов исследования в учебном процессе РИИ АлтГТУ 90
5.3 Выводы 90
Основные результаты и выводы по работе 92
Литература 94
Приложения 102
- Технологические особенности зуботочения внутренних зубчатых венцов
- Проверка возможности осуществления процесса зуботочения внутренних венцов для принятых конструктивных параметров инструмента и заготовки
- Влияние на составляющие силы резания диаметров инструмента и заготовки
- Оценка влияния числа зубьев инструмента и заготовки на составляющие силы резания
Введение к работе
Зубчатые предачи являются одним из важнейших элементов различных механизмов и машин. Среди зубчатых передач передачи внутреннего зацепления с каждым годом находят все более широкое применение в силу того, что они, по сравнению с передачами внешнего зацепления, имеют ряд преимуществ. А именно: наличие большей дуги зацепления, большего коэффициента перекрытия, меньшего скольжения профилей зубьев, что способствует уменьшению трения, повышению износостойкости и работоспособности зубчатой передачи. Так же, следует отметить ее большую компактность.
В подтверждение сказанному, можно привести данные по использованию зубчатых колес с внутренними венцами в ОАО «Алтайский трактор» по основным видам продукции (в процентах от общего числа зубчатых колес, используемых при производстве каждого вида):
Наименование продукции 1998 г. 2003 г. 2008 г.
Трактор Т-4А 2,8% 8,1% 13,9%
Трактор ТТ-4М 1,4% 4,3% 7,2%
Для обработки внутренних зубчатых венцов наиболее распространенным методом является метод зубодолбления, который характеризуется наличием рабочих ходов инструмента, во время которых происходит формирование профиля зуба, и наличием холостых ходов, занимающих более 50% машинного времени, что обусловливает крайне низкую производительность данного метода.
Между тем, известны работы по применению для обработки внутренних зубчатых венцов метода зуботочения. По сравнению с зубодолблением этот метод дает увеличение производительности в 4 - 7 раз.
Однако, данный высокопроизводительный метод пока не получил достаточно широкого распространения в промышленности и одна из причин такой ситуации - недостаточно разработанная методика проектирования операции зу-боточения внутренних зубчатых венцов. В настоящее время отсутствуют рекомендации по назначению режимов резания, выбору конструктивно-геометрических параметров режущего инструмента, наладочных параметров операции, что исключает быстрое и качественное ее проектирование.
В связи с этим, работа, направленная на совершенствование технологического обеспечения операции зуботочения внутренних зубчатых венцов является актуальной и представляет научный и практический интерес.
Целью исследования является повышение производительности нарезания внутренних зубчатых венцов путем совершенствования технологического обеспечения операции зуботочения. Для достижения указанной цели в работе поставлен ряд задач, которые решаются последовательно в пяти главах.
В первой главе анализируется состояние вопроса по технологическому обеспечению производства внутренних зубчатых венцов методом зуботочения, доказывается актуальность проблемы.
Во второй главе изложены теоретические основы методики определения наладочных параметров операции зуботочения внутренних венцов и конструктивно-геометрических параметров инструмента, в зависимости от параметров обрабатываемой детали.
В третьей главе теоретически обоснована и разработана методика расчета составляющих силы резания, мощности резания, стойкости инструмента, шероховатости обработанных поверхностей, точности получаемых зубчатых венцов, в зависимости от условий обработки.
Четвертая глава посвящена экспериментальному определению составляющих силы резания, стойкости инструмента и шероховатости обработанных поверхностей, в зависимости от условий обработки. Проведена проверка адекватности полученных в работе зависимостей и теоретических положений.
В пятой главе предлагается инженерная методика проектирования операции зуботочения внутренних зубчатых венцов, позволяющая разрабатывать технологические процессы обработки деталей с внутренними прямозубыми венцами модуля 1-8 мм, со стандартным исходным контуром.
Научная новизна
Установлены взаимосвязи между конструктивно-геометрическими параметрами обкаточного резца, наладочными параметрами технологической системы (углом скрещивания, диаметром инструментальной оправки или инструментального шпинделя), режимами резания, конструктивными параметрами детали, требуемыми точностью зубчатого венца и шероховатостью обработанных поверхностей, мощностью и жесткостью используемого оборудования.
Теоретически обоснована и разработана методика расчета составляющих силы резания при внутреннем зуботочении.
Определены зависимости для расчета выходных параметров процесса зуботочения: точности получаемых зубчатых венцов, шероховатости обработанных поверхностей, стойкости инструмента, эффективной мощности резания.
Практическая ценность.
Разработана методика проектирования операции зуботочения внутренних зубчатых венцов, включающая назначение наладочных параметров операции (угла скрещивания, диаметра инструментальной оправки или инструментального шпинделя), конструктивно-геометрических параметров инструмента и режимов резания, в зависимости от параметров заготовки, требуемых точности венца и шероховатости обработанных поверхностей, мощности и жесткости используемого оборудования.
Разработано программное обеспечение, позволяющее определять наладочные параметры операции зуботочения внутренних венцов и конструктивно-геометрические параметры инструмента, в зависимости от конструктивных параметров детали.
Разработаны методика и экспериментальный стенд для исследования процесса зуботочения внутренних венцов: определения составляющих силы резания, стойкости инструмента, шероховатости обработанных поверхностей и эффективной мощности резания.
Теоретически обоснована и разработана методика исследования составляющих силы резания при внутреннем зуботочении. Разработанная методика позволяет использовать сборный однозубый обкаточный резец вместо множества цельных многозубых резцов и один типоразмер заготовки при исследовании процесса зуботочения внутренних венцов.
Результаты работы используются при изучении курсов «Технология машиностроения», «Теория резания», «Проектирование режущего инструмента», «Станки и металлорежущее оборудование» студентами специальности 120100 «Технология машиностроения».
Технологические особенности зуботочения внутренних зубчатых венцов
Как уже отмечалось, первые теоретические разработки метода зуботочения связаны с работами Ю.П.Цвиса [65, 66], где излагаются основные положения процесса зуботочения, проводится анализ загрузки зубьев инструмента, стружкообразования, скорости резания, геометрии режущего инструмента, приводятся результаты экспериментальных исследований. Продолжением работ [65, 66] стала работа [67], где излагается общая методика определения профилей обкатного инструмента для обработки цилиндрических и винтовых поверхностей, которая применима ко всем способам обработки по методу обкатки (зубофрезерованию, зубодолблению, зуботочению и т.д.), а также и к различным профилям зубьев нарезаемых зубчатых колес. На основании этой методики даются инструкции по расчету профилей различных видов инструмента. Исследованию процесса обработки изделий с прямолинейным профилем зубьев (шлицевых валов) методом зуботочения посвящены работы ЬСотель-никова Ю.В. [27] и Кошлаковой В.В. [30], в которых содержатся методики расчета координат точек режущих кромок различных обкаточных резцов для нарезания шлицевых валов с прямобочным профилем.
Наибольший вклад в разработку вопроса нарезания методом зуботочения внутренних зубчатых венцов внес Н.Н.Волков. В его работах [8, 69, 68, 26] исследовано внутреннее станочное зацепление обкаточного резца с зубчатым колесом, приведена методи ка решения вопросов формообразован ия зубчатых колес с внутренними зубьями обкаточными резцами, исследованы геометрические параметры режущего клина резцов, высоты переходных кривых и величины врезания. Однако, конструктивно-геометрические параметры инструмента рассматриваются в данных работах вне связи с параметрами обрабатываемой детали, которые накладывают на геометрию инструмента определенные ограничения.
В работе [9] изложена методика проектирования обкаточных резцов, установленных со смещением относительно межосевой линии. Приведены формулы для расчета размеров резца, угла скрещивания осей резца и зуба и их межосевого расстояния. Описано изменение параметров резца при переточках, указан способ восстановления параметров. В работе [12] рассмотрены схемы станочного зацепления обкаточных резцов с зубчатыми колесами с внешними и внутренними зубьями. Предложена универсальная формула для расчета координат точек линии зацепления и режущих кромок. Приведена блок-схема программы расчета. Работа [13] содержит описание расчета цельных обкаточных резцов, режущие кромки которых расположены в плоскости, перпендикулярной направлению зуба (с образованием положительного переднего угла), путем замены теоретических режущих кромок режущими кромками, лежащими на эволь-вентных винтовых поверхностях. Приведена блок-схема расчета на ЭВМ. Работа [25] посвящена вопросам модернизации оборудования для нарезания внутренних зубьев по методу зуботочения. Однако, вопросы, касающиеся выбора наладочных параметров операции зуботочения (угла скрещивания, диаметра инструментальной оправки или инструментального шпинделя) и их связи с конструктивно-геометрическими параметрами инструмента и обрабатываемой детали в данной работе не затрагиваются. Известны другие работы Н.Н.Волкова, охватывающие вопросы расчета и конструирования обкаточных резцов [29, 70, 28, 11, 14, 7], затачивание обкаточных резцов [10]. Изготовление обкаточных резцов из заготовок вида однополостный гиперболоид - тема работ [18, 19], где авторами обосновывается перспективность использования таких инструментов для зуботочения цилиндрических зубчатых колес в плане повышения производительности и точности получаемых зубчатых венцов. В работах [22, 73] рассматривается обработка внутренних цилиндрических зубчатых венцов методом зуботочения трехрядными обкаточными резцами. Описывается конструкция инструмента, позволяющая избежать стружки коробчатой формы. Разработана математическая модель процесса зуботочения трехрядным обкаточным резцом. Математическая модель учитывает вопросы профилирования боковых и передней поверхностей зубьев обкаточного резца, позволяет строить профиль зуба обрабатываемого колеса для различных положений инструмента, предусматривает переточки инструмента по различным схемам. В работе [36] приводятся расчетные зависимости, позволяющие определить профиль зуба нарезаемого методом зуботочения колеса при любой форме режущей кромки инструмента. Показано, что прямолинейная режущая кромка инструмента образует модифицированный эвольвентный профиль зуба колеса с величиной модификации, зависящей от параметров инструмента. Известно [55], что обработку зубчатых венцов методом зуботочения осуществляют со скоростями резания от 10 до 30 м/мин и подачами - от 0,2 до 0,5 мм/об. При этом передние углы инструмента могут достигать 20 [54]. Вместе с тем, в приведенных источниках отсутствуют данные о влиянии вышеназванных параметров на основные характеристики процесса: силу резания, энергозатраты, стойкость инструмента, шероховатость обработанных поверхностей, точность обработки. Известные зарубежные источники, посвященные проблемам зуботочения, касаются, в основном, вопросов станкостроения. В работе [58] описывается станок для зуботочения, предназначенный для обработки предварительно нарезанных и закаленных прямозубых и косозубых цилиндрических колес с использованием твердосплавных обкаточных резцов. Станок для нарезания червяков и косозубых цилиндрических колес методом зуботочения - тема работы [59]. Анализируя проведенный обзор литературы можно сделать следующие выводы: 1. Большинство опубликованных исследований посвящено вопросам расчета и конструирования обкаточных резцов. 2. Вопросы технологического обеспечения операции зуботочения внут ренних венцов (расчет режимов резания, силы резания, энергозатрат, точности обработки, шероховатости получаемых поверхностей, наладочных параметров операции, конструктивно-геометрических параметров инструмента) почти не затрагиваются. Не разработаны и инженерные методы расчета вышеназванных параметров, что исключает быстрое и качественное проектирование самой операции. Эти выводы позволяют объяснить тот факт, что такой высокопроизводительный метод, как зуботочение, до сих пор не нашел широкого применения в промышленности. Поэтому, учитывая все, сказанное ранее, целью исследования ставится повышение производительности нарезания внутренних зубчатых венцов путем совершенствования технологического обеспечения операции зуботочения. Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи: 1. Исследовать влияние параметров обрабатываемой детали на наладоч ные параметры технологической системы и конструктивно-геометрические па раметры инструмента при зуботочении внутренних венцов. 2. Разработать методику определения составляющих силы резания, мощности резания, стойкости инструмента, шероховатости обработанных по верхностей, точности получаемых зубчатых венцов в зависимости от условий обработки (подачи s, глубины резания t, скорости резания v, угла скрещива ния осей инструмента и заготовки /3, переднего и заднего углов на вершине зуба инструмента у и а, модуля т, числа зубьев инструмента и детали zu и zd, распределения припуска между проходами).
Проверка возможности осуществления процесса зуботочения внутренних венцов для принятых конструктивных параметров инструмента и заготовки
Можно заметить, что при совместном решении уравнений (2.5), (2.6) и (2.7) придется столкнуться с уравнением 4-й степени, решение которого в аналитическом виде очень громоздко и не пригодно для практического использования, особенно в условиях производства. Громоздкими являются и выражения для определения ширины канавки для выхода обкаточного резца, а также - проверка возможности осуществления процесса зуботочения. Поэтому, разработана программа (Turbo-Pascal 7.0), позволяющая автоматизировать данные расчеты и использовать их, в том числе и в производственных условиях [44, 48, 49, 63, 64] (см. приложение 2).
Исходными данными для работы программы являются: диаметр обкаточного резца в сечении переднего торца, угол скрещивания осей инструмента и заготовки, радиус окружности выступов обрабатываемого колеса, радиус окружности впадин обрабатываемого колеса, радиус аксиального отверстия заготовки (если имеется), ширина обрабатываемого венца, величина перебега резца и величина гарантированного зазора между резцом и деталью, или между оправкой и деталью в конце обработки, число зубьев обкаточного резца, число зубьев обрабатываемой заготовки, величина заднего угла при вершине зуба обкаточного резца, измеренного в осевом сечении резца, высота обкаточного резца (расстояние от сечения переднего торца до задней вершинной кромки зуба), величина исходного расстояния обкаточного резца, измеренная вдоль оси резца. На рисунке 2.5 представлена блок-схема программы.
Предложена методика, позволяющая определять минимально допустимую ширину канавки для выхода обкаточного резца, при заданных конструктивно-геометрических параметрах инструмента и обрабатываемой детали. 2. Разработана методика, позволяющая определять максимально допустимый диаметр инструментальной оправки (инструментального шпинделя), при заданных конструктивно-геометрических параметрах инструмента и обрабатываемой детали. 3. Разработана методика, позволяющая сделать вывод о возможности осуществления процесса зуботочения внутренних венцов, при заданных конструктивно-геометрических параметрах инструмента и обрабатываемой детали, из условия некасания задних вершинных точек зуба резца и обработанной поверхности. 4. Программная реализация данных методик позволяет автоматизировать расчеты по определению наладочных параметров операции зуботочения внутренних венцов и конструктивно-геометрических параметров инструмента в зависимости от конструктивно-геометрических параметров обрабатываемой детали.
Достижение цели, поставленной в работе, как следует из главы 1, предполагает разработку методики проектирования операции зуботочения внутренних зубчатых венцов, которая включает в себя назначение режимов резания. Под термином режимы резания понимается совокупность числовых значений глубины резания, подачи, скорости резания, геометрических параметров и стойкости режущей части инструмента, а также силы резания, мощности и других параметров процесса резания, от которых зависят его технико-экономические показатели [39]. Режимы резания будут рациональны, если процесс ведется с такими значениями перечисленных параметров, которые позволяют получить высокие технико-экономические показатели. Режимные параметры взаимосвязаны и, поэтому, нельзя произвольно изменять значение хотя бы одного из них, не изменяя соответствующим образом всех прочих. При выборе и назначении режимов резания необходимо производить соответствующее согласование значений всех параметров, с учетом возможности их реализации на используемом оборудовании.
При зуботочении внутренних зубчатых венцов особое значение приобретает влияние режимов резания на составляющие силы резания, которые определяют не только эффективную мощность резания, но и точность получаемых зубчатых венцов, поскольку изменение, в процессе обработки, составляющих силы резания (обусловленное тем, что инструмент является многозубым) вызывает изменение межосевого расстояния обкаточного резца и заготовки и переходит на готовую деталь в виде колебания измерительного межосевого расстояния. Принимая во внимание высокую стоимость обкаточных резцов особое значение приобретает и влияние режимов резания на стойкость инструмента, а учитывая прерывистый характер обработки, и на шероховатость обработанных поверхностей.
Поэтому, учитывая вышеизложенное, задачами экспериментально-аналитических исследований являются: Установление зависимости составляющих силы резания, мощности резания, стойкости инструмента и шероховатости обработанных поверхностей при зуботочении внутренних зубчатых венцов от условий обработки (подачи s, глубины резания /, скорости резания v, угла скрещивания осей инструмента и заготовки Р, переднего и заднего углов при вершине зуба инструмента у и а, модуля т, числа зубьев инструмента и заготовки zu и zd, распределения припуска между проходами).
Влияние на составляющие силы резания диаметров инструмента и заготовки
Проверка адекватности полученных зависимостей и теоретических положений работы проводилась при следующих условиях: ш= 5 мм, /3 = 15, zu=25, zd=5\, s= 0,18...0,52 мм/об, v= 10...30 м/мин, t= 1...4 мм, а = у = 10, материал инструмента - ст. Р6М5, материал заготовки - ст. 45. Всего было проведено около 50-ти опытов.
Посредством полученных осциллограмм силовых испытаний многозу-бого резца (рис. 4.16) и используя вышеизложенную методику (п. 3.2.1) были определены действительные значения составляющих силы резания для различных условий обработки. Несовпадение действительных значений и значений, определенных по полученным зависимостям (4.3), (4.8), (4.9) - 13...25%. Используя те же осциллограммы (рис. 4.16) по формуле (3.1) была определена действительная эффективная мощность в различных условиях. Несовпадение со значениями, полученными по зависимости (4.11) - 5...18%. Измерение на контрольном приспособлении (рис. 4.6) максимального колебания измерительного межосевого расстояния выявило несовпадение фактических значений колебаний со значениями, вычисленными по формуле (3.8) в пределах 17...28%, причем, фактические значения всегда были больше расчетных. Поэтому, при практическом использовании выражения (3.8) дли гарантированного обеспечения точности обработки необходимо вводить коэффициент 1,5. Несовпадение стойкости, вычисленной по выражению (4.15) с фактической стойкостью, показанной инструментом при испытаниях - 8...24%. 4.6 Выводы 1. Описано оборудование, используемое при проведении экспериментально-аналитических исследований. 2. Предложена методика, позволяющая учитывать влияние числа зубьев инструмента и заготовки на составляющие силы резания. 3. Предложенные зависимости для расчета составляющих силы резания и мощности резания дают возможность учитывать влияние подачи, глубины резания, модуля, чисел зубьев инструмента и обрабатываемой детали, скорости резания. 4. Предложена зависимость для расчета коэффициента, позволяющая учитывать влияние на силу резания глубины уже прорезанной впадины. 5. Разработана методика, позволяющая учитывать влияние числа зубьев инструмента и заготовки на стойкость обкаточного резца. 6. Предложенные зависимости для расчета стойкости инструмента и шероховатости обработанных поверхностей дают возможность учитывать влияние модуля, подачи, глубины резания, скорости резания и конструктивно-геометрических параметров инструмента и обрабатываемой детали. 7. Оценка предложенных в работе зависимостей подтвердила их адекватность реальному процессу. Несовпадение расчетных и экспериментальных данных не превышало 28%. На этапе проектирования обкаточных резцов возникает задача выбора параметров инструмента (угла скрещивания и габаритов) и диаметра инструментальной оправки или инструментального шпинделя в зависимости от параметров обрабатываемой детали, из условия осуществления самого процесса (достаточная ширина канавки для выхода обкаточного резца, наличие гарантированного зазора между инструментальной оправкой (шпинделем) и заготовкой, и между заготовкой и задними вершинными точками резца) (приложение 3).
Разработанная программа (приложение 2) позволяет решить эту задачу. Проверим, для примера, возможность обработки зубчатого венца коронной шестерни на ОАО «Алтайский трактор» (т = 5 мм; z = 51; канавка для выхода резца - 32 мм; радиус аксиального отверстия - 120 мм; ширина венца -158 мм) методом зуботочения обкаточным резцом со следующими параметрами: z = 25; угол наклона зуба - 15; задний угол при вершине зуба, измеренный в осевом сечении резца - 10; высота обкаточного резца — 25 мм; величина исходного расстояния резца - 12,3 мм; перебег - 2 мм, диаметр инструментального шпинделя - 80 мм.
Результаты работы программы: минимально допустимая ширина канавки для выхода резца - 30,3 мм; максимально допустимый диаметр инструментального шпинделя (оправки) - 88 мм; в процессе обработки касания задних вершинных точек резца и заготовки не произойдет. Анализируя результаты работы программы, заключаем, что при данных параметрах инструмента и заготовки процесс может быть осуществлен. Если данный вывод отрицателен, то в параметры инструмента необходимо внести соответствующие коррективы.
Необходимость оценки и учета большого количества взаимовлияющих факторов при назначении режимов резания ведет к тому, что для решения данной задачи, как и большинства инженерных задач, требуется использовать метод постепенного приближения, т.е., задаваясь предварительными (стартовыми) значениями некоторых параметров, производить их последующую корректировку, расчет и уточнение, с учетом других параметров, до получения окончательных значений, которые могут быть использованы для реализации данного технологического процесса [39]. Кроме того, следует отметить, что решение поставленной задачи часто может быть многовариантным, т.е. несколько вариантов режимных параметров удовлетворяют поставленным требованиям [56, 57].
Рассмотрим методику назначения режимов резания (приложение 3) на предыдущем примере. Заготовка обрабатывается на модернизированном зубо-фрезерном станке модели 5К32, материал инструмента - ст. Р6М5, материал заготовки - ст. 45, мощность главного двигателя — 7,5 кВт, допуск на колебание измерительного межосевого расстояния на одном зубе - 0,08 мм, чистота обработанной поверхности Ra 5.
Оценка влияния числа зубьев инструмента и заготовки на составляющие силы резания
В настоящее время обработка внутренних зубчатых венцов, в частности, коронной шестерни, на ОАО «Алтайский трактор» представлена методом зубо-долбления, известным крайне низкой производительностью. В результате на обработку одной коронной шестерни затрачивается около одного часа, на участке данной операцией загружено более 10-ти зубодолбежных станков, заняты значительные производственные площади.
При введении в технологический процесс производства коронной шестерни на стадии зубонарезания операции зуботочения (вместо операции зубо-долбления) основное время на операцию зубонарезания сокращается в 4,3 раза (при сохранении требуемых точности венца и шероховатости обработанных поверхностей). Как показали экономические расчеты, внедрение данной технологии изготовления внутренних зубчатых венцов в производство дает годовой экономический эффект в размере 90000 рублей (см. приложение 4).
Разработанные в диссертации методика проектирования операции зуботочения внутренних венцов и программное обеспечение применяются студентами специальности 120100 «Технология машиностроения» при выполнении курсовых и дипломных работ на этапе проектирования операции зуботочения, что позволяет значительно повысить качество проектируемой технологии и снизить затраты времени.
Разработанные в диссертации методика и экспериментальный стенд для исследования процесса зуботочения внутренних венцов используются при проведении ряда лабораторных работ в рамках курсов «Теория резания», «Станки и металлорежущее оборудование».
Выводы и результаты диссертационной работы нашли свое приложение при чтении курсов «Технология машиностроения», «Теория резания», «Проектирование режущего инструмента», «Станки и металлорежущее оборудование» в 1996-2004 учебных годах студентам специальности 120100 «Технология машиностроения». 1. Предложенная методика проектирования операции зуботочения внутренних венцов позволяет разрабатывать технологические процессы производства деталей с внутренними прямозубыми венцами модулей 1 — 8 мм, со стандартным исходным контуром. 2. Результаты работы используются в качестве методического и программного обеспечения в учебном процессе РИИ АлтГТУ им. И.И. Ползунова при подготовке инженеров-технологов по специальности 120100 «Технология машиностроения». 3. Введение в технологический процесс производства коронной шестерни на ОАО «Алтайский трактор» операции зуботочения (вместо операции зу-бодолбления) сокращает основное время операции зубонарезания в 4,3 раза. Ожидаемый годовой экономический эффект составил 90000 рублей. 1. Исследовано влияние параметров обрабатываемой детали на наладочные параметры технологической системы и конструктивно-геометрические параметры инструмента при зуботочении внутренних венцов. 2. Программная реализация данных исследований,позволяет автоматизировать расчеты по определению наладочных параметров операции зуботочения внутренних венцов, конструктивно-геометрических параметров инструмента и проверке возможности осуществления процесса зуботочения из условия отсутствия интерференции поверхностей обрабатываемой детали и обкаточного резца. 3. Разработаны экспериментальный стенд и методика для исследования процесса зуботочения, внутренних венцов, позволяющие определять составляющие силы резания, стойкость инструмента, шероховатость обработанных поверхностей и эффективную мощность резания. 4. Теоретически обоснована и разработана методика исследования составляющих силы резания при внутреннем зуботочении. Разработанная методика более экономична, так как позволяет использовать сборный однозубый обкаточный резец вместо множества цельных многозубых резцов и один типоразмер заготовки при исследовании процесса зуботочения. 5. Предложены зависимости для расчета составляющих силы резания и мощности резания, позволяющие учитывать влияние подачи, глубины резания, модуля, чисел зубьев инструмента и обрабатываемой детали, скорости резания. 6. Определены зависимости для расчета стойкости инструмента и шероховатости обработанных поверхностей, позволяющие учитывать влияние модуля, подачи, глубины резания, скорости резания и конструктивно-геометрических параметров инструмента и обрабатываемой детали. Оценка предложенных в работе зависимостей подтвердила их адекватность реальному процессу. Несовпадение расчетных и экспериментальных данных не превышало 28%. 7. Разработана методика инженерного проектирования операции зуботоче-ния внутренних зубчатых венцов, включающая назначение наладочных параметров операции (угла скрещивания, диаметра инструментальной оправки или инструментального шпинделя), конструктивно-геометрических параметров инструмента и режимов резания в зависимости от параметров заготовки, требуемых точности венца и шероховатости обработанных поверхностей, мощности и жесткости используемого оборудования. Методика позволяет разрабатывать технологические процессы обработки деталей с внутренними прямозубыми венцами модуля 1-8 мм, со стандартным исходным контуром. 8. Результаты работы используются при чтении курсов «Технология машиностроения», «Теория резания», «Проектирование режущего инструмента», «Станки и металлорежущее оборудование» студентам специальности 120100 «Технология машиностроения», а также при выполнении лабораторных, курсовых и дипломных работ студентами этой же специальности. 9. Внедрение результатов исследования на ОАО «Алтайский трактор» (г. Рубцовск) позволяет повысить производительность операции зубонарезания коронной шестерни в 4,3 раза. Ожидаемый годовой экономический эффект -90000 рублей.
