Введение к работе
Актуальность темы.—
На современном этапе промышленного развития одним из требо
ваний рынка машиностроительной продукции выступает дальнейшее
повышение качества зубчатых изделий различного профиля и назначе
ния. Точность таких деталей формируется под действием большого
числа факторов, среди которых одним из'решающих является влияние
на ожидаемый уровень .качества конструктивных недостатков приме
няемых инструментов. Характер влияния этих факторов различен. Есть
факторы, действующие случайно (они в основном связаны с техноло
гичностью конструкций применяемого инструмента), а есть факторы,
-действующие систематически (они в основном связаны с функциональ
ными особенностями конструкции инструмента и применяемыми мето
дами его расчета). В качестве инструментов для изготовления зубчатых
колес, шлицевых валов, звездочек цепных передач, червячных колес и
пр. нашли весьма широкое применение червячные фрезы, при эксплуа
тации которых отрицательное действие этих факторов на качество об
рабатываемых деталей проявляется особенно заметно. В частности
этим инструментам присущ ряд органических недостатков, приводящих
к потере точности при переточках. Поэтому проблема дальнейшего со
вершенствования конструктивных характеристик червяных фрез являет
ся актуальной и имеет как научное, так и практическое значение. В этом
..вправлении отечественная наука знает целый ряд крупных достиже
ний, полученных трудами В.А.Гречишникова, Г.Г.Иноземцева,
С.И.Лашнева, П.Р.Родина, В.Ф.Романова, Г.Н.Сахарова,
И.И.Семенченко, А.К.Сидоренко, Ю.В.Цвиса, А.В.Цепкова,
И.А.Фрайфельда, А.Н.Шевченко, В.А.Шишкова, М.И.Юликова и других ученых.
Известные направления и методы борьбы с органическими недостатками червячных фрез сводятся,, как правило, к минимизации погрешностей," но- не дают окончательного результата. Данное исследование посвящено созданию конструкции червячной фрезы,.свободной-от органических погрешностей'и способной обеспечивать стабильный уровень качества обрабатываемых деталей при любой сточенности инструмента.
Связь работь' z научными программами.
Диссертация выполнялась в соответствии с планом госбюджетной НИР ТулГУ № 20-9& «Совершенствование конструкций инструментов и метрологические аспекты их производства4',, а также исследованиями по гранту 62/401 «Геометрическая теория формирования поверхностей режущими-инструментами».
Цель и задачи работы. '
Целью диссертационной работы явилось создание геометрической модели червячных обкаточных фрез, свободных от органических погрешностей их расчета, конструирования и эксплуатации. Для достижения этой цели были решены следующие основные задачи:
-
Проведен кинематический и геометрический анализ червячных обкаточных фрез существующих конструкций, на базе которого определена принципиальная возможность избавить червячные фрезы от органических погрешностей расчета, конструирования и эксплуатации.
-
Создана геометрическая модель червячных обкаточных\ррез, свободных от органических погрешностей расчета, конструирования и эксплуатации, и на ее основе разработаны примеры типовых конструкций.
-
Сделан численный анализ предложенной геометрической модели, результаты которого подтвердили возможность использования цилиндрической поверхности в качестве задней поверхности червячных фрез.
-
Рассмотрены вопросы технологии изготовления предлагаемых типовых конструкций червячных фрез и проанализированы условия их рациональной эксплуатации.
Научная новизна. .
На основании теоретических исследований и численных экспериментов впервые были разработаны:
а) геометрическая модель червячных обкаточных фрез, свободных от органических погрешностей, основанная на свойстве цилиндрической задней поверхности сохранять размеры и форму режущих кромок после переточек режущих элементов по передней поверхности;
. б) способ восстановления положения режущих кромок на произво
дящей поверхности червячных фрез после их переточки путем периоди
ческого перемещения режущих элементов по поверхностям рабочего
корпуса, направляющие которых параллельны направляющим цилинд
рической задней поверхности; ' ''
в)способ определения степени сточенности фрезы, при которой возникает необходимость корректирующего перемещения ее режущих элементов.
- Практическая значимость.
Полученные в диссертационной работе результаты теоретических исследований, аналитические зависимости, практические рекомендации, разработанные конструкции сборных червячных фрез с цилиндрической задней поверхностью позволяют обеспечивать постоянный уро--вень качества обрабатываемых зубчатых деталей за весь период эксплуатации инструментов.
Автор защищает:
1. Результаты теоретических исследований по выявлению источ
ников возникновения органических погрешностей-фрез существующих
—: -конструкций. "
-
Принципы, положенные з основу создания геометрической модели червячной фрезы, свободной от органических погрешностей расчета, конструирования и эксплуатации.
-
Способ, восстановления положения режущих кромок червячных фрез на производящей поверхности после переточек фрезы по передней поверхности.
-
Принципиальные решения по конструкции сборных червячных фрез, свободных от органических погрешностей, ,, .
-
Типовые конструкции 'с5сркь;х чаоаячьых фрез, обладающих способностью сохранять форму режущих кромок и их расположение на производящей поверхности при любой степени сточенности инструмента.
-
Результаты численного анализа спроектированных фрез, рекомендации' по выбору геометрических и конструктивных параметров червячных фрез с цилиндрической задней поверхностью.
-
Способ определения степени сточенности фрезы, при которой возникает необходимость корректирующего перемещения ее режущих реек для восстановления' первоначальной точности обрабатываемых деталей.
Методы исследования.
Теоретические исследования проводились на основе геометриче
ской теории формирования поверхностей режущими инструментами,
математического анализа, дифференциальной геометрии, функцио
нальной взаимозаменяемости, программирования. Достоверность вы
водов проверялась численными экспериментами. .., .
Апробация работы,
OCHOQHbiS ПОЛОЖОННЯ ДИССерТпІЦИОННОЙ рЗбОГЫ 6к)П!1 доложены и
обузданы на _ научно-технических-- конференциях профессорско-
преподавательского состава Тульского государственного университета
1995-1990 гг., на Всероссийском совещании «Проблемы теории проек
тирования, и производства инструмента» (г. Тула, 1995 г.), мя ;о5ипь.Гіной
международной научно-технической конференции «Вопросы совершен
ствования технологических процессов механической обработки и сборки
изделий машиностроения» (г. Тулз, 18SG г.), на юбилейной международ
ной научно-технической конференции «Прогрессивные методы проекти
рования технологических процессов, стайкой и инструментов» (г.Тула,
1997 г.). ' .
Практическая реализация.
Разработанная конструкция червячной шлицевой фрезы, методика ее расчета и проектирования, рекомендации по эксплуатации были рекомендованы для внедрения в АО «Тулаточмаш» и АК «Туламашзавод».
Публикации.
По материалам проведенных исследований опубликовано 7 печат
ных работ. - , "
Структура и объем диссертации.