Содержание к диссертации
ВВЕДЕНРІЕ 5
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ &
1.1. Основные способы и инструменты для накатывания резьб 12;
1.2. Анализ исследований кинематики процесса накатывания 3Q
1.3. Силы и удельные давления при накатывании резьб •.• 37
1.4. Особенности накатывания конических резьб 44
Заключение и задачи собственных исследований 52:
2. КИНЕМАТИКА МНОГОПРОХОДНОГО НАКАТЫВАНИЯ 55
2.1. Особенности кинематики многопроходного накатывания резьб 55
2.2. Исследование возможности реализации многопроходного накатывания резьб единичным витком 7I
2.3. Экспериментальное исследование кинематики многопроходного накатывания цилиндрических резьб &®
2.3.1. Разработка оснастки для проведения исследований 80
2.3.2. Исследование закономерностей профилеобра-зования ^3
2.3.3. Исследование осевых перемещений ролика в процессе многопроходного накатывания 9^
2.4. Многопроходное накатывание конических резьб *01
Заключение 113
3. СИЛЫ ПРИ МНОГОПРОХОДНОМ НАКАТЫВАНИИ РЕЗЬШ 116"
3.1. Характер изменения сил в процессе накатывания ІШ
3.2. Экспериментальное исследование сил накатывания 127
3.3. Математическое моделирование силовых закономерностей 142
3.4. Разработка блок-схемы расчета оптимального числа проходов 151
Заключение 155
4. ИССЛЕДОВАНИЕ МНОГОПРОХОДНОГО НАКАТЫВАНИЯ РЕЗЬБ ГОЛОВКАМИ АКСИАЛЬНОГО ТИПА 156
4.1. Особенности многопроходного накатывания резьб головками 156
4.2. Разработка конструкции роликов для многопроходного накатывания крупнопрофильных резьб 159
4.3. Экспериментальные исследования многопроходного накатывания резьб головками 163
4.4. Адаптивный инструмент для многопроходного накатывания крупнопрофильных резьб Г74
Заключение 178
5. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ 0ДН0Р0ЛИК0В0Г0 МНОГОПРОХОДНОГО ИНСТРУМЕНТА 180
5.1. Теоретическое обоснование применения инструментов многопроходного типа в автоматизированном производстве 180
5.2. Однороликовый накатной инструмент адаптивного типа 182
5.3. Экспериментальное исследование однороликового многопроходного инструмента адаптивного типа 185
Заключение . 190
6. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ 192
6.1. Резьбонакатная головка для многопроходного накатывания крупнопрофильных резьб 192
6.2. Методика расчета на ЭВМ роликов для накатывания крупнопрофильных резьб 197
6.3. Разработка "Общемашиностроительных нормативов по рекимам накатывания резьб роликами с радиальной подачей" 203
6.4. Однороликовый многопроходный инструмент адаптивного типа 206
6.5. Резьбонакатная головка адаптивного типа для накатывания крупнопрофильных резьб 2X0
6.6. Экономический эффект от использования результатов исследований 214
Заключение 215
ОБЩИЕ ШВОДД 216
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 221
ПРИЛОЖЕНИЕ I 233
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 2Л7
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 240
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 247
ПРИЛОЖЕНИЕ 5 256'
ПРИЛОЖЕНИЕ 6 266
Введение к работе
В "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на I98I-I985 г.г. и на период до 1990 г.", принятых ХХУІ съездом КПСС, поставлена задача повышения производительности труда и снижения металлоемкости производства машин и механизмов. Среди путей реализации поставленной задачи особо выделяется замена технологических процессов, основанных на резании металла, экономичными методами формообразования деталей /I/.
Резьбовые передачи и соединения используются практически во всех машинах и механизмах. Изготовление их резанием связано со значительной трудоемкостью металлообработки и существенными отходами металла. Поэтому исследование, разработка и использование современных эффективных технологических процессов обработки резьб приобретает большое народ©хозяйственное значение. Накатывание является одним из наиболее прогрессивных и экономичных видов обработки резьб, получающим все более широкое распространение в промышленности. Этот вид механической обработки оформился в последнее время как самостоятельное, весьма перспективное направление.Дальнейшему развитию резьбонакатнвания способствуют высокие эксплуатационные свойства и точность накатанных резьб.производительность процесса и стойкость инструментов, широкая номенклатура обрабатываемых резьб и экономия металла.
К настоящему времени разработано большое количество способов накатывания, обеспечивающих получение широкого диапазона резьб и отличающихся по номенклатуре изделий и производительности. Эти способы обработки имеют определенные области применения и взаимно дополняют друг друга.
Необходимо отметить, что прогресс в области резьбона-катывания и инструментов для его реализации был бы невозможен без создания научной базы инструментального производства, основоположниками которой являются И.И.Семенченко, В.М.Матюшин, Г.Н.Сахаров, Г.И.Грановский, В.С.Люкшин, В.П.Жедь, С.С.Петрухин, В.Ф.Бобров, С.И.Лашнев, М.И.Юли-ков, П.Р.Родин, А.Н.Грубин, С.П.Карцев, А.Я.Малкин.
Большой вклад в исследование процесса резьбонакатывания внесли М.И.Басов, Т.А.Султанов, В.В.Матвеев, М.З.Хости-коев, А.Н.Малов, В.И.Загурский, М.И.Писаревский, А.А.Трудов, М.С.Губин, В.Г.Якухин, Ю.Л.Фрумин, М.В.Ва-сильчиков, М.М.Волков, Ф.П.Кирпичников, В.Ф.Лукичев и другие.
Анализ литературных, патентных, промышленных данных, а также рекламных и выставочных материалов показывает, что исследованиями, разработкой и выпуском резьбонакатного оборудования и инструментов интенсивно занимаются во всех промышленно развитых странах, причем работы в этой области ведутся крупными и хорошо известными фирмами, среди которых можно отметить ШШ-Ст Fette бтбН {Ш)Шс//5 МаФя Co., Reed Rolled TfoeadBieCo, (сім) VEB Tzeptowm.) Action Bolt Limited (Англия) tSCOfCST, (Франция) и др. В СССР вопросами проектирования и эксплуатации резьбона-катных инструментов занимаются ведущие организации и предприятия различных отраслей промышленности, к которым относятся ВНИИинструмент, Мосстанкин, ЭНИМС, инструментальный завод "Фрезер" им. М.И.Калинина, МИЗ, ЗИЛ, ВАЗ, ВНИИМЕГМАШ и др.
Перспектива дальнейшего развития процесса резьбонака-тывания особенно четко проявляется в двух основных направлениях:
- в связи с интенсивным развитием гибких автоматизированных производственных систем (ГПС) и "безлюдной" технологии появляется необходимость в разработке резьбонакатных инструментов, позволяющих осуществлять накатывание резьб на металлорежущих станках в условиях полной автоматизации процесса, в единой многоинструментальной наладке, в сочетании с другими видами обработки без образования стружки при стойкости накатного инструмента, соизмеримой с продолжительностью рабочей смени;
- распространение метода на большинство типоразмеров резьб, обрабатываемых традиционными методами, таких как крупные трапецеидальные и конические резьбы,
В то же время продолжается дальнейшее усовершенствование существующих методов резьбонакатывания с целью повышения стойкости инструмента и точности накатываемой резьбы.
Дальнейшее расширение технологических возможностей процесса накатывания цилиндрических и конических резьб в автоматизированном производстве, а также накатывание крупнопрофильных резьб ограничено особенностями процесса и конструкциями инструментов, предназначенных для накатывания резьбы за один проход.
Однако метод многопроходного накатывания (МЛН) , рассмотренный в широком аспекте возможности его реализации, начиная с использования однороликового накатного инструмента, имитирующего работу резьбового резца, и кончая резьбона-катными головками (ИЇГ) для накатывания крупнопрофильных резьб не подвергался тщательному изучению и не нашел практического применения.
Известные исследования по накатыванию резьб посвящены, главным образом, вопросам распространения метода на особые случаи обработки винтовых поверхностей и не затрагивают вопросы профилеобразования, кинематики и динамики работы единичного витка накатного инструмента, оптимизации конструкций инструментов и режимов накатывания на основе исследования этих вопросов.
Поэтому изучение процесса многопроходного накатывания резьб единичным витком позволит с одной стороны определить границы рационального использования существующих резьбона-катных инструментов, а с другой - разработать новые виды инструментов многопроходного типа, существенно расширяющие возможности резьбонакатывания.
Работа выполнена в соответствии с отраслевой научно-исследовательской темой МинВУЗа СССР "Исследование и разработка современных методов проектирования металлообрабатывающих инструментов и технологических процессов их изготовления применительно к САПР", а также в соответствии с Постановлением Совета Министров СССР от 5 августа 1974 года №625 /68/, в котором указано на отсутствие научно обоснованных нормативов по режимам резания, несовершенство технологии изготовления и низкий технический уровень эксплуатации инструментов.
ЦЕЛЬ РАБОШ - повышение производительности обработки крупнопрофильных резьб с шагом 8-12 мм. Она достигается решением актуальной научной задачи: обоснованием возможности осуществления многопроходного накатывания резьб, уста новлением и формализацией кинематических и силовых закономерностей процесса на основе теоретического и экспериментального моделирования работы единичного витка.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Установлены и формализованы особенности формообразования резьбовых поверхностей, кинематические и силовые закономерности процесса, положенные в основу методики проектирования и рекомендаций по рациональной эксплуатации инструментов многопроходного типа.
ОБЩАЯ МЕТОДИКА. Диссертация выполнена по методике, предусматривающей комплексное теоретическое и экспериментальное исследование многопроходного накатывания с использованием математического моделирования силовых закономерностей процесса на ЭВМ. Разработаны и применены оригинальные схемы измерения кинематических и силовых параметров процесса многопроходного накатывания с использованием современной измерительной и записывающей аппаратуры.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Расширены технологические возможности резьбонакатывания за счет возможности обработки крупнопрофильных резьб и предпочтительного использования однороликовых резьбонакатных инструментов в автоматизированном производстве; с позиций многопроходности усовершенствована методика проектирования и эксплуатации ряда традиционных резьбонакатных инструментов; разработаны варианты оригинальных конструктивных инструментов многопроходного типа, признанных изобретениями.
РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты исследований, проведенных автором, использованы:
- при разработке конструкции РНГ для накатывания крупнопрофильных резьб, принятой для выпуска опытно-промышленной партии на инструментальном заводе "Фрезер" им. М.И.Ка линина;
- при расчете и проектировании резьбонакатных роликов к головкам аксиального типа для многопроходного накатывания резьбы Трап 52x12 на винтах листорезннх машин типа ЛР, прошедших испытания во ВНИИ полиграфического машиностроения, а также резьбонакатных роликов к станкам мод.А9527 для накатывания резьбы Трап 50x8 на винтах гидроподъемников, принятых к освоению на МйЗе для завода "Автоспецоборудование";
- при разработке "Общемашиностроительных нормативов режимов обработки и норм расхода инструмента при применении тангенциальных резьбонакатных головок, накатных роликов к станкам и гребенчатых фрез", утвержденных и изданных в 1984 году как обязательный нормативный материал для машиностроения.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты работы доложены на Всесоюзной и внутривузовских научно-технических конференциях.
1. "Инструментальная проблематика гибких производственных систем". Всесоюзная научно-техническая конференция. "Проблемы создания и эксплуатации гибких автоматизированных систем в машиностроении". Вильнюс, 1984 год.
2. "Инструмент для накатывания крупнопрофильных резьб повышенной точности". 1-ая научно-техническая конференция молодых ученых и специалистов. Мосстанкин. М.І98І.
3. "Резьбообразующий инструмент для ГАП и элементы САПР резьбонакатных головок осевого типа". 2-ая научно-техническая конференция молодых ученых и специалистов.Мосстанкин. М.І983.
По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ.
Диссертация заслушана и рекомендована к защите кафедрой "Инструментальное производство" Московского Ордена Трудового Красного знамени Станкоинструментального института.
