Введение к работе
Актуальность работы. Поперечно-винтовая прокатка (ПВП), разработанная в России академиком Целиковым А.И.^является процессом, сочетающим, в себе все принципы наиболее производительной технологии формообразования, которые сформулированы академиком Л.Н. Кошкиным. Главным свойством процесса является совмещение транспортного перемещения с движением формообразования.
В качестве инструмента при этом используются специальные валки (винтовые калибры), формообразующие поверхности которых оформлень! как винтовые поверхности переменного шага, а высота формообразующей реборды также изменяется от некоторой исходной до заданной величины.
В машиностроении этот процесс достаточно широко внедрен при изготовлении помольных шаров, заготовок различной формы, причем к качеству последних предъявляются высокие требования, особенно, когда они подвергаются дальнейшим штамповым операциям. Качество заготовок в значительной степени зависит от применяемых винтовых калибров, которые в настоящее время изготавливают либо с использованием фрезерных и токарных копировальных приспособлений, либо с применением станков с ЧПУ.
К настоящему времени назрело определенное противоречие между возможностями систем ЧПУ и расчетными данными, которые закладываются в конструкции винтовых калибров.
Если копировальные приспособления с максимальной точностью воспроизводят теоретическую направляющую винтовых поверхностей переменного шага, то система ЧПУ для ее воспроизведения требует процедуры аппроксимации. При ее выполнении игнорируются так называемые переходные участки, что приводит к возникновению ударов первого и второго рода. Это крайне неблагоприятно сказывается на процессе прокатки, особенно холодной, и часто при первой же настройке винтовые калибры приходится повторно обрабатывать для исключения полученных ими повреждений.
Поддерживающие заготовку в зоне деформаций ножи (проводки), обладающие малой жесткостью и прочностью, при холодной прокатке заготовок 0 2-5 мм вообще являются слабым звеном процесса, т.к. подвержены этим же динамическим ударам.
Учитывая сказанное, можно сформулировать две научные задачи:
необходимость оценки правильности конструкции винтовых калибров, т.е. их соответствия накопленному уровню знаний о процессе ПВП;
обеспечение точности винтового калибра, достаточной для качественного выполнения процесса ПВП.
К сожалению, эти задачи в настоящее время разделены^ т.к. решаются разными производственными службами, но успешное конструирование и изготовление винтовых калибров возможно только при объединении этих задач и усилий конструкторов и технологов.
Научной задачей настоящей диссертации является выработка комплексного показателя правильности и разработка системы аппроксимации при изготовлении винтовых калибров на станках с ЧПУ.
Практической задачей является разработка специальных устройств и инструментов, позволяющих изготавливать валки с заданной точностью.
Связь работы с научными программами. Диссертация выполнялась в соответствии с международной научно-технической программой "Ресурсосберегающие технологии машиностроения".
Цель работы. Конструкторско-технологическое обеспечение заданного качества заготовок, получаемых способом ПВП, за счет рациональной аппроксимации сложного профиля калибра, и обоснование технологии его механической обработки.
Автор защищает:
рекомендации по аппроксимации винтовых поверхностей переменного шага различными технологическими кривыми, реализуемых на станках с ЧПУ, серийном оборудовании токарной группы, фрезерных и резьбошлифовальных станках с использованием копирных приспособлений;
рекомендации по оформлению участков сопряжения винтовых поверхностей калибров;
методику расчета профиля гиперболического винтового калибра;
- технологию и технологическую оснастку для механической
обработки гиперболических калибров точением и шлифованием;
- методику расчета профилей и проводок и оценки нагрузок вдоль
проводки при холодной прокатке.
Научная новизна работы состоит в создании методики конструирования валков для ПВП, обеспечивающей технологичность конструкции их формообразующих элементов за счет аппроксимации теоретического профиля и сопряжения участков интерполяционными кривыми, используемыми в станках с ЧПУ.
Теоретически установлена возможность улучшения качества заготовок, получаемых в процессе ПВП в холодном состоянии, при изготовлении сопряженных образующих бочек этих валков.
Разработана методика конструирования валков для ПВП с сопряжением образующих поверхностей в форме цилиндра и гиперболоида, а также технологические рекомендации и оснастка для шлифования калибра с одновременным обеспечением сопряжения бочек
шлифовальным кругом, траектория движения подач которого представляет фрагмент гиперболы.
Практическая ценность. Разработано две конструкции копирных приспособления- для фрезерования и шлифования винтовых калибров с получением теоретически точного положения направляющей. Созданы программные модули, позволяющие проводить расчеты профиля гиперболических калибров и аппроксимацию этих профилей для изготовления на станке с ЧПУ, оценивать усилия при прокатке в зависимости от величины занижения проводки от оси прокатки и по длине проводки, рассчитывать профили проводок. Предложены новые технологические схемы обработки гиперболических винтовых калибров.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ТулГУ, проводимых с 1997 по 2000 год, на международной юбилейной научно-технической конференции, посвященной 60-летию механико-технологического факультета ТулГУ «Прогрессивные методы проектирования технологических процессов, станков и инструментов» - Россия, Тула, 1997 г.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано пять печатных работ. .
Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов,
списка использованных источников из && наименований. Работа содер
жит страниц машинописного текста, 2 рисунков,
таблиц.