Размещено на http://www.allbest.ru/

КІРОВОГРАДСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

УДК 621.9.04:621.9.02

УДОСКОНАЛЕННЯ ПРОЦЕСУ ФОРМОУТВОРЕННЯ РОБОЧИХ ПОВЕРХОНЬ ЦІВКОВИХ КОЛІС ПОЗАЦЕНТРОЇДНИХ ЕПІЦИКЛОЇДАЛЬНИХ ПЕРЕДАЧ ВНУТРІШНЬОГО ЗАЧЕПЛЕННЯ

Спеціальність 05.03.01 - Процеси механічної обробки, верстати та

інструменти

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

СКІБІНСЬКИЙ ОЛЕКСАНДР ІВАНОВИЧ

Кіровоград - 2004

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі “Технологія машинобудування” Кіровоградського національного технічного університету Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: кандидат технічних наук, доцент Підгаєцький Михайло Матвійович, Кіровоградський національний технічний університет, м. Кіровоград, доцент кафедри “Технологія машинобудування”.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Вітренко Володимир Олексійович, Східноукраїнський національний університет ім. В. Даля, м. Луганськ, завідувач кафедри "Теоретична механіка”;

кандидат технічних наук Ковришкін Микола Олександрович, Кіровоградський національний технічний університет, м. Кіровоград, доцент кафедри "Металорізальні верстати та системи".

Провідна установа: Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України, м. Київ, відділ обробки металів різанням та пластичним деформуванням.

Захист відбудеться 01 жовтня 2004 р. о 10 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради К23.073.01 у Кіровоградському національному технічному університеті за адресою: 25006, м. Кіровоград, пр. Університетський, 8.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Кіровоградського національного технічного університету за адресою: 25006, м. Кіровоград, пр. Університетський, 8.

Автореферат розісланий 31 серпня 2004 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради В.М. Каліч



АНОТАЦІЯ

Скібінський О.І. Удосконалення процесу формоутворення робочих поверхонь цівкових коліс позацентроїдних епіциклоїдальних передач внутрішнього зачеплення. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук із спеціальності 05.03.01 - процеси механічної обробки, верстати та інструменти. - Кіровоградський національний технічний університет, Кіровоград, 2004 р. кінематичний верстат цівковий епіциклоїдальний

Дисертація присвячена вирішенню наукової задачі удосконалення процесу формоутворення робочих поверхонь цівкових коліс позацентроїдних епіциклоїдальних передач внутрішнього зачеплення, підвищення точності обробки, зменшення собівартості інструмента. Вперше створено однозубий інструмент опуклої форми та спосіб обробки цівкового колеса ПЕПВЗ, що реалізується на верстатах із спрощеними кінематичними схемами формоутворення. Аналітично визначено рівняння виробної поверхні інструмента та умови її існування, доведено доцільність застосування інструменту опуклої форми. Запропонований спосіб може бути застосований як кінцева обробка для цівкових коліс, що мають поверхневу твердість HRC 28...32 та попередня чистова лезова обробка під наступну термічну обробку і шліфування. Найбільш доцільне його застосування у гнучкому виробництві при обробці невеликих партій деталей.

Реалізація способу може бути здійснена на універсальному довбальному верстаті шляхом його модернізації планетарним столом виробу.

Результати роботи перевірено на виробництві і впроваджено в навчальний процес.

Ключові слова: позацентроїдна епіциклоїдальна передача внутрішнього зачеплення, цівкове колесо, формоутворення різанням, інструмент, різальна кромка, виробна поверхня, верстатне зачеплення.



АННОТАЦИЯ

Скибинский А.И. Усовершенствование процесса формообразования рабочих поверхностей цевочных колес внецентроидных эпициклоидальных передач внутреннего зацепления. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.03.01 - процессы механической обработки, станки и инструменты. - Кировоградский национальный технический университет, Кировоград, 2004 г.

Диссертация посвящена решению научной задачи усовершенствования процесса формообразования рабочих поверхностей цевочных колес внецентроидных эпициклоидальных передач внутреннего зацепления (ВЭПВЗ), повышения точности обработки, снижение себестоимости инструмента.

Выполнен анализ унифицированного ряда способов формообразования рабочего профиля цевочного колеса ВЭПВЗ в условиях обката многозубыми инструментами с выпукло-вогнутой режущей кромкой.

Выполнен анализ формообразования рабочего профиля цевочного колеса инструментами с выпуклой и вогнутой формами режущей кромки.

Для усовершенствования процесса формообразования рабочих поверхностей цевочных колес ВЭПВЗ впервые предложено использовать однозубый инструмент с упрощенной геометрией режущей части выпуклой формы, что дает возможность повысить точность обработки за счет стабилизации площадей единичных резов и соответственно уменьшения переменности сил резания. Реализация способа формообразования возможна на универсальном долбежном станке модернизированным планетарным столом изделия.

Разработана схема станочного зацепления для реализации способа формообразования рабочего профиля цевочного колеса ВЭПВЗ в условиях планетарного обката однозубым инструментом с выпуклой режущей кромкой. При данной схеме производящая поверхность инструмента отвечает выпуклой части эквидистанты эпициклоиды, которая определяет профиль зубчатого колеса ВЭПВЗ. Участки с вогнутым профилем выполнены в виде прямых линий касательных к выпуклой части эквидистанты эпициклоиды в точках перехода профиля с выпуклого в вогнутый.

Определенны уравнение производящей поверхности инструмента и условия ее существования.

Доказано достаточность длины режущей кромки однозубого инструмента выпуклой формы для обработки рабочего профиля цевочного колеса ВЭПВЗ.

Выполнена коррекция производящей поверхности инструмента в связи с обеспечением передних и задних углов.

Предлагаемый способ может быть использован как конечная обработка для цевочных колес, которые имеют твердость HRC 28...32 и как предварительная чистовая лезвийная обработка под последующие термическую обработку и шлифование. Наиболее рациональное использование способа в гибком производстве при обработке небольших партий изделий.

Разработанный способ формообразования можно реализовать на универсальном долбежном станке модернизированным планетарным столом изделия.

Результаты работы проверены на производстве, при этом достигнуты следующие параметры точности цевочных колес: рассеивание тангенциальной длины общей нормали - 0,01...0,018 мм; рассеивание радиальной длины общей нормали - 0,014...0,026 мм; рассеивание допуска формы - 0,01...0,02 мм; шероховатость R_a2,0…2,6 мкм.

Разработанная и внедренная в учебный процесс инженерная методика проектирования инструментов для формообразования рабочего профиля цевочного колеса ВЭПВЗ позволяет получать инструменты для обработки таких колес.

Предложены направления создания универсального стола с ЧПУ, который дает возможность обрабатывать гамму цевочных колес ВЭПВЗ с различными параметрами.

Ключевые слова: внецентроидная эпициклоидальная передача внутреннего зацепления, цевочное колесо, формообразование резанием, инструмент, режущая кромка, производящая поверхность, станочное зацепление.



SUMMARY

Skibinskiy A.I. Advancing of process forming working surfaces by the cogwheels working structure of extracentroid epicycloidal transfer of internal gearing. - Manuscript.

Dissertation on getting of a scientific degree of the candidate of engineering science for a speciality 05.03.01 - processes of machining, machine tools and tools. - The Kirovograd National Technical University, Kirovograd, 2004.

The dissertation is dedicated to the solution of a scientific problem of advancing process forming working surfaces by the cogwheels working structure of extracentroid epicycloidal transfer of internal gearing, a heightening of an exactitude of handling, reduction of the cost price of the instrument. For the first time the instrument with one cog of the convex shape and a way of handling the cogwheels working structure of extracentroid epicycloidal transfer of internal gearing which is realized on machine tools with the simplified kinematic configurations forming is created.

The equations of a manufacturing surface of the instrument and a condition of its existence are analytically defined, the expediency of application of the instrument of the convex shape is proved. The suggested way can be used as final handling for the cogwheels working structure which have hardness HRC 28...32 and previous fair handling under the following thermal handling and grinding. Its most expedient application in flexible manufacture at handling small batches of details.

Realization of a way can be realized on a universal slotter by its modernizing by an epicyclical table of an article. The result of operation is checked on manufacture and entered into educational process.

Keywords: cogwheels working structure of extracentroid epicycloidal transfer of internal gearing, cogwheel, forming by cutting, tool, cutting edge, generating surface, machine tool engagement.



ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Позацентроїдні епіциклоїдальні передачі внутрішнього зачеплення (ПЕПВЗ) застосовуються в гідравлічних машинах та механізмах і мають такі позитивні властивості, як можливість передачі великих обємів робочої рідини за один оберт із забезпеченням стабільності подачі, висока перенавантажувальна здатність, висока кінематична точність, малі габаритні розміри та вага.

Проте розповсюдження в промисловості позацентроїдні епіциклоїдальні передачі внутрішнього зачеплення не отримали внаслідок ряду технологічних складностей їх виготовлення. Робочі поверхні деталей ПЕПВЗ мають складну геометричну форму обумовлену функційними вимогами. Внутрішнє колесо із зовнішніми зуб'ями (зубчасте) з робочим профілем, який окреслений еквідистантою до епіциклоїдальної кривої, має велику кількість різних способів обробки, описаних в спеціальній літературі та патентах, як лезової так і абразивної. Зовнішнє колесо із внутрішніми зуб'ями (цівкове), робочий профіль якого окреслений дугами кіл, має обмежену кількість способів обробки. Це обумовлено складнощами при створенні способів і інструментів, якими можна було б ефективно і точно обробити складну внутрішню поверхню. До того ж, інструменти, які застосовуються, в зв'язку із складною геометричною формою не дають можливості використання сучасних прогресивних різальних матеріалів, мають низьку стійкість та малу кількість переточувань. Виконання ж цівкового колеса складеним, вимагає додаткових операцій механічної обробки та збільшує габаритні розміри ПЕПВЗ.

Таким чином, підставою для проведення досліджень є відсутність на протязі розглянутого періоду способу обробки робочого профілю цівкового колеса ПЕПВЗ, при якому застосовувалися б нескладні і точні металорізальні верстати та нескладні і високоефективні різальні інструменти. Тому є актуальним вирішення наукової задачі щодо удосконалення процесу формоутворення робочого профілю цівкового колеса ПЕПВЗ. Це буде сприяти розширенню використання в промисловості ПЕПВЗ, дасть можливість підвищити конкурентоспроможність продукції, в якій застосовуються ПЕПВЗ.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась відповідно до державної цільової програми №062 “Програма виробництва технологічних комплексів машин та обладнання для агропромислового комплексу” на 1998-2005 р.р. (постанови Кабінету Міністрів України від 30 березня 1998 р. №403 та від 11 квітня 2001 р. №350) і планів науково-дослідної роботи кафедри “Технологія машинобудування” Кіровоградського національного технічного університету на 1998-2004 роки.

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є удосконалення процесу формоутворення робочого профілю цівкового колеса ПЕПВЗ, підвищення точності обробки, зменшення собівартості інструмента за рахунок створення способу формоутворення, що реалізується на верстатах із спрощеними кінематичними схемами формоутворення та інструменту із спрощеною геометрією різальної кромки.

Поставлена мета роботи реалізована шляхом вирішення таких задач:

- виконати графоаналітичний синтез верстатного зачеплення інструмент-оброблюване цівкове колесо;

- проаналізувати способи формоутворення робочого профілю цівкового колеса ПЕПВЗ в умовах обкату багатозубими інструментами із опукло-увігнутою формою різальної кромки та однозубими інструментами із опуклою або увігнутою формою різальної кромки;

- створити найбільш удосконалений спосіб формоутворення робочого профілю цівкового колеса ПЕПВЗ в умовах обкату по критеріях точності, собівартості і гнучкості, який можна було б використовувати як кінцевий, чистовий спосіб обробки для цівкових коліс з твердістю HRC 28…32 або напівчистовий під послідуюче шліфування після термічної обробки;

- виконати аналітичний опис виробної поверхні інструмента для формоутворення робочого профілю цівкового колеса ПЕПВЗ та визначити умови її існування;

- визначити робочі розміри інструмента;

- експериментально перевірити результати теоретичних досліджень розглянутих способів формоутворення та розробити рекомендації щодо їх практичного застосування.

Об'єкт дослідження - процес формоутворення робочого профілю цівкового колеса ПЕПВЗ.

Предмет дослідження - елементи формоутворення робочого профілю цівкового колеса ПЕПВЗ та інструмента, які взаємодіють у верстатному зачепленні.

Методи дослідження. Теоретичні дослідження проводились з використанням положень теорії позацентроїдних епіциклоїдальних зачеплень, теорії зубчастих зачеплень, теорії обвідних, теорії впливу перемінності сил різання на точність обробки, теорії впливу на точність обробки кінематичних ланцюгів зуборізних верстатів, теорії визначення умов різання на основі аналізу площ одиничних різів. Експериментальні дослідження проводились з використанням теорії планування багатофакторних і однофакторних експериментів, теорії дослідження стійкості різальних інструментів з метою перевірки результатів теоретичних досліджень за допомогою сучасного обладнання та вимірювальної техніки, а також ЕОМ.

Наукова новизна одержаних результатів:

- вперше виконано комплексний аналіз уніфікованого ряду способів лезової обробки робочих профілів цівкових коліс ПЕПВЗ в умовах обкату багатозубими і однозубими інструментами на основі якого визначені фактори, що впливають на точність обробки та визначено шляхи її підвищення;

- вперше аналітично доведено, що максимально можливе збільшення діаметра центроїди інструмента виключає наявність загострень його опуклого профілю при одночасному дотриманні умов обкату, а саме виконання діаметра центроїди інструмента меншим від діаметра центроїди оброблюваного цівкового колеса та наявності, принаймні, однієї загальної дуги, довжина якої вміщується цілу кількість разів в кожній із них;

- вперше теоретично визначено умови існування опуклої частини різальної кромки інструмента, яка забезпечує обробку робочого профілю цівкового колеса ПЕПВЗ.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблений інструмент і спосіб чистового лезового формоутворення робочих профілів цівкових коліс, що має ряд нових властивостей:

- спосіб може бути застосований як попередня чистова лезова обробка під наступну термічну обробку і шліфування. Перевагою його є стабілізація припуску під шліфування;

- спосіб може бути застосований як кінцева обробка для цівкових коліс, що мають поверхневу твердість HRC 28...32;

- реалізація способу може бути здійснена на універсальному довбальному верстаті шляхом його модернізації планетарним столом виробу.

Перевагами запропонованого способу є:

- спрощення конструкції інструмента, технології його виготовлення і переточувань за рахунок чого знизилася його питома собівартість в 10-25 раз;

- підвищилася точність обробки за рахунок використання в інструменті опуклої частини профілю, що стабілізувало площі одиничних різів і відповідно зменшило перемінність сил різання. При цьому забезпечуються межі розсіювання розмірів:

- коливання довжини тангенціальної нормалі - 0,01...0,018 мм;

- коливання довжини радіальної нормалі - 0,014...0,026 мм;

- похибка профілю цівки - 0,01...0,02 мм;

- шорсткість оброблених поверхонь - мкм.

- підвищилася гнучкість технології формоутворення за рахунок спрощення відтворюванності інструмента і спрощення конструкції верстата;

- за рахунок використання інструменту з постійним при переточуваннях діаметром центроїди не має необхідності селективного групування деталей.

Спосіб формоутворення може бути застосований як базовий для створення аналогічного способу абразивної обробки.

Результати дисертаційної роботи перевірено на ВАТ “Гідросила” (м. Кіровоград) та впроваджено в навчальний процес в Кіровоградському національному технічному університеті. В даний час проводяться роботи по впровадженню у виробництво результатів дисертації на ТОВ “Спецгідромех” (м. Кіровоград).

Особистий внесок здобувача. Особисто здобувачем виконано такі дослідження:

- створено методику порівняння способів формоутворення робочого профілю цівкового колеса ПЕПВЗ в умовах обкату багатозубими та однозубими інструментами;

- виконано графоаналітичний синтез верстатного зачеплення інструмент-оброблюване цівкове колесо;

- виконано аналіз способів формоутворення робочого профілю цівкового колеса ПЕПВЗ багатозубими інструментами з опукло-увігнутою різальною кромкою;

- проаналізовано вплив форми різальної кромки інструмента опукла-увігнута на точність формоутворення робочого профілю цівкового колеса ПЕПВЗ;

- розроблено спосіб та інструмент для чистового-напівчистового формоутворення робочих профілів цівкових коліс ПЕПВЗ, схему верстатного зачеплення для реалізації способу;

- аналітично отримано рівняння виробної поверхні інструмента та визначено умови її існування;

- визначено робочі розміри інструмента;

- експериментально підтверджено результати теоретичних досліджень та розроблено рекомендації щодо їх практичного застосування.

Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати дисертаційної роботи доповідалися і були обговорені на міжнародних науково-технічних конференціях: “Машинобудування і металообробка-2003” (м. Кіровоград, 2003 р.), “Машинобудування України очима молодих: прогресивні ідеї - наука - виробництво” (м. Запоріжжя, 2003 р.), ХХХІ, ХХХІІ, ХХХІІІ, ХХХIV-й конференціях викладачів, аспірантів та співробітників Кіровоградського національного технічного університету (м. Кіровоград, 2000, 2001, 2002, 2003 роки).

Публікації. По темі дисертації опубліковано 10 робіт, в т.ч. 6 статей, з них 2 особисто, тези доповіді на міжнародній науково-технічній конференції, отримано 3 патенти на винахід.

Структура та обсяг роботи. Дисертаційна робота складається зі вступу, п'яти розділів, загальних висновків, списку використаних джерел із 112 найменувань та трьох додатків. Повний обсяг дисертації становить 198 сторінок, включаючи 75 рисунків та 20 таблиць.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Вступ. Обґрунтовано актуальність роботи, сформульовано мету і задачі досліджень.

Перший розділ. Розглянута характеристика деталей позацентроїдних епіциклоїдальних передач внутрішнього зачеплення, та їх конструктивне виконання.

Зубчасте колесо 2 (рис. 1) є більш технологічним, так як має зовнішні зуб'я, що дає змогу застосовувати різні способи формоутворення та не обмежує розміри інструменту, які визначають його жорсткість.

Цівкове колесо 1 є менш технологічним, так, як має внутрішні цівки, розміри інструменту обмежуються діаметром виступів цівок та міжцівковими западинами, що знижує його жорсткість та ускладнює доступ інструменту до поверхонь, які оброблюються, а також зменшує кількість способів формоутворення. Виконання цівкового колеса складеним, вимагає додаткових операцій механічної обробки і складання та приводить до збільшення габаритних розмірів ПЕПВЗ.

Проведено огляд і критичний аналіз робіт Шаннікова В.М., Лобастова В.К., Цепкова А.В., Семенченко І.І. та інших дослідників в області формоутворення робочих профілів цівкових коліс ПЕПВЗ.

Аналіз перерахованих робіт показує, що основний напрямок при створенні технології обробки робочих профілів цівкових коліс ПЕПВЗ був обраний аналогічним тому, як це робилося для евольвентних зубчастих коліс із внутрішніми зуб'ями. Робочий профіль цівкового колеса отримували зубодовбанням в умовах обкату, при цьому дисковий довбач мав спряжений криволінійний профіль, утворений еквідистантою епіциклоїди.

До недоліків існуючих способів формоутворення слід віднести:

- невисоку точність обробки;

- виробні поверхні інструментів мають увігнуті ділянки, які охоплюють профіль цівки під час обробки, при цьому матеріал вирізається сегментами великої довжини, що викликає значні зусилля при формоутворенні та при недостатній жорсткості інструмента приводить до неточностей оброблених поверхонь;

- інструменти мають складну різальну кромку, малу кількість переточувань та високу собівартість;

- способи не забезпечують гнучкості виробництва;

- інструменти складно оснастити прогресивними різальними матеріалами, що в результаті знижує їх технологічні можливості;

- застосовуються верстати із складними кінематичними схемами формоутворення.

Сукупний вплив вказаних недоліків існуючих способів формоутворення обмежує широке застосування ПЕПВЗ.

Зроблено висновок про доцільність проведення робіт по аналізу і удосконаленню методів формоутворення робочого профілю цівкового колеса ПЕПВЗ.

Визначена мета роботи та завдання дослідження.

Другий розділ. Розроблено теоретичні та експериментальні методики досліджень уніфікованого ряду способів формоутворення робочих профілів цівкових коліс ПЕПВЗ.

Теоретичні методики включають наступні дослідження:

- порівняння впливу різних способів формоутворення на точність обробки;

- оцінка впливу форми різальної кромки на точність обробки;

- доведення достатності опуклої частини різальної кромки для формоутворення робочого профілю цівкового колеса ПЕПВЗ;

- оцінка зміни кутів різання в залежності від геометрії різальної кромки.

Експериментальні методики включають наступні дослідження:

- загальні умови проведення досліджень;

- дослідження точності обробки багатозубими інструментами з опукло-увігнутою формою різальної кромки;

- дослідження точності обробки при формоутворенні однозубим інструментом з опуклою та увігнутою формами різальної кромки в умовах

моделювання процесу;

- дослідження точності обробки однозубим інструментом з опуклою формою різальної кромки в умовах реального процесу зубодовбання;

- дослідження стійкості однозубого інструмента з опуклою формою різальної кромки і багатозубого інструмента з опукло-увігнутою формою різальної кромки;

- визначення питомої собівартості інструментів на основі експериментальних даних.

Третій розділ. Виконано графоаналітичний синтез верстатного зачеплення інструмент-оброблюване цівкове колесо (рис. 2). Отримано рівняння, що описують в загальному випадку профіль кривих, які визначають профіль інструмента:

, (1)

, (2)

де: - радіус ділильного кола цівкового колеса; - кількість цівок цівкового колеса, що оброблюється; - кількість зуб'їв інструмента; - ексцентриситет в зачепленні інструмент-оброблюване цівкове колесо; - радіус цівки цівкового колеса; - кут повороту центра центроїди цівкового колеса.

Визначено головні вимоги, яким повинні відповідати способи формоутворення в умовах обкату робочого профілю цівкового колеса ПЕПВЗ.

На базі головних вимог і графоаналітичного синтезу проаналізований уніфікований ряд способів формоутворення цівкового колеса із кількістю цівок , побудований на основі зміни розмірів центроїд інструментів.

Визначені недоліки способів:

- необхідність додаткової модифікації виробних профілів інструментів: заниження діаметрів вершин зуб'їв з метою виключення загострених ділянок та виведення із формоутворення окремих різальних кромок, що приводить до збільшення часу обробки;

- зміна діаметра центроїди інструмента при переточуваннях, що приводить до необхідності селективного підбору деталей та зниження кількості переточувань.

Проаналізовані способи формоутворення з точки зору зміни кутів різання по довжині різальної кромки інструментів. Найменший перепад заднього кута мають інструменти із та , але мінімальне значення кута для розглянутих інструментів не є критичним (), тому всі інструменти можуть використовуватись.

Виконано аналіз формоутворення робочого про-філю цівкового колеса інструментами із опуклою та увігнутою формами різальної кромки.

Визначено залежність площ одиничних різів від ряду послідовних положень інструмента і цівкового колеса в результаті руху обкату.

При способі формо-утворення робочого профілю цівкового колеса інструментом із опуклою формою різальної кромки площі різів мають менші значення та перепад значень у порівнянні із способом формоутворення робочого профілю цівки цівкового колеса інструментом із увігнутою формою різальної кромки, що приводить до перемінності сил різання.

Це свідчить про доцільність застосування інструменту опуклої форми.

На основі аналізу основних недоліків розглянутих способів визначені передумови для удосконалення процесу формоутворення шляхом застосування інструмента з опуклою формою різальної кромки.

Доведено, що існування такого інструменту можливе при дотримані наступних умов:

- виконання інструменту з максимальним діаметром центроїди, який задовольняє умовам обкату;

- виконання інструменту однозубим.

Доведено, що обробка таким інструментом можлива лише в умовах планетарного руху центроїди оброблюваного цівкового колеса навколо нерухомої центроїди інструмента.

Розроблено схему верстатного зачеплення для реалізації запропонованого способу формоутворення робочого профілю 1 цівкового колеса 2 ПЕПВЗ однозубим інструментом 3 з опуклою формою різальної кромки в умовах планетарного обкату.

Для здійснення способу застосовується інструмент виробна ділянка якого відповідає опуклій частині еквідистанти епіциклоїди 4, яка визначає профіль уявного зубчастого колеса ПЕПВЗ. Ділянки із увігнутим профілем виконано у вигляді прямих ліній дотичних до опуклої ділянки еквідистанти епіциклоїди в точках переходу профілю із опуклого в увігнутий. Цівкове колесо виконує планетарний рух, який складається із обертання навколо власної вісі і руху останньої по колу обкату 6. Рух оброблюваного цівкового колеса відповідає рухові при роботі ПЕПВЗ з умовою, що зубчасте колесо нерухоме. Інструмент виконує рух різання .

Розглянуто особливості створення однозубого інструмента опуклої форми. Визначено кут , який визначає перехід еквідистанти до епіциклоїдальної кривої із опуклої в увігнуту:



, (3)

де: ); - кількість зуб'їв зубчастого колеса ПЕПВЗ.

Координати точок переходу еквідистанти до епіциклоїдальної кривої із опуклої в увігнуту визначають шляхом підстановки значення кута у формули (1), (2).

Формули (1-3) дають можливість визначити координати виробної опуклої ділянки однозубого інструмента для формоутворення робочого профілю цівкового колеса ПЕПВЗ.

З метою доведення достатності довжини опуклої частини різальної кромки інструмента, для обробки робочого профілю цівкового колеса ПЕПВЗ, було визначено робочий профіль цівкового колеса і проаналізовано положення точок зачеплення робочого профілю цівкового та зубчастого коліс і точок, які обмежують виробну опуклу ділянку інструменту у проміжних та граничних положеннях.

Виконано корекцію різальної кромки інструмента у зв'язку із забезпеченням передніх та задніх кутів, визначено розміри нормального перерізу задньої поверхні інструмента.

Виконано теоретичне порівняння способів формоутворення по критеріях точності обробки.

Четвертий розділ. Згідно методик експериментальних досліджень проведено п'ять серій експериментів.

В першій серії дослідів досліджено точність обробки при формоутворенні багатозубими інструментами з опукло-увігнутою різальною кромкою, яка складає: розсіювання тангенціальної довжини загальної нормалі - 0,04...0,06 мм, розсіювання радіальної довжини загальної нормалі - 0,06...0,08 мм, розсіювання допуску форми - 0,04...0,065 мм, шорсткість R_a 2,5…3,2 мкм.

В другій серії дослідів досліджено точність обробки при формоутворенні однозубими інструментами із опуклою та увігнутою різальними кромками в умовах моделювання. Встановлено, що точність форми обробленої поверхні при застосуванні інструмента опуклої форми приблизно в два рази вища ніж при застосуванні інструмента увігнутої форми. При цьому на поверхні обробленій інструментом з увігнутою різальною кромкою мають місце сліди вібрацій, які виникають під час обробки.

В третій серії дослідів досліджено точність обробки при формоутворенні однозубим інструментом з опуклою різальною кромкою в умовах планетарного обкату. Виявлено вплив колової подачі, заднього кута інструмента та припуску на точність форми цівки в умовах багатофакторного експерименту. Отримано поверхню відгуку та рівняння математичної моделі:

(4)

При визначених оптимальних значеннях колової подачі , заднього кута та припуску досліджена точність основних параметрів цівкового колеса. Побудовані полігони розсіювання їх значень.

Проведене вимірювання активної довжини дуги цівки підтверджує достатність довжини опуклої різальної кромки однозубого інструмента для формоутворення робочого профілю цівкового колеса ПЕПВЗ.

В четвертій та п'ятій серіях дослідів проведених одночасно із серіями 1, 3 виконано дослідження стійкості багатозубого інструменту з опукло-увігнутою різальною кромкою та однозубого з опуклою різальною кромкою відповідно.

Стійкість багатозубого інструменту з опукло-увігнутою різальною кромкою в 34 рази вища ніж стійкість однозубого інструменту з опуклою різальною кромкою. Це обумовлене тим, що багатозубий інструмент має менше питоме навантаження на різальну кромку.

П'ятий розділ. Розроблено інженерну методику проектування однозубого інструмента з опуклою різальною кромкою для формоутворення робочого профілю цівкового колеса ПЕПВЗ. Запропоновані напрямки створення універсального столу з ЧПУ, який дасть можливість обробляти гаму цівкових коліс з різними параметрами.

Результати дисертаційної роботи перевірено на ВАТ “Гідросила” (м. Кіровоград) та впроваджено в навчальний процес в Кіровоградському національному технічному університеті. Проводяться роботи по впровадженню результатів дисертації на ТОВ “Спецгідромех” (м. Кіровоград).



ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

В результаті теоретичних досліджень з експериментальною перевіркою, проведених вперше щодо удосконалення процесу формоутворення робочих поверхонь цівкових коліс ПЕПВЗ, отримані результати, що віддзеркалюють наукову новизну і практичну цінність роботи:

1. Теоретично доведено, що способи формоутворення багатозубими інструментами з опукло-увігнутою різальною кромкою можливі при виключені із роботи загострених ділянок опуклої частини різальної кромки, шляхом заниження діаметра вершин зуб'їв. Величина заниження визначається аналітично;

2. На основі теоретичного аналізу та експериментальних досліджень встановлено, що способи формоутворення багатозубими інструментами з опукло-увігнутою різальною кромкою мають такі загальні недоліки:

- невисока точність обробки у зв'язку із перемінністю сил різання і обробкою одних і тих самих частин оброблюваного профілю цівкового колеса різними по знаку кривизни різальними кромками;

- необхідність селективного групування оброблених цівкових коліс у зв'язку із зміною діаметра центроїди інструмента при переточуваннях;

- мала кількість переточувань інструмента (3-4 переточки) у зв'язку із зміною діаметра центроїди при переточуваннях.

3. На основі експериментальних досліджень встановлено, що досягаєма точність обробки багатозубими інструментами з опукло-увігнутою різальною кромкою складає:

- розсіювання тангенціальної довжини загальної нормалі - 0,04...0,06 мм;

- розсіювання радіальної довжини загальної нормалі - 0,06...0,08 мм;

- розсіювання допуску форми - 0,04...0,065 мм;

- шорсткість R_a 2,5…3,2 мкм.

4. Теоретично доведено, що опукла різальна кромка без загострень утворюється у інструмента з максимальним діаметром центроїди при дотриманні умов обкату у верстатному зачепленні. Такий інструмент може існувати лише у вигляді однозубого і працювати в умовах планетарного переміщення центроїди оброблюваного цівкового колеса навколо нерухомої центроїди інструмента;

5. Доведено, що довжина опуклої різальної кромки однозубого інструмента з максимальним діаметром центроїди визначена аналітично є достатньою для обробки робочого профілю цівкового колеса;

6. На основі експериментальних досліджень встановлено, що точність обробки однозубим інструментом з опуклою різальною кромкою вище точності обробки багатозубими інструментами із опукло-увігнутою різальною кромкою і складає:

- розсіювання тангенціальної довжини загальної нормалі - 0,01...0,018 мм;

- розсіювання радіальної довжини загальної нормалі - 0,014...0,026 мм;

- розсіювання допуску форми - 0,01...0,02 мм;

- шорсткість R_a 2,0…2,6 мкм.

7. Питома собівартість відтворення однозубого інструмента з опуклою різальною кромкою менша ніж багатозубих інструментів з опукло-увігнутою різальною кромкою в 10-25 раз;

8. Спосіб формоутворення однозубим інструментом з опуклою різальною кромкою можна використати як кінцевий для обробки цівкових коліс з поверхневою твердістю HRC28...32 та як напівчистовий під послідуюче шліфування після термічної обробки. Найбільш доцільне його застосування у гнучкому виробництві при обробці невеликих партій деталей;

9. Спосіб формоутворення однозубим інструментом з опуклою різальною кромкою здійснюється на універсальному довбальному верстаті модернізованому планетарним столом виробу;

10. Спосіб формоутворення однозубим інструментом з опуклою різальною кромкою за рахунок збереження діаметра центроїди при переточуваннях забезпечує обробку без необхідності селективного групування цівкових коліс.



СПИСОК ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Основні положення дисертації опубліковано в наступних роботах:

1. Підгаєцький М.М., Скібінський О.І. Синтез внутрішньої цевочної передачі // Загальнодержавний міжвідомчий науково-технічний збірник. Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин.- Кіровоград, 1999.- Вип. 27.- С. 3-6.

2. Підгаєцький М.М., Скібінський О.І. Аналіз методів формоутворення поверхонь деталей позацентроїдного циклоїдального внутрішнього зачеплення // Збірник наукових праць Кіровоградського державного технічного університету. Техніка в сільськогосподарському виробництві, галузеве машинобудування, автоматизація.- Кіровоград, 2000.- Вип. 6.- С.31-33.

3. Підгаєцький М.М., Скібінський О.І. Дослідження кривих, які визначають профіль інструмента для обробки цівкового колеса позацентроїдної епіциклоїдальної цівкової передачі // Збірник наукових праць Кіровоградського державного технічного університету. Техніка в сільськогосподарському виробництві, галузеве машинобудування, автоматизація.- Кіровоград, 2003.- Вип. 13.- С. 294-300.

4. Скібінський О.І. Спосіб обробки робочих профілів деталей позацентроїдних епіциклоїдальних передач внутрішнього зачеплення // Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні.- 2003.- №2.- С. 71-74.

5. Скібінський О.І., Підгаєцький М.М. Визначення розмірів нормального перерізу задньої поверхні інструмента для формоутворення робочого профілю цівки цівкового колеса позацентроїдної епіциклоїдальної передачі // Загальнодержавний міжвідомчий науково-технічний збірник. Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин.- Кіровоград, 2004.- Вип. 34.- С. 258-263.

6. Скібінський О.І. Результати експериментальних досліджень формоутворення робочого профілю цівкового колеса позацентроїдної епіциклоїдальної передачі однозубим інструментом випуклої форми // Збірник наукових праць Кіровоградського державного технічного університету. Техніка в сільськогосподарському виробництві, галузеве машинобудування, автоматизація.- Кіровоград, 2004.- Вип. 14.- С. 84-88.

7. Інструмент для обробки коліс позацентроїдних циклоїдальних і епіциклоїдальних передач внутрішнього зачеплення: Пат. 46410 Україна : МПК 7 В 23 F9/00 / Скібінський О.І., Підгаєцький М.М.- № 2001074835/UA; Заявл. 10.07.2001; Опубл. 16.08.2004, Бюл. № 8.

8. Поворотний стіл зі змінним ексцентриситетом: Пат. 46348 Україна, МПК 7 В 23 F5/00 / Мажара В.А., Підгаєцький М.М., Скібінський О.І.- № 2001064472/UA; Заявл. 26.06.2001; Опубл. 15.05.2002, Бюл. № 5.

9. Спосіб обробки внутрішніх зубців зовнішнього зубчастого колеса позацентроїдного внутрішнього цівкового зачеплення: Деклараційний пат. 55734А Україна, МКВ 7 В 23 F15/00 / Підгаєцький М.М., Скібінський О.І., Валявський А.О.- № 2002054401/UA; Заявл. 29.05.2002; Опубл. 15.04.2003, Бюл. № 4.

10. Скібінський О.І., Підгаєцький М.М. Формоутворення поверхонь деталей позацентроїдних епіциклоїдальних передач внутрішнього зачеплення // Тези доповіді першої міжнародної науково-технічної конференції “Машинобудування та металообробка 2003”.- Кіровоград: КДТУ, 2003.- С.190-191.

Размещено на Allbest.ru

...