ISBN 966-7851-19-2 Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем. №14 2003.

Для черновой обработки рекомендованы специальные торцевые фрезы с тангенциальным расположением квадратных пластин с стружкоделительными канавками позволившие увеличить работоспособность инструмента при повышенных ударных нагрузках и большом содержании кремниевых включений в обрабатываемой станине. Так как остановка прокатного стана дорого обходится предприятию, то режущий инструмент должен быть прочным и износостойким и при его поломке должен быть быстро заменен на новый.

Проанализировав все выше сказанное можно сделать вывод, что режущий инструмент должен обладать достаточной гибкостью.

Гибкость инструментальной системы заключается в способности перестраиваться в соответствии с изменением производственной ситуации; возможности её обработки различного рода поверхностей. Переходной процесс определяется периодом времени Тл в течение которого инструментальная система не выполняет своего служебного назначения.

Методика исследования

Для оценки гибкости режущего инструмента был введен показатель технологическая гибкость, которая определяется способностью инструментальной системы переналаживаться при изменении обрабатываемой поверхности:

i=1

где Тui – время обработки i–ой поверхности; m – число переналадок сис-

темы; k – число обрабатываемых поверхностей.

Время простоя системы состоит из времени расходуемого на переналадки:

m

tв.п = Tс + ∑Тдi Рдi

i=1

где Tс - время смены инструмента; Тдi - дополнительное время расходуе-

Структурная гибкость характеризуется способностью системы выполнять своё функциональное назначение при отказе одной из составляю-

21

ISBN 966-7851-19-2 Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем. №14 2003.

щих систем в целом (станка, инструментальной системы) или инструментальной наладки в частности.

Рассмотрим различные производственные ситуации. Например, при отсутствии возможности передавать функции отказавшего элемента другому, полное время работы системы составляет

где ti - время наработки инструмента на отказ; tвр - время восстановления

работоспособности инструмента.

Если в системе предусмотрена структурная гибкость, то при передаче функции отказавшего инструмента другому, при этом происходит частичная потеря производительности.

Полное время системы составляет:

где ∑ti' – время выполнения операции без потери производительности;

∑ti'' – время выполнения операции с частичной потерей производительности.

Время сокращения простоев tпр за счет повышения структурной гиб-

Коэффициент структурной гибкости

Выводы

Гибкость инструментальной системы обеспечивается применением универсально–сборных конструкций инструмента, основанных на модульном принципе. Применение инструментальной системы – позволяет достигнуть экономически целесообразное минимальное число инструмента, с помощью которого может быть обработана заданная группа деталей.

Литература

1 Хает Г.П., Мироненко Е.В., Еськов А.П. Выбор и эксплуатация инструмента при использовании гибких инструментальных систем. М. НИИмаш. 1991.–72 стр.

2 Зиновьев Н.И., Мироненко Е.В., Марчук Е.В., Мироненко О.Е. Модульные резцы для тяжёлых токарных станковматериалы Всеукраинской студенческой конференции. Донецк. ДонГТУ; 2000г. – с.39-42.

3 Коткин Г.Г. Гузенко В.С. Мироненко Е.В. и др. Системный анализ: оптимизация и принятие решений в механообработке.– Краматорск. ДГМА; 1998. – 234 с.

22

ISBN 966-7851-19-2 Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем. №14 2003.

УДК 621. 913.02

ЛупкинБ.В., МамлюкО.В., РодинР.П.

НАУ«ХАИ», г.Харьков, КиАТ, г.Киев, НТУУ«КПИ» г.Киев,Украина

ФОРМООБРАЗОВАНИЕСЕКТОРОВЗУБЧАТЫХКОЛЕС ВНУТРЕННЕГОЗАЦЕПЛЕНИЯ

Circuits the form of formation are considered and initial tool surfaces on the basis of which corresponding tools are projected are defined.

Введение

Вразнообразныхмашинах, вчастностивсамолетах, используютсясектора зубчатых колес внутреннего зацепления. Поэтому, возникает задача проектированияинструментовдляихизготовления. Этазадача, применительнокобработке колес внутреннего зацепления, была решена, и была разработана теория проектированиязуборезных долбяков, предназначенных дляихобработки [1]. Однако, в ряде случаев зубчатые колеса целесообразно обрабатывать строгальными резцами и фрезами. Вопросы же проектирования таких разнообразных инструментов не решены. Поэтому, в статье решаются задачи проектирования инструментов, работающих методом копирования, предназначенных для обработки зубчатыхколесвнутреннегозацепления.

Формообразованиесекторовзубчатыхколесвнутреннегозацепления

Секторы зубчатых колес, как и других деталей, можно обрабатывать разнообразными режущими инструментами. При разработке возможных инструментов для обработки заданной поверхности детали рассматриваются различные схемы формообразования и определяются исходные инструментальные поверхности, наосновекоторыхпроектируютсясоответствующиеинструменты.

Наиболеепростаясхемаформообразования характеризуетсятем, чтоотносительноедвижениеповерхностидеталииинструментаявляетсяпрямолинейно– поступательным.

При обработке прямозубых зубчатых колес внутреннего зацепления, для того, чтобы выполнялось первое условие формообразования и существовала ис-

ходная инструментальная поверхность, скорость V прямолинейно– поступательного движения должна быть параллельна оси обрабатываемого зубчатого колеса. В результате рассматриваемого движения поверхность детали скользитсамапосебе. Поэтому, приобработкевпадинзубьевколесавнутреннего зацепления исходная инструментальная поверхность совпадает с поверхностью детали. Это будет цилиндрическая поверхность с эвольвентным профилем в сечении, перпендикулярномосиколеса.

Расчеты показывают, что при m = 3,5 мм, числе зубьев обрабатываемого колесаZ = 200, погрешностьзамены∆колеблетсяот0 до0,06…0,08 мм.

23

ISBN 966-7851-19-2 Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем. №14 2003.

Задняяповерхностьрезцасоздаетсявформецилиндрическойповерхности, образующие которой идут под углом α (см. рис. 1), а направляющей служит режущая кромка. Профиль задней поверхности находится в плоскости, перпендикулярнойобразующимзаднейповерхности.

Рисунок3 – Определениегеометрическихпараметроврежущейчасти

Работоспособность режущих инструментов в значительной степени зависит от величин и характера изменения на режущих кромках геометрических параметров режущей части. В системе координат ΧYZ (рис. 3) вектор, идущий по режущейкромкебудет

P = i cosϕ + j sin ϕ − k sin ϕ tgγ.

Вектор Пr , расположенныйвпереднейплоскости, П = j cos γ − k sin γ. Вектор З, идущийпообразующейзаднейповерхности, З = jtgα − k . Вектор V скоростирезаниябудет: V = K .

Векторнормаликповерхностирезаниябудет: Nр = [P V ];

Векторнормаликпереднейповерхности Nп = [Р П];

Векторнормаликзаднейповерхности Nз = [Р З].

Статическийпереднийугол, внормальномкрежущей кромкесечении, будетравен

25

ISBN 966-7851-19-2 Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем. №14 2003.

Уголнаклонарежущейкромкиλ

Анализ показывает, что при целесообразных величинах задних углов αв на вершинной кромке задние углы αN на боковых режущих кромках создаются малой величины. Для того, чтобы увеличить задние углы αN на боковых режущих кромках, независимо от величин задних углов αв на вершинных кромках, образующие задней поверхности идут под большим углом αδ, а требуемый задний угол αв на вершинной кромке создается путем соответствующей заточки задней поверхности вершинной кромки (рис. 3,б). Большое влияние на интенсивность износа инструмента оказывает форма сечения среза. У рассматриваемого резца форма сечения среза является неблагоприятной, так как одновременно срезают материал вершинная и обе боковые режущие кромки, образуя П–образное сечениесреза. Поэтому, целесообразнонарезцесоздатьдополнительнуювершинную режущую кромку (рис. 4), которая является линией пересечения сечения I–I, параллельного передней плоскости, и задней поверхности. Таким путем обеспечиваютсяболееблагоприятнаясхемасрезанияприпуска.

I

Рисунок4 - Резецсдополнительнойвершиннойкромкой

Вторая схема формообразования сводится к вращению поверхности детали относительно инструмента. Она соответствует процессу фрезерования, при котором, наряду с вращением инструмента, происходит медленное движение подачи. Но в результате движения подачи поверхность детали скользит сама по себе. Поэтому, при определении исходной инструментальной поверхности движениеподачинеучитывается.

Исходная инструментальная поверхность определяется как огибающая поверхности детали при ее вращении вокруг оси фрезы. Ось фрезы, как правило, располагается в плоскости, перпендикулярной образующим фасонной цилиндрическойповерхностидетали. Вэтомслучае, всоответствиисосвойствомобщих нормалей, исходная инструментальная поверхность будет поверхностью враще-

26

ISBN 966-7851-19-2 Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем. №14 2003.

ния, профиль которой совпадает с профилем обработанной поверхности детали. На базе такой исходной инструментальной поверхности проектируются фасонныемодульныефрезыдляобработкизубчатыхколесвнутреннегозацепления.

С целью упрощения конструкции инструмента, предложено, при обработке колес с большим числом зубьев, профили зубьев очерчивать прямыми линиями, касательными к теоретическому эвольвентному профилю в точках на делительнойокружности.

Величина ∆ отклонения эвольвентного профиля зубчатого колеса внутреннегозацепленияотпрямойлинии(рис. 5) будетравна

∆ = [(Rx cosδ − R)tgα0 + Rx sinδ ]cosα0 ,

где α0 – угол давления эвольвенты на делительной окружности; R – радиус дели-

тельной окружности, R = mZ2 ; Rx – выбранный радиус, соответствующий рас-

сматриваемой точке на профиле колеса; Rв – радиус основной окружности

Rв = R cosα0 .

Уголαx давленияэвольвентынарадиусеRx

cosαx = Rв .

Rx

Уголδравен: δ = invαx −invα0 .

Расчеты показывают, что при m = 3,5 мм, числе зубьев обрабатываемого колесаZ = 200, погрешностьзамены∆колеблетсяот0 до0,06…0,08 мм.

α0 αx

X

O

Рисунок5 – Определениевеличины∆отклонений эвольвентногопрофиля зубчатогоколесавнутреннегозацепленияотпрямойлинииPL

27