Введение к работе
Актуальность темы. Фасонные цилиндрические поверхности с прямолинейной направляющей и постоянной образующей весьма часто применяются во многих отраслях машиностроения в качестве рабочих поверхностей различных изделий. Они рассматриваются как частный случай винтовых поверхностей, когда значение осевого шага винтового движения (винтового параметра) равно бесконечности. Такие поверхности в целях ускорения и удешевления их формообразования обрабатываются в большинстве случаев фасонными дисковыми фрезами. Преимущества применения таких фрез особенно сильно проявляются при обработке заготовок с большим отношением длины к ширине фрезеруемых поверхностей.
Силовая неравномерность прерывистого резания является доминирующим показателем при оценке эффективности технологических операций, использующих фрезерный инструмент. Переменность окружной силы и крутящего момента в процессе работы фрезы является существенным недостатком. Первопричиной переменности сил резания является непостоянство'суммарной площади поперечного сечения среза, врезание режущих кромок в материал заготовки и их выход из контакта с ним.
Наилучшие результаты по снижению неравномерности фрезерования достигаются фрезами с винтовыми стружечными канавками. Такой прием дает положительный эффект при эксплуатации инструментов с простой формой профиля как, например, у цилиндрических фрез и довольно редко используется у фасонных фрез. Причиной этого является чрезвычайная сложность и трудоемкость процедур их изготовления и восстановления режущих свойств. Другие приемы управления схемой срезания припуска (динамикой резания) изменением различных параметров фасонного инструмента имеют либо трудности, схожие с указанными выше, либо приобретают новые недостатки, при которых возможность управлять динамикой резания уменьшается. Так, изготовление фасонных фрез с наклоном плоской передней поверхности сталкивается с рядом проблем, вызванных резким отличием величин передних и задних углов вдоль лезвия инструмента и искажением профиля фрезы при незначительном снижении неравномерности фрезерования.
По этим причинам актуальна задача создания и практической реачизации новых схем резания, обладающих универсальностью, позволяющих управлять динамическими характеристиками прерывистого резания, допускающих применение стандартного оборудования и использование прямозубых фасонных дисковых инструментов. В настоящей диссертации исследуется фрезерование цилиндрических поверхностей по схеме, основанной на использовании принципа "косой" подачи заготовок.
Связь работы с научными программами. Диссертация выполнялась в соответствии с международной научно-технической программой "Ресурсосберегающие технологии машиностроения".
Цель работы. Создание новой кинематической схемы резания для формообразования цилиндрических поверхностей деталей прямозубыми фасонными дисковыми фрезами, которая позволяет управлять динамикой операций фрезерования изменением направления движения подачи относительно перпендикуляра к оси вращения инструмента.
Автор защищает:
кинематическую схему резания;
методики определения координат профиля цилиндрической поверхности, координат профиля производящей поверхности и угла "косой" подачи;
методику оценки неравномерности фрезерования по критериям, учитывающим изменение минимальных и максимальных величин суммарной площади поперечного сечения срезаемого слоя;
механизм воздействия на неравномерность фрезерования через изменение угла разворота оси дисковых инструментов и принципы его параметрической оптимизации по критерию равномерности фрезерования;
рекомендации к применению кинематической схемы резания.
Научная новизна. Разработана новая схема фрезерования цилиндрических поверхностей прямозубыми фасонными дисковыми фрезами, использующая принцип "косой" подачи и позволяющая управлять динамикой прерывистого,резания, перераспределять нагрузки на режущие кромки, что улучшает эффективность операций фрезерования.
Разработан комплекс математических моделей и методика, обеспечивающая проектирование операции фрезерования с оптимизацией технологического параметра установки инструмента относительно заготовки по,критерию максимума равномерности фрезерования.
Практическая ценность. Разработаны алгоритмы решения обратной и прямой задач формообразования, определения величин угла "косой"' подачи и оценки равномерности фрезерования. На их основе составлен пакет компьютерных программ для автоматизированных расчетов при решении перечисленных задач, анализа влияния параметров профиля производящей поверхности на динамику фрезерования, моделирования равномерности прерывистого резания с предоставлением выходных данных в числовом или в графическом режиме. Совокупность таких программ позволяет решать указанный ряд инженерных задач со значительным сокращением времени проектных расчетов. Программное обеспечение может быть использовано в качестве модуля САПР инструмента.
Практическая реализация. По результатам исследований спроектированы и изготовлены резцовые головки, которые внедрены в производственный процесс завода по ремонту технологического оборудования (г. Щекино Тульской области) для обработки корпусов нагнетательного клапана.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены на научно-технических конференциях профессор-
ско-преподавательского состава ТулГУ, проводимых с 1998 по 2000 год, на первой международной конференции по проблемам проектирования инструментального и метрологического обеспечения и производства зубчатых передач "Современные проблемы и методология проектирования и производства силовых зубчатых передач" в 2000 году.
Публикации, По материалам проведенных исследований опубликовано семь печатных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, че
тырех глав, основных выводов, списка использованных источников из 72 на
именований и приложений. Работа содержит страниц машинописного
текста, рисунков, \fO таблиц.