Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка теоретических и прикладных задач исследования и проектирования процессов формообразования поверхностей деталей при лезвийной обработке Харламов Геннадий Андреевич

Разработка теоретических и прикладных задач исследования и проектирования процессов формообразования поверхностей деталей при лезвийной обработке
<
Разработка теоретических и прикладных задач исследования и проектирования процессов формообразования поверхностей деталей при лезвийной обработке Разработка теоретических и прикладных задач исследования и проектирования процессов формообразования поверхностей деталей при лезвийной обработке Разработка теоретических и прикладных задач исследования и проектирования процессов формообразования поверхностей деталей при лезвийной обработке Разработка теоретических и прикладных задач исследования и проектирования процессов формообразования поверхностей деталей при лезвийной обработке Разработка теоретических и прикладных задач исследования и проектирования процессов формообразования поверхностей деталей при лезвийной обработке Разработка теоретических и прикладных задач исследования и проектирования процессов формообразования поверхностей деталей при лезвийной обработке Разработка теоретических и прикладных задач исследования и проектирования процессов формообразования поверхностей деталей при лезвийной обработке Разработка теоретических и прикладных задач исследования и проектирования процессов формообразования поверхностей деталей при лезвийной обработке Разработка теоретических и прикладных задач исследования и проектирования процессов формообразования поверхностей деталей при лезвийной обработке Разработка теоретических и прикладных задач исследования и проектирования процессов формообразования поверхностей деталей при лезвийной обработке Разработка теоретических и прикладных задач исследования и проектирования процессов формообразования поверхностей деталей при лезвийной обработке Разработка теоретических и прикладных задач исследования и проектирования процессов формообразования поверхностей деталей при лезвийной обработке
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Харламов Геннадий Андреевич. Разработка теоретических и прикладных задач исследования и проектирования процессов формообразования поверхностей деталей при лезвийной обработке : Дис. ... д-ра техн. наук : 05.03.01 : Орел, 2003 286 c. РГБ ОД, 71:04-5/534

Содержание к диссертации

Введение

1. Общие закономерности и анализ систем проектирования процессов лезвийной обработки и создание новых технологий 6

1.1. Развитие классификационных систем способов лезвийной обработки 6

1.2. Прикладные проблемы лезвийной обработки и создание новых технологий 17

1.2.1. Особенности обработки инструментами с изменяющейся конфигурацией режущих лезвий 17

1.2.2. Современные тенденции проектирования и применения гибридных инструментов 19

1.2.3. Классификация и анализ способов обработки поверхности обода колесных пар рельсового транспорта 26

1.2.4. Состояние вопроса механической обработки винтовых поверхностей 31

1.2.5. Управление процессом нарезанием зубьев цилиндрических зубчатых колес 38

2. Математические основы методологии виртуального моделирования и анализа процессов лезвийной обработки 42

2.1. Математические основы анализа процессов лезвийной обработки 42

2.2. Независимые параметры математических отображений процессов лезвийной обработки 56

3. Общетеоретические положения и результаты исследования процесса иглофрезерования 67

3.1. Общетеоретические вопросы анализа процесса иглофрезерования...67

3.2. Определение параметров процесса иглофрезерования 85

4. Теоретические основы разработки гибридных инструментов для ско ростного нарезания крупномодульных зубчатых колес 108

4.1. Математическое отображение кинематической схемы огибающего зубофрезерования 108

4.2. Определение геометрических параметров срезаемых слоев 111

4.3. Особенности формообразования поверхности зубьев колеса при фрезеровании гибридными инструментами 114

4.4. Особенности формообразования поверхности зубьев колеса огибающей дисковой фрезой 119

4.5. Погрешности формообразования боковой поверхности зубьев колеса 121

4.6. Управление величиной огранки эвольвентного профиля 138

4.7. Управление законом изменения конструктивной подачи при проектировании огибающих зуборезных фрез 145

4.8. Изменение численных параметров при управлении процессом обработки зубчатых колес гибридными инструментами 147

5. Проектирование процессов лезвийной обработки фасонных поверх ностей 159

5.1. Проектирование процессов обработки поверхности катания колесных пар 159

5.2. Проектирование процессов обработки винтовых поверхностей 168

5.3. Обработка зубчатых венцов инструментами червячного типа 185

5.4. Обработка зубчатых колес зуборезными долбяками 203

5.5. Применение методологии моделирования и анализа при профилировании инструментов 219

6. Экспертный подход к управлению процессами лезвийной обработки 226

Основные выводы и результаты работы 233

Список литературы

Введение к работе

Актуальность проблемы

Перед отечественным машиностроением стоит задача разработки принципиально новых перспективных технологий, высокопроизводительного оборудования и инструмента, конкурентоспособных на мировом рынке и позволяющих выпускать изделия высокого качества и с минимальными затратами.

Повышение качества изделий и производительности обработки резанием невозможно без совершенствования методов формообразования и конструкций режущего инструмента.

Из всех процессов обработки металлов обработка резанием характеризуется наибольшим разнообразием технологических условий и отличается значительным количеством вариантов. Вопросам обобщения подходов в исследовании и проектировании процессов формообразования поверхностей деталей при лезвийной обработке посвящено много работ. Они связаны с выявлением общих закономерностей классификационных систем формообразования, определением движения режущего лезвия инструмента и его положения относительно номинальной поверхности. Проведены фундаментальные исследования геометрических параметров режущей части инструмента и параметров срезаемого слоя. Это сформировало основу для расчета сил резания, деформаций технологической системы, их изменений и ожидаемой точности обработки.

Однако, решение задач проектирования новых способов обработки и технологий носит, в основном, частный характер, охватывает узкие области, во многих случаях не учитывает возможности управления параметрами получаемых изделий. Тем не менее, объем проектных работ непрерывно увеличивается с появлением новых процессов обработки, гибридных инструментов, сочетающих в одном инструменте положительные свойства и особенности нескольких инструментов, работающих по разным схемам формообразо вания, а также инструментов с изменяющейся конфигурацией режущих лезвий.

В этой связи развитие теории исследования и проектирования процессов формообразования деталей при лезвийной обработке, основанное на представлении всего многообразия методов множеством движений режущего лезвия, включающих главное движение, движения подач и изменение конфигурации режущего лезвия, позволяет всесторонне описать и проанализировать процесс обработки и выбрать оптимальное сочетание параметров детали, параметров технологического процесса и параметров обрабатывающего инструмента в соответствии с заданным критерием оптимизации и представляется актуальной научной проблемой.

Цель работы:

Развитие теории исследования и проектирования процессов формообразования поверхностей деталей и конструкций режущих инструментов для повышения качества изделий и производительности обработки.

Методы исследования:

Исследования выполнены на основе фундаментальных положений дифференциальной геометрии, векторного анализа, теории упругости, дифференциального и интегрального исчислений, теории резания.

Научная новизна:

Разработана универсальная теоретическая основа исследования и проектирования процессов формообразования поверхностей деталей при лезвийной обработке, отличающаяся от принятых:

- представлением многообразия методов лезвийной обработки представлено множеством движений режущего лезвия, включающих кроме главного движения и движений подач изменение конфигурации режущего лезвия, что отражается ции режущего лезвия, что отражается изменением параметров режущего лезвия от времени;

- выявлением и использованием наиболее полного сочетания параметров, полностью описывающих работу любой точки режущего лезвия как в простых, так и в кинематически сложных процессах;

- совмещением задач исследования процессов с задачами профилирования производящих и номинальных поверхностей;

- охватом таких малоисследованных процессов лезвийной обработки, как обработка инструментами с изменяющейся конфигурацией режущего лезвия и гибридными инструментами.

Практическая ценность работы определяется:

- разработкой методов и алгоритмов для решения конкретных задач по совершенствованию существующих и исследованию создаваемых процессов и инструментов лезвийной обработки, в том числе обработки гибридными инструментами и инструментами с изменяющейся конфигурацией режущего лезвия, в целях снижения трудоемкости технологической подготовки производства, повышения качества изделий и производительности обработки;

- внедрением со значительным технико-экономическим результатом прогрессивных технологических процессов, включающих рекомендуемые режимы резания, способы обработки, спроектированные и изготовленные инструменты.

Научные положения теории исследования и проектирования процессов формообразования используются в научном и учебном процессе при подготовке кандидатских и магистерских диссертаций, выполнении курсовых и дипломных проектов. Материалы работы использованы в двух книгах, допущенных Министерством образования Российской Федерации в качестве учебных пособий для студентов, обучающихся по специальностям «Технология машиностроения» и «Металлорежущие станки и инструменты».

Особенности обработки инструментами с изменяющейся конфигурацией режущих лезвий

Для большинства видов механической обработки теоретические расчеты и экспериментальные исследования погрешностей дают возможность решить задачу управления точностью проектируемых процессов, предварительно определить параметры настройки и принять меры к ограничению возникающих погрешностей в соответствии с требованиями чертежа.

К числу немногих традиционно «неуправляемых» процессов относят иглофрезерование. Эффект самозатачивания, большой срок службы инструмента, высокая чистота обработки характеризуют иглофрезерование с положительной стороны. Однако интересный и производительный метод обработки применяется, в основном, для удаления окалины, зачистки швов, создания микрорельефа поверхности, подготовки поверхностей заготовок для последующего нанесения на них гальванических, лакокрасочных и газотермических покрытий с последующей их обработкой [1].

Иглофрезерная обработка отличается от процесса резания остальными лезвийными инструментами упругим воздействием на обрабатываемую поверхность большого количества режущих лезвий. Режущими элементами иг-лофрезы являются стальные упругие проволочки (иголки) малого диаметра с высокой плотностью упаковки. Каждая из них представляет собой полужесткий микрорезец. При вращении иглофрезы иголки ворса соприкасаются с об рабатываемой поверхностью и отгибаются - возникают углы резания. В ре зультате врезания микрорезцов в поверхность обрабатываемой заготовки и перемещения относительно нее происходит снятие с заготовки поверхностного слоя металла.

Управлять процессом иглофрезерной обработки можно: - подбором материала режущих проволочек, их диаметра и рабочей длины; - плотностью упаковки; - созданием специальной начальной геометрической формы, структуры материала (например, скручивание из более мелких элементов); - предварительным сжатием игольчатой массы; - управлением жесткостью крепления отдельных иголок и т.д. С целью повышения стойкости иглофрез необходимо использовать встречную схему резания, обеспечивающую отрыв перенаклепанного поверхностного слоя по глубине наибольшей концентрации микротрещин. Деформация игл происходит под действием сил резания, величины ко торых в определенный момент времени неодинаковы для разных игл, нахо дящихся в зоне резания. Деформированные режущие элементы опираются на иглы, контактирующие с ними, и деформация передается дальше — иглам, еще не вступившим в работу. Это, в свою очередь, уменьшает перемещение игл, находящихся в работе, и еще в большей мере усложняет решение задачи.

Использованию иглофрезерования для отделочной размерной обработки препятствует значительная деформация режущих элементов (игл) и их отжим на неизвестную величину от обрабатываемой поверхности. Цель работы - определение теории, позволяющей описать пространственную траекторию движения гибкого режущего лезвия, определить геометрические параметры срезаемого таким лезвием слоя материала, а также кинематические углы при обработке и создание на этой базе методики обеспечения заданного качества обработки.

В практике производства зубчатых колес операции, связанные с обработкой зубьев, являются наиболее сложными и трудоемкими. На эти операции приходится до 70% трудоемкости механической обработки всего зубчатого колеса. Такое положение объясняется необходимостью обеспечения высокой точности рабочих эвольвентных поверхностей зубьев колеса, что требует при большом объеме металла, удаляемого из впадин зубчатого венца, разделения на операции черновой, чистовой, а в некоторых случаях и отделочной обработки зубьев. Сказывается также то, что операции зубонарезания обычно выполняются инструментами из быстрорежущих сталей, которые обеспечивают сравнительно низкие режимы резания. Поэтому весьма актуальной задачей для производства, в первую очередь, крупномодульных зубчатых колес является увеличение производительности зубообработки при обеспечении требуемого качества зубчатых колес на основе совершенствования существующих и создания новых процессов и технологических схем зубонарезания.

Наиболее распространенными процессами формирования зубчатых венцов цилиндрических колес являются процессы фрезерования червячными, а для колес крупного модуля (т 8 мм) и дисковыми зуборезными фрезами [60, 88]. Анализ зависимостей для определения основного технологического времени этих процессов позволяет выявить основные направления повышения их производительности. К таким направлениям относятся традиционные (для любого процесса резания) направления: увеличение скорости резания, подачи и сокращение длины перемещения инструмента, а также направления характерные только для этих процессов: увеличение числа заходов червячной фрезы или числа одновременно обрабатываемых впадин колеса при использовании дисковых зуборезных фрез.

Из перечисленных направлений самым эффективным является значительное увеличение скорости резания, которое для зуборезных инструментов достигается оснащением их твердым сплавом. Однако реализация этого направления для наиболее распространенного процесса червячного зубофрезеро-вания встречает серьезные затруднения. Они связаны как со сложностью изготовления и эксплуатации твердосплавных червячных фрез, так и с особенностями кинематики самого процесса. При червячном зубофрезеровании требуется строгое согласование формообразующих вращательных движений фрезы и заготовки, которые обеспечивают кинематическое огибание эвольвентной поверхности зубьев колеса. Значительное увеличение скорости резания приводит к недопустимо высокой скорости скольжения в червячной делительной паре зу-бофрезерного станка, которая вызывает быстрый ее износ и снижение точности нарезаемых колес. Использование зубофрезерных станков с ЧПУ позволило бы частично решить эти проблемы. К сожалению, такие станки для обработки колес крупного модуля крайне редко встречаются на отечественных предприятиях. Поэтому, несмотря на исследования и попытки использования в производственных условиях процесса скоростного зубонарезания крупномодульными твердосплавными червячными фрезами, практического распространения этот процесс до настоящего времени не получил.

Независимые параметры математических отображений процессов лезвийной обработки

Ряд параметров, определяющих движение конфигурации режущего лезвия инструмента, в предыдущих рассуждениях являются компонентами векторов различного рода скоростей. Вместе с тем, для виртуального представления процесса лезвийной обработки и наибольшей наглядности его удобства упомянутые параметры целесообразно заменить другими, адекватными им, но являющимися не скоростями перемещений (линейных, угловых и т.д.), а самими перемещениями, совершаемыми за малый, наперед выбранный отрезок времени h = At. Очевидно, что полученные выше интегральные, дифференциальные и другие связи скоростей между собой, а также с другими параметрами движения должны быть взаимно однозначно преобразованы в соответствующие связи новых параметров. Покажем, что это принципиально возможно.

Видно, что система (2.54) с точностью до смысла неизвестных функций совпадает с системой (2.10). В качестве примера реализации изложенной выше теории кинематически простые процессы лезвийной обработки — строгание и точение — представлены в приложениях 1 и 2. Переходя непосредственно к практическому анализу процессов лезвийной обработки, целесообразно параметры, представляющие конкретные процессы, разделить на три группы, и соответствующим образом обозначить ф„ - параметры, представляющие скорость резания; Ф, - параметры подачи; ф, - параметры режущего лезвия. Тогда каждый из процессов может быть представлен зависимостью: = /(Ф(П,ФСУ„ХФ(0,0, У = /ЫГ),фп)Ж1М, (2.72) =/(Ф(П,ФЫ.Ф(0,0 В общем случае, положение плоскости резания р, изображенной на рис. 2.4, значения кинематических углов в каждом элементе режущего лезвия — переднего у, заднего ос, углов наклона режущей кромки, а также толщины срезаемого слоя можно определить следующим образом [94].

По предлагаемой методике анализа параметров процессов резания определяются толщины срезаемых слоев, кинематические углы режущей части инструмента вышеупомянутых методов обработки винтовых поверхностей. В качестве примера анализа зубообработки, рассматриваются наиболее популярные методы - зубодолбление и зубофрезерование (глава 5). Выводы: 1. Все многообразие методов лезвийной обработки представлено множеством движений режущего лезвия, включающих главное движение, движения подач и изменение конфигурации режущего лезвия в процессе резания. 2. Движение лезвия происходит относительно неподвижной заготовки, хотя в рассмотрение могут быть введены движения как лезвия, так и заготовки. 3. Конфигурацию режущего лезвия в любой момент времени в любой точке характеризует вектор Дарбу, компонентами которого являются кривизна и кручение. 4. Построена математическая модель, позволяющая определять положение любой точки режущего лезвия, его форму, пространственную ориентацию и скорость относительно номинальной поверхности. 5. Предложенная математическая модель использована (ввиду ее общности) прежде всего для определения наиболее полного множества всех возможных кинематических параметров, которые определяют любой процесс лезвийной обработки материала. 6. Полностью любой процесс лезвийной обработки определяют 28 параметров, включающих основные и дополнительные поступательные и вращательные движения, скорости изменения кривизны и кручения режущего лезвия и моменты времени их введения в математическое отображение процесса обработки. Знание этого множества параметров позволило на основании единой математической основы подойти к описанию процесса формообразования. 7. Для практического анализа процессов лезвийной обработки целесообразно параметры, определяющие конкретные процессы, разделить на три группы: параметры, представляющие скорость резания; параметры подачи и параметры режущего лезвия

После описания угла контакта иглофрезы с обрабатываемой деталью определяем толщину слоя, срезаемого режущим лезвием иглы в заданный момент времени. Толщина срезаемого слоя является величиной, изменяющейся вдоль лезвия. Для ее определения необходимо установить геометрические параметры режущего элемента: передний и задний углы, угол наклона режущего лезвия. Силы резания находим расчетно-аналитическим методом, основанным на использовании показателя удельной силы резания на единице длины режущего лезвия.

Иглы, находящиеся в контакте с обрабатываемой деталью, нагружаем силами резания и определяем перемещение их сечений. Кроме сил резания, на эти иглы действуют силы контактного взаимодействия с соседними режущими элементами. Эти силы определяем из системы уравнений, число которых равно количеству игл, находящихся в контакте между собой в процессе иглофрезерования. Количество игл, находящихся в контакте, устанавливаем методом последовательного приближения.

Определение параметров процесса иглофрезерования

Любой технический расчёт начинается с изучения наиболее простого случая. Для иглы простейшим является тот случай, когда её можно рассматривать как линейно упругую балку, жёстко (консольно) закреплённую на одном конце. В этом случае ось - прямолинейна, плоские материальные сечения остаются перпендикулярными оси иглы как в отсутствии деформаций, так и в процессе их развития, изменение длины (следовательно, его скорость), а также скрученность отсутствуют, при изгибах (ввиду их малости) игла сохраняет плоскую форму. Можно допустить также, что процесс резания является установившимся, так что напряжения и деформации в его время сохраняют постоянные значения. (Это допущение даёт возможность рассматривать лишь статическую задачу).

Для решения этих и других вопросов, связанных с точностью обработки иглофрезами, были построены математические модели отображения схемы резания. На основе анализа перемещения режущих кромок инструмента относительно обрабатываемой детали координаты изучаемой точки режущего лезвия были определены по следующим зависимостям.

Малые значения толщин срезаемых слоев дают основание предположить, что не все иголки будут участвовать в процессе резания, некоторая часть будет проскальзывать, некоторая вызывать наклёп, а остальные резать, (в зависимости от плотности набивки ворса). Толщина срезаемых слоев металла больше или равна радиусу округления режущего лезвия. Для обеспечения требуемого качества обрабатываемой поверхности представляют интерес силы, возникающие в контакте каждой иглы и изделия. В зоне наибольшего натяга, где контактные силы максимальны, а отрицательные передние углы составляют (19 ... 27 ), может происходить царапание обрабатываемого материала (оттеснением или срезанием тончайшей стружки).

В результате был выявлен характер распределения толщины срезаемого слоя по длине режущей кромки в процессе обработки иглофрезами, а также особенности кинематики процесса и конфигурации режущих лезвий инструмента. Трёхмерные отображения схемы резания позволяют описать положение любой точки режущей кромки любого режущего элемента, установить изменение этого положения в процессе обработки и изменение кинематических параметров режущих лезвий режущих элементов.

Цилиндрическая форма передней поверхности, перераспределяя направление действия сил, создаёт благоприятные динамические условия для резания, завивания и отвода стружки [59].

Особенностью инструментов с цилиндрической передней поверхностью является непостоянство геометрических угловых параметров по длине режущего лезвия и её кривизна. Следовательно, отделение срезаемого слоя режущими лезвиями проходит в сложных условиях и является случаем несвободного косоугольного резания.

При работе инструментом с X Ф 0 вектор скорости сдвига и в главной плоскости может быть представлен как разность векторов скорости сдвига иу в плоскости, параллельной вектору скорости V, и скорости сдвига щ, действующего по касательной к режущей кромке.

Ввиду сохранения сплошности сходящей стружки такое непостоянство скоростей сдвига муі вызовет дополнительный сдвиг слоев в продольном направлении. Соответственно степень продольной деформации стружки при резании инструментом с цилиндрической передней поверхностью будет выше по сравнению с таким же инструментом, но имеющим плоскую переднюю поверхность.

В рассматриваемой точке лезвия возникает сдвиг слоев стружки по передней поверхности в направлении нормальном её движению. Уменьшение радиуса передней поверхности, вызывая увеличение изменения геометрических параметров по периметру рабочей длины лезвия, приводит к возрастанию скорости бокового сдвига.

Таким образом, цилиндрическая форма передней поверхности обусловливает возникновение двух противоположно направленных составляющих скоростей бокового сдвига И/оу. При работе инструментом с цилиндрической передней поверхностью стружка, кроме продольной деформации, получает и дополнительный сдвиг вдоль режущей кромки, который направлен от вершины инструмента в противоположные стороны. Поэтому при определённых значениях радиуса передней поверхности и толщинах срезаемого слоя может наблюдаться разделение стружки на два симметричных потока, сходящих по передней поверхности инструмента. Это подтверждает результаты экспериментов, полученные при строгании образцов из различных марок стали резцами, радиус передней поверхности которых изменялся от R„ = оо до R„ = 3 мм.

Определение геометрических параметров срезаемых слоев

Для определения параметров срезаемого слоя вся длина режущего лезвия зуба фрезы разбивается на элементарные участки величиной L0, которая принимается в расчетах 0,1 - 0,5 мм. Мгновенная толщина срезаемого слоя определяется в середине этого элементарного участка по формуле.

Влияние заднего угла инструмента на силы резания в диапазоне от 0,0524 до 0,1745 рад практически отсутствует. В этом случае при расчете удельных сил резания в формулах используется граничное значение заднего угла -0,05 24 рад.

Производящая поверхность огибающей дисковой фрезы является поверхностью вращения и формируется как огибающая однопараметрического семейства поверхностей резания, которые последовательно описывают профилирующие режущие лезвия зубьев фрезы при ее вращении. Параметром семейства поверхностей резания является конструктивная подача прямолинейных режущих лезвий зубьев фрезы, которая выражается в изменении углов профиля их расположения вдоль эвольвентной образующей зуба колеса.

Форма поверхностей резания зависит от положения режущих лезвий зубьев фрезы относительно оси ее вращения. Возможны два принципиально отличных варианта: 1) режущие лезвия располагаются в осевой плоскости фрезы; 2) режущие лезвия располагаются со смещением относительно оси вращения фрезы.

При формировании номинальной поверхности зубьев колеса огибающей дисковой фрезой с прямолинейными режущими лезвиями, расположенными под отрицательным углом профиля (с поднутрением) (рис. 4.4, в), нарушаются условия формообразования, так как поверхность резания в этом случае будет пересекать номинальную поверхность детали, и произойдет срезание части эвольвентной поверхности зуба колеса. Поэтому при обработке зубчатых колес с продольной подачей фрезы использование вариантов расположения режущих лезвий с поднутрением является недопустимым.

Следует отметить, что варианты расположения прямолинейных режущих лезвий с поднутрением могут быть реализованы при обработке без продольной подачи колес с узким зубчатым венцом для получения бочкообразной боковой поверхности зубьев. Этот вариант подробно рассмотрен в работах, посвященных исследованию процесса огибающего зубопротягива-ния узковенцовых цилиндрических прямозубых колес.

Анализ возможных форм поверхностей резания показывает, что в общем виде поверхность резания может быть представлена уравнением (4.28). При уменьшении величины смещения а прямолинейных режущих лезвий зубьев фрезы относительно оси ее вращения, поверхность резания в форме однополостного гиперболоида вращения постепенно изменяет свой вид и в предельном случае при а = 0 превращается в коническую поверхность резания с уравнением (4.22). При уменьшении угла профиля прямолинейного режущего лезвия зуба фрезы вид поверхности резания также постепенно изменяется и в предельном случае при щ = 0 поверхность резания превращается в плоскость 2 = 0, перпендикулярную оси вращения фрезы.

Для образования номинальной поверхности зуба колеса огибающей дисковой фрезе сообщается сложное движение, которое включает два (одновре 121 менно выполняемых) простых движения: вращательное движение В резания и

поступательное движение п продольной подачи. В соответствии с теорией формообразования поверхностей деталей машин сложное движение резания обычно рассматривают как последовательно выполняемые простые движения. Такая замена хотя и вносит незначительные изменения в форму поверхностей резания, но позволяет существенно упростить рассматриваемую схему формообразования и является вполне приемлемой для практических расчетов.

Формообразование зубьев цилиндрического прямозубого колеса огибающей дисковой фрезой характеризуется тем, что и образующая, и направляющая номинальной поверхности формируются по схеме огибания. Поверхности резания, которые последовательно описывают профилирующие режущие лезвия зубьев фрезы при ее вращательном движении резания и поступательном движении подачи, имеют точечный контакт с номинальной эвольвентной поверхностью зуба колеса и образуют реальную поверхность с микрорельефом (рис. 4.9). Реальная поверхность имеет отклонения от номинальной поверхности зуба колеса как вдоль ее образующей — огранка профиля /, так и вдоль ее направляющей - продольная волнистость зуба. Наибольшие отклонения, равные геометрической сумме огранки профиля и продольной волнистости зуба, наблюдаются в экстремальных точках реальной поверхности, которые соответствуют точкам пересечения соседних элементарных поверхностей резания.

Одним из основных этапов проектирования процесса огибающего зу-бофрезерования является выбор оптимальных значений углов профиля прямолинейных формообразующих режущих лезвий зубьев огибающей дисковой фрезы, который обеспечивает минимизацию погрешностей формообразования номинальной поверхности зубьев колеса. Для решения этой задачи необходимо выявить закономерности образования регулярного микрорелье 122 фа зуба колеса, а также рассмотреть влияние на форму и размеры погрешностей формообразования параметров инструмента, его установки относительно обрабатываемого колеса и параметров процесса резания.

Возникающие при огибающем зубофрезеровании погрешности формообразования целесообразно рассматривать в двух взаимно перпендикулярных направлениях: поперечном к зубу колеса — вдоль его образующей и в продольном - вдоль его направляющей.

Похожие диссертации на Разработка теоретических и прикладных задач исследования и проектирования процессов формообразования поверхностей деталей при лезвийной обработке