авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Повышение эффективности технологических процессов шевингования зубчатых колес за счет совершенствования оснастки

На правах рукописи

СОЛОНИЦЫН БОРИС МИХАЙЛОВИЧ

Повышение эффективности технологических процессов

шевингования зубчатых колес за счет совершенствования

оснастки

Специальность 05.03.01

Технологии и оборудование механической и

физико-технической обработки

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва 2009

Работа выполнена на АМО ЗИЛ и в Московском государственном индустриальном университете (ГОУ МГИУ).

Научный руководитель:

Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор Таратынов Олег Васильевич

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор Гречишников Владимир Андреевич Кандидат технических наук, доцент Виноградов Виталий Михайлович

Ведущая организация: ОАО «НИИТАвтопром»

Защита состоится "_10" _июня2009г_ в 16-00 часов в аудитории 1605 на заседании диссертационного совета Д212.129.01 Московского государственного индустриального университета по адресу:

115280, Москва, ул. Автозаводская, 16.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного индустриального университета.

Автореферат разослан "_08" _мая_ 2009г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д212.129. к.т.н., доцент Ю. С. Иванов

Общая характеристика работы

.

Актуальность работы. Технологический процесс производства зубчатых колес можно считать наиболее сложным как в теоретическим, так и практическом плане, что подтверждает отечественный и зарубежный опыт. В автомобилестроении чистовой технологической операцией обработки зубьев обычно является шевингование. Поэтому процессу зубошевингования уделяется большое внимание, как в нашей стране, так и за рубежом. Разрабатываются новые способы шевингования, обеспечивающие значительное повышение производительности и качества обработки, например, такие как врезное и обкатывающее шевингование.

Однако их внедрение в отечественное машиностроение связано с большими затратами на оборудование и технологическую оснастку из-за высокой сложности конструкции, технологии изготовления и наладки. Кроме того, малые припуски, которые необходимы для использования данных способов обработки, ограничивает их область применения из-за значительного повышения себестоимости выпускаемых зубчатых колес. Проведенные лабораторные и производственные исследования на АМО ЗИЛ и в лаборатории МГИУ показали, что технологические возможности процесса зубошевингования далеко не исчерпаны. Результаты приведенных исследований позволили раскрыть скрытые технологические возможности процесса зубошевингования и показать, насколько перспективны и конкурентоспособны предлагаемые новые решения на мировом уровне. В решении этих вопросов оказал большую техническую помощь научный консультант проф. д.т.н. Клепиков В. В.

Цель и задачи. Целью настоящей работы является достижение высокого качества и производительности процесса шевингования зубчатых колес за счет повышения эффективности конструктивных и технологических параметров технологической оснастки. Достижение указанной цели предполагает постановку и решение следующих основных задач:

1. Провести теоретические исследования кинематики процесса чистовой обработки зубьев шеверами различных конструкций.

2. Определить особенности расчета и конструирования инструмента для шевингования среднемодульных цилиндрических зубчатых колес.

Разработать методику, спроектировать и изготовить лабораторную 3.

технологическую оснастку для проведения исследований сил резания при шевинговании.

4. Определить наиболее эффективные конструкции технологической оснастки, припуски и режимы резания.

5. Теоретически и экспериментально определить эффективное расположение и геометрические параметры режущих кромок шеверов.

6. Исследовать стойкость предлагаемых конструкций шеверов и потребляемую мощность при шевинговании зубчатых колес.

7. Экспериментально подтвердить в лабораторных и производственных условиях достигаемые производительность, точность и качество обработки цилиндрических зубчатых колес при применении предлагаемой технологической оснастки.

Объектом исследования являются эвольвентные, среднемодульные, прямозубые и косозубые цилиндрические зубчатые колеса и блоки шестерен.

Предметом исследования является технологический процесс чистовой обработки зубчатых колес способом шевингования.

Методы исследования. Теоретические исследования параметров непрерывной обработки эвольвентного профиля основанного на методе кинематического анализа станочного зацепления.

Установлены закономерности влияния Научная новизна работы:

расположения режущих кромок инструмента на качество и производительность процесса шевингования, а также стойкость шеверов.

Получены аналитические зависимости для определения основных геометрических параметров технологической оснастки.

Определены направления конструирования шеверов с рациональным расположением режущих кромок.

Разработана методика проектирования оснастки для лабораторных и производственных исследований процесса шевингования.

Получены аналитические зависимости для определения влияния технологических факторов на усилия резания и точность обработки зубьев колес.



Установлены математические зависимости зацепления «шевер-колесо», позволяющие оценить обеспечение равных условий резания по всей поверхности зуба колеса.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается:

Сопостановлением результатов последних достижений мировой науки и техники в области шевингования зубчатых колес, с теоретическими, экспериментальными исследованиями проведёнными в лабораторных и производственных условиях.

Результатами длительных производственных испытаний и внедрениями в действующее производство.

Практическая значимость результатов работы заключается:

Расширении технологических возможностей процесса шевингования на действующем станочном оборудовании или незначительной его модернизации.

Разработке и внедрении конструкторских и технологических решений, методик проектирования и эксплуатации высокоэффективной оснастки.

Обобщением многолетнего производственного опыта и рекомендаций по проектированию оснастки и ее рациональному применению, расчету инструмента, режимов резания, припусков, наладочных размеров, обеспечивающих стабильные качественные показатели чистовой обработки зубчатых колес.

Разработке и внедрении технологических процессов, использование которых на автомобилестроительных заводах позволило высвободить порядка 45 единиц оборудования, более чем в 3 раза уменьшить число используемых инструментов, повысить точность и производительность обработки зубчатых колес.

Достижение высокой производительности и качества обработки на порядок с меньшими затратами по сравнению с самыми производительными аналогами в мире.

Реализация результатов работы. Результаты работы реализованы на десятках операций при производстве зубчатых колес на АМО ЗИЛ, СААЗе и КАМазе.

Большая часть разработок выполнена на уровне изобретений.

Полученные результаты включены в стандарты предприятия, РТМ и используются конструкторами и технологами промышленных предприятий.

Апробация работы. Результаты работы доложены на 14 научно-технических конференциях и симпозиумах.

Публикации. По теме диссертации опубликовано более 70 научных трудов, в том числе 1 монография, 9 патентов и 7 авторских свидетельств на изобретения.

Личный вклад автора. В диссертации представлены результаты опытно констукторских и научно-исследовательских работ, выполненных автором на АМО ЗИЛ, на СААзе и КАМАЗе, а также с НИИ и учебными учреждениями за 1978- гг. Доля творческого участия автора составляет более 70%. Работа выполнена при научном и практическом участии сотрудников кафедры «Технология и металлорежущие системы автомобилестроения» ГОУ МГИУ.

Основное содержание работы

.

Состояние вопроса:

В настоящее время остаются не решенными проблемы повышения качества и производительности обработки зубчатых колес в машиностроительной промышленности. В тоже время в современных условиях возникает необходимость в повышении стойкости инструмента и снижении производственных затрат. Учитывая все возрастающие расходы на оборудование и производственные площади, применение эффективной технологической оснастки является одним из перспективных и экономически оправданных направлений совершенствования производства зубчатых колес.

Значительные результаты в этой области были достигнуты отечественными учеными, в частности: С.Н.Калашниковым, Г.И.Коганом, Л.Н.Решетовым, В.Д.

Клепиковым, А.И.Петрусевичем, Б.А.Тайцем и другими учеными, заложивших основы зуборезных зацеплений, научную и методическую базу современных способов шевингования зубчатых колес. Работы Б.С.Балакшина, Б.М.Базрова, А.И.Каширина, В.М.Кована, И.М.Колесова, В.А.Кудинова, А.П.Соколовского, А.А.Маталина, П.И.Ящирицына и других ученых, позволили раскрыть проблемы производительности обработки изделий в машиностроении.

В развитие методов обработки резанием большой вклад внесли А.М.Дальский, М.И.Клушин, В.Н.Подураев, Ю.Г.Проскуряков, О.А.Розенберг, Я.Г.Усачев, Ю.Г.Шнейдер, В.А.Гречишников, Н.М.Капустин, С.Н.Кочак, Ю.М.Смоленцев, Г.И.Грановский, А.М.Вульф, В.И.Апраксина, В.В.Бушуев, М.Б.Гордон и другие ученые.

Однако, несмотря на выполненные работы в научно-технической литературе практически отсутствует обобщение и анализ последних достижений в области процесса шевингования зубчатых колес. Не уделено должного внимания разработке совершенствования технологической оснастки, раскрытию потенциальных возможностей технологического процесса шевингования и повышению производительности обработки. Нет обоснованных методик и технических решений, способных с наименьшими затратами и с наибольшей достоверностью проводить экспериментальные исследования новых конструкторских и технологических решений в области зубошевингования. Нет достойной конкуренции врезному шевингованию. В тоже время анализ научных работ и накопленного опыта машиностроительных предприятий показал, что технологические возможности процесса зубошевингования еще далеко не исчерпаны.





Для достижения сформулированной в работе цели необходимо решить следующие задачи:

1. Систематизировать и обобщить имеющуюся отечественную и мировую информацию по конструктивным и технологическим решениям в области зубошевингования, выявить наиболее перспективные конструкторские и технологические решения с точки зрения повышения качества и производительности обработки и стойкости инструмента при снижении себестоимости операции.

2. Предложить новые конструкторские и технологические разработки, способные решать поставленные задачи на мировом уровне.

3. Провести теоретические и экспериментальные исследования новых конструктивных и технологических решений, с целью определения наиболее эффективных технологических процессов, отвечающих современным производственным задачам.

Провести разработку и осуществить внедрение эффективной 4.

технологической оснастки при шевинговании цилиндрических зубчатых колес.

Разработать рекомендации по конструированию, изготовлению и 5.

производственному использованию результатов исследований в условиях современного машиностроительного производства.

Теоретические исследования процесса шевингования зубчатых колес.

Достигаемый уровень качества зубчатых колес рассматривался в основном в зависимости от конструктивных и технологических параметров, а также условий обработки. Эффективность процесса шевингования в значительной степени определяется совершенством геометрии инструмента, правильным выбором параметров режущих кромок и режимов обработки. В связи с этим для обеспечения требуемой точности и качества обработки боковых поверхностей зубьев, необходимо синтезировать схему обработки на основе результатов исследования геометрии станочного зацепления «шевер-колесо». Условия резания при шевинговании, стойкость инструмента и качество обработки зависят от того, как увязана геометрия режущих кромок инструментов с расположением и формой активно действующих линий, а также от направления и величины векторов скоростей относительного движения сопряженных поверхностей зубьев инструмента и колеса. Определение этих параметров зацепления является основной задачей данного теоретического анализа [1, 5, 7]. Поэтому в работе в первую очередь оценивалась возможность рационального размещения режущих кромок зубьев шевера при движении огибания поверхностей зубьев (рис. 1).

Обеспечение требуемой точности и качества обработки находится в зависимости от величины и направления относительной скорости в зацеплении «шевер-колесо». При этом для выполнения одинаковых условий резания по всей поверхности зуба колеса, величина относительной скорости и угол между направлением вектора этой скорости и направлением вектора режущей кромки остаются постоянными [1, 12, 18].

Учитывая взаимодействия выпукло-вогнутых поверхностей зубьев шевера и колеса для выполнения исследований использовались модели, представленные в работах, где приведены математические модели шевингования с учетом двухпрофильного контакта [1, 4, 11, 14]. Схема станочного зацепления шевера и обрабатываемого колеса в общем случае представляет собой гиперболоидную винтовую зубчатую передачу. Главные поверхности зубьев инструмента образованны производящей поверхностью, принадлежащей воображаемой инструментальной рейке с углом наклона зубьев. Главные поверхности зубьев колеса образованны производящей поверхностью инструментальной рейки с углом наклона зубьев. При этом используя известные методики рассматривались поверхности зубьев инструмента и колеса как огибающие семейства производящих поверхностей. При получении главных поверхностей зубьев шевера и колеса с вогнутым продольным профилем вводится соответствующая модификация производящей поверхностей.

Для получения уравнений главных поверхностей зубьев инструмента и зубьев обрабатываемого колеса, полученных как огибающие семейства производящих поверхностей и вводятся системы координат х, у, z (рис. 1).

Уравнения номинальных поверхностей зуба инструмента и обрабатываемого колеса как огибающих семейства производящих поверхностей определяются при решении системы:

, где столбцовая матрица координат конца радиуса -вектора главных поверхностей зубьев инструмента и обрабатываемого колеса. Для получения огибающей семейства поверхностей использовались уравнения зацепления в которых учитывались знаки перед каждым слагаемым в зависимости от того, какая сторона зуба рассматривается [1,4,10].

Было принято считать, что главная поверхность зуба инструмента задана как огибающая семейства производящих поверхностей, а поверхность зуба колеса рассматривается как огибающая семейства поверхностей зубьев инструмента шевера, а уравнение главной поверхности зуба колеса описывается системой:

Рис.1 Схема станочного зацепления.

Главные поверхности зубьев колеса, образуемых при шевинговании в проекциях на оси х, у и z определялись уравнениями:

Главные поверхности зубьев инструмента можно принять неразрывными, записанными в виде уравнений для эвольвентой винтовой поверхности [1, 12,17]. Взаимное расположение активных действующих линий и режущих кромок позволяет, в определенной степени, определить интенсивность съема металла при шевинговании и качество обрабатываемой поверхности зубьев.

Обеспечение требуемой точности и качества обработки при шевинговании в значительной мере зависит от величины и направления относительной скорости в зацеплении В частности, снижение Vи-к «колесо-инструмент».

микронеровностей на обрабатываемых поверхностях зубьев возможно, если при равных условиях усилия контакта, величина относительной скорости и угол между направлением вектора этой скорости и направлением режущей кромки остаются постоянными. При значительном изменении этого угла в процессе обработки образуемая поверхность имеет неравномерную шероховатость, величина снимаемого слоя неодинакова на разных участках, ввиду чего возможны значительные отклонения от расчетной геометрии поверхности зуба колеса [1, 7, 9, 16]. Кроме этого появляется неоднородность структуры в поверхностном слое и колебание толщины наклепанного слоя. Таким образом, при выборе геометрии режущих элементов инструмента возникла необходимость оценить соотношение между относительными скоростями и направлениями их векторов в различных точках поверхности зуба.

Вектор относительной скорости в проекциях на оси системы координат и жестко связанной с инструментом определяется выражением:

;

При исследовании процесса шевингования определялись составляющие скоростей продольного и профильного скольжения зубьев. Эти составляющие находим в общей касательной плоскости, в которой располагается вектор относительной скорости. Проекции скорости относительного движения в системе координат определяются выражениями:

,,, где - продольная скорость относительного движения поверхностей инструмента и колеса;

- продольная скорость относительного движения;

- нормальная скорость относительного движения;

В частности, был проведен анализ способа шевингования цилиндрических зубчатых колес шевером, рабочие поверхности которого по длине зуба были вогнуты с двух сторон, а ширина больше, чем ширина обрабатываемого колеса, при этом продольная подача осуществляется равномерно, увеличивая длину рабочего хода до значения, равного удвоенному шагу режущих кромок зубьев шевера. При теоретическом анализе принятой схемы обработки учитывались условия, при которых в зацеплении инструмента с обрабатываемым колесом имеет место квазилинейный контакт зубьев.

На основе теории расчета направлений векторов относительной скорости была создана новая конструкция шевера с наклонными и прямыми режущими кромками [1, 12,23,33]. В частности, на боковой поверхности профиля зуба 1 расположена прямая режущая кромка 2 и наклонные режущие кромки 3 выполненные веерообразно, при этом режущие кромки имеют углы наклона, постепенно увеличивающиеся к краям шевера (рис. 2а).

Центр образования режущей кромки 4 лежит на линии, проходящей через прямую режущую кромку 2. На линии делительного цилиндра режущие кромки выполнены с постоянным шагом 5. При этом режущие кромки 3 на боковых сторонах 6 и 7 зуба 1 выполнены расходящимися от головки к ножке зуба на обеих сторонах и наоборот (рис. 2б).

В условиях, когда необходимо осуществить обработку без реверса, шевер может иметь режущие кромки 3 на боковой стороне 8 зуба 1 расположенные, расходящимся от головки к ножке зуба, а на другой стороне 9 - режущие кромки 10, расположенные расходящимися от ножки к головке зуба (рис. 2в).

При необходимости осуществления процесса зубошевингования в пределах одного цикла обработки с реверсом или без реверса на боковых сторонах 1 1 и 1 зуба 1 режущие кромки 3 на одной половине боковой поверхности профиля зуба расположены, расходящимися от головки к ножке зуба, а на другой поверхности профиля зуба режущие кромки 10 расположены расходящимися от ножки к головке зуба.

Схема расположения режущих кромок, показанная на рис. 2г, предназначена для шевингования колес без реверса, так как противоположное расположение режущих кромок на правой и левой сторонах зуба шевера позволяет обеспечить равные условия резания на ведущих сторонах зубьев колеса.

Для случая обработки зубчатых колес с малым числом зубьев целесообразно применение схемы расположения режущих кромок, которая представлена на рис.4д. В начальный момент в боковую поверхность профиля зуба колеса одновременно вступают в работу несколько режущих кромок, перекрывая друг друга, постепенно увеличивая площадь контакта зубьев шевера и колеса. За счет увеличения числа режущих кромок, одновременно участвующих в процессе резания, компенсируется отрицательное влияние вызывающее перекос осей шевера и колеса. Плавное врезание режущих кромок обеспечивает повышение качества поверхностного слоя рабочих поверхностей зубьев обрабатываемых колес. Припуск снимается более равномерно, длина резания каждой режущей кромки короче, чем при расположении режущих кромок с повторяющимся сочетанием прямых и наклонных кромок, а нагрузка на режущие кромки зубьев шевера уменьшается. Уменьшение нагрузки на режущие кромки приводит к повышению стабильности работы и стойкости шеверов. Расчет шеверов проводился по методике, приведенной в работах [1,7, 18,23].

Рис. 2 Схемы веерообразного расположения режущих кромок зубьев шевера.

Методика проведения исследований, разработка, изготовление и испытание экспериментальной оснастки Экспериментальные исследования проводились на заготовках зубчатых колес после их фрезерования. Заготовки изготавливались из наиболее часто используемых в автомобилестроении материалов: 18ХГТ, 25ХГТ и 25ХГМ. Все заготовки получали методом штамповки. Перед шевингованием определялись механические свойства заготовок. Контролировались следующие исходные параметры: биение торцов, размеры отверстия и наружного диаметра шестерни, колебание ИМР за оборот колеса и на одном зубе, профиль зуба и припуск по толщине зуба. [1,4,7,9,11,14, 17,18,20,23,27] Для каждого наименования шестерни было изготовлено по 4... экспериментальных шеверов. Для каждого исследуемого способа обработки выбиралось 46 диапазонов режимов резания и 7...10 партий шестерен в количестве 10 штук в партии. Стойкость шеверов оценивалась до полного их затупления. На всех шеверах определялись: погрешность профиля по высоте и длине зуба, шага, биения начальной окружности и расположение режущих кромок. Сравнительные исследования проводились с диагональным и параллельным способами шевингования с использованием дисковых шеверов.

При производственных испытаниях каждую смену контролировалось по деталей в начале и конце смены. Обработка заготовок производилась на зубообрабатывающем оборудовании в производственных условиях и зуборезной лаборатории. Контроль формы и расположения пятна контакта и уровень шума осуществлялся на контрольно-обкатном станке. Контроль параметров зубьев производился в группе измерении лаборатории и в ЦИЛе. Зубофрезерование зубчатых колес выполнялось на зубофрезерном станке мод. РН1612 "Черчилль".

Для отработки геометрии профиля шеверов для 14-ти наименований шестерен спроектирована и изготовлена специальная технологическая оснастка. Было спроектировано и изготовлено: 14 приспособлений для зубофрезерования шестерен, 12 оправок для зубошевингования и 12 оправок для контроля зубчатых колес.

Для получения более высокого качества обработки зубчатых колес, индивидуально для каждого зубчатого колеса, проектировался и изготавливался инструмент, который дорабатывался в процессе испытаний.

Шеверы изготавливались с корригированным и чистоэвольвентным профилем.

Для измерения сил резания было спроектировано и изготовлена специальная оснастка (рис. 3).

В качестве основных параметров режимов резания, выбирались: скорость резания, продольная подача и длина рабочего хода стола. При этом ставилась задача определить режимы резания, которые позволяют при максимальной производительности получать минимальную шероховатость поверхности. Эти задачи решались методом планирования полнофакторного эксперимента Статистическая обработка результатов оценки сил резания позволила получить следующие уравнения:

Рх=0,175+0,09078V+0,0025469S-0,076938L Ру=3,81867+3,4117s 0,00478zV+0.0001077zS+0.004583zL Рz=2,193-1,734s -0.0067zV-0.0017zS+0.0202zL Эти уравнения позволяют рассчитать составляющие сил резания и определить направление результирующей силы резания.

Рис. 3 Схема экспериментальной установки Основные результаты экспериментальных исследований Основным критерием, определяющим эффективность процесса шевингования, является оптимальные условия изменения силовых параметров при взаимодействии поверхностей зубьев шевера и колеса. При рациональном распределении усилий контакта поверхностей по рабочим ходам в процессе шевингования достигается равномерный съем металла, стабильная геометрия образуемого макро- и микрорельефа обрабатываемых поверхностей.

Характер изменения усилий в станочном зацеплении зависит от выбранной схемы шевингования. К числу наиболее распространенных методов следует отнести беззазорное шевингование с продольной и диагональной подачей. Общность этих методов состоит в том, что обрабатываемая поверхность образуется при двухпараметрическом огибании с теоретически точечным контактом взаимодействующих поверхностей зубьев колеса и шевера. Эта особенность формообразования поверхностей обуславливает ряд недостатков, в частности, в силу точечного контакта в зоне резания возникают высокие удельные нагрузки, снижающие стойкость инструмента. Кроме того, для достижения высокой точности и малой шероховатости требуется подбор определенного соотношения параметров огибания, обеспечивающего минимальное отклонение образуемой поверхности от теоретически точной двухпараметрической огибающей. Указанные недостатки присущи практически всем известным методам шевингования с точечным характером контакта взаимодействующих поверхностей. Для способа шевингования с укороченной длиной хода стола станка характерен квазилинейный контакт поверхностей зубьев инструмента и колеса в станочном зацеплении.

Результаты исследований влияния режимов резания на составляющие сил резания показывают, что изменение скорости резания и продольной подачи, в исследованных пределах, оказывает влияние на составляющие сил резания независимо от способа шевингования, используемого для обработки цилиндрических зубчатых колес [1, 12, 16]. В процессе шевингования изменение скорости резания и продольной подачи изменяются условия взаимодействия поверхностей инструмента и обрабатываемого колеса. В процессе обкаточного движения изменяются условия контактирования взаимодействующих поверхностей, в результате чего составляющие сил резания изменяются в зависимости от условий резания. При сближении осей шевера и колеса, за счет радиальной подачи, между поверхностями зубьев шевера и колеса образуется пятно контакта (зона резания), параметры которой ограничены рабочей частью режущих кромок, взаимодействующих с обрабатываемой поверхностью в определенный момент обкаточного движения. Осевая и радиальная составляющая усилия резания определяют процесс стружкообразования. Относительное смещение шевера и обрабатываемого колеса обеспечивает после каждого оборота колеса контакт режущих кромок с еще необработанной поверхностью. Увеличение скорости относительного смещения шевера и обрабатываемого колеса создает условия, при которых нагружение и разгрузка режущих кромок зубьев шевера происходит быстрее, в результате чего съем металла уменьшается. Изменение условий резания оказывает влияние на качественные характеристики составляющих сил резания.

Тангенциальная составляющая усилия резания увеличивается с возрастанием осевой составляющей усилия резания [1,8, 18]. Число рабочих ходов, в процессе которых осуществлялась подача на глубину, определяется главным образом величиной снимаемого припуска. При постоянной величине припуска, путем деления шагов подачи, можно изменять величину максимального радиального усилия. Радиальное усилие по шагам изменяется неравномерно в процессе обработки. Максимальное радиальное усилие наблюдалось на первом рабочем ходе, затем величина радиального усилия уменьшалась на следующих ходах или возрастала, в зависимости от метода шевингования (беззазорное шевингование с продольной и диагональной подачей или с укороченной длиной хода стола станка).

Исследования показали, что на качество обрабатываемой поверхности оказывает влияние метод обработки, расположение и состояние режущих кромок. В частности, без смещения кромок (рис. 4а), со смещенной проточкой (рис. 4б), со смещенными верхними (рис. 4в) и нижними (рис. 4г) зубьями.

Был определен диапазон скоростей резания, продольных подач и длин рабочего хода стола станка, где можно ожидать получение высокого качества зацепления.

При выборе длины рабочего хода стола станка необходимо учитывать шаг Рис. 4 Схемы прямого расположения режущих кромок зубьев шевера.

режущих кромок и расположение на боковой поверхности зуба.

Было установлено, что скорость резания оказывает меньшее влияние на шероховатость поверхности обрабатываемого колеса, чем скорость продольной подачи, а наибольшее влияние оказывает длина рабочего хода (рис. 5).

На величину отклонения от формы боковой поверхности зуба оказывают влияние скорость резания и длина рабочего хода. Диапазон скоростей резания, где можно ожидать получения наилучшего качества зацепления, лежит в пределах от 40 до 50 м/мин. Диапазон продольных подач, определяющий производительность обработки, находится в пределах 71...90 мм/мин.

Длина рабочего хода, удовлетворяющая требуемым критериям зубчатого зацепления, лежит в пределах 4...8 мм.

Эффективность процесса шевингования, его производительность, а также стойкость инструмента определяется геометрией режущих элементов и способом их получения.

Существующие способы формирования режущих кромок на боковых поверхностях зубьев шеверов путем долбления имеют ограниченные технологические возможности получения режущих элементов сложной геометрии, соответствующей кинематической схеме шевингования.

Режущие кромки на боковых поверхностях зуба шевера выполнялись с разными схемами расположения: параллельно торцу шевера;

по нормали к зубу;

с разным наклоном;

с веерообразным исполнением.

Все эти схемы расположения режущих кромок шеверов обеспечивали стабильные показатели качества поверхностного слоя, хотя условия резания для каждой схемы расположения режущих кромок различны. При этом следует учитывать, что если режущие кромки расположены перпендикулярно к нормали зуба шевера, то передние углы резания в процессе шевингования будут одинако а) б) Рис. 5 Влияние скорости резания (V), подачи (S) и длины рабочего хода (L) на величину параметра шероховатости рабочих поверхностей зубчатых колес вы для обеих сторон зубьев шевера. Шевер, у которого режущие кромки расположены на боковой поверхности зуба с разным по величине наклоном на равноименных сторонах профилей зуба, имеет возможность выполнять обработку без реверса, но при этом качество обработки соответствует процессу обработки шевера с традиционным расположением режущих кромок. Шевер, режущие кромки которого расположены веерообразно, имеет стойкость такую же, как и шевер, имеющий режущие кромки, расположенные по нормали к зубу шевера, но при этом обеспечивает более высокое качество обработки, за счет более плавного врезания режущих кромок и уменьшения перекоса осей шевера и колеса.

Электроэрозионная обработка позволяет формировать режущие кромки на термически обработанных (закаленных) поверхностях зубьев шевера практически с любой геометрией режущих элементов. При соответствующей конструкции электрода -инструмента и правильно подобранном режиме обработки можно получать режущие кромки на зубьях шевера, имеющими острый угол режущего клина. Такая геометрия позволяет снизить усилия резания, повысить срок службы инструмента, увеличить изгибную прочность зубьев шевера, повысить производительность обработки и качество рабочих поверхностей зубчатых колес на отечественном оборудовании и обеспечить конкуренцию самому производительному но более дорогому способу шевингования – врезному.

Основные результаты и выводы 1. Внедрены шевера с оптимальной формой профиля для 14 наименований колес что позволило повысить качество зацепления зубьев по пятну контакта на, 1… степени точности и снизить уровень шума на 7…10 Db Разработаны методики по изготовлению и заточке шеверов, которые позволили 2.

повысить качество зубчатых колес и стойкость шеверов.

Расширенны технологические возможности процесса шевингования с коротким 3.

ходом, который обеспечивает в 2...3 раза большую производительность по сравнению диагональным и продольным шевингованием. При этом стойкость шеверов в 1,5…2 раза выше.

Установлено, что высоту микронеровностей поверхности профиля зубьев колес 4.

можно уменьшить, если режущие кромки зубьев шевера располагать по спирали.

5. Разработаны основы теоретического обоснования целесообразности применения различных конструкций технологической оснастки для чистовой обработки цилиндрических зубчатых колес.

Раскрыты особенности геометрии и кинематика станочного зацепления при 6.

шевинговании с различным расположением режущих кромок.

Проведены теоретические и экспериментальные исследования шеверов с 7.

веерным расположением стружечных канавок, обеспечивающих стабильность качественных показателей процесса обработки.

Разработаны оригинальная технологическая оснастка для изучения режущих 8.

свойств, эксплуатационных показателей шеверов и сил резания, возникающие при обработки зубчатых колес.

Предположены новые эффективные конструкции шеверов с рациональным 9.

расположением режущих кромок.

Получены аналитические зависимости для определения влияния 10.

технологических факторов на силы резания и точность обработки зубчатых колес.

Список основных научных трудов по теме диссертации.

1. Солоницын Б.М. Монография. Повышение эффективности технологических процессов шевингования зубчатых колес за счет совершенствования оснастки. М.

МГИУ, 2008 г., 241 с.

2. Солоницын Б.М., Калашников А.С. Комплексная система управления качеством продукции. Цилиндрические зубчатые колеса. Методика и порядок расчета наладочных установок зубошевинговальных станков. СТП 37.105.01144-85. М.

АМО ЗИЛ. 1985 г., 15 с.

3. Солоницын Б.М., Калашников А.С. Комплексная система управления качеством продукции. Типовые технологические операции зубообработки цилиндрических зубчатых колес КПП грузовых автомобилей. СТП 37.105.01107-92. М. АМО ЗИЛ.

1992 г., 38 с.

4. Солоницын Б.М., Глухов И.И., Новиков Н.С., Феликсон Б.И., Волков В.Н. Способ шевингования цилиндрических зубчатых колес. Патент № 848203. Бюл. изобр. № 27, 23.07.81 г.

5. Солоницын Б.М., Калашников А.С, Глухов И.И., Петров А.Б. Способ многопроходного шевингования цилиндрических зубчатых колес. Патент № 1294597. Бюл. изобр. № 9, 07.03.87 г.

6. Солоницын Б.М., Калашников А.С, Петров А.Б., Филиппов СП., Феликсон Б.И.

Дисковый шевер. Патент № 1373502. Бюл. изобр. № 6, 15.0288 г.

7. Солоницын Б.М., Калашников А.С, Петров А.Б., Феликсон Б.И. Сборный шевер.

А.С. № 1397204. Бюл. изобр. № 19. 23.05.88 г.

8. Солоницын Б.М., Калашников А.С, Петров А.Б., Филиппов СП., Клепиков В.В., Тарамыкин Ю.П. Дисковый шевер. Патент № 1437166. Бюл. изобр. № 42, 15.11.88 г.

9. Солоницын Б.М., Петров А.Б., Калашников А.С, Семенов И.В., Тимофеев Б.П., Филиппов С.П., Шевер. Патент № 1484494, Бюл. изобр. № 21, 07.06.89 г.

10. Солоницын Б.М., Петров А.Б., Степанов А.В. Устройство для установки заготовок. Патент № 1685640. Бюл. изобр. № 39, 23.10.91 г.

11. Солоницын Б.М., Клепиков В.В. Совершенствование процессов чистовой обработки зубчатых колес. Журнал «Грузовик», 2001 г., № 7, с. 37-38.

12. Солоницын Б.М., Клепиков В.В. Конструкторские и технологические решения формирования зубьев шестерен. Журнал «Грузовик», 2001 г., № 12, с. 36-39.

13. Солоницын Б.М., Таратынов О.В., Клепиков В.В., Курочкин Н.А. Перспективы совершенствования технологических систем. Журнал «Грузовик», 2003 г., № 10, с.

14-17.

14. Солоницын Б.М., Таратынов О.В., Клепиков В.В., Курочкин Н.А. Пути совершенствования качества и повышения надежности работы шестерен. Журнал «Грузовик», 2003 г., № 11, с. 20-23.

15. Солоницын Б.М., Клепиков В.В. Расширение технологических возможностей методов обработки зубчатых колес. Журнал «Тракторы и сельскохозяйственные машины», 2003 г., № 12, с. 48-49.

16. Солоницын Б.М., Таратынов О.В., Клепиков В.В., Курочкин Н.А. Пути совершенствования технологического процесса чистовой обработки зубчатых колес. Журнал «Грузовик», 2004 г., № 1, с. 26-28.

17. Солоницын Б.М., Таратынов О.В., Клепиков В.В., Курочкин Н.А. Анализ формирования эвольвентных поверхностей зубчатых колес. Журнал «Грузовик», 2004 г., № 2, с. 32-33.

18. Солоницын Б.М., Таратынов О.В., Клепиков В.В., Курочкин Н.А. Перспективы малоотходных технологических процессов обработки зубчатых колес. Журнал «Грузовик», 2004 г., № 3, с. 31-32.

Солоницын Б.М., Таратынов О.В., Клепиков В.В., Курочкин Н.А.

19.

Совершенствование процесса обработки шестерен. Журнал и «Тракторы сельскохозяйственные машины», 2004 г., № 4, с. 46.

Солоницын Б.М., Таратынов О.В., КлепиковВ.В., Курочкин Н.А.

20.

Комбинированная чистовая обработка сложно-контурных поверхностей изделий.

Журнал «Грузовик», 2004 г., № 6, с. 20-23.

21. Солоницын Б.М., Таратынов О.В., Клепиков В.В., Курочкин Н.А. Перспективы совершенствования технологических систем прецизионной обработки зубчатых колес. Журнал «Вестник машиностроения», 2004 г., № 10, с. 44-47.

22. Солоницын Б.М., Таратынов О.В., Клепиков В.В., Курочкин Н.А. Расширение технологических возможностей чистовой обработки зубчатых колес. Журнал «Вестник машиностроения», 2005 г., № 1, с. 67-68.

23. Солоницын Б.М., Таратынов О.В., Клепиков В.В., Курочкин Н.А. Исследование процесса обработки зубчатых колес. Журнал «Технология машиностроения», г., № 1, с. 23-25.

24. Солоницын Б.М., Таратынов О.В., Клепиков В.В., Курочкин Н.А. Повышение производительности и качества при обработке зубчатых колес. Журнал «Грузовик», 2005 г., № 3, с. 28-30.

25. Солоницын Б.М., Таратынов О.В., Клепиков В.В., Курочкин Н.А. Анализ процесса формирования качества эвольвентных поверхностей цилиндрических зубчатых колес. Журнал «Вестник машиностроения», 2005 г., № 3, с. 49-53.

26. Солоницын Б.М., Клепиков В.В. Повышение технологических возможностей процесса обработки зубчатых колес. Журнал «Технология машиностроения», г., № 5, с. 12-16.

27. Солоницын Б.М., Таратынов О.В., Клепиков В.В., Курочкин Н.А. Способы воздействия на материал заготовки. Журнал «Тракторы и сельскохозяйственные машины», 2005 г., № 7, с. 47-48.

28. Солоницын Б.М., Клепиков В.В. Повышение технологических возможностей процесса чистовой обработки зубчатых колес. Журнал «Вестник машиностроения», 2005 г., № 11, с. 47-49.

29. Солоницын Б.М. Технология обработки зубчатого профиля муфт коробки передач. Журнал «Грузовик», 2008 г., № 6, с. 43-45.

30. Солоницын Б.М., Калашников П.А. Анализ существующих технологических процессов изготовления цилиндрических зубчатых передач в автотракторном производстве. Журнал «Грузовик», 2008 г., № 9, с. 38-41.

31. Солоницын Б.М. Влияние технологической оснастки на качество обработки зубчатых колес. Журнал «Грузовик», 2008 г., № 10, с. 40-41.

32. Солоницын Б.М., Клепиков В.В. Технологические процессы обработки зубьев муфт с внутренним зацеплением. Журнал «Грузовик», 2008 г., № 10, с. 45-48.

33. Солоницын Б.М., Клепиков В.В. Особенности подготовки колес с внутренними зубьями под шевингование. Журнал «Грузовик», 2008 г., № 11, с. 27-28.

34. Солоницын Б.М., Клепиков В.В. Повышение качества обработки зубчатых колес при шевинговании. Журнал «Грузовик», 2008 г., № 11, с. 33-34.

35. Солоницын Б.М., Клепиков В.В. Особенности чистовой обработки зубчатых колес. Журнал «Грузовик», 2008 г., № 11, с. 35-36.

36. Солоницын Б.М., Клепиков В.В. Повышение качества и производительности процесса шевингования зубчатых колес.. Журнал «Вестник машиностроения», г., № 10, с. 54-55.

Солоницын Б.М. Проектирование прогрессивного шевинговального 37.

инструмента. Журнал «Вестник машиностроения», 2008 г., № 11, с. 51-53.

38. Солоницын Б.М., Клепиков В.В. Особенности облегающего шевингования зубчатых колес. Журнал «Вестник машиностроения», 2008 г., № 12, с. 41-42.

39. Солоницын Б.М. Анализ путей повышения производительности шевингования зубчатых колес. Журнал «Грузовик», 2008 г., № 12, с. 39-41.

40. Солоницын Б.М., Клепиков В.В. Усилие резания при шевинговании цилиндрических зубчатых колес. Журнал «Грузовик», 2009г, № 1, с. 44-45.



 

Похожие работы:


 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.