Дослідження умов контакту і тертя на зубцях черв’ячної фрези в процесі зубфорезерування
Автор: Федчук Ростислав Романович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Технології машинобудування
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2020-2021 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Федчук Р.Р., Грицай І.Є. (керівник). Дослідження умов контакту і тертя на зубцях черв’ячної фрези в процесі зубофрезерування.Магістерська кваліфікаційна робота. – Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2020. Розширена анотація. У магістерській кваліфікаційній роботі виконано дослідження процесу нарізання зубчастих коліс радіально-коловим способом з використанням системи Solid Work`s. По виданому кресленню деталі був проведений її аналіз на технологічність, розроблений маршрут виготовлення деталі типу корпус, проаналізовані технологічні бази, розраховувались припуски на оброблення та визначались режими різання і технологічні норми часу. Також була розроблена дільниця для виготовлення даної деталі. Графічна частина містить: Технологічне налагодження та верстатний пристрій. Додатки – комплект технологічної документації: маршрутна карта, операційні карти, карти ескізів та комплект конструкторської документації – специфікації. До зубчастих к?лес наележать найр?зп?всюдженіші деталі машин, які створюють значиними об’ємами. У зв’язку із наявністю зубчастого вінця їх вважають деталями підвищеної складності та працемісткості, які виготовляють значними річними обсягами в усіх галузях машинобудування. Значне розповсюдження обкочувального зубофрезерування та його значимість для машинобудування викликали підвищену увагу до моделювання цього процесу, ціллю якого є оптимізація різальних режимів. Найбільш поширеним методом нарізання коліс є фрезерування модульною черв’ячною фрезою. Цей інструмент відноситься до найбільш складних за будовою та найбільш високих за ціною різальних інструментів, які використовуються у машинобудуванні. Спираючись на аналіз схем різання черв’ячної фрези бачимо, що цей інструмент, який є основним у всіх типах виробництв циліндричних колес працюює на межі своїх можливостей, а резерви їх модифікації станом на сьогодні практично вичерпаний. Таким чином, їхня продуктивність найбільше впливає на сумарний час виготовлення цих деталей; черв’ячна фреза належить до найскладнішої та найбільш дорогого різального інструменту, якому є необхідно також значні затрати на підтримання у працездатному стані: собівартість нарізання зубів становить 50-60% витрат на механічне оброблення зубчастого колеса, при тому майже половина з цих витрат – це ціна черв’ячної фрези. [3-4] Їх висока ціна пов’язана з великою складністю конструкції та нанесенням покриття, спорядження пластинами, виготовленими із твердого сплаву. У цей же час, процес нарізання зубчастого колеса черв’ячними фрезами відносять до найскладнішого серед усіх відомих процесів нарізання та формоутворення. Цей процес складається із 4 кінематичних переміщень, які здійснюються між собою одночасно і безперервно: обертання фрез, їхній рух по осьовій подачі, оберт заготовки та конструктивний рух – переміщення по довжині осі фрези її різальних елементів, розташованих на гвинтовій поверхні головного черв’яка фрези. Широке поширення обкочувального зубофрезерування та його важливість для машинобудування зумовили підвищену увагу до моделювання цього процесу, метою якого є оптимізація режимів різання, підвищення продуктивності процесу, забезпечення максимальної стійкості фрез та мінімізація витрат на різальні інструменти, зменшення коливань та вібрацій в пружній системі зубофрезерного верстата, забезпечення необхідної точності оброблення, удосконалення схеми різання та конструкції фрез тощо. Ключову інформацію про процес різання фрези, необхідну для його всебічного та повного аналізу, містять параметри зрізів. Форма та розміри зрізуваних шарів, їх розподілення між лезами, зубцями та гребінками (інструментальними рейками) у часі різання характеризують взаємопов’язані і взаємообумовлені статичні та динамічні деформаційні й контактні процеси на поверхнях зубців, силові та теплові явища під час зубофрезерування. Для отримання цієї інформації, слід відтворити кінематику процесу зубофрезерування, за допомогою 3D-просторового моделювання параметрів стружки та сили різання. Дослідження базуються на побудові плоских двомірних ескізів, що повною мірою не враховують всі робочі рухи (переміщення фрези по осьовій подачі конструктивний рух лез) та не дає змогу відтворити об’ємну модель зрізаного шару.[10-15] Об’єкт дослідження – процес формотутворення стружки під час зубофрезерування методом обкату. Предмет дослідження - характеристика стружки, яка утворюється під час нарізання зубчастих коліс. Мета дослідження: Створення графічно-аналітичних моделей обкочування модульними черв’ячними фрезами з використанням системи Solid Work’s для забезпечення його найбільшої ефективності при промисловому використанні. Результати дослідження: ? Створення імітаційних моделей різання з основними параметрами обробки у системі DEFORM 2D; ? Порівняння їх температурних показників у зоні різання; ? Порівняння їх сили різання; ? Створення імітаційних моделей з основними параметрами обробки за різної конструкції інструменту; ? Порівняння їх впливу на швидкість та величину зношування інструменту. Ключові слова – черв’ячна фреза, фрезерування, стружка, формоутворення, аналіз характеристик зрузувального матреіалу. Перелік використаних літературних джерел: [1][Грицай І. Топчій В. Комп’ютерене 3D моделювання геометрії зрізів і силового поля в процесі нарізання зубчастих коліс черв’ячною фрезою // Вісник ДУ “Львівська політехніка”. – 2017р.] [2][Грицай І.Є. Стан і перспективи в галузі зубчастих передач і технології зубооробки. - Машиностроение и техносфера XXI века: Сборник трудов XIX международной научно-технической конференции. Севастополь, 17-22 сентября 2012 г. В 3-х томах.: Т3. С.202-209. [3]I. Gritsay. Sinusoidale Zahnpadubersetzung als Alternative zur traditionellen ubersetzung und die Neue Schneidemethode von Zahnradern. – «European Applied Sciences», Stuttgart, Germany. № 5-2, 2013. – S.3-5. [4] Грицай І.Є., Вільшанецький В.І. Удосконалення технології виготовлення зубчастих коліс на основі нового методу зубонарізання. Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут», Збірник наукових праць. Харків:НТУ «ХПІ». – 2011. - С.44-52] [5] [Коганов И. А. Прогрессивная обработка зубчатых профилей и фасонных поверхностей. — Тула: Приокское книжн. из-во, 1970. — 180 с.] [6] [Пастернак, С.І. Економічне обґрунтування методу контурної обробки деталей з періодичними профілями дисковим інструментом / Пастернак С.І., Данильченко Ю.М., Сторчак М.Г., Кривошея А.В. // Сборник научных трудов "Вестник НТУ "ХПИ" : Проблеми механічного приводу №19 - Вестник НТУ "ХПИ", 2009. С.118-126.] [7] .[Грицай І.Є., Литвиняк Я.М. Підвищення техніко-економічної ефективності процесів виробництва зубчастих коліс поєднанням традиційних та нових способів формоутворення. Вісник Національного університету «Харківський політехнічний інститут». Збірник наукових праць. - № 26.- Харків. Вид-во НТУ "ХПІ".- 2010.- c.30-35.] [8] [Грицай І.Є., Литвиняк Я.М. Синусоїдальні зубчасті передачі як альтернатива традиційним передачам та новий метод їх виготовлення. Зб.: Вісник Національного університету «Харківський політехнічний інститут». Збірник наукових праць. Тематичний випуск «Проблеми механічного приводу». Харків: НТУ «ХПІ». – 2009, №19. – 168 с. – с. 43 – 53.] [9][Литвиняк Я.М., Грицай І.Є. Підвищення ефективності операцій виготовлення циліндричних евольвентних зубчастих коліс радіальним формоутворенням зубців: Оптимізація виробничих процесів і техн. контроль у машинобудуванні та приладобудуванні. - Вісник НУ "Львів. політехніка». - № 642. - Львів. Вид-во НУ "Львів. політехніка".- 2009.- c.18 - 24.] [10][Сахаров Г.Н. Обкаточные инструменты / Г.Н.Сахаров. – М.: Машиностроение, 1983. – 232 с. [11] Шишов В.А. образование поверхностей резанием по методу обкатки / В.А.Шишов. – М,: Машгиз, 1951. -152 с. [