Моделювання процесу нарізання циліндричних зубчастих коліс різальними інструментами при безперервному профілюванні
Автор: Озірський Андрій Андрійович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Технології машинобудування
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2024-2025 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Актуальнісь дослідження Циліндричні зубчасті колеса є ключовими елементами багатьох механічних систем, і їх якість суттєво впливає на точність роботи передач. Нарізання зубів традиційними методами часто пов’язане з високими витратами часу, складністю налаштування обладнання та необхідністю використання окремих інструментів для кожного типу профілю. Постає проблема оптимізації процесу нарізання евольвентних зубчастих коліс середніх та великих модулів, яка дозволить підвищити продуктивність, точність і економічність виготовлення таких деталей. Розробленню підлягає новий спосіб зворотно поступального нарізання циліндричних зубчастих коліс за безперервного поділу безпрофільними стандартизованими дисковими фрезами. Спосіб нарізання дозволяє отримати модифікований профіль зубців циліндричного зубчастого колеса з покращеними експлуатаційними показниками та підвищення технологічних параметрів виготовлення зубчастих коліс. Застосовується спосіб зубонарізання на токарно-затилувальних верстатах при їх модернізації із використанням у приводі поперечного супорта кривошипно-шатунного механізму та додаткового приводу дискової фрези. Для ефективного застосування нового способу зубонарізання підлягає розробленню моделей із профілювання модифікованих бокових поверхонь зубців циліндричних зубчастих коліс залежно від технологічних параметрів. Аналіз останніх досліджень і публікацій Експлуатаційні характеристики транспортних засобів, енергетичних установок і машинобудівного обладнання залежать від навантажувальної здатності, точності та надійності використовуваних зубчастих передач. Функціональні показники зубчастих циліндричних передач формуються на операціях нарізання та обробки зубчастих коліс. Нарізання зубців таких коліс здійснюється двома основними методами: методом копіювання, модульними фрезами, та методом обкату, за допомогою черв’ячних фрез. Метод копіювання та метод обкату забезпечує мають такі технологічні властивості, що можуть будуть покращені застосуванням нових процесів зубообробки, зокрема колового радіального зубонарізання та зворотно-поступального зубонарізання із застосуванням дискових непрофільованих за профілем зубців зубчастих коліс. Згадані нові процеси мають низку технологічних переваг порівняно із методами нарізання діленням та обкату черв’ячними фрезами. Однак в літературних джерелах відсутні відомості про застосування у процесі нарізання із зворотно-поступальним радіальним переміщенням дискової фрези при безперервному обертанні нарізуваного зубчастого колеса відомостей про перспективне використання меланізмів кривошипно-шатунного класу. Розроблення відповідних моделей із застосування конструктивно-технологічних параметрів для нарізання циліндричних зубчастих коліс із зубцями з модифікованим профілем. Мета дослідження – моделювання процесу нарізання циліндричних зубчастих коліс із модифікованим профілем зубців із безперервним зворотно-поступальним рухом профілювання дисковими фрезами. Мета дослідження досягається внаслідок вирішення таких задач. Задачі дослідження. 1. Аналіз методів нарізання циліндричних зубчастих коліс щодо технологічних можливостей забезпечення відповідних функціональних показників. 2. Дослідження впливу конструктивних параметрів механізму забезпечення зворотно-поступального руху дискових фрез у радіальному напрямку нарізуваного циліндричного зубчастого колеса 3. Розробку математичних моделей для забезпечення рекомендацій щодо отримання модифікованого профілю зубців циліндричних зубчастих коліс. Об’єкт дослідження – процес зворотно-поступального з безперервним колового формоутворення дисковою фрезою зовнішнього зубчастого вінця циліндричного зубчатого колеса з модифікованим профілем зубців. Предмет дослідження – конструкторсько-технологічні параметри процесу зворотно-поступального нарізання циліндричних зубчастих коліс дисковими фрезами з безперервним обертанням нарізуваного зубчастого колеса на токарно-затилувальних верстатах. Наукові результати. Отримані моделі впливу конструктивних та технологічних параметрів процесу зубонарізання та параметрів циліндричних зубчастих коліс з модифікованим профілем зубців із зворотно-поступальним рухом дискових фрез за допомогою кривошипно шатунного механізму. Практична цінність. Застосування процесу нарізання циліндричних зубчастих коліс із зворотно-поступальним рухом дискових фрез при безперервному обертанні заготовки зубчастого колеса забезпечує отримання модифікованого профілю зубців колеса із покращеними технологічними та техніко-економічними параметрами. Ключові слова: циліндрична зубчата передача, зубчате зачеплення, дискова фреза, зворотно-поступальний рух дискової фрези, токарно-затилувальний верстат, безперервний поділ при зубонарізанні. У роботі також розглядаються різні технологічні аспекти обробки механічної деталі, зокрема деталі типу "Утримувач". Проаналізовано її конструктивні особливості, проведено ретельний вибір методів отримання заготовок, розроблено технологічний процес виготовлення та здійснено нормування часу обробки. Такий комплексний підхід є ключовим для забезпечення високої якості кінцевого виробу. Для виготовлення деталі обрано сортовий прокат (трубу) зі сталі марки 45 відповідно до ДСТУ 2651:2005. Було проведено кількісний і якісний аналіз технологічності конструкції деталі, які підтвердили її відповідність сучасним вимогам точності та уніфікації. Розроблено технологічний маршрут механічної обробки, який включає токарні, свердлильні та фрезерні операції з використанням обладнання з числовим програмним керуванням. Визначено оптимальні припуски, режими різання та базування для всіх етапів виробництва, що забезпечує мінімізацію дефектів та підвищення продуктивності. Деталь виготовляється в умовах дрібносерійного виробництва з раціональним розподілом операцій між робочими місцями. Проведено розрахунок часу на виконання кожної операції, що дозволяє оптимізувати витрати на виробництво. У проекті ремонтно-механічного цеху враховано всі аспекти організації виробничого процесу. Проведено розрахунок необхідної кількості металорізального обладнання, зокрема токарних, фрезерних і свердлильних верстатів. Визначено оптимальну площу для розташування обладнання, а також розроблено планування цеху з урахуванням нормативних вимог до організації виробництва. Економічна частина роботи охоплює розрахунок витрат на реалізацію проєкту, включаючи оплату праці виконавців, використання матеріальних ресурсів, накладні витрати та соціальні відрахування.