Кинематическая обработка линейчатых цилиндроидальных поверхностей деталей машин тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.08, кандидат технических наук Федоренко, Владимир Игоревич

• Федоренко, Владимир Игоревич
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Федоренко, Владимир Игоревич

Введение.

Глава 1. Состояние вопроса, цели и задачи исследования.

1.1. Объёмные машины и форма поверхностей их рабочих эле -ментов.

1.2. Роторно-волновые машины.

1.3. Аналитическое определение взаимосвязи между профилями ротора и статора роторно-волновой машины и траекторией движения ротора.

1.4. Требования, предъявляемые к рабочим профилям ротора и статора роторно-волнового компрессора.

1.5. Методы формообразования криволинейных поверхностей.

1.5.1. Копирный метод обработки сложных поверхностей.

1.5.2. Формообразование на станках с ЧПУ.

1.5.3. Кинематический метод формообразования криволинейных поверхностей.

1.5.4. Комбинированные методы обработки криволинейных поверхностей.

1.6. Точностная характеристика методов формообразования.

1.7. Особенности обработки криволинейных линейчатых поверхностей.

1.8. Выводы по главе 1.

Цели и задачи исследования

Глава 2. Теоретические предпосылки создания кинематического метода формообразования цилиндроидального профиля с обобщенной циклоидальной направляющей.

2.1. Схема образования обобщённых циклоидальных кривых.

2.2. Определение положения нормали к обобщённым циклоидальным кривым.

2.3. Образование линий, эквидистантных обобщённым циклоидальным кривым.

2.4. Формообразование обобщенного циклоидального профиля.

2.4.1. Типы поверхностей, используемые в качестве рабочих профилей.

2.4.1.1. Цилиндроид.

2.4.1.2. Коноид.

2.4.2. Теоретические предпосылки формообразования цилинд-роидального профиля с обобщённой циклоидальной направляющей линий.

2.4.3. Схема формообразования торцевого цилиндроидального профиля.

2.5. Выводы по главе 2.

Глава 3. Методика экспериментальных исследований и применяемая аппаратура.

3.1. Методика проведения компьютерного эксперимента по определению системной погрешности подрезания профиля.

3.2. Выбор технологических параметров процесса формообразования профиля.

3.3. Методика проведения однофакторных экспериментов.

3.3.1. Методика исследования размерной точности цилиндроидальной поверхности при кинематическом формообразовании.

3.4. Выводы по главе 3.

Глава 4. Математическое моделирование процесса механической обработки торцевой цилиндроидальной поверхности с циклоидальной направляющей.

4.1. Математическое моделирование процесса формообразования цилиндроидальной поверхности.

4.2. Оценка факторов влияющих на подрезание профиля кулачка.

4.2.1. Влияние изменения размеров инструмента на величину подрезания профиля.

4.2.2. Влияние изменения значения радиуса основания образующего конуса на величину подрезания профиля.

4.2.3. Влияние величины эквидистантности на величину подрезания профиля.

4.3. Расчет настроечных параметров, обеспечивающих минимальную величину подрезания профиля.

4.4. Определение основных параметров рабочих узлов экспериментальной установки.

4.5. Выводы по главе 4.

Глава 5. Создание оборудования для кинематической обработки ротора и статора роторно-волнового компрессора и средств контроля профиля.

5.1. Кинематическая схема экспериментальной установки для бес-копирной обработки торцевой цилиндроидальной поверхности с направляющей в виде обобщенной циклоидальной кривой.

5.2. Контрольное приспособление для измерения высоты профиля экспериментального кулачка.

5.3. Выводы по главе 5.

Глава 6. Экспериментальное исследование точностных параметров процесса шлифования при кинематическом методе формообразования профиля модели ротора РВК.

6.1. Реализация однофакторных экспериментов.

6.1.1. Исследование размерной точности профиля.

6.2. Выводы по главе 6.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Кинематическая обработка линейчатых цилиндроидальных поверхностей деталей машин»

Важной задачей технического прогресса в машиностроении является создание машин, обладающих высокими экономическими показателями при малых габаритах. Особенно это касается класса объёмных машин как самого распространенного в машиностроении. Имеются в виду насосы и компрессоры малой и средней производительности, гидромоторы и двигатели внутреннего сгорания.

Применение новых материалов в насосо- и компрессоростроении позволяет уменьшить объём утечек в уплотнениях, увеличить КПД и в настоящий момент удовлетворить потребности машиностроения. Однако анализ данного класса машин показывает, что возможности улучшения габаритно - мощностных характеристик ограничены для большинства конструкций. Поверхности деталей, связанных с рабочим телом объёмной машины (газом или жидкостью) имеют только одну функцию - образование рабочей камеры. Для изменения объёма рабочей камеры конструируется отдельный механизм. Это осложняет создание малогабаритной объёмной машины при сохранении той же производительности.

Поэтому создание роторно-волновых объёмных машин на базе взаимодействия одновременно более чем двух криволинейных поверхностей и технологии их производства позволит обеспечить уменьшение габаритов при сохранении производительности, мощности и других показателей машин на том же уровне.

Основными деталями такого механизма, определяющими качество, надёжность и долговечность работы всей машины в целом, являются ротор-кулачок и кулачковые планшайбы, образующие статор и имеющие криволинейный профиль.

Однако методы изготовления таких деталей еще в достаточной мере не изучены, а значительная часть финишных операций формообразования не позволяет обеспечить технические требования по точности и качеству рабочего профиля. Существующая в настоящее время технология обработки сложного торцевого профиля кулачка с достаточно широкой рабочей дорожкой (10 - 18 мм и более), не удовлетворяют требованиям, как по качественным, так и по точностным показателям.

Решению задачи по повышению качества и точности торцевого цилин-дроидального профиля с пространственной циклоидальной направляющей линией методом кинематического формообразования поверхности, посвящена данная работа.

Заключение диссертации по теме «Технология машиностроения», Федоренко, Владимир Игоревич

1. Определены математические зависимости, описывающие пространст венные циклоидальные кривые и их эквидистанты. 2. Выведены математические зависимости, определяющие теоретиче ское положение режущей кромки резца при обработке обобщенного

цилиндроидального кулачка с циклоидальной направляющей линией,

а также поверхностей эквидистантных им. 3. Обоснованы теоретические предпосылки формообразования цилинд роидального профиля с циклоидальной направляющей линией. 4. Разработан новый метод кинематической обработки цилиндроидаль ных поверхностей деталей машин с пространственной циклоидаль ной направляющей линией. 5. Разработана методика моделирования процесса формообразования

цилиндроидального профиля с циклоидальной направляющей линией

и определения величины подрезания профиля. 6. Разработана методика расчета настроечных параметров процесса

формообразования цилиндроидального профиля, обеспечивающих

минимальную величину его подрезания. 7. Разработана принципиальная схема кинематического формообразова ния торцевых цилиндроидальных профилей относительно образую щей инструмента с неподвижной в пространстве осью (шлифоваль ный круг, фреза). 8. Изготовлена экспериментальная установка на базе внутришлифоваль ного станка модели ЗА227 для исследования кинематического формо образования цилиндроидального профиля кулачка. 9. Исследование размерной точности профиля при кинематическом

формообразовании шлифованием показало достаточную жесткость

узлов экспериментальной установки. Величина рассеивания действиI l l

тельных размеров в обрабатываемой партии кулачков не превышала

величины допуска ТН = ±0,04 мм. Ю.Результаты научных исследований апробированы и внедряются на та ких предприятиях как ЗАО «Московский завод автоагрегатов» и ООО

«РЕАМ-РТИ» в виде математических моделей для создания программ

для станков с числовым программным управлением, методик повы шения точности обрабатываемого профиля за счет вводимой в про цесс формообразования коррекции и новой технологии для бескопир ной обработки торцевых цилиндроидальных поверхностей.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Федоренко, Владимир Игоревич, 2006 год

1. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование экспери- мента при поиске оптимальных условий. - М.: Наука, 1976.- 283 с.

2. Артоболевский И.И. Теория механизмов для воспроизведения плоских кривых. - М.: Изд. АН СССР, 1959. - 600 с.

3. Артоболевский И.И. Теория механизмов. - М.: Наука, 1968, - 719 с.

4. Артоболевский И.И., Левитский Н.И., Черкудинов А. Синтез пло- ских механизмов. — М.: Физматгиз, 1959. —1084 с.

5. Башта Т.М., Руднев С., Некрасов Б.Б., Байбаков О.В., Кирилловский Ю.Л. Гидравлика, гидромашины и гидропривод. - М., 1970. - 628 с.

6. Берман Г.Н. Циклоиды. - М.: Наука, 1980. - 112 с.

7. Бирюков Б.Н. Роторно-поршневые гидравлические машины. - М., "Машиностроение", 1972. -156 с.

8. Бокучава Г.В., Месхисшвили З.Ш. Повышение точности обработки криволинейных поверхностей. - "Вестник машиностроения", 1973, №8,с.52-54.

9. Вайткус Ю.М., Макаров И.Н. Компенсация погрешностей шлифования сложных поверхностей по копиру: "Вестник машиностроения", 1970,№8, с.54-56.

10. Дружинский И.А. Методы обработки сложных поверхностей на ме- таллорежущих станках. - М.-Л.: Машгиз, 1961. - 487 с.

11. Дружинский И.А. Методы фрезерования нространственно-сложных поверхностей. — Л.: Машгиз, 1950. - 128 с.

12. Езикашвили О.С. К вопросу выбора допусков на криволинейные профили кулачков. - Труды Грузинского ПИ, 1955, №6, с. 26-29.

13. Езикашвили О.С. Кинематический метод обработки кулачков. - Дисс. Доктора техн. Иаук. - Тбилиси, 1952. -395 с.

14. Езикашвили О.С. О кинематическом методе обработки кулачков. Тру- ды семинара по теории машин и механизмов. Т. XIII, Вып. 50. . - М.:Изд. АН СССР, 1953, с.56-58.

15. Залгаллер В.А. Теория огибаюш;их. - М.: "Наука", 1975. - 104 с.

16. Зельдович Я.Б., Мышкас А.Д. Элементы прикладной математики. - М.: "Наука", 1972, - 592 с.

17. Игонин А.И. Исследование формообразования торцевых профилей деталей машин методом бескопирной обработки на примере кулачканасоса-дозатора. Дисс.канд.техн.наук - Москва, 1981. -139 с.

18. Йотов В.В., Кулик В.К. Оптимизация процессов шлифования кулач- ков распределительных валов: "Вестник машиностроения", 1978, №2,с.55-58.

19. Кальченко В.И. Шлифование криволинейных поверхностей крупнога- баритных деталей. - М . : Машиностроение, 1979. - 158 с.

20. Карелин Н.М. Бескопирная обработка профилей деталей описанных эпи- и гипоциклоидами и их эквидистантами. "Вестник машинострое-ния", 1958, №1, с. 1-9.114

21. Карелин Н.М. Бескопирная обработка цилиндрических деталей с кри- волинейными поперечными сечениями, - М.: Машиностроение, 1966, -186 с.

22. Корсаков B.C. Точность механической обработки. - М.: Машгиз, 1961.-379 с.

23. Корсаков B.C., Сарбанов СТ. Направления совершенствования тех- нологии обработки сложнопрофилированных деталей.: "Известия Ву-зов. Машиностроение", 1978 ,№6, с.133-137.

24. Корчак Н. Оценка производительности процесса шлифования при работе с постоянным радиальным усилием, - Вестник машиностроения,1959,№4,с.69-73.ЗО.Кузнецов Ю.Н. Станки с ЧПУ: Учеб. пособие. - К : Выща шк., 1991 . -278 с.

25. Кулик В.К. Стабилизация подачи по контуру при обработке деталей сложной формы. "Станки и инструменты", 1974, №12, с. 69-73.

26. Кулик В.К., Данько Л.В., Стахнив Н.Е. Расчет на ЭВМ номинального профиля копира для выпуклых фасонных поверхностей, обрабатывае-мых на копировально-шлифовальных станках: "Технология и автомати-зация машиностроения", 1981, №27 ,с.53-55.

27. Кулик В.К., Нурминский Е.А. О способе снижения динамической ошибки копировальных систем: "Известия Вузов. Машиностроение",1975,№6,с.57-61.

28. Кулик В.К., Петраков Ю.В. Расчет глубины срезаемого слоя при ко- пировальной обработке некруглых фасонных деталей: "Вестник маши-ностроения", 1975, №8 , с. 61-64.

29. Лещенко В.А., Богданов Н.А., Вайнштейн И.В. и др. Станки с число- вым программным управлением (специализированные). — М.: Машино-строение, 1988. — 568 с. : ил.

30. Лившиц Б.И. Технология изготовления и сборки кулачковых меха- низмов. -М.-Л.: Машиностроение, 1963. - 171 с.115

31. Линник Ю.В. Метод наименьших квадратов и основы математико- статистической теории обработки наблюдений. - Л.: Физматгиз, 1962. -352 с.

32. Макаров Н.Н., Вайткус Ю.М., Пикус М.Ю. Стабилизация подач при обработке сложных поверхностей. — Изв. Вузов: Машиностроение,1972,№12,с.155-157.

33. Маталин А.А. Технологические методы повышения долговечности деталей машин. -Киев: Техника, 1971. - 142 с.

34. Маталин А.А., Рысцова B.C. Точность, производительность и эконо- мичность механической обработки. М.-П.: Мащгиз,1963. - 352 с.

35. Методика статистической обработки эмпирических данньгх. — ВНИИМАШ. РТМ 44 - 62, Госстандарт, 1978. - 100с.

36. Некрасов Б.Б., Беленков Ю.А. Насосы, гидроприводы и гидропереда- чи. - М., МАМИ, 1976. - 128 с.

37. Определение экономической эффективности металлорежуш;их стан- ков с ЧПУ: Инструкция. - М.: ЭНИМС, 1979. - 160 с.

38. Нетраков Ю.В. Совершенствование процессов высокоскоростной ко- пировальной обработки: "Вестник машиностроения", 1978 , №10 , с.52-55.

39. Нетраков Ю.В., Данько Л.В. Расчет технологических параметров ко- пировального шлифования кулачков распределительных валов Д.В.С. :"Автомобильная промышленность", 1981 , №4 , с. 9-11.

40. Ногорелов А.В. Дифференциальная геометрия. - М.: "Наука" , 1974. - 176 с.

41. Нодлевских Л.Д. Кинематический способ обработки кулачков. — Дисс. канд. техн. наук. - М., 1972. -210 с.

42. Нономаренко Ю.Ф., Рогов А.Я. Роторно-поришевые высокомомент- ные гидромоторы. -М.: Машгиз, 1964. - 308 с.

43. Разработка теории профилирования взаимодействующих поверхно- стей статора и ротора объемной роторно-волновой машины: Отчет оНИР/ МГТУ «МАМИ»; № ГР 01.20.0303703; Москва, 2002.

44. Разработка теории профилирования взаимодействующих поверхно- стей статора и ротора объемной роторно-волновой машины: Отчет оНИР/ МГТУ «МАМИ»; № ГР 01.20.0308276; Москва, 2003.

45. Рачек И.Ю., Архангельский Г.В. Стабилизация силовых режимов ре- зания при точении с помощью вариаторов. "Технология и автоматиза-ция машиностроения"/Киев , 1987, №39, с. 96-100.

46. Рачок В.В. Ногрешности профиля кулачков, вызываемые износом шлифовального круга : "Станки и инструмент", 1963, №9, с. 19-20

47. Редин В.Н. Исследование процесса бескопирной обработкирабочей поверхности статора ротационной машины. - Дисс. Канд. Техн. Наук.М., 1975.-181 с.

48. Режимы резания металлов. Справочник. Изд. 3-е. М., "Машинострое- ние",1972.

49. Решетов Л.Н., Торопыгин Е.И. Нрофилирование кулачков по кривым конического сечения. - М.: "Машиностроение", 1966. - 152 с.

50. Родин П.Р., Линкин Г.А., Татаренко В.Н. Обработка фасонных по- верхностей на станках с ЧПУ. - Киев.: "Техника", 1976. - 92 с.

51. Румянцев А.В. Допуски на изготовление кулачков и коноидов. В кн. Нриборостроение и средства автоматики. - М.: Машгиз, 1963. - 316 с.

52. Румянцев А.В. Измерение кулачков. - М.: Издательство комитета стандартов, мер и измерительных приборов при Совете МинистровСССР, 1968.-163 с.

53. Румянцев А.В. К вопросу долговечности кулачковых механизмов: " Вестник машиностроения", 1969 , №1 , с. 23-25.117

54. Румянцев А.В. Технология изготовления кулачков. — М.-Л.: Машино- строение, 1964. - 232 с.

55. Рытвинский Г.Н. Знакомьтесь - двигатель. - М.: Машиностроение, 1993.-176 с.

56. Савелов А. Плоские кривые. - М.: Физматгиз, 1960. - 293 с.

57. Сафраган Р.Э., Полонский А.Э., Таурит Г.Э. Эксплуатация станков с числовым программным управлением. - К.: TexHiKa, 1974. - 308 с.

58. Святочевский В.И. Влияние погрешности позиционирования суппорта токарного станка с ЦПУ на точность обработки.: "Изв. Вузов. Машино-строение", 1972, тп, с.156-159.

59. Скоморохов Г.Я. Влияние смеш;ения на точность копировальной об- работки: "Вестник машиностроения", 1984, №1 , с.51-52.

60. Соколов Т.Н., Дружинский И.А. Автоматическое управление про- цессами копирования. - М.: Машгиз, 1954. - 325 с.

61. Спиридонов А.А., Федоров В.Б. Металлорежуп.;ие станки с программ- ным управлением. - М.: Машиностроение , 1972. - 352 с.

62. Стародубов B.C., Уколов М.С. Метод оценки технологической надеж- ности станков с ЧПУ.: "Станки и инструмент", 1978, №10, с.9-11.

63. Сухомлинов P.M. Трохоидные роторные компрессоры. — Харь- ков. :"Виш;а школа", 1975. - 152 с.

64. Уколов М.С. Специфика формирования отказов станков с ЧПУ.: " № - вестия Вузов. Машиностроение" , 1979, № 10, с. 146-151.

65. Фатюха В.К. Метод и прибор для определения оптимальной оси вра- щения тел со сложной поверхностью: "Станки и инструмент", 1965,№7, с. 18-20.

66. Федоренко В.И., Федоренко И.П. Компрессоры и насосы на основе объёмных роторно-волновых машин: Автомобильная промышленность,2005,№3,с.18-21.

67. Федоренко В.И. Методы формообразования и обработки торцевых и конических циклоидальных поверхностей.- М.: МГТУ "МАМИ", МНС118«Автотракторостроение. Промышленность и высшая школа», 1999 ,с.30-31.

68. Федоренко В.И. Теоретические предпосылки проектирования обору- дования для изготовления деталей сложного профиля. - М.: ЦРДЗ,1992, с.53-58.

69. Федоренко В.И. Теоретическое описание обобш;енного циклоидально- го профиля.: МНТК, «100 лет Российскому автомобилю. Промышлен-ность и высшая школа», 1996,

70. Федоренко И.П. Станок для обточки поршней двигателей внутренне- го сгорания: "Автомобильная промышленность", 1979, № 2.

71. Федоренко И.И. Исследование процесса обработки криволинейных поверхностей поршней двигателей внутреннего сгорания. - Дисс.канд.техн. наук. М., 1969. —168 с.

72. Федоренко И.П., Бутюгин В.А. Бескопирный метод обработки оваль- ных гнезд в массивных сепараторах шарикоподшипников. Сб. "Новыепроцессы изготовления деталей и сборки автомобиля". М.: МАМИ,1978, с. 3-21.

73. Федоренко И.Н., Васильев А.И. К вопросу об обработке коррегиро- ванных трохоидальных поверхностей. Сб. "Алмазная и абразивная об-работка деталей машин и инструментов", Пенза, ПИИ. 1982.

74. Федоренко И.П., Игонин А.И. Формообразование торцевых трохои- дальных профилей деталей машин методом бескопирного шлифования.- Сб. Алмазная и абразивная обработка деталей машин и инструмента,Пенза.: ППИ, 1981, с. 46-48.

75. Федоренко И.П., Федоренко В.И. Обобщенная циклоида как база формообразования сложной поверхности. - Автомобильная промыш-ленность, 1999, №8, с.33-36.

76. Федоренко И.Н., Федоренко В.И. Устройство для обработки циклои- дальных поверхностей. - патент РФ №2066255,1996119

77. Федоренко И.Н., Федоренко В.И. Роторный насос(варианты).- патент РФ №2181443, 2000.

78. Федоренко И.Н., Федоренко В.И. Роторный компрессор (варианты).- патент РФ № 2200253, 2000.

79. Федоренко И.Н., Федоренко В.И. Роторный двигатель(варианты).- па- тент РФ № 2190106, 2000.

80. Френкель М.И. Поршневые компрессоры. - Л.:Машгиз, 1949. -396 с.

81. Френкель М.С, Тальянкер М.Я. Производительность и точность ко- пирной обработки некруглых поверхностей: "Станки и инструмент",1967, №7,с 7-9

82. Фролов А. Начертательная геометрия: Учебник втузов.- М.: Маши- ностроение, 1978 - 240 с , ил.

83. Юдин Е.М. Шестеренные насосы. — М., "Машиностроение", 1964. — 235 с.

84. ЯМИНСКИЙ В.В. Роторные компрессоры. - Москва,: Машгиз, 1960. - 222 с.120