Методика проектирования сборных червячных фрез с поворотными твердосплавными рейками тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Астапова Ирина Вадимовна

• Астапова Ирина Вадимовна
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Астапова Ирина Вадимовна

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Общие сведения о червячных фрезах

1.2 Анализ существующих конструкций сборных червячных фрез

1.3 Выводы к главе

2. ИСТОЧНИКИ ВОЗНИКАЮЩИХ ПОГРЕШНОСТЕЙ ЭВОЛЬВЕНТНЫХ ЧЕРВЯЧНЫХ ФРЕЗ С ТВЕРДОСПЛАВНЫМИ РЕЙКАМИ

2.1 Основные источники возникающих погрешностей

2.2 Расчет отклонений теоретически точного профиля червячной фрезы при его линейной аппроксимации

2.3 Влияние основных параметров эвольвентных червячных фрез на величину погрешностей при линейной аппроксимации теоретически точного профиля зуба

2.4 Выводы к главе

3. РАСЧЕТ ЧЕРВЯЧНЫХ ФРЕЗ С ПОРОТНЫМИ ТВЕРДОСПЛАВНЫМИ

РЕЙКАМИ

3.1. Эвольвентная червячная фреза с твёрдосплавными рейками

3.2 Расчет параметров эвольвентной червячной фрезы

3.3 Выбор систем координат

3.4 Профиль инструментальной рейки

3.5 Расчет параметров производящей поверхности инструмента по параметрам вспомогательной рейки

3.6 Порядок расчета прямолинейного профиля червячной фрезы в передней плоскости, параллельной оси инструмента

3.7 Алгоритм расчета эвольвентной червячной фрезы с твердосплавными рейками

3.8 Выводы к главе

4. ЧИСЛЕННЫЙ АНАЛИЗ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЭВОЛЬВЕНТНЫХ ЧЕРВЯЧНЫХ ФРЕЗ С ТВЕРДОСПЛАВНЫМИ ПЛАСТИНАМИ

4.1. Кинематические параметры режущей части инструмента

4.2. Численный анализ кинематических параметров эвольвентных червячных фрез с твердосплавными пластинами

4.3. Выводы к главе

5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ СБОРНЫХ ЧЕРВЯЧНЫХ ФРЕЗ С ТВЕРДОСПЛАВНЫМИ РЕЙКАМИ

5.1 Рекомендации по изготовлению стальных деталей сборной червячной

фрезы

5.2 Рекомендации по обработке режущих реек

5.3 Рекомендации по сборке и контролю фрез

5.4 Условия рациональной эксплуатации твердосплавных зуборезных червячных фрез

5.5 Внедрение

5.6 Выводы к главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ам,0 - межосевое расстояние в станочном зацеплении зубчатой детали с инструментом, мм;

d, dbo - диаметры делительной и основной окружности фрезы, мм;

dw0 - начальный диаметр фрезы, мм;

da0, dj0 - диаметры окружностей вершин и впадин фрезы, мм;

mn, mt, тх - модуль нормальный, торцевой, осевой, мм;

Z0 - число заходов фрезы;

уа0 - статический передний угол червячной фрезы, град;

аа0 - статический задний угол червячной фрезы, град;

а0п, а^ - углы профиля производящего червяка фрезы в нормальной и торцовой

плоскости, град;

Яд, st, - толщина зуба нормальная, торцевая, осевая, мм;

Рп0 - нормальный шаг, мм;

рх0, р0 - шаг фрезы осевой и торцевой, мм;

Р20 - ход винтовой, мм;

р0 - винтовой параметр, мм;

т^0 - угол подъема витков основного червяка фрезы на начальном диаметре,

град;

вт0 - угол наклона витков фрезы на начальном цилиндре, град;

вЬ0 - угол наклона винтовой на основном цилиндре червяка фрезы, град;

р, 0, д - рейка, инструмент, деталь;

Я, L - правого направления; левого направления;

щ0 - угол поворота инструмента, град;

ф0 - угол поворота профиля производящей поверхности по винтовой, град;

г0, д0 - полярные координаты торцового профиля производящей поверхности в сечении (мм, град);

- угол наклона касательной в торцовой плоскости инструмента, град;

А - расстояние по нормали от профиля к заменяющей прямой, мкм

X - угол скрещивания осей, град;

2 - число зубьев колеса;

вд - угол наклона винтовой на начальном цилиндре колеса, град;

гд - радиус обрабатываемой детали, мм

1ф - величина перемещения вдоль оси фрезы, мм

0 - угол поворота фрезы, град;

п0 - частота вращения инструментального шпинделя, об/мин;

ш0 - угловая скорость вращения червячной фрезы об/мин;

V0 - скорость вращения фрезы, мм/мин;

s0 - подача, мм/об;

- суммарная частота вращения колеса об/мин; Урп, арп - передний и задний рабочие углы фрезы, град; Ар - рабочий угол наклона режущей кромки, град.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методика проектирования сборных червячных фрез с поворотными твердосплавными рейками»

ВВЕДЕНИЕ

Эффективным способом повышения нагрузочной способности и долговечности зубчатых передач является увеличение твердости рабочих поверхностей зубчатых колес. Кроме того на современном этапе развития машиностроения и приборостроения возрастают требования к точности зубчатых колес, являющихся наиболее ответственными деталями большинства узлов и механизмов. В результате этого значительно возрастают требования к жесткости зуборезного оборудования и стойкости и точности зуборезного инструмента.

Для обработки мелкомодульных колес из стали, чугуна, неметаллических материалов, цветных металлов, а также колес из стали (40Х,35ХМ,18ХГТ и т.д.) до модуля примерно 2,5 мм в массовом производстве, а также нарезания зубьев закаленных цилиндрических колес большего модуля широкое распространение получили твердосплавные червячные фрезы.

До недавнего времени проектирование червячных фрез велось с использованием приближенных методов. Основы этих методов были заложены в работах А.Н. Грубина, В.М. Матюшина, М.С. Полоцкого, В.Ф. Романова, Г.Н. Сахарова, И.И. Семенченко, И.А. Фрайфельда, Ю.В. Цвиса, В.А. Шишкова и др.

Современной тенденцией является использование теоретически точных методов при проектировании, предложенных в работах А.Н. Борисова, О.И. Борискина, В.А. Гречишникова, Г.Н. Кирсанова, В.В. Клепикова, С.И. Лашнева, Б.А. Перепелицы, П.Р. Родина, А.В. Цепкова, М.И. Юликова и др.

Перспективным направлением для таких фрез является использование в качестве режущих элементов поворотных реек. Однако при их повороте на 180° возникают погрешности профиля инструмента, переносимые на обрабатываемую деталь. Поэтому существующие конструкции червячных фрез с поворотными рейками используются только для черновой или

получистовой обработки, достигая класса точности В, С и D по ГОСТ 9323-2015.

В соответствии с вышесказанным, научная задача расчета и теоретически точного проектирования сборных червячных фрез с поворотными твердосплавными рейками является актуальной и имеет как научное, так и практическое значение.

На основании изложенного выше сформулирована цель работы: повышение точности зубообработки путем уменьшения погрешностей, возникающих при проектировании червячных фрез с поворотными твердосплавными рейками.

Достижение указанной цели потребовало решения следующих задач:

- провести анализ существующих конструкций сборных эвольвентных червячных фрез;

- разработать теоретически точный метод, позволяющий автоматизировать процесс расчета профиля зуба;

- разработать сборную конструкцию твердосплавной червячной фрезы, позволяющую увеличить точность инструмента и уменьшить расход твердого сплава;

- провести кинематический анализ с целью оценки оптимальных геометрических параметров, заданных инструменту.

Объект исследования - сборная червячная фреза с поворотными твердосплавными рейками.

Предмет исследования - разработка методики теоретически точного проектирования фрез с поворотными твердосплавными рейками.

По теме и содержанию работа соответствует специальности 5.2.2. Технология и оборудование механической и физико-технической обработки.

Методология и методы исследования.

Сформулированные задачи решаются на основе математической модели, предложенной профессором С.И. Лашневым. Применялись теоретические исследования, моделирование на ЭВМ, численные

эксперименты. Были использованы основные положения теории зацепления, геометрической теории формирования поверхностей резанием, теории винтовых поверхностей, теоретической механики, высшей математики.

Достоверность выводов проверялась численными экспериментами.

Положения, выносимые на защиту:

- принципы, положенные в основу создания геометрической модели теоретически точных эвольвентных червячных фрез с поворотными рейками;

- конструкция сборной червячной фрезы с поворотными твердосплавными рейками и комплектом корпусов с разнонаправленными заходами винтовых;

- результаты численного расчета спроектированной конструкции червячной фрезы, рекомендации по выбору ее оптимальных геометрических и конструктивных параметров.

Научная новизна работы заключается в том, что разработана методика расчета и теоретически точного проектирования сборных червячных фрез с поворотными твердосплавными рейками, включающая в себя:

- уточненный метод расчета червячных фрез с поворотными рейками, обеспечивающий устранение погрешностей, зависящих от метода проектирования;

- метод расчета кинематических углов для эвольвентных червячных фрез с осевыми канавками для произвольных расчетных точек режущей кромки в любой момент времени;

- использование 2-х зеркально симметричных корпусов (один из них левозаходный, другой - правозаходный), что устраняет погрешности профиля зуба при повороте рейки на 180°.

- определение области оптимальных значений конструктивных параметров проектируемых фрез.

Теоретическая и практическая значимость работы.

Полученные в диссертационной работе результаты теоретических исследований, выведенные аналитические зависимости, повышают точность червячных фрез с поворотными твердосплавными рейками. Разработан комплекс прикладных программ для теоретически точного расчета таких фрез и определения области их оптимальных параметров.

Реализация работы. Результаты исследований внедрены на ООО «Ар-кон» (г. Тула). Результаты диссертационного исследования приняты к внедрению в ф-л АО «Газэнергосервис» завод РТО. Отдельные результаты исследований использованы в учебном процессе при подготовке студентов по направлению 15.04.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» на кафедре «Инструментальные и метрологические системы» ФГБОУ ВО «Тульский государственный университет».

Апробация работы и публикации.

Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены на:

- ежегодных магистерских научно-технических конференциях (2014 -2016 гг.);

- ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета (2015 - 2020 гг.);

- ежегодных молодежных научно-практических конференциях студентов Тульского государственного университета «Молодежные инновации» (г. Тула, ТулГУ, 2010 г. - 2015 гг.);

- II Международной научно-практической конференции «Фундаментальные научные исследования: теоретические и практические аспекты» (г. Кемерово, Западно-Сибирский научный центр, 2016 г.);

- IX Международной научно-практической конференции «Фундаментальные научные исследования: теоретические и практические аспекты» (г. Кемерово, Западно-Сибирский научный центр, 2019 г.);

По теме диссертации опубликовано 14 научных статей, в том числе 10 статей в ведущих рецензируемых изданиях из перечня ВАК РФ и 1 статья в журнале, включенным в Международную базу данных Scopus. В совместных опубликованных работах диссертант принимал активное участие.

Личный вклад автора заключается в непосредственном проведении исследований и расчетов, в обработке и анализе полученных результатов, в разработке конструкций сборных червячных фрез, в формулировании положений и выводов, выносимых на защиту, в подготовке публикаций по данной теме.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников и включает 156 с. печатного текста, содержащего 49 ил., 4 таблиц, 4 приложения, представленных на 35 с.

В первой главе проведен анализ существующих конструкций, направленный на выявления более технологичного базирования и надежного крепления твердосплавных режущих элементов. Обоснована необходимость дальнейшего совершенствования конструкций червячных фрез, с целью повышения точности зубчатых колес.

Во второй главе выявлены основные источники возникающих погрешностей эвольвентных червячных фрез.

В третьей главе предлагается конструкция сборной эвольвентной червячной фрезы, позволяющая избавиться от повторяющихся погрешностей, зависящих от метода проектирования, и способная обеспечить стабильный уровень качества обрабатываемой детали.

Четвертая глава была посвящена кинематическому анализу новой конструкции червячной фрезы. Подтверждена возможность использования конструкции сборной червячной фрезы с плоскими передними поверхностями и задними поверхностями, образующие которых

перпендикулярны режущей кромке. Предложены рекомендации по достижению оптимальных рабочих углов в процессе зубофрезерования для фрез принятой конструкции.

В пятой главе рассмотрены специфические операции процесса обработки основных деталей спроектированного инструмента: корпусов и зубчатых реек, разработаны рекомендации по сборке и контролю червячных фрез, сформулированы условия их рациональной эксплуатации.

Автор выражает благодарность за помощь в формировании научных взглядов руководителю, доктору технических наук, профессору Борискину Олегу Игоревичу, консультанту, кандидату технических наук, профессору Стаханову Николаю Георгиевичу и коллективу кафедры «Инструментальные и метрологические системы» Тульского государственного университета.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Зубофрезерование червячными фрезами является прогрессивным методом обработки цилиндрических зубчатых колес, но в силу целого ряда факторов трудоемким. Поэтому совершенствование этого процесса является актуальной задачей машиностроения.

Повышение стойкости, производительности и точности обработки зубчатых колес непосредственно связано с разработкой новых конструкций червячных фрез. В этой области постоянно ведутся исследования, с целью повышения эффективности процесса зубофрезерования.

Все изменения конструкций червячных фрез направлены на повышение точности и производительности обработки деталей, уменьшение износа инструмента и расхода инструментального материала. Перспективным направлением, повышающим производительность и стойкость инструмента, является использование твердого сплава, в качестве материала режущей части для изготовления фрез.

1.1 Общие сведения о червячных фрезах

Процессу обработки зубчатых колес червячными фрезами посвящено большое число работ выдающихся ученых А.Н. Грубина, Ф.Л. Литвина, П.Р. Родина, В.Ф. Романова, Г.Н. Сахарова, И.И. Семенченко, И.А. Фрайфельда, Ю.В. Цвиса, В.А. Шишкова, и др. [22, 23, 34,35, 51, 52, 63, 74].

Следует отметить работы учёных тульской инструментальной школы Лашнева С.И., Борискина О.И., Стаханова Н.Г., Иноземцева А.Н. Феофилова Н.Д., Борисова А. Н.,. Колобаева А. В. [9, 10, 11, 13, 28].

Изучением процесса червячного зубофрезерования с целью повышения его производительности, точности и стойкости червячных фрез, а также основных факторов, влияющих на этот процесс, занималось большое число отечественных и зарубежных ученых [66, 68, 70, 73, 74, 79, 80, 82, 96, 97 и др.]. В них рассмотрены вопросы проектирования, изготовления и сборки

червячных фрез, также дан анализ влияния на работоспособность червячных фрез различных факторов:

- геометрических [24, 57, 58] и конструктивных [52, 72, 92] параметров червячных фрез,

- параметров режима резания [69, 78],

- схем зубофрезерования [24, 46, 56, 65],

- материала инструмента и заготовки [2, 3, 4, 24, 26, 37, 74],

- требований к точности и качеству зубообработки [99, 100],

- кинематика процесса зубофрезерования [19, 90],

- технического состояния станка [61],

- СОЖ [20] и др.

В большинстве случаев при обработке зубчатых колес модулем менее 30 мм наиболее эффективным процессом является зубонарезание червячными фрезами. Они применяются для нарезания прямозубых и косозубых цилиндрических зубчатых колёс, а также червячных колёс.

В зависимости назначения и размеров червячные фрезы могут быть чистовые классов точности ААА и АА, получистовые классов В и А и черновые классов С, D [18].

По направлению витков фрезы могут быть правозаходными и левозаходными, а по числу витков (заходов) - однозаходными и многозаходными.

По способу крепления со станком червячные фрезы делятся на насадные и хвостовые. Наибольшее распространение получили насадные фрезы.

По конструкции различают цельные, составные и сборные фрезы. Цельные червячные фрезы получили широкое распространение в промышленности. Они характеризуются разнообразием типов, подразделяемых по назначению (под шевингование или шлифование, черновые и чистовые), по точности (ААА, АА и др.), по размерам (короткие и длинные, увеличенного диаметра). Однако цельные червячные фрезы

нерациональны с точки зрения расхода инструментального материала, который используется не только для обеспечения необходимой режущей части, но и для оформления самой конструкции.

В целях экономии быстрорежущей стали и твердого сплава червячные фрезы изготовляют составных и сборных конструкций.

Составные червячные фрезы является переходным вариантом между цельными и сборными конструкциями. До операции финишной обработки производится изготовление составных частей фрезы, а затем осуществляется соединение всех составных частей выделено, после чего фреза обрабатывается как цельная конструкция и последующей разборке уже не подлежит.

Большее распространение получили сборные червячные фрезы. Фрезы монолитной конструкции больших модулей изготовить невозможно, так как невозможно получить качественные заготовки быстрорежущей стали больших размеров. Сборные червячные фрезы являются наиболее прогрессивным инструментом, так как в силу своих конструктивных преимуществ обеспечивают высокую производительность обработки зубчатых колес в условиях их массового и крупносерийного производства. Однако вопросы точности таких фрез решены недостаточно. В этой области постоянно ведутся исследования, связанные с разработкой их новых конструкций.

В дальнейшем анализе будут рассматриваться существующие конструкции сборных червячных фрез, с целью найти надежное и проверенное на практике решение двух основных проблем: стабильного базирования режущих элементов относительно корпуса и их надежного закрепления, обеспечивающие высокие требования к точности обрабатываемых зубчатых колес.

1.2 Анализ существующих конструкций сборных червячных фрез

Сборные червячные фрезы состоят из корпуса, режущих и крепежных элементов. От правильности выбора конструкции инструмента и методов изготовления в конечном итоге зависит его работоспособность. Червячные фрезы должны обладать достаточной жесткостью и способностью сохранять первоначальную точность в процессе работы.

Сборные червячные фрезы отличаются друг от друга режущими элементами, методами их обработки, базирования, центрирования и закрепления. В качестве режущих элементов выступают отдельные зубья, твердосплавные неперетачиваемые пластины, витки, цельные рейки, которые изготавливаются из быстрорежущей стали и твердого сплава.

Примером конструкции фрезы с твердосплавными пластинами служит червячная фреза (патент России № 2532746 С1) [39]. Конструкция инструмента представлена на рис. 1.1 и 1.2. В продольные пазы корпуса 1 устанавливают упорные 2 и опорные рейки 3 (рис. 1.3). Прецизионные пластины 6 позволяют располагать элементы 2 и 3 по винтовой линии. Закрепление опорных 2, упорных реек 3 и прецизионных пластин 6 производят опорными 4 и зажимными сухарями 5, которые расположены в кольцеобразных пазах корпуса 1. Крепление режущих элементов 9 в радиальном направлении осуществляют попарно зажимными клиньями 10, расположенными в продольных пазах корпуса 1. При вращении винтов 8 прижимные клинья 10 перемещаются относительно корпуса 1, обеспечивают крепление режущих элементов.

Рисунок 1.1 - Общий вид червячной фрезы

Рисунок 1.2 - Вид А фрезы

Рисунок 1.4 - Сменный инструментальный блок

Преимуществом рассмотренной конструкции является возможность замены отдельных зубьев в случае выкрашивания твердого сплава. Сборная

червячная фреза является многомодульной и обеспечивает обработку зубчатых колес, требуемого модуля, путем замены сменного инструментального блока (рис. 1.4). К недостаткам следует отнести очень высокую трудоемкость изготовления и большое количество составных деталей, в результате чего теряется точность инструмента.

Режущие элементы в виде отдельных твердосплавных пластин используются в конструкции фрезы, показанной на рис. 1.5 (патент России № 2680122 С1) [40].

Сборная червячная фреза состоит из отдельных дисков 1 (рис. 1.6), каждый из них имеет на винтовой поверхности тангенциальные пазы 2 с опорными поверхностями для расположения в них режущих пластин, отверстие 3 для расположения втулки со шпоночным пазом, и пять сквозных отверстий 4 для шпилек. На каждом диске расположено два вида режущих твердосплавных пластин: основные 6 - для фрезерования впадины зуба, и боковые 5 - для формирования эвольвентной поверхностей зубчатого колеса.

Рисунок 1.5 - Общий вид червячной фрезы

Рисунок 1.6 - Корпус диска червячной фрезы

Рисунок 1.7 - Сечение А - А

20 Б-Б

11 VII

Рисунок 1.8 - Сечение Б - Б

Режущие пластины базируются в тангенциальных пазах при помощи винтов 7. Для исключения возможности проворота дисков корпуса фрезы во время работы, фреза оснащается втулкой 8 и призматической шпонкой 9. По краям фрезы устанавливаются вставки 12 и вся конструкция стягивается пятью шпильками 10 при помощи гаек 11.

Похожую конструкцию имеет сегментная червячная фреза (рис. 1.9) (патент Японии № ХР2013000883А) [84].

Рисунок 1.9 - Общий вид сегментной червячной фрезы

На рис. 1.10 изображен общий вид фрезы с пространственным разделением деталей. Инструмент состоит из сегментов, корпус которых образует винтовую поверхность. Каждый из них имеет множество режущих пластин 1, базирующихся в тангенциальных пазах при помощи винтов.

Рисунок 1.10 - Общий вид фрезы с пространственным разделением деталей.

Количество сегментов может быть увеличено или уменьшено, однако инструмент должен состоять как минимум из 3 и максимум из 12 сегментов.

Преимуществом двух описанных выше конструкций является создание инструмента повышенной работоспособности, и возможность увеличить или уменьшить количество дисков в зависимости от поставленной задачи при нарезании зубчатых колес.

К недостаткам двух описанных выше фрез следует отнести сложность изготовления, твердосплавные пластины заменяются не отдельно, а всем диском.

Режущие элементы в виде сменных режущих пластин используются в конструкции фрезы, показанной на рис. 1.11 (патент Германии № 2019/0232405А1) [85]. На рис. 1.12 представлен вид инструмента в перспективе в разобранном состоянии.

Рисунок 1.11 - Червячная фреза с сменными режущими пластинами

Рисунок 1.12 - Общий вид червячной фрезы в разобранном состоянии

Режущие пластины 4 установлены в выемках 3 специальных кассет 2, которые крепятся с помощью винтов 5 в осевых пазах корпуса 1. Винтовая поверхность и надежная фиксация деталей инструмента обеспечивается благодаря крышкам 6 и 7 с отверстиями 9, 10 разной глубины и винтам 8, 11.

Такая конструкция фрезы позволяет использовать четырехсторонние режущие пластины, что значительно сокращает расход твердого сплава.

В конструкции червячной фрезы, представленной на рис. 1.13 режущие элементы выполнены в виде плоского кольца с радиальной прорезью, прошлифованное по заданному профилю (патент Великобритании № 1076601) [63]. На его рабочей поверхности нанесены режущие зубья с мелким окружным шагом.

Кольцо крепится на корпусе таким образом, чтобы боковые поверхности зубьев и колец располагались на заданной винтовой поверхности. Для этого на корпусе 2 между кольцами устанавливаются проставочные разрезные шайбы 5.

1

2 X-

Рис. 1.13 Сборная червячная фреза с кольцами

В данной конструкции для закрепления режущих элементов использован корпус цилиндрической формы с наружным диаметром, имеющим поле допуска основного вала 6-го квалитета точности. На одном его конце выполнен уступ 3 в виде фланца, в который упирается скользящая по корпусу втулка 4. На корпус устанавливаются кольца и разрезные шайбы 5 таким образом, чтобы их прорези находились на одной линии. Кольца и

шайбы закрепляются при помощи крышки 8 с упорным выступом 6 винтами 7.

К преимуществу следует отнести возможность применения фрез с зубьями, имеющими малый окружной шаг, так как в обычных конструкциях сборных фрез бывает трудно разместить большое число зубьев.

Червячная фреза со вставными режущими зубьями изображена на рис. 1.14 (патент СССР №1699732) [41]. Корпус 1 инструмента представляет собой прямую призму, имеющую в сечении правильный многогранник, по плоскостям которого выполнены отверстия 5 для закрепления режущих зубьев 2 с гранями 6, число которых зависит от величины заднего угла.

На режущем элементе выполняют передний угол уот, равный углу подъема винтовой линии. При этом передняя поверхность 9 зубьев 2 образует плоскость, проходящую через ось 0'0'' фрезы, и формирует прямые стружечные канавки 10 (рис. 1.15).

Рисунок 1.14 - Общий вид фрезы

Рисунок 1.15- Вид А

Фреза такой конструкции повышает жесткость за счет создания большей площади контакта режущего элемента с корпусом фрезы и ликвидирует операцию получения одного из задних углов зуба.

Недостатком является сложность изготовления отверстий для установки режущих элементов.

Конструкция червячной фрезы с режущими элементами в виде отдельных зубьев представлена на рис. 1.16 [37, 63]. Инструмент состоит из корпуса 1, имеющего осевые прямобочные пазы, клиновых сухарей 2, зажимных винтов 3, опорных сухарей 5 и зубьев 4 с припаянными пластинами твердого сплава.

Каждая зубчатая рейка собирается из отдельных зубьев и закрепляется в пазу с помощью клинового сухаря. Смещение зубьев по винтовой линии осуществляется с помощью опорных сухарей, имеющих напротив каждого паза выступы разной длины, которые отличаются на величину, равную частному от деления осевого шага фрезы. Они имеют точные размеры, так

как от их точности зависит отклонение положения режущих кромок фрезы от теоретической винтовой поверхности. Режущие элементы окончательно обрабатываются либо после сборки инструмента, либо вне корпуса в специальных приспособлениях на плоскошлифовальных станках.

Рисунок 1.16 Червячная фреза с твердосплавными затылованными зубьями

Похожую конструкцию имеют червячные фрезы с поворотными твердосплавными зубьями (рис. 1.17, 1.18) [37]. Режущие элементы представляют собой ромбовидные пластины 4, позволяющие четырехкратное использование их без перетачивания. После износа четырех сторон пластины профиль может быть многократно восстановлен перешлифовкой по задним поверхностям. Так как длина пластин в результате этой операции уменьшится, для восстановления диаметра фрезы в прежнем корпусе используется сменная подкладка 6 (рис. 1.17, 1.18) большей толщины.

В последних двух конструкциях заслуживают внимания следующие положения:

- надежная фиксация зубьев в осевом направлении с помощью клиновых сухарей или винтов;

- возможность заточки зубьев по профилю на плоскошлифовальных станках;

- смещения режущих кромок зубьев по винтовой линии осуществляется с помощью опорных сухарей с переменной длиной выступов;

- возможность восстановления диаметра фрезы после переточек режущих элементов по задним поверхностям.

Сборные червячные фрезы с режущими элементами в виде вставных витков и отдельных зубьев не нашли широкого применения ввиду сложности их изготовления и эксплуатации.

Наиболее широко применяются фрезы, режущие элементы которых выполнены в виде пластин и цельных реек [60, 67, 87, 93, 98].

12 3 А- 6 5

Рисунок 1.17 - Червячная фреза с твердосплавными острозаточенными

зубьями

12 3 А- 6 5

Рисунок 1.18 - Червячная фреза с поворотными твердосплавными

пластинами

Преимуществом сборных червячных фрез с цельными зубчатыми рейками является более жесткая, простая в изготовлении и технологичная конструкция, обеспечивающая высокую точность изготовления фрез, сохранение точности в процессе работы и увеличивающая производительность процесса. Это дает возможность применять их для получистовой и чистовой обработки.

Существуют различные конструкции сборных червячных фрез с зубчатыми рейками.

Червячная фреза (рис. 1.19) (патент России № 2 102 202 С1) содержит корпус 1, выполненный в виде цилиндрической тонкостенной упругодеформированной в радиальном направлении втулки; сборные клиновидные зубчатые рейки 2, состоящие из обоймы 3, режущей пластины 4 (рис. 1.21) и крепежных элементов 5 [42].

Рисунок 1.19 - Червячная фреза с клиновидными рейками

Собирают инструмент следующим образом. Пластины 4 (твердосплавные или быстрорежущие) готовые под профилирование устанавливают в пазах 10 обойм 3, выдерживая заданную относительно основания 8 требуемую толщину клина рейки 2, и крепят винтами 5. Комплект собранных реек нумеруют и устанавливают в технологическом положении в специальную оправку, шлифуют по наружному диаметру и профилируют методом глубинного резьбошлифования. Затем конструкцию

разбирают и комплект реек монтируют в корпус 1, расположенной на специальной оправке. На следующем этапе шлифуют заплечики на рейках 2, устанавливают торцевые крышки 6 и крепят винтами 7, а специальную оправку демонтируют.

Рисунок 1.20 - Обойма рейки в изометрии

и

8

Рисунок 1.21 - Режущая рейка

Такое конструктивное исполнение фрез имеет следующие преимущества:

- многократно увеличивает суммарную стойкость благодаря сменности режущих элементов;

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Астапова Ирина Вадимовна, 2022 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Анурьев, В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3-х т. Т. 1. - 10-е изд., стер./ В.И. Анурьев; под ред. И.Н. Жестковой. -М.: Машиностроение, 2015. - 920 с.

2. Артамонов, Е. В. Расчет и проектирование зубообрабатывающих фрез с инструментальным червяком со сменными твердосплавными пластинами: учебное пособие / Е. В. Артамонов; под общей ред. М. Х. Утешева. - Тюмень: ТИУ, 2016. - 115 с.

3. Артамонов, Е.В. Повышение работоспособности сборных фрез формированием винтовой линии сменными режущими пластинами / Е.В. Артамонов, В.А. Василькович, В.В. Киреев, В.А. Шрайнер; под общей ред. М.Х. Утешева. - Тюмень: Издательство «Вектор Бук», 2009. - 136 с.

4. Артамонов, Е.В. Прочность и работоспособность сменных твердосплавных пластин сборных режущих инструментов / Е.В. Артамонов. -Тюмень: ТюмГНГУ, 2003. -192 с.

5. Борискин, О.И. Применение СМП для червячных зуборезных фрез / О.И. Борискин, Н.Г. Стаханов, С.Я. Хлудов, А.В. Якушенков, И.В. Горынина // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. - 2018. - № 2. - С. 310 - 314.

6. Борискин, О.И. Анализ погрешностей эвольвентных червячных фрез с твердосплавными сменными многогранными пластинами / О.И. Борискин, Н. Г. Стаханов, И.В. Астапова // Черные металлы/ М.: Изд-кий дом «Руда и металлы», 2019. - С. 22-27.

7. Борискин, О.И. Анализ формообразования поверхности зубьев фрезами удлиненной конструкции / О.И. Борискин, Н.Г. Стаханов, С.Я. Хлудов, А.В. Якушенков, И.В. Горынина // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. - 2017. - №8-2. - С. 97100.

8. Борискин, О.И. Анализ точности профиля эвольвентных червячных фрез с твердосплавными СМП / О.И. Борискин, Н.Г. Стаханов, С.Я. Хлудов, А.В. Якушенков, И.В. Горынина // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. - 2016. - № 3. - С. 143-149.

9. Борискин, О.И. Разработка обкаточного инструмента с оптимальными параметрами: дис. ... докт. техн. наук: 05.03.01 / Борискин Олег Игоревич. - Тула, 2002. - 416 с.

10. Борискин, О.И. Методология оптимизации обкаточного инструмента: монография / О.И. Борискин. - Тула, 2001. - 190 с.

11. Борискин, О.И. Червячные фрезы с постоянными производящими поверхностями / О.И. Борискин, А.Б. Маликов, А.Л. Сабинина, Н.Г. Стаханов. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2004. - 192 с.

12. Борискин О.И., Стаханов Н.Г., Якушенков А.В. Начальные поверхности при нарезании зубьев червячными фрезами // Современные проблемы и методология проектирования и производства силовых зубчатых передач. Сб. научн. тр. - Тула: ТулГУ, 2000. - С. 163 - 165.

13. Борисов, А.Н. Геометрическая теория автоматизированного проектирования металлорежущих инструментов: дис. ... канд. техн. наук: 05.03.01/ Борисов Александр Николаевич. - Тула, 1993. - 165 с.

14. Горынина, И.В. Метод профилирования червячных фрез для обработки цилиндрических зубчатых деталей / И.В. Горынина // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. - 2017. -№ 8-1. - С. 101-104.

15. ГОСТ 16530 - 83 Передачи зубчатые. Термины, определения и обозначения. - Введ. 1984-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1987. - 49 с.

16. ГОСТ 1643-81 Основные нормы взаимозаменяемости. Передачи зубчатые цилиндрические. Допуски. - Введ. 1981-07-01. - М.: Изд-во стандартов, 1987. - 44 c.

17. ГОСТ 659-89 Станки зубофрезерные вертикальные для цилиндрических колес. Основные параметры и размеры. Нормы точности. -Введ. 1991-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1989. - 15 с.

18. ГОСТ 9324-2015 Фрезы червячные цельные чистовые для цилиндрических зубчатых колес с эвольвентным профилем. Технические условия. - Введ. 2017-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 2017. - 40 с.

19. Грановский, Г.И. Кинематика резания / Г.И. Грановский. - М.: Машгиз, 1948. - 205 с.

20. Григорьев С.Н. Методы повышения стойкости режущего инструмента: учебное пособие / С.Н. Григорьев. - М.: Машиностроение,

2009. - 368 с.

21. Гречишников, В.А. Проектирование режущих инструментов: учебное пособие для вузов 2-е изд., перераб. и доп. / В.А. Гречишников, С.Н. Григорьев, И.А. Коротков, А.Г. Схиртладзе. - Старый Оскол: ТНТ,

2010. - 299 с.

22. Грубин, А. Н. Зуборезный инструмент: в 2 ч. Ч. I / А. Н. Грубин, М. В. Лихциер, М. С. Полоцкий. - М.: Машгиз, 1946. - 246 с.

23. Грубин, А.Н. Зуборезный инструмент: в 2 ч. Ч. II / А.Н. Грубин, М.В. Лихциер, М.С. Полоцкий. - М.: Машгиз, 1946. - 232 с.

24. Демидов, В. В. Пути повышения эффективности зубофрезерования червячно - модульными фрезами / В. В. Демидов, Е. В. Демидова // Обработка материалов резанием. - 2010. - №5(59). - С. 15 - 17.

25. Жихарев, Д. А. Повышение точности червячных фрез за счет совершенствования метода формирования поверхностей режущей части инструмента: дис. ... канд. техн. наук: 05.03.01 / Жихарев Дмитрий Александрович. - Тула, 2009. - 290 с.

26. Зубарев, Ю.М. Современные инструментальные материалы: учебник / Ю.М. Зубарев. - СПб.: Лань, 2014. - 304 с.

27. Иноземцев, Г.Г. Проектирования металлорежущих инструментов / Г.Г. Иноземцев. - М.: Машиностроение, 1984. - 272 с.

28. Колобаев, А.В. Профилирование технологических винтовых поверхностей сборных червячных фрез: дис. ... канд. техн. наук: 05.02.07 / Колобаев Алексей Владимирович. - Тула, 2010. - 146 с.

29. Коганов, И.А. Прогрессивные методы изготовления цилиндрических зубчатых колес / И.А. Коганов, Ю.И. Фёдоров, Е.Н. Валиков. - М.: Машиностроение, 1981. - 136 с.

30. Лашнев, С.И. Формообразование зубчатых деталей реечными и червячными инструментами / С.И. Лашнев. - М.: Машиностроение, 1971. -216 с.

31. Лашнев, С.И. Расчет и конструирование металлоре-жущих инструментов с применением ЭВМ / С.И. Лашнев, М.И. Юликов. -М.: Машиностроение, 1975. - 392 с.

32. Лашнев, С.И. Проектирование режущей части ин-струмента с применением ЭВМ / С.И. Лашнев, М.И. Юликов. - М.: Машиностроение, 1980. - 208 с.

33. Борискин, О.И. Червячные фрезы с постоянными производящими поверхностями: Монография / О.И. Борискин, А.Б. Маликов, А.Л. Сабинина, Н.Г. Стаханов. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2004. - 192 с.

34. Литвин, Ф.Л. Теория зубчатых зацеплений / Ф.Л. Литвин. -М.: Наука, 1968. - 584 с.

35. Литвин, Ф.Л. Справочник конструктора точного приборостроения / Ф.Л. Литвин; под. ред. Ф.Л. Литвина. - М.: Изд. «Машиностроение», 1964. -944 с.

36. Маликов, А.А. Инновационные технологии обработки зубьев цилиндрических колёс / А.А. Маликов, А.В. Сидоркин, А.С. Ямников. -Тула, 2011. - 335 с.

37. Мойсеенко, О.И. Твердосплавные зуборезные инструменты / О.И. Мойсеенко, Л.Е. Павлов, С.И. Диденко - М.: Машиностроение, 1977. -190 с.

38. Палей, М.М. Технология и автоматизация инструментального производства: Учебник для ВУЗов / М.М. Палей. - Волгоград: Волгоградский гос.техн. ун-т, Машиностроение, 1995. - 487 с.

39. Пат. 2532746 С1 Российская Федерация, МПК B23F 21/16. Сборная Червячная фреза / Е.В. Артамонов, В.В. Киреев; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «Тюменский государственный нефтегазовый университет». - № 2013113470/02; заявл. 26.03.2013; опубл. 10.11.2014.

40. Пат. 2680122 С1 Российская Федерация, МПК B23F 21/16. Сборная червячная фреза / Е.В. Артамонов, В.В. Киреев, В.А. Зырянов; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «Тюменский государственный нефтегазовый университет». - № 2017146947; заявл. 28.12.2017; опубл. 15.02.2019, Бюл. № 5.

41. Пат. 1699732 А1 СССР, МПК B23F 21/16. Сборная червячная фреза / В.И. Печеный и др. - № 4723864/08; заявл. 14.06.1989; опубл. 23.12.1991.

42. Пат. 2102202 С1 Российская Федерация, МПК B23F 21/16. Сборная червячная фреза / Ю.И. Мальцев № 95100402/02; заявл. 11.01.1995; опубл. 20.01.1998.

43. Пат. 1794603 А1 СССР, МПК B23F 21/16. Сборная червячная фреза / Д.М. Казаков, М.Б. Карасик № 4829183/08; заявл. 11.03.1990; опубл. 15.02.1993.

44. Пат. 187253 Ш Российская Федерация, МПК B23F 21/16. Сборная червячная фреза / Д.М. Казаков, М.Б. Карасик № 2017146419; заявл. 2017.12.27; опубл. 2019.02.26.

45. Пат. 2 080 218 С1 Российская Федерация, МПК B23F21/16. Сборная червячная фреза / Ю.И. Мальцев, В.А. Лонг. № 92011762/02; заявл. 14.12.1992; опубл. 27.05.1997.

46. Полохин, О.В. Нарезание зубчатых профилей инструментами червячного типа / О.В. Полохин, А.С. Тарапанов, Г.А. Харламов. -М.: Машиностроение, 2007. - 240 с.

47. Панкратов, Ю.М. Профилирование обкатных инструментов / Ю.М. Панкратов. - СПб, 2010. - 157 с.

48. Парфенов В.Э. Конструкция черновой червячной фрезы для обработки зубчатого колеса крупного модуля / В.Э. Парфенов,

A.В. Хандожко, А.В. Киричек // Вестник Брянского государственного технического университета. - 2019. - № 7 (80). - С. 23-29.

49. Проектирование и расчет металлорежущего инструмента на ЭВМ / под ред. О.В. Таратынова. - М.: МГИУ, 2006. - 380 с.

50. Радзевич, С.П. Формообразование поверхностей деталей. Основы теории. Монография / С.П. Радзевич. - К.: Растан, 2001. - 592 с.

51. Родин, П.Р. Основы формообразования поверхностей резанием / П.Р. Родин. - Киев: «Вища школа», 1979. - 192 с.

52. Сахаров, Г.Н. Металлорежущие инструменты / Г.Н. Сахаров, О.Б. Арбузов, Ю.Л. Боровой, В.А. Гречишников, A.C. Киселев. - М.: Машиностроение, 1989. - 328 с.

53. Скрябин, В.Н. Конструкторско-технологическое проектирование сборных червячных фрез с эвольвентной производящей поверхностью: дис. ... канд. техн. наук: 05.02.07 / Скрябин Виталий Николаевич. - Тула, 2012. - 145 с.

54. Справочник конструктора-инструментальщика / под общ. ред.

B.А. Гречишникова, С.В. Кирсанова. 2-е изд., перераб и доп. - М.: Машиностроение, 2006. - 542 с.

55. Справочник инструментальщика / И.А. Ординарцев, Г.В. Филиппов, А.Н. Шевченко и др.; под общ. ред. И.А.Ординарцева. - Л.: Машиностроение, 1987. - 846 с.

56. Фельдштейн, Е. Э. Металлорежущие инструменты: справочник конструктора / Е. Э. Фельдштейн, М. А. Корниевич. - Минск: Новое знание, 2009 .- 1039 с.

57. Феофилов, Н.Д. Контроль расположения и геометрических размеров элементов сборной червячной фрезы / Н.Д. Феофилов, Е.С. Янов //

Известия Тульского государственного университета. Технические науки. -

2015. - № 8-2. - С. 86-92.

58. Феофилов, Н.Д. Влияние переточек и геометрии передних поверхностей сборной червячной фрезы на профиль зубчатых колес / Н.Д. Феофилов, В.Н. Скрябин, И.А. Воробьев, Е.С. Янов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. - 2016. -№ 7-2. - С. 86-92.

59. Феофилов, Н.Д. Системное проектирование зубофрезерования сборными червячными фрезами: дис. ... докт. техн. наук: 05.02.08, 05.02.01 / Феофилов Николай Дмитриевич. - Тула, 1999. - 394 с.

60. Феофилов, Н.Д. Сборная твердосплавная червячная фреза / Н.Д. Феофилов, В.Н. Скрябин, Нгуен Хонг Тиен // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. - 2015. - № 7-1. - С. 8994.

61. Феофилов, Н.Д. Расчет кинематических и статистических углов сборных червячных фрез / Н.Д. Феофилов, С.Л. Рахметов, Е.С. Янов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. -

2016. - № 4. - С. 178-185.

62. Фрайфельд И.А. Инструменты работающие методом обкатки / И.А. Фрайфельд. - М.: Машгиз, 1948. - 252 с.

63. Цвис, Ю.В. Сборные червячные фрезы / Ю.В. Цвис, С.В. Моцыгин.-М.: НИИМАШ, 1976. - 44 с.

64. Янов, Е.С. Тенденции развития зубообработки червячными фрезами за рубежом / Е.С. Янов, М.В. Полев, А.В. Анцев // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. - 2018. - №7. - С. 1218.

65. Ящерицын, П.И. Теория резания: учебник / П.И. Ящерицын, Е.Э. Фельдштейн, М.А. Корниевич. - Минск: Новое знание, 2005 .- 512 с.

66. Artamonov, E.V. Improving the Efficiency of Hobbing Mills / E.V. Artamonov, V.V. Kireev, V.A. Zyryanov // Russian Engineering Research/ -2017. - Vol. 37-5. - P. 447 - 449. - DOI: 10.3103/S1068798X17050057.

67. Artamonov, E.V. Lay-out of cutting blades in an assembly basic rack of a counterpart rack for hob gears / E.V. Artamonov, V.V. Kireev, V.A. Zyryanov // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. - 2020. - № 709. - 044036.-P. 1-6. - DOI: 10.1088/1757-899X/709/4/044036.

68. Bosansky, I. Hobbing as the possibility of C-C gearing production / I. Bosansky, M. Kozuch, M. Veres // The 2nd Int. Conf. «Power Transmissions'06».

- Novi Sad, Serbia & Montenegro, 2006. - P. 267-270.

69. Bouzakis, K.D. Manufacturing of cylindrical gears by generating cutting processes: A critical synthesis of analytical methods / K.D. Bouzakis, E. Lili, N. Michailidis, O. Friderikos // CIRP Annals, Manufacturing Technology, 2008. -Vol. 57. - P. 676-696.

70. Dudas, I. The Theory and Practice of Worm Gear Drives / I. Dudas. -London: Penton Press, 2000 - 314 p.

71. Gyenge, C. Minimising of profile errors of hobs for worm gear machining / C. Gyenge, I. Kismihaly // Procedings of the 11th International DAAM Symposium. Vienna, Austria, 2000. - P. 175-176.

72. Hsu, R.H. Novel variable-tooth-thickness hob for longitudinal crowning in the gear-hobbing process / R.H. Hsu, J.H. Fong // Mech Mach Theory, 2011. -Vol. 46. - P. 1084-1096.

73. Kapil Gupta Advanced Gear Manufacturing and Finishing. Classical and Modern Processes / Kapil Gupta, Neelesh Kumar Jain, Rudolph Laubscher // Academic Press, 2017. - 240 p.

74. Korpuschewski, B. High speed gear hobbing with cemented carbide hobs / B. Korpuschewski, M. Beutner, M. Wengler, M. Kochig, // MM Science Journal.

- 2014. - P. 527-532.

75. Litvin, F.L. Gear Geometry and Applied Theory / F.L. Litvin, A. Fluentes // Cambridge University Press. - 2004. - 800 p. DOI: https://doi.org/10.1017/CBO9780511547126.

76. Mate, M. About the profile accuracy of the involute gear hob / M. Mate, D. Hollanda // Electrical and Mechanical Engineering. - 2017. - Vol. 9. - P. 5-18.

77. Marciniak T. / Worm gear technology // Marciniak T. - Lodz: Scientific Publishing House of the Institute for Operation Technology. - 2013.

78. Troba, N. Analysis of the cutting conditions for radial-axial infeed strategies in gear hobbing / N. Troba, C. Lopenhausa, F. Klockea // 12th CIRP Conference on Intelligent «Computation in Manufacturing Engineering, 18-20 July 2018». - Gulf of Naples, Italy, 2019. - P. 68-73.

79. Nieszporek, T. Cutting tool design and external cylindrical toothing technology / T. Nieszporek // Czestochowa University Press of the Czestochowa University of Technology. - 2013.

80. Nieszporek, T. Shaping the Helical Surface by the Hobbing Method / T. Nieszporek, R. Gol^bski, P. Boral // Procedia Engineering. - 2017. - Vol. 177. - P. 49-56. DOI: https://doi.org/10.1016Zj.proeng.2017.02.181.

81. Nieszporek, T. Enhancing the Accuracy of Composite Hobs / T. Nieszporek, A. Piotrowski. - 2017. - Vol. 177. - P. 155-161.

82. Nieszporek, T. Particular Solution of Cutting Tool Path Applied on Helical Surface with Circular Profile // T. Nieszporek, P. Boral, R. Gol<?bski // Tehnicki vjesnik. 2019. - Vol. 26. P. 22-28.

83. Oczos, K. Improving the functional values of cutting tools / K. Oczos // Mechanik. - 2011. - Vol. 12. - P. 935-941.

84. Pat. Japan 2013000883A, B23F 21/16. Worm segment cutter/ Sture Sjoeoe. Filed June 14, 2012, Date: January 7, 2013.

85. Pat. Germany US 2019 / 0232405 A1, B23F 21/16. Hobbing tool with replaceable cutting inserts/ Andrea Consonni. Filed: Apr. 7 , 2017, Date: Dec . 19, 2018.

86. Pat. KR 20130043511 (A), B23F 21/16. Assembly type hob for cutting gear/ Yoon Sung Dug. Date: April 30, 2013.

87. Phillips, J. General Spatial Involute Gearing, Springer / Phillips, J. -New York, 2003. - 498 p.

88. Piotrowski, A. Enhancing the accuracy of composite hobs / Andrzej Piotrowski, Tadeusz Nieszporek // XXI International Polish-Slovak Conference «Machine Modeling and Simulations 2016». - 2017. - P. 155 - 161.

89. Radzevich, S.P. Gear Cutting Tools, Science and Engineering / S.P. Radzevich // Taylor and Francis Group. - 2017. - 52 p.

90. Radzevich, S.P. Kinematic Geometry of Surface Machining / S.P. Radzevich // CRC Press. - 2007. - 536 p.

91. Radzevich, S.P. On the accuracy of precision involute hobs: An analytical approach / S.P. Radzevich // Journal of Manufacturing Processes. -2007. - Vol. 9(2). - P. 121-136.

92. Radzevich, S.P. A novel design of cylindrical hob for machining of precision involute gears / S.P. Radzevich // ASME J. Mech. Des. - 2007. - Vol. 129. - P. 334 - 345.

93. Simionescu, C.S. Gear Manufacturing Using Worm Cutter With Removable Carbide Plates / C.S. Simionescu // IN-TECH Intl. Conference. -Bratislava. - 2011.

94. Simon, V. Precision of worm gear manufacture / V. Simon // 11th International Conference on Tools. - Hungary University of Miskolc, 2004. P. 7580.

95. Skoc, A. Toothed gears. The principles of operation. Geometric and strength calculations / Skoc A., Switonski E. - Warsaw: WNT. - 2016. - 810 p.

96. Skoczylas, L. New possibilities for gear wheel machining / L. Skoczylas // Mechanik. - 2007. - Vol. 12. - P. 1018-1020.

97. Sovilj-Nikic, I. Analysis of roughness parameters of the tooth-face of model hob milling tool / I. Sovilj-Nikic, S. Sovilj-Nikic, B. Sovil, R. Bokic. -2017. - Vol. 9(3). - P. 99-106.

98. Talar, R. Finish machining of hardened gears wheels using cubic boron nitride (CBN) inserts / R. Talar, A. Stoic // Metalurgija. - 2012. - Vol. 51(2). -P. 253-256.

99. Tseng, J.T. Mathematical model and surface deviation of cylindrical gears with curvilinear shaped teeth cut by a hob cutter / J.T. Tseng, C.B. Tsay // ASME J. Mech. Des. - 2005. - Vol. 127. - P. 982 - 987.

100. Wang, J.H. Rectangle spline hob error analysis of tooth profile / J.H. Wang, G. Zhang // Adv Mater Res. - 2012. - Vol. 411. - P. 222-226.

ПРИЛОЖЕНИЕ А ЧЕРТЕЖ ЧЕРВЯЧНОЙ ФРЕЗЫ

Инд. № подл. Под п. и дата Взам. инд. № Инд. № дибл. Подп. и дата Спаад. № Перд. при мен.

1 к» \Н.контр. | 1 Разраб. 9 Формат

1 Зона

45 оо Поз.

Борискин О.И. \Борискин О.Й\ 1 1

45 1 \5 45 1 § КД21391855.ИМС.08 КД.2139Ш.ИМС.07 к) 45 8* \5 45 n0 С 45 КЛ21.391855Ш.03 \5 45 § 1 КД21391855.ИМС01 КЙ.21.3Ж5.ИМС.00 СБ Обозначение

1 Подп. 1

1

Р Ш21.391855.ИМС.00

Винт Пластина опорная Пластина опорная Пластина опорная Пластина опорная Сц.харь опорный Сцхарь $ 1 1 § Корпус прадозаходный Корпус леЬозаходный Детали 1 ! § $ § 1 1 Сборочные единицы ! 1 1 пэ

Лит. 1 Лист 1 Листод 1

кз кз —\ Кол.

Примечание

ПРИЛОЖЕНИЕ Б ЧЕРТЕЖ ЗУБЧАТОГО КОЛЕСА

ПРИЛОЖЕНИЕ В КОД ПРОГРАММЫ

using System;

using System.Collections.Generic; using System.ComponentModel; using System.Data; using System.Drawing; using System.Linq; using System.Text; using System.Threading.Tasks; using System.Windows.Forms;

namespace HobCutter {

struct Value {

double zi, r0, siny, yi, alsh;

public void SetValue(double nzi, double nro, double nsiny, double

nyi, double nalflash) {

zi = nzi;

r0 = nro;

siny = nsiny;

yi = nyi;

alsh = nalflash;

}

public double Zi {

get { return zi; } set { zi = value; }

}

public double R0 {

get { return r0; } set { r0 = value; }

}

public double Siny {

get { return siny; } set { siny = value; }

}

public double Yi {

get { return yi; } set { yi = value; }

}

public double alflash {

get { return alsh; } set { alsh = value; }

}

}

public partial class Form1 : Form {

int absval = 0; double BW1 = 0; double dm0 = 0; double gai6 = 0; int Z = 0;

Value[] Values = new Value[27];

public Form1() {

InitializeComponent(); textBox1.Text = "200"; textBox2.Text = "4"; textBox3.Text = "20"; textBox4.Text = "1"; textBox7.Text = "-10";

}

private string printspace(int sb) {

string str = "";

for (int i = 0; i < sb; i++) {

str += " ";

}

return str;

}

private double returnalfash(int i, double Pn, double xn, double a0, double xk, double tm0, double gamma, double absval, double dm0, double c0,

double Pz0) {

double yn = -(Pn / 4 + xn * Math.Tan(20 * Math.PI / 180));

double yk = -(Pn / 4 + xk * Math.Tan(a0 * Math.PI / 180));

double xi = xn + (xk - xn) / 10 * (i - 1);

double yi = yn + (yk - yn) / 10 * (i - 1);

double alfa = Math.Atan((yk - yn) / (xk - xn)) * 180 / Math.PI; if (alfa < 0) alfa = 180 + alfa;

double tgi = Math.Tan(alfa * Math.PI / 180) / Math.Cos((90 - tm0)

* Math.PI / 180);

double tgu = xi / (tgi * (dm0 / 2 - xi));

double Psi = ((xi / tgi) + (yi / Math.Cos((90 - tm0) * Math.PI / 180))) / (dm0 / 2);

double R0 = ((dm0 / 2 - xi)) / Math.Cos(Math.Atan(tgu));

double Delta = Math.Atan(tgu) - Psi;

double tgi1 = Math.Atan(tgi) * 180 / Math.PI;

double tgu1 = Math.Atan(tgu) * 180 / Math.PI;

double EPsi = tgu1 - tgi1;

double C0 = (dm0 + 2 * (c0 + 1) * (absval)) / 2 * Math.Sin(gamma

* Math.PI / 180);

double sinw0 = 2 * C0 / dm0;

double singa = C0 / R0;

double gai = Math.Asin(C0 / R0) * 180 / Math.PI; ;

double xy = R0 * Math.Cos(Math.Asin(singa)) - dm0 / 2 * Math.Cos(Math.Asin(sinw0)) ;

double deltak = Math.Asin(sinw0) - Math.Asin(singa);

double fi = deltak - Delta;

double zi = fi * Pz0 / (2 * Math.PI);

double zi11 = returnzi(11, Pn, xn, a0, xk, tm0, gamma, absval, dm0, c0, Pz0);

double xy11 = returnxyi(11, Pn, xn, a0, xk, tm0, gamma, absval, dm0, c0, Pz0);

double zi1 = returnzi(1, Pn, xn, a0, xk, tm0, gamma, absval, dm0,

c0, Pz0);

double xy1 = returnxyi(1, Pn, xn, a0, xk, tm0, gamma, absval, dm0, c0, Pz0);

double tgalfash = (zi11 - zi1) / (xy11 - xy1);

double alfash = Math.Atan(tgalfash) * 180 / Math.PI;

return alfash;

}

private double returnzi(int i,double Pn,double xn, double a0, double xk, double tm0, double gamma, double absval, double dm0, double c0, double Pz0)

{

double yn = -(Pn / 4 + xn * Math.Tan(20 * Math.PI / 180));

double yk = -(Pn / 4 + xk * Math.Tan(a0 * Math.PI / 180));

double xi = xn + (xk - xn) / 10 * (i - 1);

double yi = yn + (yk - yn) / 10 * (i - 1);

double alfa = Math.Atan((yk - yn) / (xk - xn)) * 180 / Math.PI; if (alfa < 0) alfa = 180 + alfa;

double tgi = Math.Tan(alfa * Math.PI / 180) / Math.Cos((90 - tm0)

* Math.PI / 180);

double tgu = xi / (tgi * (dm0 / 2 - xi));

double Psi = ((xi / tgi) + (yi / Math.Cos((90 - tm0) * Math.PI / 180))) / (dm0 / 2);

double R0 = ((dm0 / 2 - xi)) / Math.Cos(Math.Atan(tgu));

double Delta = Math.Atan(tgu) - Psi;

double tgi1 = Math.Atan(tgi) * 180 / Math.PI;

double tgu1 = Math.Atan(tgu) * 180 / Math.PI;

double EPsi = tgu1 - tgi1;

double C0 = (dm0 + 2 * (c0 + 1) * (absval)) / 2 * Math.Sin(gamma

* Math.PI / 180);

double sinw0 = 2 * C0 / dm0;

double singa = C0 / R0;

double gai = Math.Asin(C0 / R0) * 180 / Math.PI; ;

double xy = R0 * Math.Cos(Math.Asin(singa)) - dm0 / 2 * Math.Cos(Math.Asin(sinw0)) ;

double deltak = Math.Asin(sinw0) - Math.Asin(singa);

double fi = deltak - Delta;

double zi = fi * Pz0 / (2 * Math.PI);

return zi;

}

private double returnzi2(int i, double Pn, double xn, double a0,

double xk, double tm0, double gamma, double absval, double dm0, double c0,

double Pz0) {

double yn = (Pn / 4 + xn * Math.Tan(20 * Math.PI / 180));

double yk = (Pn / 4 + xk * Math.Tan(a0 * Math.PI / 180));

double xi = (xn + (xk - xn) / 10 * (i - 1));

double yi = yn + (yk - yn) / 10 * (i - 1);

double alfa = Math.Atan((yk - yn) / (xk - xn)) * 180 / Math.PI; alfa = (alfa);

double tgi = Math.Tan(alfa * Math.PI / 180) / Math.Cos((90 - tm0)

* Math.PI / 180);

double tgu = xi / (tgi * (dm0 / 2 - xi));

double Psi = ((xi / tgi) + (yi / Math.Cos((90 - tm0) * Math.PI / 180))) / (dm0 / 2);

double R0 = ((dm0 / 2 - xi)) / Math.Cos(Math.Atan(tgu));

double Delta = Math.Atan(tgu) - Psi;

double tgi1 = Math.Atan(tgi) * 180 / Math.PI;

double tgu1 = Math.Atan(tgu) * 180 / Math.PI;

double EPsi = tgi1 - tgu1;

double C0 = (dm0 + 2 * (c0 + 1) * (absval)) / 2 * Math.Sin(gamma * Math.PI / 180);

double sinw0 = 2 * C0 / dm0;

double singa = C0 / R0;

double gai = Math.Asin(C0 / R0) * 180 / Math.PI; ;

double xy = R0 * Math.Cos(Math.Asin(singa)) - dm0 / 2 * Math.Cos(Math.Asin(sinw0));

double deltak = (Math.Asin(sinw0) - Math.Asin(singa));

double fi = deltak - Delta;

double zi = fi * Pz0 / (2 * Math.PI);

return zi;

}

private double returnxyi(int i, double Pn, double xn, double a0, double xk, double tm0, double gamma, double absval, double dm0, double c0,

double Pz0) {

double yn = -(Pn / 4 + xn * Math.Tan(20 * Math.PI / 180));

double yk = -(Pn / 4 + xk * Math.Tan(a0 * Math.PI / 180));

double xi = xn + (xk - xn) / 10 * (i - 1);

double yi = yn + (yk - yn) / 10 * (i - 1);

double alfa = Math.Atan((yk - yn) / (xk - xn)) * 180 / Math.PI; if (alfa < 0) alfa = 180 + alfa;

double tgi = Math.Tan(alfa * Math.PI / 180) / Math.Cos((90 - tm0)

* Math.PI / 180);

double tgu = xi / (tgi * (dm0 / 2 - xi));

double Psi = ((xi / tgi) + (yi / Math.Cos((90 - tm0) * Math.PI / 180))) / (dm0 / 2);

double R0 = ((dm0 / 2 - xi)) / Math.Cos(Math.Atan(tgu));

double Delta = Math.Atan(tgu) - Psi;

double tgi1 = Math.Atan(tgi) * 180 / Math.PI;

double tgu1 = Math.Atan(tgu) * 180 / Math.PI;

double EPsi = tgu1 - tgi1;

double C0 = (dm0 + 2 * (c0 + 1) * (absval)) / 2 * Math.Sin(gamma

* Math.PI / 180);

double sinw0 = 2 * C0 / dm0;

double singa = C0 / R0;

double gai = Math.Asin(C0 / R0) * 180 / Math.PI; ;

double xy = R0 * Math.Cos(Math.Asin(singa)) - dm0 / 2 * Math.Cos(Math.Asin(sinw0));

return xy;

}

private void Btn_clk_Click(object sender, EventArgs e) {

Form2 TD = new Form2(); TD.textBox1.Text = "0,25"; TD.textBox2.Text = "0";

double c0 = 0; double d0 = 0;

// Show testDialog as a modal dialog and determine if DialogResult = OK.

if (TD.ShowDialog(this) == DialogResult.OK) {

// Read the contents of testDialog's TextBox. //c0 = TD.textBox1.Text; if (TD.textBox1.Text != "")

{

try {

c0 = Convert.ToDouble(TD.textBox1.Text.ToString()) ;

}

catch {

string number = TD.textBox1.Text.ToString(); number.Replace(".", " ,"); c0 = Convert.ToDouble(number);

}

}

if (TD.textBox2.Text != "") {

d0 = Convert.ToDouble(TD.textBox2.Text.ToString());

}

}

else {

//this.txtResult.Text = "Cancelled";

int test = Convert.ToInt32(TD.textBox1.Text.ToString());

}

TD.Dispose();

int ndf = Convert.ToInt32(textBox1.Text); absval = Convert.ToInt32(textBox2.Text) ; Z = Convert.ToInt32(textBox4.Text); double a0 = Convert.ToInt32(textBox3.Text); double gamma = Convert.ToInt32(textBox7.Text);

double ha0 = (c0 + 1) * absval;

richTextBox1.Text = "ha0 = " + (ha0).ToString(); richTextBox1.Text += "\n" + "Pn = " + (absval * Math.PI).ToString () ;

dm0 = ndf - 2 * ha0;

richTextBox1.Text += "\n" + "dm0 = " + (dm0).ToString(); richTextBox1.Text += "\n" + "tg(xm0) = " + ((absval * Z)/ (dm0) ) .ToString() ;

richTextBox1.Text += "\n" + "xm0 = " + (Math.Atan(((absval * Z) / (dm0))) * 180 / Math.PI).ToString();

double tm0 = Math.Truncate((Math.Atan(((absval * Z) / (dm0))) * 180 / Math.PI * 60)) / 60;

richTextBox1.Text += "\n" + "xm0 (npMHHTHM) = " + (tm0).ToString();

richTextBox1.Text += "\n" + "P = " + (90 - tm0).ToString(); BW1 = (90 - tm0);

double dm1 = Z * absval / Math.Sin(tm0 * Math.PI / 180); dm0 = dm1;

richTextBox!.Text += "\n" + "dm0 =" + (dm0).ToString();

richTextBox1.Text += "\n" + "da0 = " + (dm0 + 2 * (c0 + 1) * (absval)) .ToString( );

richTextBox1.Text += "\n" + "Px0 =" + ((absval * Math.PI) / Math.Sin((90 - tm0) * Math.PI/18 0)).ToString();

richTextBox1.Text += "\n" + "Pz0 =" + ((absval * Math.PI * Z) / Math.Sin((90 - tm0) * Math.PI / 18 0)).ToString();

double Pz0 = (absval * Math.PI * Z) / Math.Sin((90 - tm0) * Math.PI / 180);

richTextBox1.Text += "\n" + "p0 =" + (Pz0/ (2 *Math.PI)) .ToString() ;

richTextBox1.Text += "\n" + "tg(at0) =" + (Math.Tan(20 * Math.PI / 180) / Math.Cos((90 - tm0) * Math.PI / 18 0)).ToString();

double P4 = Math.Tan(20 * Math.PI / 180) / Math.Cos((90 - tm0) * Math.PI / 180);

richTextBox1.Text += "\n" + "at0 =" + (Math.Atan(P4) * 180 / Math.PI).ToString();

richTextBox1.Text += "\n" + "db0 =" + (dm0 * Math.Cos(Math.Atan(P4) * 180 / Math.PI * Math.PI / 18 0)).ToString();

richTextBox1.Text += "\n" + "tg^B =" + ((dm0 * Math.Cos(Math.Atan(P4) * 180 / Math.PI * Math.PI / 180)) / (2 * (Pz0 / (2 * Math.PI)))).ToString();

richTextBox1.Text += "\n" + "^b =" + (Math.Atan(((dm0 * Math.Cos(Math.Atan(P4) * 180 / Math.PI * Math.PI / 180)) / (2 * (Pz0 / (2 * Math.PI))))) * 180 / Math.PI).ToString ();

// B^OK 2

double Pn = (absval * Math.PI); double xn = ha0; double xk = -ha0; int sb = 5;

richTextBox2.Text = "№" + printspace(sb-2) +"xn" + printspace(sb) + "xk" + printspace(4*sb) + "yn" + printspace(6*sb) + "yk" + printspace(4*sb-2) + "xi" + printspace(4*sb) + "yi" + printspace(3*sb-1) + "a(i)" + printspace(4*sb) + "tgx(i)" + printspace(5*sb) + "tgp" + printspace(6*sb) +

+ printspace(4*sb) + "r0" + printspace(6*sb) + "50" + printspace(4*sb) + "Ç0" + printspace(4*sb) + "c0" + printspace(2*sb) + "sinyw0" +

printspace(3*sb) + "siny(i)" + printspace(4*sb) + "y(i)" + printspace(3 * sb) + "xy" + printspace(4*sb) + "5k" + printspace(4*sb) + "pi" + printspace(4*sb) + "zi" + "\n";

richTextBox8.Text = "tga'" + printspace(sb * 5) + "a" + printspace(sb * 5) + "H0" + printspace(sb * 4) + "Hi" + printspace(sb * 4) + "A" + "\n";

double xyp6 = 0; double zip6 = 0; double tgalfap6 = 0;

for {

(int i = 1; i < 12; i++)

double double double double double

yn = yk = xi = yi = alfa

-(Pn / 4 + xn * Math.Tan

-(Pn / 4 + xk * Math.Tan

xn + (xk - xn) / 10 * (i

yn + (yk - yn) / 10 * (i

Math.PI;

tm0) * Math.PI

if (alfa < double tgi / 180) ; double tgu

= Math.Atan((yk - yn) /

0) alfa = 180 + alfa; = Math.Tan(alfa * Math

20 * Math. a0 * Math. - 1) ; - 1) ;

(xk - xn))

PI PI

180)); 180));

* 180 /

PI / 180) / Math.Cos((90 = xi / (tgi * (dm0 / 2 - xi));

double Psi = ((xi / tgi) + (yi / Math.Cos((90 -

tm0)*Math.PI/180))) / (dm0/2);

double R0 = ((dm0 / 2 - xi)) / Math.Cos(Math.Atan(tgu));

double Delta = Math.Atan(tgu) - Psi;

double tgi1 = Math.Atan(tgi) * 180 / Math.PI;

double tgu1 = Math.Atan(tgu) * 180 / Math.PI;

double EPsi = tgi1 - tgu1;

double C0 = (dm0 + 2 * (c0 + 1) * (absval)) / 2 * Math.Sin(gamma * Math.PI / 180);

double sinw0 = 2 * C0 / dm0;

double singa = C0 / R0;

double gai = Math.Asin(C0 / R0) * 180 / Math.PI; ;

double xy = R0 * Math.Cos(Math.Asin(singa)) - dm0 / 2 * Math.Cos(Math.Asin(sinw0));

double deltak = Math.Asin(sinw0) - Math.Asin(singa);

double fi = deltak - Delta;

double zi = fi * Pz0 / (2 * Math.PI);

double zi11 = returnzi(11, Pn, xn, a0, xk, tm0, gamma, absval, dm0, c0, Pz0) ;

double xy11 = returnxyi(11, Pn, xn, a0, xk, tm0, gamma, absval, dm0, c0, Pz0);

double zi1 = returnzi(1, Pn, xn, a0, xk, tm0, gamma, absval,

dm0, c0, Pz0);

double xy1 = returnxyi(1, Pn, xn, a0, xk, tm0, gamma, absval,

dm0, c0, Pz0);

double xy6 = returnxyi(6, Pn, xn, a0, xk, tm0, gamma, absval,

dm0, c0, Pz0);

double zi6 = returnzi(6, Pn, xn, a0, xk, tm0, gamma, absval,

dm0, c0, Pz0);

double tgalfash = (zi11 - zi1) / (xy11 - xy1);

double alfash = Math.Atan(tgalfash)*18 0/Math.PI;

double alfash6 = returnalfash(6, Pn, xn, a0, xk, tm0, gamma,

absval, dm0, c0, Pz0) ;

180);

double H0 = xy6 - (zi6 / Math.Tan(alfash6 * Math.PI / 180)); double Hi = xy - (zi / Math.Tan(alfash * Math.PI / 180)); double deldelta = (H0 - Hi) * Math.Sin(alfash * Math.PI /

Values[i].SetValue(zi,R0,singa,gai,alfash);

xn.ToString() yn.ToString() xi.ToString() printspace(sb printspace(sb printspace(sb + Math.Round( Math.Round(si + Math.Round(

if (i == 6) gai6 = gai;

int sk = sb; if (i > 9) sk -=2;

string stgu = Math.Round(tgu, 11).ToString(); if (stgu == "0") stgu = "0,00000000000"; string sR0 = R0.ToString ();

if (sR0 == "-88,8") sR0 = "-88,8000000000000"; richTextBox2.Text += i.ToString() + printspace(sk) + + printspace(sb) + xk.ToString() + printspace(sb) + + printspace(sb) + yk.ToString() + printspace(sb) + + printspace(sb) + Math.Round(yi,11).ToString() + ) + alfa.ToString() + printspace(sb) + tgi.ToString() + ) + stgu + printspace(sb) + Math.Round(Psi, 11).ToString() + ) + sR0 + printspace(sb) + Math.Round(Delta,6) + printspace(sb) EPsi,6) + printspace(sb) + Math.Round(C0,6) + printspace(sb) + nw0,6) + printspace(sb) + Math.Round(singa,6) + printspace(2*sb) gai,6) + printspace(sb) + Math.Round(xy,6) + printspace(sb*2) +

Math.Round(deltak,6) + printspace(sb*2) + Math.Round(fi,4) + printspace( sb*2) + Math.Round(zi,6) + "\n";

richTextBox8.Text += Math.Round(tgalfash, 6) + printspace(sb * 2) + Math.Round(alfash, 6) + printspace(sb * 2) + Math.Round(H0, 6) + printspace(sb * 2) + Math.Round(Hi, 6) + printspace(sb * 2) +

Math.Round(deldelta, 6) + "\n"; }

richTextBox2.Text += "\n" + "\n" + "\n"; richTextBox8.Text += "\n" + "\n" + "\n";

xn = -ha0; xk = ha0;

for (int i = 1; i < 12; i++) {

double yn = (Pn / 4 + xn * Math.Tan(20 * Math.PI / 180));

double yk = (Pn / 4 + xk * Math.Tan(a0 * Math.PI / 180));

double xi = (xn + (xk - xn) / 10 * (i - 1));

double yi = yn + (yk - yn) / 10 * (i - 1);

double alfa = Math.Atan((yk - yn) / (xk - xn)) * 180 /