Повышение надежности работы резьбовых резцов на основе компьютерного моделирования их конструктивных и геометрических параметров

Пьей Пьхо Аунг

Повышение надежности работы резьбовых резцов на основе компьютерного моделирования их конструктивных и геометрических параметров тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Пьей Пьхо Аунг

Пьей Пьхо Аунг
кандидат наук
2023

Специальность ВАК РФ00.00.00

Количество страниц 130

Пьей Пьхо Аунг. Повышение надежности работы резьбовых резцов на основе компьютерного моделирования их конструктивных и геометрических параметров: дис. кандидат наук: 00.00.00 - Другие cпециальности. ФГБОУ ВО «Московский государственный технологический университет «СТАНКИН». 2023. 130 с.

Оглавление диссертации кандидат наук Пьей Пьхо Аунг

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Классификации основных видов резьб по форме и размерами профиля, основным геометрическим параметром, показателям точности, качеству резьбы

1.2. Анализ конструкций резьбовых резцов с многопрофильными

пластинами и способы базирования и крепления пластин

1.4. Обзор основных исследований в области нарезания резьб сборными

резьбовыми резцами

1.5 Влияние точности установки резьбовых резцов относительно оси детали Ду на их геометрические параметры и параметры нарезаемых

резьб

Выводы по главе

ГЛАВА 2. ВЫЯВЛЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ВЗАИМОСВЯЗЕЙ ПАРАМЕТРОВ РЕЗЬБОВЫХ РЕЗЦОВ С ПАРАМЕТРАМИ ДЕТАЛИ И ВЛИЯНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ДУ НА ИЗМЕНЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ у ,а И РАЗМЕРЫ ПРОФИЛЯ РЕЗЬБЫ

2.1 Использование графовых структур для выявления функциональных взаимосвязей параметров резьбовых резцов с параметрами детали

2.2 Формирование погрешности геометрических параметров резьбовых резцов в статике при нарезании резьб с углом подъёма резьб т<1°30' и их влияние на параметры профиля резьбы при значении углов резца а>0°, у=0° при погрешности установки резца относительно оси детали Ду^0

2.3 Определение погрешности геометрических параметров резцов при погрешности по переднему углу Ду>0° при нарезании резьб с углом подъёма резьбы т <1°30' и их влияние на параметры профиля резьбы

2.4 Определение погрешности геометрических параметров резцов при Ду < 0°, а > 0° при т <1°30' резьбы

2.5 Определение геометрических параметров резца в различных сечениях

и режущей кромке в критических точках профиля

Выводы по главе

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ПОГРЕШНОСТЕЙ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РЕЗЦОВ И ПАРАМЕТРОВ РЕЗЬБЫ С УЧЕТОМ ЗНАЧЕНИЙ Ду И Ду

3.1 Структура программы

3.2 Тексты программных модулей в программе Microsoft Visual Studio

3.3 Примеры расчета

3.4 Исследование изменения геометрические параметров резьбовых резцов при нарезании резьб с т > 0 при различных значении углов резца у,

а, X и величины погрешности установки Ду

Выводы по главе

ГЛАВА 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ РЕЖУЩИХ КРОМОК ОДНОПРОФИЛЬНЫХ И МНОГОПРОФИЛЬНЫХ РЕЗЬБОВЫХ РЕЗЦОВ И ПЛОЩАДИ СНИМАЕМОЙ СТРУЖКИ

4.1 Определение длины режущих кромок однопрофильных резцов с учетом схемы резания

4.2 Примеры расчета

4.3 Тексты программных модулей в программе Microsoft Visual Studio

Выводы по главе

ГЛАВА 5. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ПРОФИЛЯ РЕЗЦА С УЧЕТОМ ПЕРЕДНЕГО УГЛА у^0° И Х=0°

5.1. Коррекции профиля резьбонарезного резца при X=0, у^0 в плоскости

передней поверхности

5.2 Тексты программных модулей в программе Microsoft Visual Studio

Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Детали с резьбой различного вида широко распространены в машиностроении авиастроении, в автомобилестроении и других отраслях. Основным типом инструмента для обработки резьбы являются резцы различных конструкции. Наиболее распространенным является резец со сменной твердосплавной пластиной однопрофильного и многопрофильного типа. Эффективность его работы и производительность, стойкость, качество обработанной резьбы зависят от качественного исполнения формы режущих кромок, выбора оптимальных геометрических параметров, выбора способов крепления, установки пластин на корпусе резца, установка резца относительно детали.

Данная работа посвящена исследованию влияния погрешности установка резца (режущей кромка) на параметры профиля резца, геометрических параметры резца, что в конечном счете влияет на точность профиля резьбы, качество поверхности, на износ и поломку режущей кромки резца.

Актуальность темы исследования. В связи с освоением технологии глубокого бурения, освоением морских и северных территорий повышаются требования к сооружению конструкций нефтегазодобывающего оборудования. Модульность используемого нефтедобывающего оборудования обеспечивается различными резьбовыми соединениями. В используемом оборудовании задействованы резьбовые соединения, отличающиеся диаметром, шагом, конусностью и профилем резьбы. Требования высокой герметичности, надежности, взаимозаменяемости, а также ряд других важных параметров приводят к созданию новых резьбовых соединений. В связи с этим появляются новые эксклюзивные разработки и патенты, требующие создания нового инструмента. Анализ резьбонарезного инструмента зарубежных фирм указывает на отставание российских компаний в области производства высокоэффективного инструмента. Одним из перспективных направлений развития инструмента в

России может стать разработка и применение резьбового токарного инструмента с многопрофильными сменными пластинами, конструкция которых пока не исследована в достаточной степени.

Степень разработанности темы. В научной и патентной литературе приводится ряд направлении по повышению надежности работы сборных резьбовых резцов.

Исследованию вопросов нарезания резцами посвящена разработанная исследователями инструментальщиками И.И. Семеченко, Г.Н. Сахарова, В.Д. Боброва, Г.И. Грановского, В.С. Петрухина, П.Р. Родина, И.С. Лащнева, Т.А. Султанова, С.П Карцева и ряда других, в которых представлена теория проектирования резьбовых инструментов, в том числе цельных и сборных резьбовых резцов.

Влияние погрешности параметров резьбовых резцов на параметры резьбы приведена в работах В.Г Якухина, А.С. Ямникова, А.С. Верещаки, В.А. Гречишникова, В.А. Косарева, Ю.Е. Петухова, Е.В. Артамонова.

Вопросы моделирования процесса нарезания резьб посвящены работы Н.М Капустина, А.А Маталина, Ю.М Соломецева, А.И Половинкина, П.И Ящерицина, Е.В Фомина, С.Г Енельянова, В.И Малыгнна, В.В Матвеева и ряда других авторов.

Проблема влияния погрешности установки резьбовых резцов на погрешности профиля резьбы, геометрические параметры инструмента, стойкость и инструмента и качество нарезаний резьбы изучена недостаточно, что не позволяет прогнозировать показатели качества изделии.

Цель работы. Целю работы является повышение надежности резьбовых резцов с однопрофильными и многопрофильными пластинами на основе системного моделирования схем резания и в определении степени влияния погрешности установки режущей кромки резца относительно оси детали на геометрические параметры резца и параметры профиля резьбы.

Задачи исследования:

1. Анализ и проведение исследований параметров резьбы с учетом технических требований.

2. Анализ резьбовых резцов с твердосплавными однопрофильными и многопрофильными пластинами и их основные характеристики.

3. Исследование влияния погрешности установки резьбовых резцов относительно центров с использованием компьютерного моделирования технологии изготовления резьбы при разных заданных параметров резьбовых резцов и параметров их установки. Анализ условий работы резьбовых резцов с однопрофильными и многопрофильными твердосплавными пластинами при угле подъёма резьбы т<1°30'.Анализ условий работы резьбовых резцов при угле подъёма резьбы т>1°30'.

4. Формирование алгоритма определения длины режущих кромок однопрофильных и многопрофильных резцов с последующей разработкой программы с целю определения сил резания по площади срезаемой слоя стружки или длине режущей кромки.

5. Профилирование резьбовых резцов для нарезания резьбы любого профиля резцами с передним углом у>0° и углом наклона Х=0° с последующим разработкой программы по определению профиля резца.

Объектом исследования являются сборные резьбовые резцы для обработки цилиндрических резьб с различными параметрами.

Предметом исследования являются изменения геометрических параметров резцов с учетом погрешности их установки относительно центров и влияния этих погрешности на профиль резьбы.

Научная новизна работы состоит в:

- анализе взаимосвязей параметров сборных однопрофильных резьбовых

резцов с параметрами резьбы;

- раскрытии взаимосвязей погрешности установки резьбовых резцов

относительно центров, с погрешностями параметров резьбы;

- определения степени влияния положения инструмента относительно

заготовки на его геометрические параметры;

- построении алгоритма моделирования процесса профилирования резьбовых резцов;

- формировании алгоритма определения длины режущих кромок однопрофильных и многопрофильных резцов с целью определении сил резания.

Положения, выносимые на защиту:

- Система формирования по определению погрешностей геометрических параметров резцов и элементов профиля резьбы в зависимости от погрешности установки инструмента относительно оси детали.

- Алгоритм и программа по определению погрешностей геометрических параметров резцов и погрешностей профиля резьбы с учетом отклонений от номинала переднего угла и смещения вершины резца относительно оси детали.

- Система формирования по определению суммарной длины режущих кромок и площади снимаемой стружки однопрофильных и многопрофильных резцов для различных схем резаниях при нарезании резьбы.

- Алгоритм и программа по профилированию резьбовых резцов при угле подъема резьбы т> 0° и переднем угле у > 0°.

Теоретическая значимость. Теоретическая значимость диссертационной работы заключается в раскрытии взаимосвязей конструктивных и геометрических параметров резьбовых резцов с параметрами профиля резьбы детали, с учетом погрешности установки резца относительно центров.

Практическая значимость работы состоит в

- возможностях определения погрешности формирования параметров профиля резьбовых пластин с учетом погрешности установки резца;

- определении погрешности геометрических параметров инструмента и их влияния на точности и качество резьбы.

Методы исследования. В работе использованы методы прогнозирования режущих свойств инструмента, теория проектирования режущего инструмента и

компьютерное моделирование. В данной работе с использованием следующих программных продуктов: система автоматизированного проектирования T-Flex CAD, системы автоматизированного создания управляющих программ T-Flex CAM, Solidworks2018, Visual Studio, система математического моделирования MathCAD.

Степень достоверности полученных результатов. Степень достоверности подтверждена общепринятым подходом к исследованию задач, а также аналитическими расчетами и графиками, отражающими взаимосвязи влияния параметров установки резьбовых резцов на параметры резьб.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Диссертационная работа соответствует научной специальности 2.5.5 - «Технология и оборудование механической и физико-технической обработки» в части пунктов п.3 и 6 её паспорта.

Публикации. Основные результаты исследований изложены в 5 научных статьях, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ, 2 статьи в журналах, индексируемых в наукометрических базах Web of Science и РИНЦ. Кроме того, подана заявка на свидетельство на программу для ЭВМ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шестых глав, и заключения с общим объемом 130 страниц, содержит 72 рисунков и 22 таблицы. Список цитируемой литературы включает 104 наименования.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Детали с резьбой относятся к числу наиболее распространенных в машиностроении и не могут быть изготовлены без соответствующего инструмента. Для формирования поверхности резьбы используются металлорежущие инструменты: резцы, резьбофрезы, метчики, плашки, резьбонарезные головки и т.д., а также инструменты, работающие по методу пластической деформации: ролики, накатники и т.д. Несмотря на разнообразие, наиболее распространённым является инструмент токарной группы, отличающийся простотой и универсальностью. Универсальность достигается за счет использования резцов со сменными резьбовыми пластинами.

Резьбовые поверхности используются для обеспечения разъемных соединений при соединительных элементах, для передачи перемещения отдельных деталей, узлов и механизмов, для придания деталям, узлам и механизмам неподвижности, а также для герметичности. Вследствие этого разнообразие геометрических параметров сочетается с различными профилями резьбы и требует создания специального резьбового инструмента. Поэтому токарные резьбовые резцы со сменными резьбовыми пластинами заняли место в технологии производства как наиболее эффективный инструмент.

Нарезание резьбы резцами происходит за несколько рабочих проходов и требует достаточного машинного времени, тогда как многопрофильные резьбовые резцы способны сократить количество рабочих проходов. Многопроходное нарезание резьбы имеет ряд преимуществ: низкую шероховатость и высокую точность обработанной поверхности; дешевизну и простоту конструкции инструмента; высокую гибкость использования разных схем и форм профиля резьбы на одной державке; возможность использовать сменные многогранные пластины без привязки инструмента. Несмотря на то, что однопрофильные резцы уступает по производительности многопрофильным, которые на сегодняшний день

в большом объеме используется многопрофильные резьбовые резцы, но в моей стране Мьянма только начало.

Резьбовые резцы могут использоваться на универсальном оборудовании, автоматических линиях и современных станках с ЧПУ. Современное оснащение станков многофункциональными стойками с ЧПУ позволяет на неспециализированных предприятиях внедрить новые технологии использования многопроходного нарезания резьбы. Разнообразие резьбонарезных пластин позволяет подстроиться под размеры и материал обрабатываемого изделия.

Развитию направления токарного резьбонарезного инструмента со сменными многокромочными и многопрофильными пластинами способствуют следующие факторы: повышение требований к резьбовым соединениям, увеличение производительности, повышение рентабельности, появление новых станков с ЧПУ, развитие многопрофильности предприятий.

Поиск новых решений резьбонарезного инструмента со сменными пластинами ориентирован на следующие направления: повышение прочности и твердости режущего элемента с помощью комбинирования инструментального материала с геометрий режущей кромки, увеличение стойкости инструмента за счет разработки новых комбинации инструментального материала и покрытий, поиск технологических методов повышения адгезии к обрабатываемому материалу, разработка новой геометрии резца для улучшения отвода стружки и тепла из зоны резания, повышение производительности на основе выбора оптимальных геометрических параметров резцов, повышение точности при выборе метода проектирования, повышение универсальности за счет вариантов базирования пластины.

Одной из важных проблем исследования при нарезании резьбы является степень влияния параметров установки резца относительно оси детали на геометрические параметры резца и, как следствие, на параметры профиля резьбы, что является темой данной работы.

1.1. Классификации основных видов резьб по форме и размерами профиля, основным геометрическим параметром, показателям точности, качеству резьбы

Резьбовые соединения можно классифицировать по многим параметрам: по расположению, по форме профиля в нормальном сечении, по назначению и т.д. Классификация по конструктивным параметрам:

• по месту расположения поверхности: внутренняя и наружная;

• по форме поверхности: коническая и цилиндрическая;

• по направлению угла подъема резьбы: правая и левая;

• по числу заходов: однозаходная или многозаходная; многозаходная -это резьба, образованная двумя или более выступами, которые равномерно расположены заходами;

• по форме профиля: прямоугольная, треугольная, круглая, трапецеидальная, упорная, ленточная, и т.д.;

• по совокупности размеров диаметра, шага и длины: крупная резьбы, нормальная резьба, мелкая резьба;

• по размерности: метрическая и дюймовая;

• по шагу Р: с мелким шагом (Р < 1 мм) со средним шагом (Р = 1.. .2,5 мм), с крупным шагом (Р > 3 мм);

• по выходу резьбы: со сбегом, без сбега.

Также можно классифицировать по эксплуатационным признакам: крепежная резьба, ходовая резьба, крепежно-уплотнительная, специальная. Подробнее рассмотрим основные резьбовые соединения (схема 1).

Одной из самых распространенных резьб является метрическая резьба (Рисунок 1.1). Она описана как в Российских ГОСТах, так и в зарубежных стандартах:

- ГОСТ 24705-2004 (ИСО724:1993) «Резьба метрическая. Основные размеры»;

- ГОСТ 9150-2002 «Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Профиль»;

Резьба

По расположению

По виду поверхности

По размерности

По направлению резьбы

По форме профиля

По назначению

Наружная

Внутреняя

Цилиндрическая

Коническая

Метрическая

Дюймовая

Одназаходная

По количеству заходов Двухзаходная

Многозаходная

Правая

Левая

Треугольная

Трапецеидальная

Краглая

Упорная

Трапецеидальная упорная

Крепежная

Крепежно-Уплотнительная

Ходовая

Специальная

Схема 1. Классификация резьб

Р

1

_ ю|во

■D tf *f ^

Рисунок 1.1- Метрическая резьба

Метрическая резьба расположена на цилиндрической поверхности и имеет разновидность МК (метрическая коническая резьба), а также разновидности MJ или MR резьбы используют в аэрокосмической отрасли. Метрическая резьба имеет симметричный профиль с углом 2ф=60 градусов. Данную резьбу легко обрабатывать и возможно использовать универсальный неполнопрофильный резьбонарезной резец. По ГОСТу 24705-2004 резьбу можно изготовить с размером диаметр от 0,25мм до 600мм и шагом от 0,075мм до 8мм. Резьба имеет крепежное назначение и используется практически в каждой сборочной единице.

Резьба коническая замковая (Рисунок 1.2) для элементов бурильных колонн по ГОСТ Р 50864-96 применяется в добыче жидких или газообразных полезных ископаемых. Резьба является коническим соединением треугольной формы с профилем 2ф=60°. Такое решение позволяет добиться хорошей герметичности и прочности соединения. Существует разновидность данной резьбы как РКТ резьбы по ОСТ 39-226-91. Существуют различные исполнения по шагу (6.35, 5.08), по конусности (1/12, 1/16, 1/32 и т.д.). Аналогом замковой резьбы является стандарт API SPEC 7-1 Американский институт нефти.

Разнообразие параметров данного резьбового соединения позволяет эффективно использовать данную резьбу, но увеличивает номенклатуру режущего инструмента.

Ось резьбового соединения

Рисунок 1.2- Профиль замковой резьбы

В ГОСТ 10177-82 описаны параметры упорной резьбы (Рисунок 1.3). Это соединение применяется в специальных деталях, где требуется держать большие односторонние нагрузки. Примером являются домкраты, подъёмных механизмы.

р

агбт/р.Л р/г

/

/ / : г /

3е / ^ -74 м

* » - Чэ ОЛШЫР / I / *

Г Ось резьбы

Рисунок 1.3- Профиль упорной резьбы

Резьба цилиндрическая имеет несимметричный профиль (45°/10°, 30°/3°) и часто используется как многозаходная. Аналогом является американская или британская упорная резьба по стандарту ANSI B1.9 - 1973. При изготовлении инструмента требуется дополнительное затылование резца для предотвращения затирания на стороне с малым углом профиля.

Трапецеидальный профиль резьбы (рисунок 1.4) применяется для деталей с большой осевой нагрузкой. Профиль резьбы симметричный 2ф=30° и используется как крепежная или как многозаходная ходовая резьба. Аналогом резьбы являются ACME и STACME по BS 1104 (Англия), ANSI B 1.5 (США), JS B 0222 (Япония), ANSI B 1.8 (США).

Рисунок 1.4 - Трапецеидальная резьба

Стандарты ГОСТ 632 и ГОСТ 633 определяют требования к обсадным и насосно-компрессорным трубам (НКТ, Рисунок 1.5), используемым при добыче жидких полезных ископаемых. В стандарте указаны несколько резьбовых соединений, которые применяться как для соединения труб НКТ, так и для обсадных труб ОТТМ, ОТТГ.

Резьба НКТ имеет треугольную форму профиля 2ф=30° и используется в двух исполнениях с шагом 2,54 и 3,175, то есть 10 и 8 ниток на дюйм. По стандарту Американского института нефти они имеют обозначения ANSI/API SPECIFICATION

Рисунок 1.5- Резьба НКТ

Резьба НКТ имеет треугольную форму профиля 2ф=30° и используется в двух исполнениях с шагом 2,54 и 3,175, то есть 10 и 8 ниток на дюйм. По стандарту Американского института нефти они имеют обозначения ANSI/API SPECIFICATION

Резьба ОТТМ/ОТТГ является упорно-трапецеидальной (Рисунок 1.6). Применяется для соединения обсадных колонн. Данный профиль конический 1/16 и рассчитан на большие нагрузки. На сегодняшний день это резьба наиболее востребована и имеет большое число разновидностей.

Рисунок 1.6- Резьба ОТТМ

Новые профили данной резьбы имею запатентованную форму «премиальную» и представляют особый интерес с точки зрения обработки. Аналогом резьбы ОТТМ является резьба «Баттресс» (API Battress) по API SPEC 5B.

Как видно на рисунок 1.7, «премиальный» профиль резьбы имеет несимметричные углы и даже отрицательные. Такие условия повышают требования к резьбонарезному инструменту и усложняют его изготовление.

1.2. Анализ конструкций резьбовых резцов с многопрофильными пластинами и способы базирования и крепления пластин

Сборные резьбовые резцы, используемые на токарном оборудовании, классифицируются по конструкции, которая отражает технологическую особенность применения. В ГОСТе 18885-73 «Резцы токарные резьбовые с

пластинами из твердого сплава. Конструкция и размеры» указаны основные параметры классифицируемых резцов.

Рисунок 1.8- Резьбонарезной резец

На сегодняшний день западные инструментальные фирмы используют классификация токарного инструмента по стандарту ISO. Например, SER 2525 M16 (Рисунок 1.8), где S - резьбовой резец с креплением пластины винтом, E -резец для наружной обработки, R - резец в правом исполнении, 2525 - сечение державки 25 мм на25 мм, M - длина резца 150мм, 16 - типовой размер резьбовой

пластины.

Исторически сложилось так что цельные резцы применялись во всех направлениях производства, так как изготавливались из быстрорежущей стали и имели возможность перетачивается. С развитием новых дорогостоящих сплавов, таких как твердый сплав, потребовали новых типовых конструкций составных резьбонарезных резцов, где режущий элемент (твердосплавная вставка) крепилась методом припоя. В результате развития новых высокоэффективных инструментальных материалов (твердосплавных пластин с износостойким покрытием, керамики) и требований к быстросменности привели к появлению более сложных конструкций резьбовых резцов с резьбовыми пластинам СМП.

Резьбовые резцы классифицируются (схема 2) по исполнению элемента крепления (призматические, круглые, стержневые) и по конструкции применения (правые, левые, нейтральные, специальные).

Резьбовые

резцы подраздел яться на типы

По конструкции

По конструкции расположения

Виды расположения пластины в корпусе

Виды крепления пластины в корпусе

По виду регулируемого режущего элемента

По исполнению режущего элемента

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение надежности работы резьбовых резцов на основе компьютерного моделирования их конструктивных и геометрических параметров»

По виду работы

Сборные

Цельные

Составные

Черновые

Чистовые

Комбинированны

Призматические

Круглые

Стержневые

Правые

Левые

Нейтральные

Специальные

Радиальное крепление

Тангенциальное крепление

Крепление винтом

Крепление прихватом

Крепление прижимом

Крепление клином

Сменные элемент

Регулируемый элемент

Заложенный

Схема 2. Классификация резьбонарезных резцов

Разнообразие видов крепления классифицируется по типу используемого элемента: крепление винтом, крепление рычагом, крепления клином и т.д. Анализ зарубежных и отечественных конструкций показывает, что тип крепления зависит от формы пластины и требований по жёсткости режущего элемента (пластины).

Для данной научной работы был проведен анализ резьбовых резцов с возможностью регулирования наклона режущего элемента относительно оси обрабатываемой резьбы к углу подъёма резьбы. Общий анализ показывает, что на сегодняшний день есть несколько концептуальных технологический решений по регулированию наклона режущего элемента. Решения для монолитных и комбинированных резьбовых резцов не имеют возможности регулировать наклон режущего элемента, поэтому профиль резьбового резца должен иметь корректировки и спроектирован для конкретной задачи. Решение резьбовых резцов фирм Уа^ш, Sandvik, Ьсаг позволяет регулировать наклон режущего элемента относительно оси резьбы за счет замены опорной пластины, изготовленной специально под конкретное расчётное значение.

На рисунке 1.9 показаны два варианта положения режущей пластины. На рис. 1а угол винтовой линии резьбы т> 0, а угол наклона режущей кромки X = 0 т.е. углы резания на правой и левой кромках режущей части различаются. На рис. 1б из-за опорной шайбы с углом т = X условия резания режущих кромок становятся симметричными.

Значения задних углов на боковых режущих кромках (рисунок 1.9а) при угле наклона режущего элемента равняется нулю (X = 0°) определяются по формулам: У г = +т,У2 = -т; а± =аст - т; а2=аст + т; tgт=p/(ndcv) Уг>У2 - передний угол на левой и правой режущей кромке, а±,а2 - задний угол на левой и правой режущей кромке, °; т - угол подъема резьбы на среднем диаметре резьбы, °; аст- задние углы режущих кромок в статике, °; Р- шаг резьбы, мм; йср- средний диаметр резьбы, мм;

В этом случае опорная пластина выполняется с углом наклона Хпл= 0.

НапраЬлЭение &итка резьбы

а1 5)

Рисунок 1.9- Схемы установки резьбовых пластин а) при Я = Апл = 0°, б)

при Я = Апл = т.

При установке передней грани резца в плоскости, перпендикулярной к виткам резьбы по йср (Рисунок 1.9б), при Хпл=А=т углы на левой и правой режущих кромках определяются по формулам:

Уг = У2 = 0 и аг = а2 = аст

Шаг, мм 10

А=4.5°А=3° А=2.5°

Л=1.5°

Шаг, нитки на Эвйм

/ / /

1 / / /

1 г /

1 1 / /

1 / /

/ 1 /

/ 1 1 ! /

/ / 1 /

/ / / /

/ / /

1 / /

1 / / /

/ / /

I / /

/ /

1 / / /

1 /

/ /

/

Л=0.Б°

-6

-7

-8 -9

-11

-14

-24 32

Заготовка 50 ЗиамЕтр 2

100 4

150 200 мм

6 8 йюум

л=о.о°

Рисунок 1.10- Диаграмма подбора опорных пластин из каталога Уш^ш

Различные значения угла X определяют параметры режимов резания и позволяют уменьшить количество опорных пластин, стоимость которых равносильна расходу режущей пластины. Варианты определения Хпл в зависимости от диаметра заготовки и шага резьбы представлены на Рисунке 1.10 (Уаг§до) и рисунке 1.11 (Sandvik). Два варианта решений по выбору интервалов представлены в таблице 1.1.

Ша2_мм Л=3° Л=2° л=1° Шаг. нитки на Зойм

/ / /

1 / /

1 ! / /

/ / / /

/ ! /

// / /

1 / / / /

/ / / /

1 / /

/ / /

и ! /

1 // /

у /

1 у

1

Заготовка 50 100 150 200 мм

Эиаметр 2 /,6 В 0ийм

Рисунок 1.11- Диаграмма подбора опорных пластин из каталога Sandvik

СоготаП;

Для удобства и сравнения вариантов табличные значения представлены в виде графиков (рисунок 1.12). На графике видны отличия в рекомендациях.

Таблица 1.1

Рекомендации от производителей режущего инструмента по выбору интервала

Хпл

№ Vargus Хпл, пластины Мш т резьбы Мах т резьбы Sandvik Хпл, пластины Мш т резьбы Мах т резьбы

1 -1,50 -2,00 -1,00 -2,00 -2,50 -1,50

2 -0,50 -1,00 -0,25 -1,00 -1,50 0,50

3 0,00 -0,25 0,25 0,00 -0,50 0,50

4 0,50 0,25 1,00 1,00 0,50 1,50

5 1,50 1,00 2,00 2,00 1,50 2,50

6 2,50 2,00 3,00 3,00 2,50 3,50

7 3,50 3,00 4,00 4,00 3,50 4,50

6,00

> -3,00

Номер пластины Vargus Лпл Min i Maxi

5,00

SandvikЛпл Min i Maxi

Рисунок 1.12- Графики по выбору /цП по Vargus и Sandvik

Для оценки точности установки подкладных шайб использовали ГОСТ 24705-81. В ГОСТе представлена широкая номенклатура резьб с разным диаметром и шагом. На рисунке 1.13 составлена диаграмма значений углов подъёма резьбы в зависимости от диаметра и шага.

7,000

Угол подьема резьбы,!

6,000

Диаметр, мм

1лооо1лооооо

*Н*НГМГМГМГМГМГО^-1Л

Рисунок 1.13- Диаграмма углов подъёма резьбы в зависимости от диаметра

и шага по ГОСТ 24705-81 При совмещении графика по выбору /мм и отсортированной диаграммы значений углов подъёма резьбы (т) можно сделать заключение, что опорные пластины Уаг§д8 более приближены к расчетным значениям углов подъёма резьбы по с1ср (рисунок 1.14).

8,000 7,000 н 6,000 5,000 I 4,000 У 3,000

2,000 о

> 1,000 0,000

}

г

п

юнюнщнюнщню ^-10|^ст>0гмсг)1л1000ст>

нщнюнюнюнюнюн гмгмгмгмгмгмгогогогогогого

н ю н

ГМ ГО 1Л

^г ^г ^г

•Углы подьема резьбы

■ \Zargus

БапсМк

Рисунок. 1.14. График изменения углов подъёма резьбы и выбор т по ГОСТ 24705-81 и выбор /мм по данным производителей опорных пластин

Базовые прокладки Уа^ш больше подходят для обработки резьб, как указано в ГОСТ 24705-81, в отличие от прокладок БапсКак Соготап1:, поскольку они обеспечивают оптимальные геометрические параметры для левой и правой режущих кромок. Увеличение номенклатуры опорных пластин уменьшает погрешности установки режущих пластин от расчетных значений угла т.

Существуют технические решения по конструктивному исполнению резьбовых резцов с плавной регулировкой угла X, что позволяет избавиться от большого числа опорных пластин. Резец с поворотной державкой для установки на угол 0 (Патент 60414) представлен на рисунке 1.15.

Рисунок 1.15- Иллюстрация патента №60414^и)

Сборный инструмент с держателем пластинки состоит из корпуса (1) и держателя (2) с твердосплавной вставкой, закрепленной винтом. На левой стороне корпуса державки выполнены зубцы, которые в контакте с держателем фиксируют положение пластинки.

Другой вариант сборного инструмента с держателем пластинки состоит из корпуса (1), держателя шкалы (2), режущей сменной насадки (3), фиксированного винта (4) и опорной шайбы (5).

1 2

Рисунок 1.16- Иллюстрация патента №106160 ^Ц)

Корпус изготовлен в виде ступенчатого цилиндра с лыской и рифлением на ней в хвостовой части и нониусом в головной части, а ось поворота державки относительно корпуса пересекает ось шпинделя станка, совпадает с осью симметрии вершиной режущей кромки сменной многогранной пластины и

расположена в плоскости, проходящей через вершину резца параллельно основной плоскости, причем между режущей сменной многогранной пластиной и державкой дополнительно расположена опорная пластина.

Эти данные конструкции не получили широкого распространения из-за сложности их сборки и больших размеров. Следовательно, основным вариантом регулировки угла подъёма Хпл остаются опорные пластины.

1.3. Анализ конструкций многопрофильных резьбовых пластин, их формы, размеров

Анализ современных резьбовых пластин показывает, что конструктивные решения могут отличаться как по параметрам, так и по назначению. Можно выделить такие параметры как форма пластины, количество режущих кромок, количество режущих пластин и т.д. Подробно функциональные связи резьбовой пластины с условиями эксплуатации и параметрами резьбы будут рассмотрены в Главе 2, пока же остановимся на общем анализе.

Рисунок 1.17- Тип расположения в державке: а) - тангенциальное крепление б) - радиальное крепление в) специальное крепление

По типу расположения в державке резьбонарезные пластины делятся на три типа (Рисунок 1.17): тангенциальное крепление; радиальное крепление; специальное крепление. Анализ показывает, что минимум три базовых поверхности необходимо для базирования резьбовой пластины.

Классифик ация пластин

По типу расположения в И Тангенциальное

державке N Радиальное

По размеру пластины

Наружняя

По приминению плагтины / \ Внутренняя

Комбинированная

/ Правая

! По направлению пластины / \ Левая

\ Нейтральная

По форме пластины

По формированию профиля

Треугольная

Квадратная

Прямоугольная

Специальная форма

Одна

Две

По количеству режущих коомок Три

1 Четыре

Специальная

Одна

По количеству режущих зубьев на кромке / Две

Три

\ Четыре

И т.д.

Полнопрофильная

Неполнопрофильная

Полуполнопрофильная

Рисунок. 1.18. Классификация резьбовых

Эти поверхности ограничивают перемещение вдоль и вокруг трех осей. Различные крепления, такие как винт, клин, прихват, рычаг, обеспечивают плотное прилегание пластины по базовым поверхностям.

По количеству режущих кромок резьбовые пластины делаться на два вида: однокромочные и многокромочные (рисунок.1.19). Треугольные пластины имеют одну или три режущее кромки. Есть несколько патентов таких фирм как Tool-Flo, Vargus, Carmex, где удалось увеличить количество режущих кромок на треугольной основе.

Рисунок 1.19 - Типы многокромочных пластин: а) пластина 2-х кромочная б) пластина 2-х кромочная в) пластина с 6-ю кромками г) пластина с 6-ю кромками д) пластина с 10-ю кромками

Специальные пластины могу иметь четыре и больше режущих кромок. В последнее время такая фирма как Ьсаг разработала форму пластины, которая имеет пять и десять режущих кромок.

Размер пластин зависит от конструкционных параметров сборного инструмента (рисунок 1.20). Фирмы Ьсаг и Уа^ш имеют стандартный размерный ряд. 1С — главный размер, определяющий габариты резьбовой пластины, он является диаметром, вписанным в треугольник, и имеет следующие значения: 1С1/4", 1С3/8", 1С1/2", 1С5/8" Размер L обозначает длину ребра треугольника и

имеет следующие значения: 11мм, 16мм, 22мм, 27мм. Специальные пластины получают свой индивидуальный размер.

Рисунок 1.20 - Размеры стандартной резьбовой пластины

По применению пластины делятся на внутренние и наружные. Встречаются также пластины, способные работать по внутренней и наружной резьбе. Совокупность формы пластины и формы профиля резьбы определяют направление резьбы: правая пластина, левая пластина, нейтральная. Когда профиль наружной и внутренней резьбы симметричен, тогда можно использовать одну универсальную пластину для обработки левой и правой, наружной и внутренней резьбы.

Рисунок 1.21 - а) стандартная пластина, б) гребенка, в) вставка

Существует несколько основных форм пластин (рисунок 1.21): треугольная (стандартная), прямоугольная (или призматическая), специальная (например, «вставка»). Наиболее распространено решение трехкромочной пластины (стандартная пластина), позволяющие обеспечить достаточно высокую жесткость базирования и наибольшее количество режущих кромок на объём инструментального материала. Прямоугольные пластины (гребенка) изготавлива-

ются с многопрофильной режущей кромкой для сокращения количества проходов. Круглые вставки используются для обработки резьбы малого диаметра. Специальные формы пластины (рисунок 1.19, д) отличаются узкой направленностью применения и решают сложные задачи, такие как обработка резьбы крупного шага, использование большего количества режущих кромок, труднодоступность обрабатываемой поверхности.

Одним из важных анализируемых параметров является количество режущих зубьев. Количество зубьев позволяет сократить число проходов при нарезании резьбы. Анализ многозубых пластин показывает, что число зубьев не превышает семи. Однозубые или однопрофильные резьбовые пластины чаще всего используются на универсальном оборудовании. Однопрофильные пластины обеспечивают высокое качество обработанной поверхности, минимальную нагрузку на систему СПИД и максимальное расчетное количество проходов. Увеличение числа зубьев профиля позволяет сократить число проходов, но повышает силы резания, действующие на режущую кромку.

Распределение припуска на черновые зубья определяется конструктором индивидуально. Фирма Vargus предлагают следующие конструкционные решения, где стиль M+ может выполняться на 2 — 4 зубьях пластины, стиль T+ требует от 2

Рисунок 1.22 - Типовые конструкции многопрофильных пластин

до 7 зубьев, стиль 7+ позволяет разместить от 1 до 2 зубьев на кромке пластины, и S стиль — от 2 до 6 зубьев (рисунок 1.22).

По формированию профиля встречается несколько вариантов пластин: полнопрофильные, неполнопрофильные и полуполнопрофильные. Полнопрофильные пластины (рисунок 1.23) используются в случае высоких требований к обрабатываемой резьбе, одним из которых является соблюдение геометрической точности по впадине и по вершине профиля.

Рисунок 1.23 - Схема работы полнопрофильных пластин

Полнопрофильные пластины позволяют сформировать профиль резьбы без дополнительных операций в отличие от неполнопрофильных пластин (рисунок.1.23). Неполнопрофильные пластины формируют впадину и боковые стороны профиля резьбы, это позволяет использовать их как универсальные пластины. Универсальность заключается в возможности обработать несколько видов резьб с разным шагом. Например, пластины с обозначением А60 рассчитаны на треугольную резьбу с шагом от 0,5 мм до 1,5 мм. А пластина с обозначением G50 для дюймовых резьб с шагом от 14 до 8 ниток на дюйм и профилем 50 градусов.

Рисунок 1.23 - Схема работы неполнопрофильной пластины

Рисунок 1.25. Схема работы полуполнопрофильной пластины

Таблица 1.2

Спектр шагов неполнопрофильных пластин

мм ТР1

A 0,5-1,5 48-16

B 1,75-2,0 14-11

AG 0,5-3,0 48-8

G 1,75-3,0 14-8

N 3,5-5,0 7-5

U 5,5-8,0 4,5-3,25

0 5,5-6,0 4,5-4

U 6,5-9,0 4-2,75

V 6,0-10,0 4-2,5

S 0,5-2,0 48-13

Таблица 1.2 показывает рекомендации по обработке резьбы неполнопрофильной пластины, где в первой колонке указано условное обозначение, а во второй и третьей — спектр обрабатываемых шагов.

Полуполнопрофильные (рисунок 1.25) пластины позволяют обработать резьбу с высокими требованиями, но при этом сократить площадь контакта режущей пластины с обрабатываемой резьбой. Такое исполнение встречается в пластинах для обработки резьб StabACME, ACME, трапецеидальная резьба.

1.4. Обзор основных исследований в области нарезания резьб сборными резьбовыми резцами

Существует ряд направлений по совершенствованию процесса нарезания резьбы. Работы Грановского Г.И., Зорева Н.Н., Лашнева С.И. были посвящены в кинематики процесса нарезания резьбы резьбовыми резцами. Тепловые явления и силы резания подверглись изучению таких ученых как Подлесовой Н.А., Хорольский В.М., Резников А.Н., Бобров В.Ф. Также Бобров В.Ф. изучил особенности стружкообразования и совместно с Пушминым Б.М., Моисеевым А.В., Гостевой Г.К исследовал влияние параметров резьбового резца на направления врезания и на схемы нарезания резьбы.

Таблица 1.3

Сводный анализ исследований по направлению резьботочению

№ Направление исследования Авторы

1 Конструкция резьбовых резцов. Анализ конструкций резьбовых резцов с однопрофильными и многопрофильными пластинами и способы их крепления Гречишников В.А. Косарев В.А. Фомин Е.В.

2 Кинематика процесса нарезания резьбы резьбовыми резцами. Исследование общих вопросов кинематики резания Грановский Г.И. Зорев Н.Н. Лашнев С.И.

3 Особенности стружкообразования при нарезании резьбы резцами Бобров В.Ф.

4 Тепловые явления, возникающие при нарезании резьбы резцами Подлесовой Н.А. Хорольскоий В.М. Резников А.Н

5 Исследования напряженно-деформирующего состояния режущего инструмента Бетанели А.И. Бобров В.Ф. Зорев Н.Н. Лоладзе Т.Н. Фомин Е.В.

6 Влияния направления врезания резьбового резца на процесс нарезания резьбы Бобров В.Ф. Пушмин Б.М. Моисеев А.В. Гостевой Г.К.

7 Исследование схем резания при нарезании резьбы резцом

8 Силы резания, возникающие при нарезании резьбы резцом Бобров В.Ф. Антонов Н.П. Пушмин Б.М. Гамов С.Г. Орлов Е.М. Фомин Е.В.

9 Исследования точности параметров, нарезаемых резьб и погрешности их изготовления. Таурит Г.Э. Добрянский С.С. Гречишников В.А. Ямников А.С. Фомин Е.В.

10 Повышение надежности режущего инструмента при резани труднообрабатываемых материалов Верещаки А.С. Болотников Г.В. Конкин А.Н. Фомин Е.В.

1.5 Влияние точности установки резьбовых резцов относительно оси детали Лу на их геометрические параметры и параметры нарезаемых резьб.

В таблице 1.4 приведены основные отрицательные факторы процесса нарезания резьбы при наличии погрешности установки резца по высоте относительно оси детали Ду и наклона передней поверхности Ду.

(а) (б) (в)

Рисунок 1.26 - Схемы формирования погрешности установки резца Ду при т <1°30'; (а) у = 0°,ДуФ 0; (б) Ду Ф 0°,Ду= 0; (в) Ду Ф 0°,ДуФ 0;

Таблица 1.4

Основные отрицательные факторы процесса нарезания резьбы при Ду^0

№ Отклонение от нормы

1 Поломки пластины

2 Вибрации

3 Заниженный профиля резьбы

4 Искажение профиля резьбы

5 Низкое качество поверхности по всему профилю резьбы

6 Интенсивный износ по задней поверхности

7 Неравномерный износ по задней поверхности

8 Изменение сил резании Рх, Ру, Рz.

9 Изменение Мкр

В таблице перечислены отрицательные факторы, влияющие на возникающие погрешности профиля резьбы (3,4), на стойкость резьбового резца (1,6,7), на качество поверхности по всему профилю резьбы (5), на изменения сила резания (8,9), на наличие вибрации (2).

Влияние погрешности установки резца относительно оси заготовки на тенденцию изменения геометрических параметров резца и влияние изменения этих параметров на факторы процесса резания (таблице 1.4) представлены в таблице 1.5.

Таблица 1.5

Соотношение геометрических параметров резца с учетом Ду и отрицателями

факторами процесса резания

Ду у° а° 1° Отрицательные факторы

1 0 0 а > 0 0 Норматив

2 + Ду у > 0 а ® 0 0 1- 9

3 -Ду у ® 0 а > 0 0 1- 9

4 0 у < 0 а > 0 0 1- 9

5 0 у > 0 а ® 0 0 1- 9

6 + Ду у < 0 а > 0 0 1- 9

7 + Ду у > 0 а ® 0 0 1- 9

8 -Ду у < 0 а > 0 0 1- 9

9 -Ду у ® 0 а ® 0 0 1- 9

Из анализа таблицы можно сделать вывод, что погрешности установки резца Ду относительно оси детали и погрешности при установке по геометрии резца Ду существенно влияют на процесс резания и определение взаимосвязей изменения геометрических параметров с учетом Ду и Ду позволит прогнозировать их влияние на точность и качество нарезаемой резьбы.

На рисунке 1.27 представлена схема определение погрешности установки резца и влияние на погрешности профиля резьбы.

15

12

13

14

по высоте 1г

по углу е

Ду=0

по диаметру 0,02

Погрешность установки Ду

+Ду

Ау = О

~5у

Дк^о

Ду^о

-д.,

+Ду

- Ау

Погрешности геометрии резцы Погрешности профиля резьбы

15

Профилирование

17

Изменение Р,

Изменение Б; £ I

кр

Изменение Р7

Определение Р » I] ^кр

Повышение точности и качество

Поломки пластины

Вибрации

Заниженный профиля резьбы

Искажение профиля резьбы

9

10

11

Низкое качество поверхности по всему профилю резьбы Интенсивный износ по задней поверхности_

Неравномерный износ по задней поверхности

Изменение сил резании Р„ Ру Р,.

Изменение М„

Рисунок. 1.27 -Блок схема определения погрешности установки резца и её влияние на погрешности профиля резьбы

Основные блоки схемы:

1- типы резьбовых резцов

2- Резцы сборные с однопрофильными пластинами

3- Резцы сборные с многопрофильными пластинами

4- Фиксация погрешности установки

5- Погрешность установки вершины резца относительно детали Ду^0 мм; Ду>0 мм-выше оси детали; Ду<0 мм- ниже оси детали; погрешность по углу Ду=0°

6- Погрешность установки вершины резца относительно детали Ду=0 мм; погрешность по наклону передней поверхности резца Ду^0°: +Ду>0° - наклона передней поверхность выше оси детали; -Ду<0° - наклона передней поверхность нише оси детали.

7- Погрешность установки вершины резца относительно детали Ду^0 мм; Ду>0 мм-выше оси детали; Ду<0 мм- ниже оси детали. Погрешность по наклону передней поверхности резца Ду^0°: +Ду>0° - наклона передней поверхность выше оси детали; -Ду<0° - наклона передней поверхность нише оси детали.

8- Погрешности геометрии резца и погрешности профиля резьбы.

9- Определение погрешности геометрии резца и их влияние на силы резания. 10,11 - фиксация изменений сил резания Рz, площади снимаемой стружки, длины режущей кромки.

12,13,14 - Фиксация погрешностей параметров резьбы - h -высота профиля, е- угол профиля, D,Dl,D2 - диаметры резьбы.

15- Профилирование резца в плоскости передней поверхности.

16- Расчет величины площади снимаемой стружки F и суммарной длины режущих кромок Шкр.

17- Корректировка результатов установки.

Выводы по главе 1

Проведенный анализ резьбовых резцов, сменных резьбонарезных пластин, резьбовых соединений показал ряд перспективных направлений для исследовательской работы.

1. Недостаточно изучены конструкции резцов с возможностью регулирования режущего элемента. Разнообразие инструментальных

систем позволяет разрабатывать новые оптимальные конструкции с учетом обрабатываемой резьбы.

2. Широкая номенклатура существующих сменных резьбовых пластин не изучена в рамках отечественного производства. Иностранные компании не раскрывают технологические особенности инструмента и не в полной мере обеспечивают техническую поддержку, что приводит к критическим ошибкам при внедрении резьбонарезного инструмента на заводах.

3. Опорные пластины фирмы Уш£ш более предпочтительны для изготовления резьб по ГОСТу 24705-81 по сравнению с пластинами Sandvik СоготаП;, так как обеспечивают оптимальные углы резания для правой и левой режущих кромок.

4. Увеличение номенклатуры опорных пластин уменьшает погрешности установки режущих пластин от расчетных значений угла т.

5. Из за анализа таблицы соотношения геометрических параметров резца с учетом Ду и Дуп и отрицательными факторами процесса резания можно сделать вывод что погрешности установки резца Ду и Дуп существенно влияют на процесс резания и определение взаимосвязей изменения геометрических параметров с учетом Ду и Дуп позволит прогнозировать их влияние на точность и качество нарезаемой резьбы.

На основе сделанных выводов в данной главе поставлены задачи исследования:

1. Анализ и проведение исследований параметров резьбы с учетом технических требований.

2. Анализ резьбовых резцов с твердосплавными однопрофильными и многопрофильными пластинами и их основные характеристики.

3. Исследование влияния погрешности установки резьбовых резцов относительно центров с использованием компьютерного моделирования технологии изготовления резьбы при разных заданных параметров резьбовых резцов и параметров их установки. Анализ условий работы резьбовых резцов с

однопрофильными и многопрофильными твердосплавными пластинами при угле подъёма резьбы т<1°30'.Анализ условий работы резьбовых резцов при угле подъёма резьбы т>1°30'.

4. Формирование алгоритма определения длины режущих кромок однопрофильных и многопрофильных резцов с последующей разработкой программы с целю определения сил резания по площади срезаемой слоя стружки или длине режущей кромки.

5. Профилирование резьбовых резцов для нарезания резьбы любого профиля резцами с передним углом у>0° и углом наклона Х=0° с последующим разработкой программы по определению профиля резца.

ГЛАВА 2. ВЫЯВЛЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ВЗАИМОСВЯЗЕЙ ПАРАМЕТРОВ РЕЗЬБОВЫХ РЕЗЦОВ С ПАРАМЕТРАМИ ДЕТАЛИ И ВЛИЯНИЕ ВЕЛИЧИНЫ Ау НА ИЗМЕНЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ у, а И РАЗМЕРЫ ПРОФИЛЯ РЕЗЬБЫ

2.1 Использование графовых структур для выявления функциональных взаимосвязей параметров резьбовых резцов с параметрами детали

Для решения задач автоматизации проектирования режущего инструмента основные параметры, свойства, а также характеристики инструментов описывают с помощью формальных математических моделей с использованием теории графов, обеспечивающих наглядность и необходимую содержательность.

Для генерации новых конструкций и анализа полученных результатов для удобства и наглядности принято использовать модели в виде графа. Метод графов позволяет оценить модель наглядно и преобразовать в компьютерную программу для дальнейшего использования на ЭВМ.

В графе Г1 = (Х,Е) вершина или ребро определяют конструкцию инструмента, конструктивный элемент, конструктивный параметр части конструкции (рисунок 2.1).

Ll — ребро графа Г1 = (X, Е), который включает в себя множества вершин графа 11 с Х и одновременно 11 = { Х1, Х2, Хз}, если Х1- Хз являются множествами, то 11 = и.=1х,.

Ребро 1Х1 = и.=11х1, формирует область параметров профиля зуба(ПЗ): где Х11 (ВП) — высота профиля, Х12 (ШП) — шаг профиля, Х13 (УГ) — углы профиля, Х14 (РП) — радиус профиля. Соответственно, количество конструктивных элементов для другого инструмента будет отличаться. Данная область выделена в

первую очередь по причине значимости в конструкции резьбонарезного инструмента.

1,

пз

*1

><з

вп.

Х11

Х12

11

Х21

[

Х22

Х2Б

I Ч£2

Хз

Я-

Х31

<ЙН

хзг^

, кб 1Х22

«а

к8 1Х2з

. к11 1Хзг

1-Хв

1-Хи

1х22

^Хгз

^ X?;

Х25

1Хз1

^ Хзг

^ Хэз

Рисунок 2.1. Г1=(х,Е) Ребро 1Х2 = х21 формирует область параметров конструктивных элементов, отвечающих за геометрию резания элемента (ГР). Геометрия резания

связана со свойствами обрабатываемого изделия. Эти свойства и переделяют выбор таких параметров как Х21 (ПУ) — передний угол, Х22 (ЗУ) — задний угол, Х23 (КЗ) — количество зубьев, Х24 (РЗ) — расположение зубьев, Х25 (ОК) — острота кромки;

Предметная ориентация ребер и вершин графа Г1 = (Х, Е) инструмента: Х1(ПЗ) — профиль зуба, Х2(РГ) — режущая геометрия, Хз(РП) — резьбовая пластина.

Ребро 1Х3 = и.-^з, формирует область параметров резьбовой пластины (РП). Выбор данной области связан с поставленной задачей в этой работе. В качестве схожего примера можно выбрать область, в которой рассматриваются габариты резца (сечение, длина). Если ограничиваться поставленной задачей, то будут рассматриваться параметры формы и геометрии резьбонарезной пластины. Х31 (ФП) — форма пластины, Х32 (ГП) — габариты пластины, Хзз (РП) — расположение пластины.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Пьей Пьхо Аунг, 2023 год