Проектирование сборных фасонных фрез для обработки наружного РК-профиля тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.03.01, кандидат технических наук Шитиков, Александр Николаевич

• Шитиков, Александр Николаевич
• кандидат технических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат технических наук Шитиков, Александр Николаевич

Введение

1. Анализ состояния вопроса.

1.1. История развития РК-профильных соединений.

1.1.1. Геометрические параметры, характеризующие РК-профильные кривые.

1.1.2. Примеры эффективного применения РК-профильных соединений.

1.2. Анализ основных процессов формообразования и методов получения РК-профильных валов.

1.2.1. Процесс формообразования РК-профильных поверхностей по принципу Р. Мюсиля.

1.2.2. Процесс формообразования РК-профильных поверхностей по принципу JI.C. Боровича.

1.2.3. Процесс формообразования РК-профильных поверхностей по принципу Р. Гулмутдинова.

1.2.4. Копирная обработка РК-профильных валов.

1.2.5. Процесс формообразования РК-профильных валов при помощи безвершинного косоугольного резца.

1.2.6. Фрезерование РК-профильных валов.

1.2.7. Шлифование РК-профильных валов.

1.2.8. Протягивание РК-профильных валов.

1.3. Обоснование эффективности и актуальности применения сборных фасонных фрез.

1.4. Краткий анализ типовых конструкций узла крепления СМП в сборных фасонных фрезах.

1.5. Формула режущего инструмента.

1.6. Цель и задачи работы.

1.7. Выводы.

2. Математическая модель проектирования сборных фасонных фрез, предназначенных для обработки РК-профильных валов.,

2.1. Графовая модель проектирования и изготовления сборных фасонных фрез для обработки РК-профильных валов.

2.1.1. Линейные преобразования координат.

2.1.2. Граф проектирования сборных фасонных фрез для обработки РК-профильных валов.

2.2. Дискретное представление поверхностей.

2.2.1. Образующая исходной поверхности.

2.2.2. Дискретное представление образующей РК-профильного вала.

2.2.3. Дискретное представление производящей поверхности фрезы.

2.3. Поверхность, описываемая режущими кромками.

2.4. Дискретное представление СМП.

2.5. Установка СМП относительно производящей поверхности (линии) фрезы.

2.6. Распределение производящих линий вдоль производящей поверхности.

2.7. Расчет траекторий точек режущих кромок СМП в процессе фрезерования.

2.8. Оценка режущих свойств проектируемой фрезы.

2.8.1. Размеры срезаемых слоев.

2.8.2 Размеры остаточных слоёв.

2.8.3. Параметры лезвия.

2.9. Выводы.

3. Математическая модель конструирования и изготовления сборной фасонной фрезы.

3.1. Граф конструкции сборной фасонной фрезы, предназначенной для обработки РК-профильных валов.

3.1.1 Граф конструкции корпуса сборной фасонной фрезы для обработки РК-профильных валов.

3.1.2. Определение параметров корпуса сборной фасонной фрезы.

3.2. Установка пазов под СМП в корпусе сборной фасонной фрезы.

3.3. Параметры запирающего клина.

3.4. Расчёт матриц установки паза под запирающий клин CMI7.

3.5. Расчёт матрицы установки стружечной канавки в корпусе фрезы, предназначенной для обработки РК-профильных валов.

3.6. Установка отверстия для крепления клина.

3.7. Наладка станков для обработки корпусов сборных фасонных фрез.

3.8. Выводы.

4. Пример использования системы автоматизированного проектирования сборных фасонных фрез, предназначенных для обработки РК-профильных валов.

4.1. Исходные данные для проектирования фасонных фрез.

4.2. Дискретное представление производящей поверхности РК-профильного вала и производящей поверхности проектируемой фрезы.

4.3. Установка СМП относительно производящей поверхности.

4.4. Оценка проектируемой сборной фасонной фрезы.

4.5. Проектирование конструкции корпуса сборной фасонной фрезы для обработки РК-профильных валов.

4.6. Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Проектирование сборных фасонных фрез для обработки наружного РК-профиля»

Появление новых конструкционных материалов, а также новых инструментальных материалов ставит вопрос о создании новых конструкций металлорежущего инструмента. Особенно это касается вопросов проектирования сборного металлорежущего инструмента, предназначенного для обработки поверхностей, имеющих сложную форму. Данные инструменты имеют достаточно трудоемкую конструкцию.

К инструментам такого типа относятся сборные фасонные фрезы, предназначенные для обработки РК-профильных валов. Процесс проектирования данных фрез включает решение ряда вопросов, связанных с их конструкцией, изготовлением и эксплуатацией. Таких инструментов пока не существует. Производители подобных инструментов в отечественной промышленности либо осуществляют покупку готовых технологий, либо пользуются методами автоматизированного проектирования, которые по своей сути являются упрощенными схемами решения отдельных инженерных задач.

Современное инструментальное производство требует решение вопросов конструирования, изготовления и эксплуатации металлорежущего инструмента в едином комплексе, для чего необходима разработка новых методов расчета, позволяющих на стадии проектирования решать задачи изготовления инструмента и прогнозирования его работоспособности. Решение подобных задач требует высокой степени математической формализации методов проектирования и максимальной унификации решения отдельных задач проектирования. Внедрение подобных методов проектирования позволит обеспечить: сокращение сроков разработки, возможность выбора наиболее рациональной конструкции, повышение эксплуатационных качеств инструмента, сокращение материальных и энергетических затрат путем численного моделирования работы инструмента, объединения расчетных программ и управляющих программ для станков с ЧПУ.

Проведение подобных разработок является одним из путей обеспечения машиностроения высокопроизводительным режущим инструментом и является на данный момент времени актуальным направлением. Быстрое развитие ЭВМ предоставляет большие возможности применения специально разработанных систем автоматизированного проектирования режущего инструмента.

За рубежом они получили название CAD/CAM (Computer - Aided Design / Computer - Aided Manufacturing) систем.

В данной работе осуществлена разработка программно -математического обеспечения проектирования сборных фрез для обработки валов с РК-профилем, оснащенных сменными многогранными пластинами (СМП).

В первом разделе работы выполнен анализ состояния вопроса и определяются цели и задачи связанные разработкой основ теории.

Во втором разделе изложена математическая модель проектирования сборных фасонных фрез для обработки РК-профильных валов, позволившая разработать CAD/CAM систему на базе персональных компьютеров.

В третьем разделе изложена математическая модель изготовления сборных фасонных фрез, предназначенных для обработки РК-профильных валов, позволяющая подготовить параметризованные управляющие программы для ЭВМ.

В четвёртом разделе рассмотрен пример решения конкретной задачи, иллюстрирующей возможности системы и справедливость сформулированных в работах положений.

Заключение диссертации по теме «Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки», Шитиков, Александр Николаевич

Заключение

1. В рамках геометрической теории формирования поверхностей разработан метод проектирования сборных фасонных фрез с определением величин искажения обрабатываемой поверхности, а также геометрическая модель конструкции сборных фасонных фрез, которая включает: методику расчета пространственной установки СМП на корпусе фрезы с обеспечением заданных значений углов вдоль режущей кромки СМП и определением точек режущих кромок, находящихся внутри припуска.

2. Получены зависимости, которые дают возможность оценки параметров срезаемых слоев (длины, ширины, площадей продольного и поперечного сечения, объёма), а также шероховатости обработанной поверхности.

3. Созданная на основе разработанной математической модели система конструкторско-технологической подготовки производства, позволяет в диалоговом режиме спроектировать сборную фасонную фрезу, произвести оценку проектируемого инструмента путём численного моделирования его работы, а также оценку шероховатости обрабатываемой поверхности, обладает возможностью вносить требуемые изменения в процессе проектирования (Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ№ 2005612124 от 19.08.2005).

4. Патент на полезную модель конструкции сборной фасонной фрезы для обработки валов с равноосным контуром подтверждает новизну и практическую полезность разработки.

5. Применение сборных фасонных фрез для обработки РК-профильных валов позволяет:

- использовать для получения РК-профильных валов одного из производительных способов обработки - фрезерования;

- получать РК-профильные валы, используя в качестве движений формообразования - главное вращательное, прямолинейное движение подачи, делительное движение подачи.

По результатам НИР «Разработка средств автоматизированного проектирования и изготовления сборных фасонных фрез, предназначенных для обработки валов с равноосным контуром», выполненной на ОАО «Геомаш» город Щигры, Курской области, ожидаемый годовой экономический эффект составил 235 тысяч рублей.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Шитиков, Александр Николаевич, 2007 год

1. Тимченко А.И. РК-профильные соединения и их применение в различных отраслях промышленности. // СТИН.- 1993.- №2.- с. 13-18.

2. Тимченко А.И. Процессы формообразования профильных поверхностей изделий с равноосным контуром. Дис. . д.т.н. - М.: 1993.-549с.

3. Чарнко Д.В., Тимченко А.И. Профильные соединения валов и втулок в машиностроении. // Вестник машиностроения.- 1981. №1. - с. 3337.

4. Тимченко А.И. Перспективы изготовления и применения профильных бесшпоночных соединений в машиностроении. М.: ВНИИТЭМР, 1988. - 46 с. - (Технология и оборудование обработки металлов резанием. Сер. 7. Обзор, информ. - Вып. 3).

5. Тимченко А.И., Схиртладзе А.Г. Вспомогательный инструмент с РК-профильным соединением для агрегатных станков: Информ. листок. -№254-88. М.: МосгорЦНТИ, 1988. - с. 4.

6. Тимченко А.И., Схиртладзе А.Г. Осевые фиксаторы с равноосным контуром. // Передовой производственный опыт и научно-техн. достижения: Информ. сб. М.: ВНИИТЭМР, 1991. - Вып. 2. - с. 7-13.

7. Тимченко А.И. Новый способ обработки профильных валов и отверстий с равноосным контуром на токарном станке. // Вестник машиностроения. 1981. - №9.

8. Тимченко А.И., Боголюбов A.B., Червяков Л.М. Формообразование внешних и внутренних PK-N- профильных поверхностей на станках с ЧПУ. // СТИН. 1993. - №6. - с. 8-13.

9. Тимченко А.И., Лапин С.Н. Формирование РК-профильных отверстий методом шлифования. // СТИН. 1993. - №3. - с. 8-10.

10. Тимченко А.И., Схиртладзе А.Г. Станочный агрегат для протягивания РК-профильных валов. // СТИН. -1993. -№5. с. 19-22.

11. Тимченко А.И., Обработка профильных поверхностей с равноосным контуром. // СТИН. 1991. - №11. - с. 27-33.

12. Тимченко А.И., Гирман A.B., Степанов A.B. Использование профильных соединений в узлах станков. // СТИН. 1993. №6. - с. 20-23.

13. Тимченко А.И. Анализ точности процессов формирования РК-профильных поверхностей. // СТИН. 1993. - №3. - с. 6-11.

14. Тимченко А.И., Схиртладзе А.Г. Коробки скоростей с РК-профильными валами. // СТИН. 1998. - №4. - с. 11-14.

15. Емельянов С.Г., Куц В.В., Шитиков А.Н. Фасонное фрезерование как один из способов получения РК-профильных валов. / Труды 6-й Международной науч.-техн. конференции. Харьков, - 2002. - с. 114-116.

16. Лашнев С.И., Борисов А.Н., Емельянов С.Г. Геометрическая теория формирования поверхностей режущими инструментами: Монография/ Курск, гос. техн. ун-т. Курск, 1997. 391с.

17. Андреев В.Н. Совершенствование режущего инструмента. М.: Машиностроение , 1989 - 256с.

18. Меркачев В.М., Бутенко А.И. Экономический справочник машиностроения. Одесса: Маяк, 1991. - 200с.

19. Кудря H.A., Эйхманс Э.Ф. Современные направления совершенствования твердых сплавов для режущего инструмента // СТИН -1986.-№6.-с. 15-16.

20. Емельянов С.Г. Математическая модель проектирования и изготовления сборных резцов, оснащенных многогранными неперетачиваемыми пластинами. Дис. к.т.н. - Тула; 1990. - 259с.

21. Москвитин A.A. Разработка конструкции узла крепления многогранных режущих пластин в сборных дисковых фрезах. Дис. . к.т.н. -М.: 1985.-258с.

22. Фрезы. Каталог фирмы "Krupp Widia", 1989 г.

23. Лашнев С.И., Юликов М.И. Проектирование режущей части инструмента с применением ЭВМ. — М: Машиностроение, 1980. 208 с.

24. Лашнев С.И., Юликов М.И. Расчет и конструирование металлорежущих инструментов с применением ЭВМ. — М.: Машиностроение,975. -392с.

25. Справочник конструктора-инструментальщика: под общ. ред. В.И. Баранчикова. М.: Машиностроение, 1994. 560 е.: ил.26. HERTEL, Каталог, 1991.

26. SANDVIK Coromant, Indexable inserts for turning, milling and drilling tools/ Каталог. 1980.

27. Системы автоматизированного проектирования технологических процессов, приспособлений и режущих инструментов. С.Н. Корчак, A.A. Кошин, А.Г. Ракович, Б.И. Синицын; Под общ. ред. С.Н. Корчака. -М.: Машиностроение, 1988. 352 е.: ил.

28. Проектирование и производство режущего инструмента/ М.И. Юликов, Б.И. Горбунов, Н.В. Колесов, М.: Машиностроение, 1987. -296с.,ил.

29. Подпоркин В.Г., Бердников Л.Н., Фрезерование труднообрабатываемых материалов. — 2-е изд., перераб. и доп. — Л.: Машиностроение, Ле-нингр. отд.-ние, 1983. 136 е., ил.

30. Барбашов Ф.А. Фрезерные работы, — М.: Высш. шк., 1986 208с.

31. Фрезы торцовые, оснащенные сверхтвердыми материалами, керамикой и твердыми сплавами: Отрасл. кат./ВНИИинструмент. — М.: ВНИИ-ТЭМР, 1989. 24.

32. Борисов А.Н., Графы, как математическая модель проектирования, изготовления и эксплуатации режущих инструментов //Станки и инструмент 1997. - №4. - С. 15-18.

33. Андреев В.Н. Совершенствование режущего инструмента. — М.: Машиностроение, 1993. 240с., ил.

34. Пластины режущие сменные многогранные твердосплавные, ГОСТ 19044-80,19045-80, 19046-80,24247-80.

35. Моделирование производящей линии в CAD/CAM-системе трехсторонней сборной фрезы. С.Г. Емельянов, A.A. Горохов, В.В. Куц.//М.: «Информатика-машиностроение», 1999, №2 (24).

36. Режимы резания металлов. Справочник. Под. ред. Барановского Ю.В. Изд. 3-е перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1972.

37. Прогрессивные режущие инструменты и режимы резания металлов: Справочник / В.И. Баранчиков, A.B. Жариков, Н.Д. Юдина и др. Под. общ. ред. В.И. Баранчикова. -М.: Машиностроение, 1990.

38. Емельянов С.Г., Куц В.В., Шитиков А.Н. Графовые модели проектирования сборных фасонных фрез для обработки РК-профильных валов / Материалы I международной научно-технической конференции / Курск, гос. техн. ун-т. Курск, 2003. с. 88-91.

39. Гориздра В.В., Шитиков А.Н. Автоматизация проектирования конструкции сборных фрез для обработки РК-профильных валов/ Сб. мат-лов 6-й Межд. конф.: В 2-х ч. Ч. 2 /Курск, гос. техн. ун-т. Курск, 2003. с. 329-330.

40. Емельянов С.Г., Куц В.В., Шитиков А.Н. Моделирование движения фрезы и вала с равноосным контуром / Материалы II международной научно-технической конференции / Курск, гос. техн. ун-т. Курск, 2004. с. 147-151.

41. Металлорежущие инструменты. Г.Н. Сахаров, О.Б. Арбузов, Ю.Л. Боровой и др. М.: Машиностроение, 1989. - 328 е.: ил.

42. Основы проектирования режущего инструмента с применением ЭВМ / П.И. Ящерицин, Б.И. Синицин, Н.И. Исигалко, И.А. Басс. Минск: Высшейшая школа, 1979. - 301 с.

43. Емельянов С.Г., Куц В.В. Графовые модели конструирования и изготовления сборных дисковых фрез. // СТИН. 1999 г. - №5. - с. 20 -22.

44. Шитиков А.Н. Анализ методов изготовления РК-профильных валов / Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2005. № 4, с. 54-56

45. Емельянов С.Г., Куц В.В., Шитиков А.Н, Графы конструирования сборных фасонных фрез, предназначенных для обработки РК-профильных валов / Материалы III Международной научно-технической конференции / Курск, гос. техн. ун-т. Курск, 2005. с. 58-61.

46. Куц В.В., Моделирование движения сборных фасонных фрез в процессе фрезерования / Материалы III Международной научно-технической конференции / Курск, гос. техн. ун-т. Курск, 2005. с. 85-89.

47. Куц В.В., Шитиков А.Н. Модель проектирования сборных фасонных фрез для обработки РК-профильных валов в рамках методологии IDEF / Материалы III Международной научно-технической конференции / Курск, гос. техн. ун-т. Курск, 2005. с. 127-131.