Разработка многорезцового обкатного инструмента с нулевым углом профиля для высокопроизводительного зубонарезания арочных колес на станках с ЧПУ тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.07, кандидат наук Липатов, Сергей Игоревич

• Липатов, Сергей Игоревич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Липатов, Сергей Игоревич

Введение......................................................................................5

1. Актуальность работы....................................................................5

2. Цель и задачи работы................................................................. 7

3. Научная новизна......................................................................... 8

4. Практическая ценность работы..................................................... 9

5 Методы исследования................................................................ 10

6. Реализация работы...................................................................... 10

7. Апробация работы.................................................................... 11

8. Публикации............................................................................. 11

Глава I Состояние вопроса........................................................... 12

1.1 Виды зубчатых колес и режущих инструментов для их нарезания....... 12

1.2 Арочные колеса и проблемы их нарезания и использования ............. 16

1.3 Обзор публикаций по тематике арочных колес................................ 19

Глава II Разработка режущего инструмента с нулевым углом профиля для зубонарезания арочных колес и способа его применения................... 24

2.1 Конструкция режущего инструмента............................................ 24

2.2 Особенности зубонарезания многозубым режущим инструментом с нулевым углом профиля............................................................................ 30

2.3 Математические зависимости кинематических перемещений режущего инструмента от параметров колеса................................................... 33

2.3.1 Конструкторско-технологическая подготовка зубонарезания........... 34

2.3.2 Исходные конструктивные данные............................................ 37

2.3.3 Расчетные конструктивные параметры.......................................... 38

2.3.4 Математическая зависимость величины радиуса инструмента от параметров нарезаемого колеса....................................................................... 39

2.3.5 Взаимозависимость радиуса инструмента и радиуса арки................ 41

2.3.6 Зависимость ширины режущих пластин от параметров нарезаемого колеса....................................................................................... 41

2.4 Настройка станка на обработку................................................... 42

2.4.1 Координатная система программы обработки............................................................42

2.4.2 Привязка режущего инструмента к координатной системе программы. 43

2.5 Режимы обработки....................................................................................................................................44

2.6 Черновое прорезание материала между зубьями............................................................47

2.6.1 Выполнение первого реза.........................................................................................50

2.6.2 Выполнение второго реза................................................................................................................52

2.6.3 Выполнение третьего реза..............................................................................................................54

2.7 Профилирование вогнутой и выпуклой сторон зубьев............................................56_______

2.7.1 Нарезание эвольвентной части вогнутой стороны зубьев................................58

2.7.2 Нарезание эвольвентной части выпуклой стороны зубьев......................................60

2.8 Сравнение технологических особенностей зубонарезания многозубым режущим инструментом с нулевым углом профиля и традиционного зубофрезерования................................................................................................................................................62

2.9 Экономические составляющие изготовления арочных зубчатых передач..67

2.10 Основные достоинства зубонарезания многозубым режущим инструментом с нулевым углом профиля................................................................................................................................68

2.11 Конструкторско-технологическая подготовка производства..........................71

2.12 Производительность зубонарезания........................................................................................72

2.13 Характеристики материальных элементов зубонарезания многозубым инструментом с нулевым углом профиля........................................................................................76

2.13.1 Станки с ЧПУ для нарезания зубьев..................................................................................76

2.13.2 Крепежная оснастка..........................................................................................................................86

2.14 Качество нарезания арочных колес и передач многозубой инструментальной головкой с нулевым углом профиля..................................................................................................89

2.14.1 Нормирование параметров точности арочных колес..........................................89

2.14.2 Зависимость точности профиля от положения профилирующей точки резцов..............................................................................................................................................................................91

2.14.3 Получение точности шагов колеса......................................................................................92

2.14.4 Получение эффекта бочкообразное™ зубьев............................................................95

2.14.5 Влияние систематических погрешностей станков на точность обработки....................................................................................................................................................................96

2.14.6 Влияние режущего инструмента на точность обработки................................100

2.14.7 Влияние жесткости технологической системы........................................................101

2.14.8 Влияние факторов, вызывающих случайные погрешности..........................103

2.14.9 Контакт зубьев в передаче..........................................................................................................104

2.14.10 Шероховатость поверхности зубьев....................................................................................104

— — 2.-1-5 Обработка-закаленных-зубьев. . ., .____________________________________________________________108______

2.15.1 Зубошлифование арочных колес..........................................................................................108

2.15.2 Финишное зубофрезерование..................................................................................................111

Глава III Экспериментальная часть работы..................................................................120

3.1 Экспериментальный комплект режущего инструмента......................................120

3.2 Совершенствование режущего инструмента......................................................................126

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ..........................................................................................................................................131

Список литературы..............................................................................................................................................136

Список работ, опубликованных автором по теме диссертации..................................147

Приложение А Результаты проверки качества зубонарезания..................................151

Приложение Б Разработка САПР технологического перехода кольцевого

сверления......................................................................................................................................................................153

Приложение В Алгоритм проектирования инструментальной головки для

зубонарезания арочных колес..................................................................................................................157

Приложение Г Протоколы проверки точности........................................................................159

Приложение Д Конструкторский чертеж корпуса резцовой головки................164

Приложение Ж Акты внедрения..........................................................................................................165

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка многорезцового обкатного инструмента с нулевым углом профиля для высокопроизводительного зубонарезания арочных колес на станках с ЧПУ»

Введение 1 Актуальность работы

В работе исследуются возможности нарезания на станках с ЧПУ многорезцовым обкатным инструментом одного из видов эвольвентных колес, а именно арочных зубчатых колес, эвольвентный профиль которых имеет постоянный угол зацепления по всей ширине венца. Нарезать такие колеса с достаточно высокой производительностью, используя движение обката, можно только режущим инструментом с нулевым углом профиля [59], [52], [53], [19], [20].

Эвольвентные колеса [89] за период почти двухвековой эксплуатации доказали свое преимущество перед другими видами зубчатых зацеплений. Они технологичны, так как получить эвольвентный профиль можно движением обката, как инструментальной рейки, так и другого зубчатого колеса. Эвольвентные зубчатые передачи терпимы к колебаниям межосевых расстояний, перекосам осей. Существенным недостатком, ограничивающим их несущую способность, является малая площадь контакта между зубьями, что побуждает поиски путей его преодоления. Основные режущие инструменты для зубонарезания - червячные фрезы. Их централизовано изготавливают для каждого модуля со стандартным исходным контуром [33], [88] через каждые 0,25 мм.

Начиная с середины прошлого века, предпринимаются неоднократные попытки улучшить эвольвентное зубчатое зацепление, заменой их на иные (циклоидные [26], эпициклоидные [34], Новикова [41], [40] и др.). До настоящего времени решить задачу не удавалось в силу различных причин. Но одна из них является наиболее существенной. Для парных колес передачи требуется два различных по профилю режущих инструмента высокой точности, что, по меньшей мере, удваивает затраты на технологическое оснащение. Из других причин можно отметить, что любое нарушение межосевых расстояний в передаче приводит к резкому ухудшению контакта зубьев.

Наиболее длительное время пытались решить задачу с помощью колес Новикова, в которых эвольвентный профиль заменен выпукло-вогнутым. На освоение производства зацеплений Новикова в конце пятидесятых, начале шестидесятых годов прошлого века государство затратило много средств, переведя действующие производства на выпуск редукторов с такими колесами и построив большое число новых редукторных заводов, производящих продукцию для различных отраслей народного хозяйства. Постепенно от использования — колес -Новикова начали отказываться—в—авиационном-, -судостроительном, транспортном и других производствах. Основные трудности, по мнению специалистов, создавали червячные фрезы недостаточно высокого уровня.

Арочные колеса продолжают естественное совершенствование эвольвентных зубчатых передач, занимая свое место в ряду: прямозубые, косозубые, шевронные, арочные. По всем параметрам - массогабаритным характеристикам, плавности работы, несущей способности, передаваемому крутящему моменту, износостойкости они должны превзойти в редукторах любых машин как прямозубые, косозубые или шевронные колеса. Арочные колеса - это колеса с круговыми зубьями [39] с симметричным расположением зубьев по ширине венца. Арка - одна из наиболее жестких конструкций из всех известных в технике. Именно расположение зубьев повышает прочность и жесткость зубьев, способствуя повышению плавности работы, снижению уровня шума передач под нагрузкой, увеличению долговечности их работы. Практическое подтверждение ожидаемых преимуществ можно наблюдать в переходе на круговые зубья в конических зубчатых передачах.

Возникает вопрос: «Если арочные колеса столь хороши, то почему их не применяют широко до настоящего времени?» Оказалось, что зубонарезание их наталкивается на определенные трудности. В связи с этим, возникла потребность выполнить актуальное исследование, направленное на создание и изучение режущего инструмента, который позволит нарезать эвольвентные колеса. Именно такой инструмент с нулевым углом профиля позволит выполнять зубонарезания арочных колес, эвольвентный профиль которых имеет постоянный угол

зацепления во всех сечениях по ширине венца, перпендикулярных оси. Кроме того, одним комплектом инструментов можно будет нарезать колеса любого модуля, с любым углом зацепления.

2 Цель и задачи работы

Повышение производительности и точности зубонарезания арочных колес использованием инструментальных головок с нулевым углом профиля.

Для достижения указаннойцели в работе" необходимо рёшить~следующие задачи:

1. Определить условия формообразования эвольвентных поверхностей зубчатого венца арочных колес с углом зацепления, одинаковым по всей ширине венца вращающимся инструментом с нулевым углом профиля за счет параметров установки и размеров режущего инструмента в результате движения обката рабочих органов станка с ЧПУ.

2. Предложить рациональное конструктивное исполнение зуборезного инструмента с нулевым углом профиля. Выявить возможность программированием обработки на многокоординатных станках с ЧПУ нарезать одним инструментом колеса с различным числом зубьев и модулями, включая дробные, с профилем зубьев, отличающимся от стандартного исходного контура.

3. Установить пространственное положение профилирующих точек инструмента, обеспечивающих создание в результате движения обката эвольвентного профиля зуба с заданным углом зацепления.

4. Установить математические зависимости кинематических перемещений режущего инструмента от параметров колеса.

5. Установить взаимозависимость радиуса инструмента и нарезаемого им радиуса арки колеса.

6. Установить математические зависимости величины радиуса инструмента от диаметра нарезаемого колеса и ширины режущих пластин от параметров нарезаемого колеса.

7. Предложить схему эксплуатации режущих пластин, обеспечивающую рациональное расходование инструмента.

8. Разработать математическую и компьютерную модель зубонарезания и САПР получения управляющей программы обработки на станках с ЧПУ.

9. Выявить закономерности достижения точности, шероховатости и производительности зубонарезания колес в улучшенном и закаленном исполнении.

10. Изучить возможность увеличения производительности при выполнении кольцевого-сверления-и-профилирования-эвольвентных-учаетков-профиля.-

11. Определить возможность использования для арочных колес метрологического обеспечения контроля точности цилиндрических зубчатых колес в соответствии с требованиями ГОСТ 1643-81 «Основные нормы взаимозаменяемости. Передачи зубчатые цилиндрические. Допуски».

3 Научная новизна

Научная новизна работы состоит:

- в теоретическом обосновании условий формообразования эвольвентных профилей зубьев арочных колес вращающимися многорезцовыми инструментальными головками с нулевым углом профиля, обусловленных размерами инструмента и параметрами его установки в координатной системе многокоординатных станков с ЧПУ;

- в установлении взаимосвязи параметров режущего инструмента (радиуса инструмента, ширины режущей пластины, радиусов при вершине пластин) и параметров колеса (радиуса арки, числа зубьев и ширины венца);

- в установлении взаимосвязи станочных параметров установки режущего инструмента и заготовки (координатные расположения и перемещения рабочих органов станка) с параметрами нарезаемого арочного зубчатого колеса (модулем, числом зубьев, углом зацепления, радиусом арки, шириной венца, коэффициентами смещения исходного контура);

- в математической модели формообразования движением обката режущего инструмента и заготовки эвольвентных поверхностей с заданным углом профиля, включающей определение положения осей инструмента и заготовки в зависимости от параметров нарезаемого колеса (модуля, числа зубьев, коэффициентов коррекции, ширины венца);

4 Практическая ценность работы

Практическая ценность работы состоит:

- в разработке конструкции многорезцовых_инструментальных_головок—с нулевым углом профиля для высокопроизводительного зубонарезания арочных колес с обеспечением по всей ширине венца одинакового угла профиля и равной толщины зубьев;

- в рекомендации по использованию комплекта, состоящего из трех инструментов для зубонарезания колес с твердостью до НВ 300 в три технологических перехода и состоящего из пяти инструментов для зубонарезания закаленных колес с твердостью зубьев до НЯС 60 в пять переходов, обеспечивающих производительность зубонарезания, соизмеримую с традиционным зубофрезерованием;

- в обеспечении одинаковых углов зацепления по всей ширине зубьев в каждом сечении колеса, перпендикулярном его оси, за счет нулевого угла профиля режущего инструмента;

- в разработке схемы рационального использования режущих пластин путем определенной последовательности их переустановки в инструментах комплекта, которая обеспечивает увеличение суммарной стойкости каждой пластины;

- в рекомендации по определению параметров инструментальных головок (радиуса инструмента и точности его настройки, ширины режущих пластин) в зависимости от размеров и характеристик нарезаемых колес, обеспечивающих заданные показатели точности в пределах пятой-шестой степени по ГОСТ 1643-81 с производительностью, превосходящей обработку с использованием зубошлифования;

- в рекомендациях по использованию в инструментальных головках токарных резцов для прорезки канавок на торцах заготовок, оснащенные быстросменными многогранными неперетачиваемыми пластинами со сверхтвердыми покрытиями;

в рекомендациях по назначению величин припусков между технологическими переходами, режимов резания и скорости перемещения режущего инструмента по линейной составляющей обката.

в предложенном алгоритме проектирования многорезцовой инструментальной головки с нулевым углом профиля для зубонарезания арочных колес, обеспечивающей постоянный угол зацепления по всей ширине венца.

5 Методы исследования

Для решения поставленных задач использовались теоретические и экспериментальные методы исследования, в частности теория получения эвольвентных поверхностей инструментом с нулевым профилем, а также компьютерное моделирование, пакеты программ МаШСАО, Т-Р1ехСАБ и др.

Результаты исследований подтверждены экспериментами в лабораторных и производственных условиях, а также промышленным внедрением. Поставленные в работе задачи достигнуты использованием режущего инструмента с нулевым углом профиля на различных станках с ЧПУ, в том числе мод.17С40, ГФ5171Ф4, ЛР395, МСУ-2418. Достоверность научных выводов обеспечена согласованием расчетных и экспериментальных данных.

6 Реализация работы

Результаты работы внедрены: - на металлургическом заводе «Северсталь» г. Череповец, в редукторе листоупаковочной машины и при изготовлении арочных колес редуктора для листоправильного стана;

- при изготовлении арочных колес многошпиндельных агрегатных головок сверлильного станка в ООО «Тяжпрессмаш» г. Рязань; редуктора транспортера предприятия «ТехноНИКОЛЬ»; редукторов нефтедобывающих станков-качалок;

- в ОАО «Рязанский станкостроительный завод» в конструкции главных приводов токарного станка с ЧПУ мод. 16РЭ5ФЗ, в конструкции главного привода зубофрезерного станка с ЧПУ мод. 53Р32Ф6;

- при изучении дисциплины «Технология машиностроения» в РИ(ф)МГОУ.

7 Апробация работы

Основные положения и результаты работы доложены и получили одобрение:

- на семи межвузовских Научно-технических конференциях студентов, молодых ученых и специалистов, Рязань, 2007 - 2013 г.г.;

- на II Всероссийской научно-технической конференции, Чита, 2009 г. [37];

- на Международной научно-практической конференции, Брянск, 2009 г. [25];

- на Национальной научно-технической конференции по итогам конкурса Союза инженеров России на лучшую работу в области техники, Москва, МГТУ им. Баумана, 2011 г. [8].

8 Публикации

По теме диссертации опубликованы 23 работы, в том числе две учебно-методические; имеется 5 патентов на изобретения; свидетельство, зарегистрированное в Отраслевом фонде алгоритмов и программ; две работы опубликованы и одна принята к публикации в журналах из перечня ВАК РФ; одна в международном сборнике научных трудов.

Глава I Состояние вопроса 1.1 Виды зубчатых колес и режущих инструментов для их нарезания

Машиностроение неразрывно связано с использованием редукторов, назначение которых состоит в увеличении на рабочих органах крутящих моментов. Редукторостроение на первых этапах своего развития целиком основывалось на использовании эвольвентных зубчатых передач. Существующую проблему повышения плавности работы зацеплений, снижение вибрации и шума общепринято решать за счет повышения качества зацепления. Например, у зубчатых колес главного привода металлорежущих станков нормы плавности должны быть в пределах пятой степени точности по ГОСТ 1643-81 [32], а разница в расположении профилей у колес одной передачи не должна превышать нескольких микрометров. Изготовление зубчатых колес высокой точности для достижения малошумности передач является камнем преткновения для многих изготовителей колес. Во всяком случае, решение этой проблемы требует высокой квалификации исполнителей и значительных трудовых затрат.

Зубообработку большинства точных цилиндрических зубчатых колес получают зубофрезерованием с последующим после закалки зубошлифованием. К этим традиционным способам достижения требуемых результатов по точности при приемлемых трудозатратах настолько привыкли, что иное считается просто немыслимым.

По характеру профиля зубьев используемые в настоящее время колеса можно разделить на эвольвентные и прочие, в основном, появившиеся в современной технике позднее эвольвентных.

Колеса с эвольвентным профилем имеют ряд конструктивных и технологических положительных качеств, из числа которых выделим следующие:

- зуборезным инструментом определенного модуля, работающим по принципу обката (червячными фрезами и долбяками), можно нарезать колеса с любым числом зубьев;

- профиль зубьев режущих инструментов может быть как прямолинейным, удобным для изготовления и контроля, так и эвольвентным;

- зацепление допускает значительные отклонения межосевых расстояний и в некоторой степени терпимо к перекосам осей.

Из этого перечня очевидна роль режущего инструмента для успешного осуществления зубонарезания.

Эвольвентное зацепление за более чем двухсотлетнюю историю своего существования и развития стало наиболее изученным и технологически оснащенным. Несмотря на все попытки потеснить его, предпринимаемые во все годы его существования, оно, в силу своих положительных качеств, продолжает занимать ведущее место среди всех видов зубчатых передач.

В качестве недостатка зубчатых передач с эвольвентным профилем можно отметить повышенные контактные напряжения, возникающие по линии контакта двух выпуклых сторон парных эвольвентных профилей. Это обстоятельство ограничивает несущую способность передач.

При нарезании зубьев колес в основном используют современный режущий инструмент, совпадающий по модулю и углу профиля исходного контура с нарезаемым зубчатым колесом.

В данной работе будет уделено внимание созданию режущего инструмента с нулевым углом профиля для зубонарезания арочных колес, эвольвентный профиль которых имеет постоянный угол зацепления во всех сечениях по ширине венца, перпендикулярных оси. Именно благодаря созданию инструмента с нулевым углом профиля появляется возможность дальнейшего совершенствования эвольвентных зацеплений. Поставлена задача создать возможность нарезания одним режущим инструментом колес любого модуля.

Можно констатировать, что многочисленные попытки найти решение повышения работоспособности передач с отказом от эвольвентного зацепления до настоящего времени не увенчались успехом.

Например, в циклоидных и эпициклоидных передачах увеличение площади контакта достигают приданием профилям зубьев двух совершенно различных

геометрических поверхностей. Каждое из двух зацепляющихся колес нарезают своим, отличным от другого, зуборезным инструментом. Дополнительные затраты на инструмент в сочетании с потребностью работы в условиях идеального сопряжения парных колес ограничили масштабы использования этих видов зацепления.

Подобные трудности испытывают РиСУН0К 11 Зацепление Новикова передачи Новикова, появившивеся в 1954 году (рисунок 1.1), в которых зубья ведущего колеса были выпуклыми, а зубья ведомого колеса вогнутыми, передача имела одну линию зацепления.

В дальнейшем, передачи Новикова были усовершенствованы, за счет придания каждому зубу колеса выпукло-вогнутого профиля (рисунок 1.2). В ней зубья обоих колес имеют вогнутые ножки и выпуклые головки. Но это, в свою очередь, еще больше усложнило конструкцию червячных фрез. [13].

Однако опыт многолетней эксплуатации передач Новикова выявил их явные недостатки: • более сложную технологию изготовления, за счет использования зуборезного инструмента с профилями зубьев криволинейной конфигурации;

• наличие значительных осевых нагрузок на подшипники из-за использования винтовых зубьев с большими углами подъема винтовой линии.

Исследователи, занимающиеся много лет изучением и практическим внедрением передач Новикова в производство [23], считают, что главная причина, сдерживающая более широкое внедрение этого зацепления, состоит в относительно невысоком технологическом уровне производства, которое в последние годы не только не совершенствовалось, но, учитывая износ

Рисунок 1.2 Зубья передачи Новикова

оборудования, откатилось назад. Ключевым моментом считают недостаточную точность основного зуборезного инструмента - червячных фрез.

Долю точности зуборезного инструмента при нарезании колес Новикова в общем балансе точности готового изделия можно определить, как близкую к 70 процентам, т.е. точность режущего инструмента в достижении качества колес выступает наиболее существенным фактором. Червячные фрезы для нарезания колес Новикова, в отличие от традиционных червячных, имеют сложный криволинейный, а не прямолинейный профиль, поэтому они всегда будут менее технологичными и более дорогими. Технология изготовления колес Новикова предусматривает приработку колес на первичном этапе их эксплуатации. По сути приработка - это просто более активный износ на первичном этапе, который со временем несколько уменьшится, но будет продолжаться. Точные эвольвентные передачи никакой приработки не требуют.

Возможно, потенциал использования колес Новикова пока не исчерпан. Но современное редукторостроение активно возвращается к эвольвентным передачам.

Указанные вопросы ставят на повестку дня необходимость работ по продолжению совершенствования эвольвентного зацепления, как наиболее перспективного.

Использование косозубых эвольвентных передач взамен прямозубых создает некоторые технологические и конструктивные трудности. Перечислим их.

1. В передаче одно из колес правое, а другое - левое. Каждое из колес нарезают при своей настройке зубообрабатывающего оборудования. В конечном счете, при погрешностях наклона зубьев возникает разница в углах зацепления у колес пары, что вызывает негативные последствия по плавности и шуму.

2. В косозубой передаче имеются осевые составляющие нагрузки, что требует иных конструкций опор с более дорогостоящими подшипниками.

3. Затруднен контроль угла наклона зуба, так как на самом деле - это угол подъема винтовой линии расположения зубьев на делительном цилиндре.

Стремление увеличить нагрузочную способность зубчатых передач привело к созданию шевронных.

Шевронное колесо - это два рядом расположенных косозубых колеса с правым и левым направлением зубьев. Зачастую на практике их изготавливают отдельно и складывают при сборке. Нарезать оба венца шевронного колеса без канавки для выхода инструмента весьма затруднительно. Такая канавка перерезает зубья на две части, уменьшая жесткость зубьев.

При использовании шевронных колес удваивается несущая способность передачи. К положительным сторонам следует отнести отсутствие осевых нагрузок на валы и опоры. Одновременно сохраняются все технологические трудности, присущие изготовлению косозубых колес. К ним прибавляется некоторая особенность сборки. Шевронные колеса одной пары невозможно ввести в зацепление осевым смещением одного колеса относительно другого. Они сопрягаются только при радиальном смещении. Легче всего собирать редукторы с разъемом корпуса и крышки по осям передач.

1.2 Арочные колеса и проблемы их нарезания и использования

Арочные колеса - это следующий вид в развитии цилиндрических эвольвентных зубчатых передач, который предлагается использовать в редукторах многих машин. Арочный зуб - это частный случай кругового зуба, у которого центральное сечение, перпендикулярное оси, условно разделяет зуб на две симметричные половины.

Внешне арочные колеса напоминают шевронные, но зубья располагаются не по прямым линиям, а по радиусу, образуя арку. Получить полное представление об арочном колесе можно следующим образом:

- расчленить прямозубое колесо на сверхтонкие поверхности (слои), перпендикулярные оси колеса;

- развернуть делительный цилиндр вместе с зубьями в плоскость;

- сместить эти слои, сдвигая их параллельно друг другу таким образом, чтобы все одноименные точки зубьев расположились по радиусу, который назовем «радиусом арки»;

- свернуть развертку вместе с зубьями в делительный цилиндр.

Каждый зуб имеет две

стороны, из которых одна выпуклая, а вторая вогнутая (рисунок 1.3).

Колесом с правым

исполнением является то, у которого движение по поверхности зуба со стороны наблюдателя происходит по часовой стрелке, а с левым - против Рисунок 1.3 Арочная зубчатая передача чаСОВОЙ СТрелКИ. На рисунке 1.2.

ведущая шестерня (малое колесо) имеет правое расположение зуба, а ведомое колесо - левое. Это условное разграничение колес предложено для упреждения возможных ошибок при изготовлении и сборке.

Чтобы не создавать предпосылок к возникновению ошибок при нарезании колес, целесообразно при конструировании арочных передач, как минимум, одно из колес пары делать полностью симметричным относительно центрального сечения венца. Это создаст возможность произвольно нарезать колеса правого и левого исполнения, а затем при сборке передачи определять правильное положение путем переворота симметричного колеса на валу.

В диссертационной работе рассматриваются колеса с эвольвентным профилем, как наиболее технологичным.

Приведем характерные условия, которые обеспечивают высокие показатели работоспособности арочной передачи: жесткость и прочность зубьев, повышенную нагрузочную способность, долговечность, плавность и малошумность работы. В работе исследуется тот вид арочных передач, у которых в каждом сечении колеса, перпендикулярном его оси, одинаковы: • эвольвентный профиль зуба с одним и тем же углом зацепления;

• толщина зубьев;

• радиусы арки обеих сторон зуба.

Основное преимущество арочных колес в сравнении с шевронными состоит в том, что арочный зуб в центральном сечении не имеет разделительной канавки. Единая арка на всей ширине обеспечивает наивысшую жесткость из всех возможных вариантов исполнения зубьев.

Итак, в ряду прямозубая, косозубая, шевронная и арочная передачи, каждая последующая имеет преимущества перед предыдущей. Арочная передача аккумулирует все лучшие стороны прямозубых, косозубых и шевронных. Перечислим эти положительные стороны.

1. Арочные колеса могут быть получены универсальным режущим инструментом, единым для колес с различным числом зубьев.

2. Предлагаемый в работе инструмент для зубонарезания уменьшает, по сравнению со всеми известными способами, степень влияния точности режущего инструмента на точность колеса.

3. Арочная форма придает зубу наивысшую жесткость и прочность из всех других возможных вариантов формы зубьев.

4. Арочная передача благодаря эвольвентному профилю зубьев терпима к погрешностям межосевых расстояний.

5. При использовании арочной передачи отсутствуют осевые нагрузки на валы.

6. У арочной передачи мала вероятность однопарного зацепления, благодаря чему снижается нагрузка на каждый зуб и повышается долговечность передачи.

7. Ряд особенностей, общих с косозубыми передачами, повышает плавность работы и обеспечивает уменьшение уровня шума.

8. Точность профиля, окружного шага и шага зацепления, радиальное биение, накопленная ошибка шага - эти параметры арочного колеса могут быть проконтролированы теми же инструментами и методами, которые используют при контроле прямозубых цилиндрических колес.

Положительные качества арочного зацепления неоспоримы и известны много десятилетий. Однако будет не совсем справедливо, если останавливаться только на достоинствах арочных передач и умалчивать те особенности их конструкции, которые создают трудности при их использовании в редукторах.

1. Как и шевронная, арочная передача не может быть собрана при осевом смещении одного колеса относительно другого.

2. Высокие показатели несущей способности проявят себя в полной мере только при единственно правильном осевом расположении одного колеса относительно другого, которое образно можно назвать «арка в арку».

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Липатов, Сергей Игоревич, 2013 год

Список литературы

1. Ппахтин В.Д., Панков И.Г., Давыдов А.П., Паршин А.Н. Анализ зацепления и технология изготовления цилиндрических колес с арочными зубьями с применением автоматизированного комплекса «T-Flex» CAD./CAM/CAE информационно аналитический PLM журнал № 6(36)2007г. С, 63-65.

2. Плахтин В.Д., Панков И.Г., Давыдов А.П., Паршин А.Н. Анализ зацепления и технология изготовления цилиндрических колес с арочными зубьями с применением автоматизированного комплекса T-Flex САПР и графикам август/2007 С. 74-77.

3. Плахтин В.Д., Давыдов А.П., Паршин А.Н. Анализ зацепления цилиндрических колёс с арочными зубьями Вестник машиностроения 2006 №11.

4. Патент № 95109702; заявл. 09.06.1995; опубл. 10.10.1997. Сидоренко А.К., Лобанов H.A. Арочная зубчатая передача и способ ее изготовления.

5. Патент на изобретение № 2469230С1, заявка №2011120157/11 от 19.05.2011, зарегистрировано 10.12.2012. Давыдов А.П., Липатов С.И., Марголит Р.Б, Панков И.Г., Паршин А.Н. Арочная цилиндрическая зубчатая передача.

6. Липатов С.И., Марголит Р.Б., Терехова O.A., Трунина O.E. Визуализация технологических возможностей главных приводов металлорежущих станков для оценки их оптимизации. Сборник «Новые технологии в учебном процессе и производстве», материалы пятой межвузовской научно-технической конференции студентов, молодых ученых и специалистов. Рязань, 2007 г.

7. Локтев Д.А. Выбор рациональных конструкционных и эксплуатационных параметров червячных фрез. Журнал «Стружка» №1 (20)/ 2 (21)//М. 2008

8. Виноградов А.Н., Давыдов А.П., С.И. Липатов, Марголит Р.Б., Панков И.Г., Паршин А.Н. Высокопроизводительная инновационная технология изготовления высокоточных зубчатых арочных колес. Лучшие инженерно-

технические кадры России. Сборник статей. www.nntk20ll.ru. Национальная научно-техническая конференция, МГТУ им. Баумана. 2011.

9. Шейнин Г.М., Бобков М.Н., Розенблюм С.Е. Геометрический расчет элементов цилиндрической передачи с круговыми зубьями, параметров инструмента и наладок станков. Деп. во ВНИИТЭМР 2.11.87, №783.

10. Сызранцев В.Н., Сызранцева К. В., Варшавский М.Р. Геометрическое исследование способа чистовой обработки арочных зубьев цилиндрических колес резцовыми головками с твердыми пластинами. -Курган, 1999 9с.:1ил.- рук.- Деп. в ВИНИТИ 17.02.99, № 505-В99.

11. Свидетельство об инновационной разработке, зарегистрировано в Отраслевом фонде алгоритмов и программ 04.02.08 №9938, номер регистрации 50200800300, 2008 Липатов С.И., Марголит Р.Б., Терехова O.A., Трунина O.E. Графическое отображение силовых характеристик главных приводов металлорежущих станков.

12. Липатов С.И., Марголит Р.Б., Терехова O.A., Трунина O.E. Графическое отображение силовых характеристик привода главного движения (статья) Журнал «Стружка» №1 (16) / 2 (17), 2007 г, 2007, С23 - 25.

13. Матлин М.М., Иткис М.Я., Шандыбина И.М. Зацепление Новикова: Реальные возможности. :Журнал «Редукторы и приводы» № 4,5 (10) 2007.

14. Патент № 4855770; заявл. 03.08.1990; опубл. 15.04.1993. Сирицын А.И., Сидоренко А.К., Широких Э.В., Беляев А.И., Михайлов Г.И., Чистов В.М. Зубофрезерный станок для зубофрезерования цилиндрических колес с криволинейными по длине зубьями.

15. Патент № 4163459; заявл. 19.12.1986; опубл. 23.07.1991. Беляев А.И., Михайлов Г.И., Сидоренко А.К., Сирицын А.И. Зубофрезерный станок для нарезания колес с криволинейными по длине зубьям.

16. Плахтин В.Д., Давыдов А.П., Паршин А.Н. Изготовление зубчатых колес с арочными зубьями с применением пальцевых фрез // Технология машиностроения 2008 г. № 6 С. 12-15.

17. METAL WORKING WORLD 2/12. Изощренная простота. Sandvik Coromant. 2012.

18. Марголит Р.Б., Липатов С.И. Изучение технологических возможностей станков с ЧПУ (МУ к лабораторной работе), РИ(ф)МГОУ. 2009.

19. Виноградов А.Н., Давыдов А.П., Липатов С.И., Марголит Р.Б., Панков И.Г., Паршин А.Н. Инновационная технология высокопроизводительного изготовления цилиндрических колес с арочными зубьями. Научно-технический журнал «МГОУ-ХХ1 - Новые технологии», №5, 2010.

20. Виноградов А.Н., Давыдов А.П., Липатов С.И., Марголит Р.Б., Панков И.Г., Паршин А.Н. Инновационная технология высокопроизводительного изготовления звольвентных арочных передач. Сайт www.reduktorntc.ru, апрель 2011.

21. Патент № 4420789; заявл. 10.05.1988; опубл. 15.08.1992. Сидоренко А.К., Беляев А.И. Инструментальная головка.

22. Григорьев С.Н., Кохомский М.В., Маслов А.Р. Инструментальная оснастка станков с ЧПУ: Справочник - М.: Машиностроение, 2006. - 544с. стр. 543-544. - ISBN 5-217 - 03363-0.

23. Яковлев A.C., Печеный В.И. Исследование некоторых вопросов жесткости зубьев зубчатых передач Новикова с двумя линиями зацепления. Сборник «Современные конструкции и расчет деталей машин», выпуск 1, М, 1970.

24. Баженкова Е.Р., Бобков М.Н. Модернизация зубошлифовального станка типа «Найлс» с целью обработки цилиндрических колес с круговыми зубьями.//Исследования в области технологии механической обработки и сборки.-Тула, 1981.- С. 167-169.

25. Липатов С.И., Терехова O.A., Марголит Р.Б. Модернизация привода главного движения токарного станка с ЧПУ. Наука и производство - 2009. Материалы Международной научно-практической конференции 19-20 марта, г. Брянск, 2009

26. Решетов J1.H., Догода М.И., Клин М.З. Некоторые вопросы геометрии цилиндрических зубчатых передач с циклоидальной линией зуба //Изв. ВУЗов. Машиностроение. 1980. - № 4. -С. 49-53.

27. Васин В.А., Бобков М.Н., Шейнин Г.М. Обработка арочных зубьев цилиндрических колес. // СТИН. 2005. - № 4. - С. 26-29.

28. Липатов С.И., Кучеренко М.Н., Ненюк Д.С., Федюков М.А., Марголит Р.Б. Обработка закаленных зубьев арочных колес. Сборник «Новые технологии в учебном процессе и производстве», пятая межвузовская научно-техническая конференция студентов, молодых ученых и специалистов. Рязань, 2012.

29. Шейнин Г.М., Бобков М.Н. Обработка круговых зубьев цилиндрических колес шлифовальной сегментной головкой.//Исследования в области инструментального производства и обработки металлов резанием.- Тула, 1984.

30. ISCAR. Общий каталог. Весь ассортимент металлорежущего инструмента. 2012.

31. Липатов С.И., Марголит Р.Б., Терехова O.A. Оптимизация силовых характеристик регулируемых главных приводов токарных станков // «Технология машиностроения», № 5, 2008. С. 14 - 17.

32. ГОСТ 1643-81. Основные нормы взаимозаменяемости. Передачи зубчатые цилиндрические. Допуски.

33. ГОСТ 13755-81. Основные нормы взаимозаменяемости. Передачи зубчатые цилиндрические эвольвентные. Исходный контур.

34. Решетов Л.Н., Догода М.И., Клин М.В. Особенности геометрии и зубонарезания цилиндрических квазиэвольвентных передач с циклоидальной линией зуба//Изв. ВУЗов. Машиностроение. -1980. № 5. -С. 48 - 52.

35. Назаров Ю.Ф., Юрченко A.B., Широких Э.В., Иванайский A.B. Особенности технологии изготовления цилиндрических арочных зубчатых колес. / Технология машиностроения №3 2009 С. 11-12.

36. Шейнин Г.М., Бобков М.Н. Острозаточенные зуборезные головки для изготовления колес с круговыми зубьями и их расчет. Деп. во ВНИИТЭМР 19.07.88, №253.

37. Липатов С.И., Марголит Р.Б., Терехова O.A. Оценка силовых характеристик станков с ЧПУ. Инновационные технологии в технике и образовании, Материалы Всероссийской научной конференции, г. Чита, 2009.

38. Плахтин В.Д., Давыдов А.П., Паршин А.Н. Параметры пальцевой фрезы и станочного зацепления при изготовлении зубчатых колес с арочными зубьями/ Проблемы машиностроения и автоматизации №4(2007) С.95-102.

39. ГОСТ 16531-83. Передачи зубчатые цилиндрические Термины, определения и обозначения.

40. ГОСТ 17744-72. Передачи Новикова с двумя линиями зацепления цилиндрические. Расчет геометрии.

41. ГОСТ 15023-76. Передачи Новикова цилиндрические с двумя линиями зацепления. Исходный контур.

42. Коганов И.А., Бобков М.Н., Шейнин Г.М. Повышение качества и производительности при обработке цилиндрических колес с круговыми зубьями.//Исследования в области инструментального производства и обработки металлов резанием.-Тула, 1983.- С. 146-152.

43. Юрченко A.A. Прогрессивные методы образования ЦАЗК с теоретически точной геометрией зубьев // Вестник КИ МГОУ. Коломна, 2007 Вып. 2 С.29-33

44. Гречишников В.А., Чемборисов H.A., Схиртладзе А.Г. Проектирование режущего инструмента: учеб. Пособие под ред. H.A. Чемборисова. / Старый Оскол: ТНТ ,2010. - 264с. - Спис. лит. стр. 220 - 221.- ISBN 978-5-94178-224-6.

45. Гречишников В.А., Григорьев С.Н., Коротков И.А., Схиртладзе А.Г. Проектирование режущих инструментов: Учеб. пособ. для вузов / Старый Оскол: ТНТ, 2009. - 300с. -CnHCJiHT.CTp.297-299.-ISBN 978-5-94178-179-9.

46. Свидетельство на полезную модель №11117, действует на территории РФ с 9.03.99, зарегистрировано 16.09.99. Марголит Р.Б., Маркин Ю.С., Моос E.H., Слугин М.М., Бойко В.И. Прямозубая эвольвентная цилиндрическая передача.

47. Плахтин В.Д., Давыдов А.П., Паршин А.Н. Разработка методов анализа и синтеза зацепления арочных цилиндрических зубчатых колес и технологии изготовления их опытных образцов Рязань 2007- 62с. :34 ил. - рук. -Деп. В ВНТИЦ 30.08.07, № 0220.0 801055.

48. Коганов И.А., Бобков М.Н., Шейнин Г.М., Ананьев В.Н. Расчет локализации контакта полуобкатной цилиндрической передачи с арочными зубьями. //Исследования в области технологии механической обработки и сборки.- Тула, 1980.-С. 92-101.

49. Локтев Д.А. Рациональная эксплуатация современных червячных фрез. Журнал «Стружка» №1-2(16-17) //М. 2007

50. Гречишников В.А., Григорьев С.Н., Схиртладзе А.Г. Режущие инструменты: Учеб. пособ. для вузов / Старый Оскол: ТНТ, 2008. - 388с. -Спис. лит. стр.380 -381. - ISBN 978 - 5 - 94178 - 192-8.

51. Патент № 4781720; заявл. 12.01.1990; опубл. 30.03.1992. Гусева Ю. А., Сидоренко А. К., Мишин В. М., Поскакарин Ю. С., Марков В. Н. Резцовая головка.

52. Патент № 2430813, заявка №2009133751 от 08.09.2009, зарегистрировано 10.10.2011. Липатов С.И., Марголит Р.Б., Панков И.Г., Давыдов А.П., Паршин А.Н., Плахтин В.Д. Резцовая зуборезная головка для нарезания арочных зубьев цилиндрических зубчатых колес.

53. Патент № 2447975, заявка №2011104561 от 08.02.2011, зарегистрировано 20.04.2012 Марголит Р.Б., Виноградов А.Н., Давыдов А.П., Липатов С.И., Панков И.Г., Паршин А.Н., Харьков М.А. Способ изготовления арочных зубьев цилиндрических зубчатых колес.

54. Авторское свидетельство №1468692, заявка №4180583/31-08 от 26.11.1986, опубликовано 30.03.1989. Жужжалкин Г.В., Ананьев В.Н. Способ изготовления зубчатой пары с круговыми зубьями.

55. Патент № 3694569; заявл. 19.01.1984; опубл. 15.07.1985. Сидоренко А.К. Способ изготовления сопряженной пары зубчатых изделий с круговыми зубьями.

56. Патент № 3769529; заявл. 27.06.1984; опубл. 15.03.1988. Сидоренко А.К. Способ изготовления сопряженной пары зубчатых изделий с круговыми зубьями.

57. Патент на изобретение № 246783, заявка №201100521/02 от 11.01.2011, зарегистрировано 27.11.2012. Давыдов А.П., Липатов С.И., Марголит Р.Б., Панков И.Г., Паршин А.Н. Способ изготовления цилиндрических зубчатых колес с арочными зубьями.

58. Патент № 2322329, заявка №2006120727/02 от 14.06.2006, опубликовано 20.04.2008 Плахтин В.Д., Давыдов А.П., Паршин А.Н. Способ изготовления цилиндрических колес с арочными зубьями.

59. Патент № 2404030, заявка №2009114308 от 16.04.2009, зарегистрировано 20.11.2010 Плахтин В.Д., Панков И.Г., Давыдов А.П., Марголит Р.Б., Паршин А.Н., Липатов С.И. Способ изготовления цилиндрических колес с арочными зубьями.

60. Патент № 4771306; заявл. 20.12.1989; опубл. 30.03.1992. Сидоренко А.К., Сирицын А.И., Налетов С.П., Лобанов H.A., Михайлов Г.И., Аристархов Н.И. Способ нарезания выпуклых и вогнутых сторон арочных зубьев цилиндрических зубчатых колес.

61. Патент № 4283944; заявл. 12.06.1987; опубл. 07.11.1989. Сидоренко А.К., Мишин В.М., Гусева Ю.А. Способ нарезания зубчатых пар с криволинейными зубьями.

62. Авторское свидетельство №443732, заявка №1462954/25-8 от 27.07.1970, опубликовано 25.09.1974. Малеин В.Л. Способ нарезания круговых симметричных зубьев.

63. Авторское свидетельство № 1158313 (СССР), 1985. Коганов И.А., Бобков М.Н., Шейнин Г.М. Способ нарезания цилиндрических зубчатых колес с круговыми зубьями.

64. Патент № 2060117, заявка №93025014/08 от 27.04.1993, опубликовано 20.05.1996. Емельянов Ю.В., Беляев А.И., Князева И.А. Способ обработки арочных зубьев зубчатых колес с эвольвентным профилем.

65. Авторское свидетельство №1161291, заявка №3536479/25-08 от

14.01.1983, опубликовано 15.06.1985. Чернышев H.A., Финиченко В.А., Способ обработки бочкообразных зубьев.

66. Патент № 4294756; заявл. 30.06.1987; опубл. 07.12.1989. Сидоренко А.К., Налетов С.П., Коротков В.Д. Способ обработки зубчатых колес с криволинейной формой эвольвентных зубьев.

67. Патент № 2005012, заявка №5033925/08 от 24.03.1992, опубликовано 30.12.1993 Сирицын А.И., Широких Э.В. Способ обработки зубчатых колес с круговой формой зуба.

68. Авторское свидетельство №1261755, заявка №3804469/25-08 от

22.10.1984, опубликовано 07.10.1986. Шейнин Г.М., Бобков М.Н., Шейнин Б.Г. Способ обработки круговых зубьев.

69. Патент № 2766193; заявл. 11.03.1979; опубл. 15.01.1981. Сидоренко А.К. Способ обработки круговых зубьев на цилиндрических колесах.

70. Патент № 2049608, заявка №5064762/08 от 09.10.1992, опубликовано 10.12.1995. Беляев А.И., Сирицын А.И., Лобанов H.A., Сирицын Д.А. Способ обработки эвольвентных профилей круговых зубьев цилиндрических колес.

71. Патент № 4447718; заявл. 23.06.1988; опубл. 15.03.1991. Сидоренко А.К., Налетов С.П., Коротков В.Д., Беляев А.И., Михайлов Г.И. Способ формообразования арочных зубьев.

72. Патент № 93058028; заявл. 30.12.1993; опубл. 27.03.1997. Сидоренко А.К., Ларин Г.В. Способ формообразования арочных зубьев на цилиндрических колесах.

73. Патент № 4758804; заявл. 19.09.1989; опубл. 09.08.1995. Сидоренко А.К., Лобанов H.A., Корбаков A.B., Козлов Ю.И. Способ формообразования арочных зубьев цилиндрических зубчатых колес.

74. Патент № 94017979; заявл. 16.05.1994; опубл. 27.02.1997. Сидоренко А.К., Лобанов H.A. Способ формообразования арочных зубьев цилиндрических зубчатых колес.

75. Патент № 94023278; заявл. 17.06.1994; опубл. 20.12.1996. Сидоренко А.К., Аристархов Н.И., Лобанов H.A. Способ формообразования арочных зубьев цилиндрических зубчатых колес и станок для его осуществления.

76. Патент № 95121874; заявл. 25.12.1995; опубл. 27.10.1997 Сидоренко А.К., Лобанов H.A., Аристархов H.H. Способ формообразования криволинейных по длине зубьев на цилиндрических колесах червячной фрезой.

77. Авторское свидетельство №1664479, заявка №4163459/08 от 19.12.1986, опубликовано 23.07.1991 Беляев А.И., Михайлов Г.И., Сидоренко А.К., Сирицын А.И. Способ чистовой обработки эвольвентных профилей круговых зубьев цилиндрических колес.

78. Патент № 4163459; заявл. 19.12.1986; опубл. 23.07.1991. Беляев А.И., Михайлов Г.И., Сидоренко А.К., Сирицын А.И. Способ чистовой обработки эвольвентных профилей круговых зубьев цилиндрических колес.

79. Авторское свидетельство №1247202, заявка №3716168/25-08 от 28.03.1984, опубликовано 30.07.1986. Шейнин Г.М., Бобков М.Н., Шейнин Б.Г. Способ шлифования зубчатых колес с круговыми зубьями.

80. Авторское свидетельство №1079380, заявка №3394005/25-08 от 17.02.1982, опубликовано 15.03.1984. Коганов И.А., Бобков М.Н., Ананьев В.Н. Способ шлифования зубчатых колес с круговыми зубьями и станок для его осуществления.

81. Справочник по геометрическому расчету эвольвентных зубчатых и червячных передач / Под ред. И.А. Болотовского. - 2-е изд., перераб. И доп. -М.: Машиностроение, 1986. 448 с.

82. Бобков М.Н. Теоретические аспекты технологии изготовления цилиндрических колёс с круговыми зубьями: Дис. доктора техн. наук. -Тула: ТулГУ, 1998.-379 с.

83. Сирицын А.И., Беляев А.И., Широких Э.В., Липатов A.M.. Технология изготовления цилиндрических арочных зубчатых колес с теоретически точной геометрией зубьев. НТИ бюллетень № 3 «Новые технологии». Работы МГОУ, г. Москва, 1998, с.75-77.

84. Бобков М.Н. Технология обработки круговых зубьев роторов шестеренных насосов: Дис. канд. техн. наук. Тула: ТулПИ, 1988. - 269 с.

85. Sandvik Coromant. Токарный инструмент. 2012.

86. Виноградов А.Н., Липатов С.И., Марголит Р.Б. Точность нарезания колес с арочными зубьями // «Технология машиностроения», № 9, 2013. С.23 - 27.

87. Коганов И.А., Бобков М.Н., Ананьев В.Н., Жужжалкин Г.В. Установка для нарезания арочных зубьев цилиндрических колес полуобкатной передачи.//Производственно-технический бюллетень ЦНИИ информации.- М., 1979.-№7.-С. 13-15.

88. Гречишников В. А., Схиртладзе А.Г., Борискин В.П. Формообразующие инструменты машиностроительных производств. Инструменты общего назначения: Учеб. / -3-е изд., перераб. и доп. - Старый Оскол: ТНТ, 2009. - 432с. - Спис. лит. стр. 427 - 431. - ISBN 978-5-94178-158-4.

89. Болотовский И.А., Гурьев Б.И., Смирнов В.Э., Шендерей Б.И. Цилиндрические эвольвентные зубчатые передачи внешнего зацепления - М.: Машиностроение, 1974. 160 с.

90. Шейнин Г.М., Бобков М.Н., Савельев Е.В. Шлифование цилиндрических колес с арочными зубьями качающимся чашечным кругом.//Исследования в области технологии механической обработки и сборки машин.- Тула, 1986.- С. 134-144.

91. Виноградов А.Н., Давыдов А.П., Липатов С.И., Марголит Р.Б., Панков И.Г., Паршин А.Н. Эвольвентные арочные передачи. Инновационная технология высокопроизводительного изготовления. Альманах «Деловая слава России» № 3 (31)2011.

92. Локтев Д.А. Экономическая эффективность применения червячных фрез. Журнал «Стружка» №3-4 (22-23) //М. 2008

Иностранная литература

93. Липатов С.И., Марголит Р.Б. Привод главного движения зубофрезерного станка с ЧПУ, Прогресивш технологи I системы машинобудування. М1жнародний зб1рник науковых праць. - Донецьк: Дон НТУ. 2009. Вип. 37.-С. 148- 153.

Список работ, опубликованных автором по теме диссертации

1. Липатов С.И. Оптимизация силовых характеристик регулируемых главных приводов токарных станков / Липатов С.И., Марголит Р.Б., Терехова O.A. // «Технология машиностроения», № 12, 2008. С. 14 - 17.

2. Липатов С.И. Точность нарезания колес с арочными зубьями / Виноградов А.Н., Липатов С.И., Марголит Р.Б. // «Технология машиностроения», № 9, 2013. С.23-27.

3. Липатов С.И. Нарезание арочных зубчатых колес многорезцовыми инструментальными обкатными головками с нулевым углом профиля / С.И. Липатов, А.Н. Виноградов, Р.Б. Марголит // Вестник МГТУ «Станкин» № 4, 2013, принят к опубликованию.

4. Липатов С.И. Привод главного движения зубофрезерного станка с ЧПУ / Липатов С.И., Марголит Р.Б. // Прогресивш технологи i системы машинобудування. М1жнародний зб1рник науковых праць. - Донецьк: Дон НТУ. 2009. Вип. 37.-С.148- 153.

5. Липатов С.И. Способ изготовления цилиндрических колес с арочными зубьями / Плахтин В.Д., Панков И.Г., Давыдов А.П., Марголит Р.Б., Паршин А.Н., Липатов С.И. // Патент на изобретение № 2404030, заявка №2009114308 от 16.04.2009, зарегистрировано 20.11.2010.

6. Липатов С.И. Резцовая зуборезная головка для нарезания арочных зубьев цилиндрических зубчатых колес / Липатов С.И., Марголит Р.Б., Панков И.Г., Давыдов А.П.,. Паршин А.Н., Плахтин В.Д. // Патент на изобретение № 2430813, заявка №2009133751 от 08.09.2009, зарегистрировано 10.10.2011.

7. Липатов С.И. Способ изготовления арочных зубьев цилиндрических зубчатых колес / Виноградов А.Н., Давыдов А.П., Липатов С.И., Марголит Р.Б., Панков И.Г., Паршин А.Н., Харьков М.А. // Патент на изобретение № 2447975, заявка №2011104561 от 08.02.2011, зарегистрировано 20.04.2012.

8. Липатов С.И. Способ изготовления цилиндрических зубчатых колес с арочными зубьями / Давыдов А.П., Липатов С.И., Марголит Р.Б., Панков И.Г.,

Паршин А.Н. // Патент на изобретение № 246783, заявка №201100521/02 от

11.01.2011, зарегистрировано 27.11.2012.

9. Липатов С.И. Арочная цилиндрическая зубчатая передача / Давыдов А.П., Липатов С.И., Марголит Р.Б., Панков И.Г., Паршин А.Н. // Патент на изобретение № 2469230С1, заявка №2011120157/11 от 19.05.2011, зарегистрировано

10.12.2012.

Ю.Липатов С.И. Графическое отображение силовых характеристик главных приводов металлорежущих станков / Липатов С.И., Марголит Р.Б., Терехова O.A., Трунина O.E. // Свидетельство об инновационной разработке, зарегистрировано в Отраслевом фонде алгоритмов и программ 04.02.08 №9938, номер регистрации 50200800300, 2008.

П.Липатов С.И. Графическое отображение силовых характеристик привода главного движения / Липатов С.Ю., Марголит Р.Б., Терехова O.A., Трунина O.E. // «Стружка» №1 (16) 2 (17), 2007, С 23 - 25.

12. Липатов С.И. Модернизация привода главного движения токарного станка с ЧПУ / Липатов С.И., Терехова O.A., Марголит Р.Б. // Наука и производство -Материалы Международной научно-практической конференции, Брянск, 2009, С. 382-384

13. Липатов С.И. Оценка силовых характеристик станков с ЧПУ / Липатов С.И., Марголит Р.Б., Терехова O.A. // Инновационные технологии в технике и образовании, II Всероссийская научно-практическая конференция 26-27 марта 2009. ЗГГПУ, г., Чита, 2009. С. 192 - 194.

М.Липатов С.И. Изучение технологических возможностей станков с ЧПУ (методические указания к лабораторной работе) / Марголит Р.Б., Липатов С.И. // РИ(ф)МГОУ. 2009. 15 с.

15. Липатов С.И. Изучение конструкции и технологии нарезания зубьев арочных колес (методические указания к лабораторной работе) / Марголит Р.Б., Липатов С.И. // Рязань, РИ(ф)МГОУ, 2009. 19 с.

16. Липатов С.И. Инновационная технология высокопроизводительного изготовления цилиндрических колес с арочными зубьями / Виноградов А.Н.,

Давыдов А.П., Липатов С.И., Марголит Р.Б., Панков И.Г., Паршин А.Н. // Научно-технический журнал «МГОУ-ХХ1-НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ», М. МГОУ №5, 2010. С 25-30.

17. Липатов С.И. Особенности зубонарезания арочных эвольвентных цилиндрических зубчатых колес / Липатов С.И., Гавриков С.А., Голиков М.В., Холопов E.H., Виноградов А.Н., Марголит Р.Б. // Сборник «Новые технологии в учебном процессе и производстве». Материалы восьмой межвузовской научно-технической конференции студентов, молодых ученых и специалистов. Рязань, РИ(ф)МГОУ, 2010. С.23 - 26.

18. Липатов С.И. Эвольвентные арочные передачи. Инновационная технология высокопроизводительного изготовления / Виноградов А.Н., Давыдов А.П., Липатов С.И., Марголит Р.Б., Панков И.Г., Паршин А.Н. // Межотраслевой альманах «Деловая слава России» № 3 (31) 2011 .С 41 - 45.

19. Липатов С.И. Высокопроизводительная инновационная технология изготовления высокоточных зубчатых арочных колес. Лучшие инженерно-технические кадры России. / Виноградов А.Н., Давыдов А.П., Липатов С.И., Марголит Р.Б., Панков И.Г., Паршин А.Н. // Сборник статей, www.nntk2011.ru. Национальная научно-техническая конференция, МГТУ им. Баумана. 2011.

20. Липатов С.И. Инновационный способ изготовления арочных зубчатых колес. / Липатов С.И. // Всероссийский конкурс научно-исследовательских работ студентов и аспирантов в области технических наук: материалы работ победителей и лауреатов конкурса. - СПб.: Изд-во Политехнического ун-та, 2012.

21. Липатов С.И. Обработка закаленных зубьев арочных колес / С.И. Липатов, М.Н. Кучеренко, Д.С. Ненюк, М.А. Федюков, Р.Б. Марголит // Сборник «Новые технологии в учебном процессе и производстве», материалы десятой межвузовской научно-технической конференции студентов, молодых ученых и специалистов. Рязань, 2012. С. 32 - 36.

22. Липатов С.И. Проблемы точности при нарезании арочных колес / А.Н. Виноградов, С.И. Липатов, Р.Б. Марголит // Научно-технический журнал «МГОУ-ХХ1-НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ», № 4, 2012. С 29 - 32.

23. Липатов С.И. Проект модернизации сверлильной головки агрегатно-сверлильного станка / Н.В. Гречаный, Д.О. Гуськов, A.A. Кузнецов, И.А. Львов, С.И. Липатов, А.Н. Виноградов, Р.Б. Марголит // Сборник «Новые технологии в учебном процессе и производстве», материалы одиннадцатой межвузовской научно-технической конференции студентов, молодых ученых и специалистов. Рязань, 2013. С. 19-22.

Приложение А Результаты проверки качества зубонарезания

Таблица 13 - Результаты проверки арочных колес г = 18, ш = 4 мм, Сталь 40Х, _твердость НВ180 (предварительная прорезка 6.12.2011г.)_

Номер колеса Ошибка шага выпуклой стороны, мкм Ошибка шага вогнутой стороны, мкм Накопленная погрешность шага, мкм Радиальное биение, мкм

1 -3,22; 4,78 -2,44; 3,56 10,0; 8,56 17

2 -5,22; 4,78 -2,78; 4,22 11,22; 17,44 17

3 -6,11; 8,89 -5,78; 4,22 27,63; 18,11 18

4 -5,56; 5,44 -2,61; 4,39 18,33; 11,22 17

5 -4,33; 3,67 -5,44; 2,56 18,0; 12,89 18

Допускаемые отклонения по ГОСг ^1643-81

4-я степень ±5 18 13

5-я степень ±8 28 18

6-я степень ±13 36 28

7-я степень ±18 45 40

8-я степень ±25 63 50

9-я степень ±36 - 80

Таблица 14 - Погрешность шага/р( и накопленная погрешность Рр - нарезание до и после закалки НЯС54. Вогнутая сторона зуба

№ зуба Рв Рр ^м Р р

Колесо № 1 Колесо № 2

до закалки закаленное до закалки закаленное

1 1,78 1,78 -4,06 -4,06 0,0 9 3,78 3,78

2 -0,22 1,56 6,94 2,89 4,22 4,22 7,78 11,56

3 -3,22 -1,67 17,94 20,83 0,22 4,44 -5,22 6,33

4 0,78 -0,89 7,94 28,78 -2,78 1,67 -7,22 0,89

5 -3,22 -4,11 9,94 38,72 4,22 5,89 -16,22 -17,11

6 -2,22 -6,33 0,94 39,67 3,22 9,11 -10,22 -35,33

7 -0,22 -6,56 -4,06 35,61 -0,78 8,33 -6,22 -41,56

8 -1,22 -7,76 0,94 36, 66 1,22 9,56. -1,22 -42,78

9 -0,22 -8,0 -5,06 31,5 0,22 9,78 -5,22 -48

10 -0,22 -8,22 -9,06 22,44 -2,78 7 -18,22 -66,22

11 0,78 -7,44 -18,06 4,39 1,22 6.44 -8,22 -74,44

12 4,78 -2,67 -14,06 -9,67 -2,78 3,67 5,78 -68,67

13 0,78 -1,89 -2,06 -11,72 -1,78 1,89. 1,78 -66,89

14 0,78 -1,11 6,94 -4,78 -0,78 1,11 17,78 -49,11

15 0,78 -0,33 14,94 10,17 -0,78 0,33 15,78 -33,33

16 -0,22 -0,56 -15,06 -4,89. -1,78 1,44 14,78 -18,56

17 -1,22 -1,78 -0,06 -4,94 2,22 0,78 10,78 -7,78

18 1,78 0 4,94 0 -0,78 0 7,78 0

Таблица 15 - Погрешность шага/р1 и накопленная погрешность Рр - нарезание до и после закалки НЯС54. Выпуклая сторона зуба

№ зуба /р! Рр 1р1 Рр Ли Рр РР

Колесо № 1 Колесо № 2

до закалки закаленное до закалки закаленное

1 3,56 3,56 1,83 1,83 -0,22 -0,22 -15,89 -15,89

2 -0.44 3.11 -4,17 -2,33 -3,22 -3,44 -20,87 -36,78

3 -0,44 2,67 0,83 -1,5 -1,22 -4,67 -16,89 -53.67

4 1,56 4,22 8,83 7,33 -5,22 -9,89 -10,87 -64.56

5 -0,44 3,78 20,83 28,17 -1,22 -11,11 -0,89 -65,44

6 -2,44 1,33 11,83 40,0 -0,22 -11,33 0,11 -65,33

7 0,56 1,89 10,83 50,83 -0,22 -11,56 4,11 -61,22

8 -1,44 0,44 -0,17 50,67 -1,22 -12,78 5,11 -56,11

9 -0,44 0 0,83 51,5 0,78 -12 16,11 -40

10 -1,44 -1,44 -0,17 51,33 -0,22 -12,22 12,11 -27,89

11 -2,44 -3,89 5,83 57,17 -5,22 -17,44 5,11 -22,78

12 -0,44 -4,33 0,83 58,0 1,78 -15,67 -10,89 -33,67

13 0,56 -3,78 4,83 62,83 2,78 -12,89 -7,89 -41,56

14 0,56 -3,22 10,83 73,67 0,78 -12.11 3,11 -38.44

15 -0,44 -3,67 -30,17 43,5 4,78 -7,33 2,11 -36,33

16 0,56 -3,11 -16,17 25,33 3,78 -3,56 -2,89 -39.22

17 1,56. -1,56 -22,17 3,17 1,78 -1,78 -0,89 -40,11

18 1,56 0 -3,17 0 1,78 0 40,11 0

Таблица 16 - Шероховатость поверхности зуба, Яа, мкм до и после закалки

Выпуклая Вогнутая Выпуклая Вогнутая

Номер колеса сторона сторона сторона сторона

до закалки закаленные

1 1Д9 1,5 0,75 0.5

2 1,14 1,33 0,8 0,5

3 1,33 1,72 0,4 0,42

4 1,16 1,09 0,38 0,38

5 2,1 1,26 0,3 0,32

Приложение Б Разработка САПР технологического перехода кольцевого

сверления

Представлен пример САПР прорезки впадины зубьев арочного колеса ш4мм 218 Представленные на рисунке 1 конструктивные параметры отражены в чертеже детали.

А В С 0 Е ! Р в I-

1 Исходные конструктивные данные

2 т 4.0000 мм модуль

3 г 180000 число зубьев

4 а 20 0000 град угол профиля зуба исходного контура

5 Яа 45.0000 мм радиус арки

6 Ь 40.0000 мм ширина венца

7 г 0.0000 коэффициент смещения исходного контура

8 с* 0.2500 коэффициент радиального зазора

9 Л*а 1.0000 коэффициент высоты головки

10 степень точности по ГОСТ 1643-81

11

12

13 Программа I* добавлять номера

14

Рисунок 1 - Лист с заданием исходных данных обрабатываемого колеса

12 Расчетные конструктивные параметры

13 Яа т'т 32.5576 мм минимальный радиус арки

14 <1 72.0000 мм делительный диаметр

15 6Ь 67.6579 мм основной диаметр

16 дг 64.0000 мм окружность граничных (рабочих) точек

17 12.5664 мм окружной шаг по делительному диаметру

18 г 20.0000 град угловой шаг

19 Ла 20 Ы 4.0000 мм высота головки зуба

5.0000 мм высота ножки зуба

21 80.0000 мм наружный диаметр

22 62.0000 мм диаметр окружности впадин

23 ГШ 3.0000 число охватываемых зубьев при контроле длины общей нормали

24 № 7.6324

25 30.5297 мм длина общей нормали

26 4.6887 мм высота сегмента арки зуба на делительном диаметре

27 зЬ 4 4059 мм высота сегмента арки зуба на основной окружности

28 Р 7.4623 град угол смещения зуба в торцовых сечениях колеса относительно центрального сечения

29 4.4059 мм высота сегмента от инструмента на основной окружности

30 соз(а.) 0.9397 косинус угла зацепления ...... _ ...... . I . ...............■............. |..........

31 Гап(а) 0.3640 тангенс угла зацепления

32 inv(a) 0.0149 инволюта угла зацепления

33 а 1 0.0000 рад угол профиля зуба на основной окружности

34 ¡пч(а1) 0.0000 инволюта угла профиля зуба на основной окружности

35 г1 2.8289 мм радиус скругления у ножки зуба во впадине для 2>=34

36 1 1.0000 мм радиус скругления для г<34

Рисунок 2 - Лист расчета конструктивных параметров

Компьютерные расчеты конструктивных и технологических параметров отражены на рисунках 2 и 3. При изменении исходных данных расчет производится автоматически с отображением на рисунках 2, 3, 4 и 5.

37 Технологические параметры л.

38 SZ 0.0500 мм/зуб подача на зуб

1 8 число резцов в головке

S 535 об/мин частота вращения инструмента

41 F 214 мм/мин минутная подача при сврелении

Л1 4Z Fo6k 408 мм/мин минутная подача при обкате

43 Ru 47.5962 мм радиус инструмента (расположения режущих кромок) i

44 9 2.6435

45 bp max 2.2018 мм максимально допустимая ширина профилирующего резца

г 0.3000 мм радиус закругления резцов

47 48 Л 1.0000 мм запас

Yu 22.3449 мм координата У режущих кромок в исходной точке

49 М 0.5904 коэффициент обката от основной окружности

50 Yh 69.9410 мм координата У оси инструмента в начальной точке

51 Zu -6.4711 мм координата Т исходной точки

52 Styb ptb Syb Au YK 6.9127 мм окружная толщина зуба по основному диаметру I

53 11.8085 мм окружной шаг на диаметре основной окружности

54 4.8959 мм окружная ширина впадины на диаметре основной окружности

55 -41.9913 град координата А исходной точки

56 43.1902 мм координата У конца обката

57 AY 26.7508 мм ход по оси У

58 ЛА Ak 45.3076 град ход по оси А

59 3.3163 град координата А конца обката

60 bp 3.3000 мм ширина режущей пластины (ширина реза для резцов с разбежкой)

61 Zu -8.3000 мм координата конца прямого реза после обработки эвольвенты

62 0.0010 мм отступление от вертикальной оси по У для движения по дуге переходной поверхности

63 -8.3753 мм координата Z ведения резца по дуге исходя из отступления

64 sc 5.5482

hs 2.9903

66 ds 74.2270

67 alfa 1.1469 рад

68 65.7134 град

69 A1 -30.0000 град координата углового положения для первого реза

70 Y1 65.5110 мм положение оси для первого инструмента

71 Z1h -3.4561 мм начальная точка первого реза по координате 2

72 Zk -6.1127

73 k 1.3283 необходимо выполнить

Рисунок 3 - Лист расчета технологических параметров

Лист рисунка 4 обрабатывается специальным макросом, который в автоматическом режиме проходит все строки, снимает информацию и формирует текстовый документ на языке ISO 7-bit, воспринимаемом УЧПУ станка (рисунок

5).

1 код ком Y 1 A . 2 F . . S ■

2 Т1 Оверлильная головка в шпиндель станка

3 G90 0 Абсолютные коо рдинаты

4 riOBTOf 21

5 G00 0 0 0 Аыход в ноль

6 63.5158 -25.714 1 \установка в начальное положение первого реза

7 -2.7571 540 \подготовка к сверлению первого реза

В G01 -4.7571 216 Оервая прорезка

9 G00 -1.7571 \отход

10 65.1658 перемещение в координату второй прорезки

11 G01 -6.7571 216 \вторая прорезка

12 G00 -3.7571 \отход

13 63.5158 \возврат в координату для третей прорезки

14 G01 -8.7571 216 \третья прорезка

15 G00 1 \отход

16 G91 Относительные координаты

17 17.143 \поворот в сторону рабочего на следующую впади ну

18 G90 Абсолютные коо рдинаты

19 КОНЕЦ ПОВТОРИТЬ

20 ПОВТОР 21

21 30.7730 25.714 \установка в начальное положение второго реза

22 -1.3956 '^подготовка к сверлению второго реза

23 G01 -3.3956 216 \переая прорезка

24 G00 -0.3956 \отход

25 29.1230 \возБрат в координату для второй прорезки

26 G01 -5.3956 216 \вторая прорезка

27 GOO -2.3956 \отход

28 30.7730 Оозврат в координату для третей прорезки

29 G01 -7.3956 216 \третья прорезка

30 GOO 1 \отход

31 G91 Относительные координаты

32 17.143 \поворот в сторону рабочего на следующую впади

33 G90 Абсолютные коо здинаты

34 КОНЕЦ ПОВТОРИТЬ

35 ПОВТОР 21

36 45.1453 -3.2048 \установка в начальное положение третьего реза

37 -3.7231 подготовка к сверлению третьего реза

38 G01 -5.7231 216 \первая прорезка

39 GOO -3.6231 \отход

40 44.8142 \возврат в координату для второй прорезки

41 G01 -7.7231 216 \вторая прорезка

42 GOO -5.6231 Отход

43 45.1453 \возврат в координату для третей прорезки

44 G01 -7.5000 216 \третья прорезка

45 GOO 1 \отход

46 G91 Относительные координаты

47 17.143 \поворот в сторону рабочего на следующую впади НУ

48 G90 Абсолютные коо рдинаты

49 КОНЕЦ ПОВТОРИТЬ

50 nOBTOf 21

51 TO 0 Остановить вращение и снять сверлильную головк У

Рисунок 4-Лист программы сверления, представленный в среде Microsoft Excel.

trlPl

Файл Правка Форцат 8ид ¿правка

002 Т1

003 G90 S0

005-01 G00 Y0 АО Z0

006-01 Y65 511 А-30 Zl

007-01 Z-3 4561 S535.0177

008-01 G01 Z-5.4561 F214. 0071

009-01 G00 Z-2.4561

010-01 Y67 161 Ш i

011-01 G01 Z-7.4561 F214. 0071 f ;

012-01 G00 Z-4.4561

013-01 Y65 511

014-01 G01 Z-9.4561 F214. 0071

015-01 G00 Zl

016-01 G91

017-01 а20

018-01 G90

005-02 G00 Y0 AO Z0

006-02 Y65 511 A-30 Zl Щ

007-02 Z-3 4561 S535.0177

008-02 G01 Z-5.4561 F214. 0071 9'

009-02 G00 Z-2.4561 Ж

010-02 Y67 161

011-02 G01 Z-7.4561 F214. 0071 a

012-02 G00 Z-4.4561

013-02 Y65 511

014-02 G01 Z-9.4561 F214. 0071

015-02 G00 Zl

016-02 G91 **

017-02 а20

018-02 G90

005-03 G00 Y0 AO Z0

006-03 Y65 511 A-30 Zl

007-03 Z-3 4561 S535.0177

008-03 G01 Z-5.4561 F214. 0071 ■ !

009-03 G00 Z-2.4561

010-03 Y67 161

011-03 G01 Z-7.4561 F214. 0071

012-03 G00 Z-4.4561

013-03 Y65 511

014-03 G01 Z-9.4561 F214. 0071

015-03 G00 Zl

016-03 G91

017-03 А20

018-03 G90

005-04 G00 Y0 AO Z0

006-04 Y65 511 A-30 Zl

007-04 Z-3 4561 S535.0177

008-04 G01 Z-5.4561 F214. 0071

009-04 G00 Z-2.4561

010-04 Y67 161 4 :

011-04 G01 Z-7.4561 F214. 0071

012-04 G00 Z-4.4561

013-04 Y65 511

014-04 G01 Z-9.4561 F214. 0071 1П

015-04 G00 Zl

016-04 G91

±1

Рисунок 5 - Фрагмент программы, представленной на языке ISO 7-bit

Данный этап САПР позволяет представить прорезку впадины зубьев арочного колеса в форме текста компьютерной программы, воспринимаемой устройством ЧПУ металлорежущего станка. Аналогичные разработки выполнены для всех технологических переходов зубонарезания.

Приложение В Алгоритм проектирования инструментальной головки для

зубонарезания арочных колес

Описание алгоритма проектирования режущего инструмента

Алгоритм спроектирован таким образом, чтобы конструкция режущего инструмента отличалась предельной простотой и инструмент был удобен в обслуживании и эксплуатации.

Алгоритм предусматривает следующие стадии:

/

1) ввод исходных данных: модуля колеса, числа зубьев, угол зацепления, ширину венца;