Разработка способов удаления стружки при соответствующем управлении ее формой с целью повышения надежности работы метчиков при нарезании резьб в глухих отверстиях тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.03.01, кандидат технических наук Блинов, Роман Михайлович

• Блинов, Роман Михайлович
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Блинов, Роман Михайлович

1. Введение.

2. Глава I. Состояние изучаемого вопроса, цель и задачи исследования.

3. 1.1. Область исследования.

4. 1.2. Предмет исследования.

5. 1.3.Способы и методы совершенствования процесса нарезания резьбы метчиками.

6. 1.3.1. Новые конструкции метчиков.

7. 1.3.2. Направление исследовательских работ.

8. 1.3.3. Качество резьбы обработанной метчиками.

9. 1.3.4. Надежность работы режущих метчиков.

10. 1.4. Цель и задачи исследования.

11. Глава II. Исследование процесса стружкообразования и распределения его объема при нарезании резьбы метчиками глухих отверстиях.

12. 2.1. Конструктивные особенности режущего инструмента для нарезания резьбы в глухих отверстиях.

13. 2.2. Особенности процесса стружкообразования при «глухом» варианте нарезания резьбы метчиками.

14. 2.3. Анализ влияния СОТС на особенность процесса стружкообра-зование при нарезании резьбы метчиками.

15. 2.4. Влияние выбега метчика на изменение объема рабочего пространства отверстия.

16. 2.5. Пути совершенствования процесса нарезания резьбы и конструкций метчиков.

17. Выводы по второй главе.

18. Глава III Методика экспериментальных исследований, оборудование, приборы, регистрация результатов.

3.1. Методика проведения экспериментальных работ.

3.2. Метчики и контроль их элементов резания.

3.3. Опытные образцы.

3.4. Стенд для универсального исследования параметров метчиков.

3.5. Методика экспериментального исследования функциональных свойств СОТС.

3.6. Визуальное наблюдение процесса стружкообразования.

3.7. Экспериментальное исследование выбега метчика.

Выводы по третьей главе.

Глава IV Результаты экспериментального исследования и выводы

4.1. Результаты визуального наблюдения за процессом стружко-образвания.

4.2. Результаты исследования выбега метчика.

4.3. Результаты экспериментального исследования функциональных свойств СОТС.

4.4. Экспериментальное исследование процессов при нарезании резьбы метчиками в глухих отверстиях.

4.5. Экспериментальное исследование причин заклинивания метчика при реверсе.

4.6. Экспериментальное исследование способа удаления стружки за счет использования смазочных веществ с высокими показателями вязкости.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка способов удаления стружки при соответствующем управлении ее формой с целью повышения надежности работы метчиков при нарезании резьб в глухих отверстиях»

Станкостроительная промышленность во всем мире выполняет фондообразующую функцию в техническом оснащении промышленности в целом. Уровень развития станкостроения в значительной степени определяет степень технологичности и экономической независимости страны. Направление развития этой отрасли устанавливаются, исходя из условий эффективного использования ее продукции для внедрения перспективных технологий в металлообработке и машиностроения в целом, конкурентоспособности продукции на внутреннем и особенно на зарубежном рынке.

Основными отраслями-потребителями станков в России являются автомобилестроение, сельхозмашиностроение, авиационно-космическая промышленность, тяжелое и энергетическое машиностроение и другие отрасли, изготавливающие бытовую технику и товары народного потребления.

Развитие отрасли станкостроения в настоящее время строится на основе прогнозирования и тех возможностей, которыми располагают предприятия, сохранившие традиции и свои специализации. Эти прогнозы осуществляются как решение следующих трехвариантных задач.

Оптимистический» вариант развития основан на тенденции макроэкономической стабилизации, медленного роста промышленного производства, в том числе, станкостроения.

Умеренный» вариант развития предусматривает смягчение бюджетной политики, государственную поддержку инвестиций, переход от снижения инфляции к ее росту с последующим возвратом к политике подавления инфляции.

Для «пессимистического» варианта характерно отсутствие решительного реформирования экономики, сохранение высокой инфляции, неизбежное субсидирование предприятий, истощение промышленного потенциала и, как следствие, движение производства от стагнации к спаду.

Предприятиям машиностроения и металлообработки необходим парк металлообрабатывающих станков с определенными технологическими возможностями. Потребность в станках определяется из условий преобразования парка до перестроечного периода в те прогнозные данные, которые определят устойчивость конкретного предприятия на рынке машиностроительной продукции.

Оптимистический» и «умеренный» варианты развития станкостроения не исключают использования метода повышения технологических возможностей металлорежущих станков по принципу их модернизации, если ранее использовавшийся процесс формообразования был надежен, а параметрическое изменение станка необходимо проводить только с учетом новых габаритов продукции предприятия. Могут быть и другие причины, связанные с модернизацией станка, но привлекательность здесь заключается в относительно меньших затратах, связанных с созданием необходимого для производства станка.

В последние годы на предприятиях автомобильной промышленности большое внимание уделяется обеспечению надежности процесса формообразования связанного с нарезанием резьбы метчиками в глухих отверстиях стальных и чугунных деталей.

Актуальность работы. Нарезание резьбы в глухих и сквозных отверстиях в деталях машиностроения составляет по трудоемкости изготовления около 12% от общей трудоемкости изготовления, например, корпусных деталей. Из опыта работы предприятий машиностроения известно, что одним из «узких» мест в технологии обработки деталей является машинное нарезание резьбы метчиками. Только по данным завода АМО ЗИЛ примерно 80% всей массы отказов при нарезании резьбы происходит из-за поломок метчиков при реверсировании, и как следствие, это влечет за собой возникновение брака и простой автоматизированного оборудования. Если учесть, что нарезание резьбы является почти одной из последних операций по обработке деталей (особенно корпусных), то надежность работы резьбонарезного инструмента напрямую связана с экономическими показателями предприятия в целом. Это объясняется тем, что поломка и заклинивание инструмента приводит к появлению практически неисправимого брака.

Вопросу совершенствования технологических процессов формирования резьбы посвящено немало работ таких ученых как: Басов М.И., Дейнеко В.Г., Семенченко И.И., Загурский В.И., Матвеев В.В., Зорев Н.Н., Таратынов О.В., Аверьянов О.И., Никифоров А.Д., Писарский М.И., Подураев В.И., Ша-гун В.И., Грудов А.А., Комаров П.И., Гольфельд М.Х., Мирнов И.Я., Анд-рейчиков Щ.С., Можин Н.А., Якухин В.Г. и ряда других авторов. Существует большое количество запатентованных конструктивных решений по метчику, обеспечивающих повышение надежности его работы. Получены положительные результаты при обработке точной резьбы. Изучены различные факторы, влияющие на процесс формообразования резьбы, а также разработаны математические модели и экспериментальные методики изучения и раскрытия физической сути рассматриваемой технологической операции.

Наименее освещенным является вопрос однопроходного нарезания резьбы в глухих отверстиях метчиками малых и средних диаметров.

Настоящая диссертационная работа, являющаяся продолжением научных работ, проводимых на кафедре «Технология и металлорежущие системы автомобилестроения» МГИУ, посвящена проблеме совершенствования процесса нарезания резьбы метчиками методами воздействия на процесс струж-кообразования и повышения надежности процесса формообразования резьбы.

Целью диссертационной работы является обеспечение надежной работы процесса нарезания резьбы метчиками в глухих отверстиях деталей автомобильной промышленности за счет удаления объема снимаемой стружки из зоны резания.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- установить особенности образования формы и размеров стружки на всех этапах процесса нарезания резьбы метчиками в глухих (закрытых) полостях отверстий;

- исследовать влияние свободного выбега метчика при отключении его с прямого вращения и оценить этот выбег с позиции сокращения объема пространства для сбора стружки;

- оценить влияние различных составов СОТС на форму и размеры стружки и распределение ее объемов, на дне отверстия и в канавках метчика;

- экспериментально доказать действительную причину защемления метчика в резьбе, вызывающую поломку режущего инструмента;

- выработать рекомендации для устранения причин поломок метчиков при нарезании резьбы в глухих отверстиях.

Методы исследования. Результаты работы получены на основе использования классических методов теории резания, математического и статистического анализа, основ математической теории экспериментов.

Научная новизна работы состоит в раскрытии и дополнении в теорию резания металлов особенности процесса стружкообразования при нарезании резьбы метчиками в отверстиях с закрытыми полостями (глухих), а также в разработке твердотельной модели на ЭВМ, обеспечивающей наглядную картину всего процесса резания.

Практическая ценность: полученные результаты исследования рекомендованы для практического использования в производственных условиях «ТРАНСИНЖСТРОЙ» и АМО ЗИЛ.

Основные результаты и положения, выносимые на защиту:

- аналитическое представление о процессе стружкообразования при нарезании резьбы метчиками в стальных деталях с глухими отверстиями;

- твердотельное моделирование системы инструмент - заготовка с целью раскрытия физической сути образования стружки при нарезании резьбы метчиками;

- оригинальную методику экспериментального исследования процесса стружкообразования с учетом специфики обработки глухих (закрытых) геометрических форм деталей;

- практические рекомендации по повышению надежности работы метчиков и пути дальнейшего совершенствования процесса в целом.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов и списка использованной литературы.

Заключение диссертации по теме «Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки», Блинов, Роман Михайлович

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Анализ известных научно-исследовательских работ по проблеме нарезания резьб метчиками свидетельствует о том, что причины, приводящие к поломке инструмента при прямом резании и реверсе, изучены недостаточно.

2. Подавляющая часть исследователей убеждена в том, что защемление метчиков при обратном движении (реверсе) из глухих отверстий происходит из-за стружки, занимающей пространство между дном отверстия и инструментом.

3. В настоящей работе раскрыт процесс образования стружки на различных этапах нарезания резьбы метчиками, определено распределение объемов стружки образовавшейся в процессе резания, как на дне, так и в стружечных канавках.

4. Получено выражения уточняющее реальные объемы донных стружек, образующиеся в процессе нарезания метрических резьб в глухих отверстиях.

5. Теоретически и экспериментально было установлено влияние свободного выбега метчика на сокращение объема пространства для сбора стружки.

6. Экспериментально подтверждено справедливость теоретических положений о причинах, вызывающих поломку метчиков из-за попадания стружки под заднюю поверхность зуба метчика.

7. Экспериментально доказано, что использование СОТС с высокой вязкостью исключают поломку метчиков при нарезании резьб в глухих отверстиях в связи с эвакуацией стружки из зоны резания.

8. Предложены практические рекомендации конструктивного и технологического характера, позволяющие снизить вероятность поломки метчиков, повышающие надежность работы и предупреждающие возможные причины заклинивания метчиков в глухих отверстиях.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Блинов, Роман Михайлович, 2005 год

1. Аверьянов О.И. Модульный принцип построения станков с ЧПУ. М.: Машиностроение, 1987, 232 с.

2. Аверьянов О.И., Блинов Р.М. Особенности нарезания резьбы в глухом отверстии. СТИН, №12,2004., стр. стр.26-28.

3. Чернов Е. А. Станочные электроприводы переменного тока: Справочное пособие. М. :Вираж-Центр, 1997. - 232 е., ил.

4. Аверьянов О.И., Блинов Р.М Организационные принципы машиностроительного производства. СТИН, №12,2002, с. 6.

5. Блинов Р. М., Аверьянов О.И., Аверьянова И. О. Экспериментальное исследование процесса стружкообразования при нарезании резьбы в глухих отверстиях. СТИН, №3,2005.

6. Блинов Р.М. Исследование причин заклинивания метчика в процессе нарезания резьбы в глухих отверстиях. СТИН, №5,2005.

7. Бурмистров Е.В., Лясковский И.Ф., Махов В.А Нарезание наружной и внутренней резьбы по жаропрочным и высокопрочным материалам. Куйбышевское изд., 1962,85 с.

8. Васильев Д.Т. Высокопроизводительный метод нарезания точных резьб. Станки и инструмент, 1944 г., №2, с. 30-34.

9. Васин С. А., Верещака А.С., Кушнер B.C. Резание материалов: Термомеханический подход к системе взаимосвязей при резании. М.: Ml ТУ им. Баумана, 2001 г., 448 с.

10. Венцель Е. С. Теория вероятности. М: Высшая школа., 2002, 575 с.

11. Грановский Г.И. Стойкостные испытания автоматных гаечных метчиков. Отчет МММИ им. Баумана, М.: 1939,85 с.

12. Грановский ГЛ. Металлорежущий инструмент. М.: Машгиз, 1954 .

13. Грудов А.А., Комаров П.Н. Высокопроизводительный резьбообразующий инструмент. М.: НИИМАШ, 1980, 62 с.

14. Грудов А.А. Влияние скорости резания и износа метчиков на крутящиймомент. СТИН, 1983, №1, с. 13.

15. Горбунов А.А. Изготовление мелкоразмерной резьбы метчиками с воздействием ультразвука. М.: Машиностроение, 1981 г.

16. Драгун А.П. Режущий инструмент. Л.: Лениздат, 1986, 217 с.

17. Евстегнеева О.Н. Исследование способов снижения влияния причин поломок метчиков при работе в глухих отверстиях. Сб. статей. Пенза: II Всероссийская научно-практическая конференция «Инновации в машиностроении», 2002, с. 144-146.

18. Евстегнеева О.Н. Обеспечение надежности резьбонарезания метчиком в глухих отверстиях. Межвузовский сборник научных трудов «Технология, экономика и организация производства технических систем». М.: МГИУ, 2003, с. 12-18.

19. Евстегнеева О.Н. Повышение надежности работы метчиков при нарезании резьб в глухих отверстиях конструкционно технологическими методами. Дисс. на соискание ученой степени к.т.н. М.: 2003 г.

20. Зайчиков В.В., Жарков И.Г., Маркушин В.М. Теоретическое исследование вибраций при нарезании метчиками. Межвуз. сб.: Обработка высокопрочных сталей и сплавов инструментами из сверхтвердых и синтетических материалов. Куйбышев, КУАИ, 1980, с. 74-79.

21. Зайчиков В.В. Исследование влияния технологических параметров на точность и качество резьбы, нарезаемой метчиками. Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н. Л.: 1980 г.

22. Уведомление о положительном решении формальной экспертизы заявки на патент РФ № 2004121426 Аверьянов О.И., Блинов P.M., Таратынов О.В. «Способ нарезания резьб в глухих отверстиях».

23. Уведомление о положительном решении формальной экспертизы заявки на патент РФ № 2004121427 Таратынов О.В., Аверьянов О.И., Блинов P.M. «Предохранительное приспособление с треугольным штифтом».

24. Уведомление о положительном решении формальной экспертизы заявки напатент РФ № 2004121494 Таратынов О.В., Аверьянов О.И., Блинов P.M. «Метчик с деформирующее-режущим зубом».

25. Кальценсон М.Б. Высокопроизводительные конструкции метчиков и резьбонакатных инструментов. ЦИТЭИН, №9 215/11, 1959 г.

26. Клушин М.И., Аносов Г.В. Руководство по расчету режимов резания при одноинструментальной и многоинструментальной обработках на металлорежущих станках. Горький, 1964, 51 с.

27. Кудинов В.А. Динамика станков. М.: Машиностроение, 1967, 259 с.

28. Лопухов В. П. Меггчики с режуще-выглаживающими зубьями. Станки и инструмент, 1986, №6, с. 17.

29. Лопухов BJL Новые конструкции метчиков для нарезания точных резьб. Станки и инструмент, 1975, №12, с. 16-17.

30. Матвеев В.В. Нарезание точных резьб. М.: Машиностроение, 1978 г., 88 с.

31. Матвеев В.В. Нарезание точных резьб. М.: Машиностроение, 1968 г., 116 с.

32. Мирнов И.Я., Панов В.Н. Затылование режущей части метчиков для нарезания точных резьб. Станки и инструмент, 1984 г., №4, с. 18-19.

33. Мирнов И.Я., Антипов О.А. Затылование режущей части метчиков для нарезания точных резьб. Станки и инструмент, 1984 г., № 4, с. 18-19.

34. Моисеев Н.А. Исследование процесса нарезания внутренних резьб повышенной точности. Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н. М.: 1952 г.

35. Никитин А.И. Исследование процесса нарезания метчиками внутренней резьбы повышенной точности в сплавах тала силумин. Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н. М.: 1954 г.

36. Никитин Е.А., Трегубов Г.С. Нарезание резьбы с наложением ультразвука.

37. Станки и инструмент, 1989, №4, с. 30-31.

38. Патент РФ №2023027, 1991 г. Шматов А.А. способ упрочнения инструмента из быстрорежущей стали.

39. Патент РФ №2138373, 1999 г. Таратынов О.В., Толмачев С.А. Метчик для нарезания резьбы в глухих отверстиях.

40. Патент РФ №2202450, 2003 г. Таратынов О.В., Ефремова О.Н. Метчик для нарезания резьбы в глухих отверстиях.

41. Пашко НМ., Матвеев В.В. Причины низкой долговечности резьбонарезных патронов. В кн. Исследования в области технологии образования резьб, резьбообразующих инструментов, станков и методов контроля резьб. Тула: 1981г., с. 100-106.

42. Решегов Д.Н. Детали машин. М.: Машиностроение, 1974,320 с.

43. Семенченко И.И. Режущий инструмент. Конструирование и производство. НКМ СССР, М.: 1938, с. 676.

44. Таратынов О.В., Аверьянов О.И., Толмачев С.А. Анализ факторов, влияющих на надежность работы метчиков. СТИН, №8, 1999, с. 59.

45. Таратынов О.В., Аверьянов О.И., Толмачев С.А. Кинематический анализ процесса нарезания резьб метчиками. СТИН, №4,1999, с. 17-20.

46. Таратынов О.В., Ефремова О.Н. Повышение надежности нарезания резьбы метчиками за счет изменения конструктивных параметров. Сб. материалов. Ч. 1. Moldovei, «Technologii, Moderne, Calitate, Restructurare», 2001, с . 402405.

47. Титов Г.И. Прочность металлорежущих инструментов. Свердловск, Машгиз, 1947, с. 99.

48. Толмачев С.А. Повышение надежности работы метчиков при нарезании резьб в глухих отверстиях стальных деталей. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. М.: 2001 г.

49. Толмачев С.А., Евстегнеева О.Н. Повышение надежности нарезания резьбы метчиками. СТИН, 2002, №12, с. 17-20.

50. Третьяков И.П. Проблема прочности металлорежущего инструмента и некоторые пути ее решения. М.: Знание, 1953.

51. Трудов А.А. Влияние скорости резания и износа метчиков на крутящий момент. Станки и инструмент, 1983, №1, с. 13.

52. Шагун В.И., Фельдштейн. Методика анализа точности внутренних резьб. Изв. ВУЗов. Машиностроение, 1964, №4, с. 64-69.

53. Шейпак А. А. Гидравлика и гидропривод: Учебное пособие. Ч. 1. Основы механики жидкости и газа. 2-е изд., перераб. и доп. М.: МГИУ, 2003 -192с.

54. Якухин В.Г. Оптимизация технологии изготовления резьб. М.: Машиностроение, 1985, 184 с.

55. Якухин В.Г., Ставров В.А. Изготовление резьбы. Справочник. М.:

56. Машиностроение, 1989, 192 с.