Резьбонарезные головки с поворотными гребенками и винтовым затылованием тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.03.01, кандидат технических наук Харитонов, Михаил Константинович

• Харитонов, Михаил Константинович
• кандидат технических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат технических наук Харитонов, Михаил Константинович

Введение.

1. Актуальность, цель и задачи исследования.

1.1. Проблемы в области инструмента для нарезания наружных резьб диаметром 3-20 мм.

1.2. Принцип конструкции сборной резьбонарезной головки с поворотными режущими элементами и ее положительные • особенности.

1.3. Цель работы и задачи, решаемые для ее достижения.

2. Основные элементы конструкции резьбонарезных головок, их расчет и взаимосвязь.

2.1. Типы резьбонарезных головок с поворотными гребенками.

2.2. Расчет основных параметров резьбонарезных головок.

2.3. Математическая модель схемы резьбонарезных головок.

2.4. Другие элементы конструкции и формирование задних углов.!.

3. Схемы срезания припуска и геометрические параметры резьбонарезных головок.

3.1. Схемы срезания припуска резьбового профиля.

3.2. Статические параметры резьбонарезных головок.

3.2.1. Рекомендуемые значения геометрических параметров.

3.2.2. Расчетные зависимости для определения статических геометрических параметров резьбонарезных головок.

3.3. Кинематические параметры резьбонарезных головок.

4. Конструирование резьбонарезных головок.

4.1. Методика расчета конструкции головок.

4.2. Некоторые вопросы технологии изготовления резьбонарезных головок.

5. Пути улучшения конструкции резьбонарезных головок.

5.1. Использование принципа самооткрывания.

5.2. Применение уступа на задней поверхности.

5.3. Резьбонарезная головка двустороннего действия.

5.4. Использование порошковых сталей в конструкциях головок.

5.5. Применение однозаходной технологической резьбы.

5.6. Модификация схемы вырезания резьбового профиля.

5.7. Использование равностойкостной схемы срезания припуска.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Резьбонарезные головки с поворотными гребенками и винтовым затылованием»

Основным направлением развития инструментального производства в настоящее время можно считать повышение качества производимого инструмента, которое в значительной степени определяет надежность функционирования каждого отдельного станка и производственной системы в целом. При выполнении некоторых технологических операций именно инструмент играет роль ограничивающего фактора по таким показателям, как производительность, точность, себестоимость. Это в полной мере относится к процессу нарезания наружных, особенно малоразмерных (до М5), резьб.

Резьбообразующий инструмент по конструктивным и технологическим параметрам можно считать достаточно сложным, уступающим в этом отношении, пожалуй лишь, зуборезному инструменту. Этим объясняется постоянное совершенствование известных конструкций такого инструмента, разработка новых типов, большое число научно-технических исследований.

На эффективность резьбообразующего инструмента, как и вообще любого другого, большое влияние оказывает оптимальность конструкции, возможность использования в режущей части прогрессивных инструментальных материалов, необходимое сочетание всего комплекса геометрических параметров, технологичность в изготовлении, надежность и неприхотливость в эксплуатации.

Одним из существенных недостатков многих резьбонарезающих инструментов является трудоемкость и сложность формообразования передней и задней поверхностей лезвия, обеспечивающих требуемые параметры режущей кромки. У инструмента, предназначенного для обработки наружных резьб, эти поверхности иногда оказываются недоступными для выполнения такой окончательной операции, как шлифование после термообработки. Естественно, что это отрицательно сказывается как на точности обрабатываемой резьбы, так на ресурс самого инструмента.

В последние годы на кафедре «Инструментальные и метрологические системы» Тульского государственного университета разрабатывается новое направление в формировании задних поверхностей некоторых инструментов, получившее название «винтовое затылование».

Как частный случай такое затылование использовано в конструкции резьбонарезных головок, режущие элементы которых - гребенки - затылуются по винтовой поверхности для получения необходимых задних углов в одном, технологическом положении, а затем устанавливаются в другое, рабочее положение, в котором происходит нарезание резьбы на заготовках.

Заключение диссертации по теме «Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки», Харитонов, Михаил Константинович

Общие выводы по работе

1. Основным инструментом, применяемым в производстве для нарезания наружных метрических резьб диаметром 1.20 мм, являются стандартные круглые плашки. Органические недостатки, присущие самой конструкции круглых плашек - низкое качество режущих поверхностей, небольшой ресурс, связанный с незначительным периодом стойкости и редко используемой возможностью переточек после затупления, отсутствие регулировки диаметров нарезаемой резьбы и т.д. - приводит к необходимости разработки альтернативной конструкции резьбонарезного инструмента, лишенного или хотя бы сводящего к минимуму эти недостатки.

2. Разработанная на кафедре ИМС ТулГУ теория винтового затылования может быть использована при проектировании сборных винторезных головок с поворотными режущими элементами - гребенками, - затылуемыми винтовым шлифованием в одном (технологическом) положении и переставляемыми в другое (рабочее) положение.

Комплексная теория проектирования резьбонарезных головок с поворотными гребенками в настоящее время отсутствует.

3.Резьбонарезные головки с поворотными гребенками характеризуются большим числом признаков, что говорит о широких возможностях в области их конструирования для обработки широкого спектра резьб, отличающихся по диаметру, шагу, направлению резьбы, числу заходов и т.д.

4. Один из наиболее технологичных вариантов конструкции головок основан на равенстве углов подъема технологической и обрабатываемой резьб, что вызывает необходимость делать технологическую резьбу многозаходной, получать определенное осевое смещение резьбового профиля каждой последующей гребенки относительно профиля предыдущей. Эта закономерность позволяет определить диаметры технологической резьбы.

5. При определенных условиях требуется не только поворот гребенок на

180° при их перестановке из технологического положения в рабочее, но и перестановка некоторых гребенок местами. Использовать такие конструкции нежелательно, т.к. априори известно, что при перемене баз возникают погрешности, что может сказаться на точности обрабатываемой резьбы.

6. Предложенная математическая модель схемы резьбонарезных головок с поворотными гребенками определяет их конструкцию, указывает направления в их возможном применении и совершенствовании.

7. Поскольку рассматриваемые резьбонарезные головки могут вырезать резьбовой профиль по различным схемам - профильной, генераторной, их комбинациям и модификациям и в работе могут участвовать головная, левая и правая боковые режущие кромки, то возникает вопрос о назначении оптимальных геометрических параметров - переднего, заднего углов и угла наклона режущей кромки. В работе получены зависимости, связывающие углы заточки - передний, задний, угол режущей части, продольный угол наклона передней поверхности со статическими и кинематическими (рабочими) углами у, (1 и X режущей части. Использование этих зависимостей возможно только на основе четких знаний о необходимой величине рабочих углов для конкретных условий обработки, что теория резания металлов не всегда позволяет получить.

8. Как показывают расчеты, рабочие углы у, а и А, на различных режущих кромках резко отличаются и не существует комбинации углов в заточке -переднего, заднего, угла режущей части, угла продольного наклона передней поверхности, позволяющей получить ошимальные рабочие углы на каждой режущей кромке. Предложенная методика, основанная на расчете обобщенного критерия оценки рабочих геометрических параметров, позволяет с учетом имеющихся сведений из теории резания, решить этот вопрос.

9. Методика расчета резьбонарезных головок, апробированная для резьбы M4-6g, показала хорошие результаты в производственных условиях. Теоретические и экспериментальные исследования указали на целесообразность и пути округления вершин зубьев гребенок, учета радиуса округления шлифовального круга при обработке технологической резьбы.

10. Некоторые проработанные моменты, связанные с совершенствованием конструкций резьбонарезных головок, показывают, что путями в этом направлении могут быть самооткрывающиеся конструкции, конструкции двустороннего резания, использование порошковых материалов и специфических схем вырезания резьбового профиля.

11. Принцип получения лезвия винтовым затылованием может быть использован не только для резьбонарезного инструмента, но и, например, для инструмента, обрабатывающего продольным точением фасонные нежесткие заготовки.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Харитонов, Михаил Константинович, 2003 год

1. Алексеев Г.А, Арпшнов В.А., Смольников Е.А. Расчет и конструирование режущего инструмента.-М.; Машгиз, 1951.-602 с.

2. Антонов Н.П. Скоростное нарезание резьбы резцами методом последовательных проходов/Лехнология машиностроения. Вып.23. Исследования в области технологии машиностроения и режущего инструмента.-Тула: ТЛИ, 1971.-С.17-28.

3. Батова H.H. Проектирование и изготовление малоразмерных плашек: автореф. Дис.канд. техн. наук. Тула, 1999,-19 с.

4. Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов.-М.: Машиностроение, 1975,344 с.

5. Бобров В.Ф. Многопроходное нарезание крепежных резьб резцом.- М.: Машиностроение, 1982. -104 с.

6. Бобров В.Ф., Моисеев A.B. Резание с обеспечением постоянной стойкости резьбового резца на отдельных проходах // Вестник машиностроения, 1974. -№ 3. - С.75-77.

7. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. М.: Наука, 1980. - 976 с.

8. Ведомственные нормали по резьбонарезному инструменту. М.: НИИТАВТОПРОМ, 1957. - 215 с.

9. Ю.Вульф А.М. резание металлов. 2-е изд. - JL: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1973.-496 с.

10. Грановский Г.И., Грановский В.Г. Резание металлов.- М.: Высш. Школа, 1985.-304 с.

11. Гринвальд Г.В., Дрожкин В.Ф. Состояние эксплуатации круглых плашек в промышленности и пути повышения эффективности их использования // Экспресс-информация. Режущий инструмент. Лезвийный инструмент. Вып.З. М.: НИИмаш, 1984.-47 С.

12. ГОСТ 8724-81. Резьба метрическая. Диаметры и шаги.- Введ. 01.01.1982. -М.: Изд-во стандартов, 1981ю -6 с.

13. ГОСТ 9150-81. Резьба метрическая. Профиль. Введ. 01.01.1978. - М.: Изд-во стандартов, 1977, - 5с.

14. ГОСТ 9740-71. Плашки круглые. Технические условия. -Введ.01.07.73.- М.: Госстандарт России, 1992.-63 с.

15. Гост 16093-81. Резьба метрическая. Допуски. Посадки с зазором. Введ. 01.01.1982,- М.: Изд-во стандартов, 1981. -28 с.

16. ГОСТ 17587-72. Плашки круглые для метрической резьбы. Допуски на резьбу.- Введ. 01.07.73. М.: Изд-во стандартов, 1992.- 28 с.

17. ГОСТ 24705-81. Резьба метрическая. Основные размеры. Введ. 01.01.78. -М.: Изд-во стандартов, 1977.-20 с.

18. Еланова Т.О., Хритинкова О.И. прогрессивный металлорежущий инструмент. Часть 5. Резьбообрабатывающий инструмент: / ВНИИТЭМП, 1992.-44 с.

19. Иноземцев Г.Г. Проектирование металлорежущих инструментов.- М.: Машиностроение, 1984. -272 с.

20. Инструкция по эксплуатации винторезных головок с круглыми гребенками.(ГОСТ 21760-76-21765-76).- М. ¡Завод режущих инструментов «Фрезер», 1981.-36 с.

21. Коноплев В.Н, Матвеев В.В. Сила резания при работе метчиками с комбинированной схемой резания // Технология машиностроения. Вып 23. Исследования в области технологии машиностроения и режущего инструмента. Тула: ТЛИ, 1971.- С. 60-74.

22. Коганов. И.А., Скрипаль А.И., Кузнецов В.П. Обработка наружных резьб многорезцовыми головками // Прогрессивная технология формообразования и контроля резьб. Тезисы докл. Науч.-техн. конференции. Тула: ТЛИ, 1980.-С. 26-28.

23. Ларин М.Н. Оптимальные геометрические параметры режущей части инструментов. М.: Оборонгиз, 1953.- 146 с.

24. Лапшев С.И., Борисов А.Н., Емельянов С.Г. Геометрическая теория формирования поверхностей режущими инструментами: Монография /Курск. Гос.Техн.ун-т. Курск, 1997.-391 с.

25. Лашнев С.И. Юликов М.И. Проектирование режущей части инструмента с применением ЭВМ. М.Машиностроение, 1980.- 207 с.

26. Лапшев С.И. Юликов М.И. Расчет и конструирование металлорежущих инструментов с применением ЭВМ. М.: Машиностроение, 1975.- 391 с.

27. Литвинов C.B., Хлудов С.Я. Варианты исполнения задней поверхности на режущей части сборной плашки // Исслед. в обл. инструм. пр-ва и обраб. металлов резанием.- Тула: ТулГУ, 1993.- С.83-88.

28. Лукашевич. Г.Е. Винторезные головки. М.Машиностроение, 1968.-100 с.

29. Маслов А.Р. Современные тенденции развития режущих инструментов. Обзор. М.:НИИМаш, 1984.- 51 с.

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

31. Матвеев В.В. Нарезание точных резьб (машинными метчиками). -М.Машиностроение,-1968. -116 с.

32. Машиностроение. Энциклопедический справочник / Под ред. Кован В.М. Раздел 3. Технология производства машин. Т.7.- М.:Машгиз, 1949.- 708 с.

33. Моисеев A.B. Оптимизация геометрии инструмента и режима резания при нарезании резьб резцом // Исследования в области технологии образования резьб, резьбообразующих инструментов, станков и методов контроля резьб.Сб. науч. тр. Тула: ТЛИ, 1979.- С. 22-26.

34. Моисеев A.B. Исследование некоторых вопросов нарезания крепежных резьб резцом. Автореф. Дис. канд.техн.наук. Тула, 1974.- 25 с.

35. Патент РФ № 2030260, МКИ В23 G5/10, 1995. Резьбонарезная головка.

36. Петрухин С.С. Основы проектирования режущей части металлорежущих инструментов. М.: Машгиз, 1969.- 163 с.

37. Писаревский М.И. Накатывание точных резьб и шлицев. М.:Машгиз, 1963.176 с.

38. Пертухин С.С, Евдокимов В.А. Классификация схем срезания припуска // Исследования в области технологии образования резьб, резьбообразующих инструментов, станков и методов контроля резьб. Тула: ТЛИ, 1979.- С. 2226.

39. Подураев В.Н. Резание труднообрабатываемых материалов. М.: Высш. школа, 1974.-587 с.

40. Пономаренко А.И., Закревский A.M., Дашевский И.И. Изготовление плашек из стали Р18 для нарезания резьб 2-го класса точности на труднообрабатываемых материалах // Технология и организация производства. № 3, 1968.-С. 59-62.

41. Попов С.А., Дибнер Л.Г., Каменкович А.С. Заточка режущего инструмента. -М.: Высшая школа, 1970.- 315 с.

42. Протяжки фирмы Wagner, ФРГ.

43. Протасьев В.Б., Соловьев С.И., Мосин А.В. Особенности расчета модульных фрез с винтовым затылованием зубьев // Исследования в области инструментального производства и обработки металлов резанием.- Тула: ТулГУ, 1993.-С.5-8.

44. Протасьев В.Б., Харитонов М.К. Выбор числа заходов винторезных головок с поворотными гребенками // Современные проблемы и методология проектирования и производства силовых зубчатых передач: Сб.науч.тр. -Тула: ТГУ, 2000.- С. 202-205.

45. Пушмин Б.М. Исследование многопроходного нарезания упорной резьбы: Автореф. Дис. канд.техн.наук. Тула, 1974.- 26 с.

46. Развитие науки о резании металлов / В.Ф. Бобров, Г.И. Грановский, H.H. Зорев и др.- М.: Машиностроение, 1972.- 413 с.

47. Резьбообразующий инструмент. Учебное пособие / Под общ. Ред. М.З.Хвостикоева. Пенза: Технологич. ин-т, 2000.- 405 с.

48. Родин П.Р. Металлорежупще инструменты. Киев: Вища школа, 1974.- 399 с. 5 7. Садов В.А. Оптимизация процесса многопроходного нарезания резьбырезцом: Дис. кацц.техн.наук. Тула, 1983.- 204 с.

49. Семенченко И.И. реющий инструмент. Т.2. М.: Машгиз, 1938.- 676 с.

50. Семенченко И.И., Матюшин В.М., Сахаров Г.Н. Проектирование металлорежущих инструментов. М.: Машгиз, 1963.- 952 с.

51. Соколовский И.А. Режущий инструмент для приборостроения, 3-е изд, перер и доп. - М.: Машиностроение, 1982.- 208 с.

52. Справочник металлиста: в 5-ти т. / Под ред Малова А.Н. и др. М.: Машгиз, 1960.

53. Справочник по обработке металлов резанием / Абрамов Ф.Н., Коваленко В.В., Любимов В.Е. и др. Киев: Техника, 1983.- 239 с.

54. Справочник технолога машиностроителя / Под ред. Малова А.Н. Изд 3-е. М.: Машиностроение, 1973. 568 с.

55. Справочник инструментальщика,- М.: Машгиз, 1949. Tl.- 410 с.

56. Справочник инструментальщика / Под общ. Ред. И. А. Ординарцев а,- Л.: Машиностроение. Ленинг. Отд-ние, 1987.- 846 с.

57. Справочник инструмеш-альпщка-конструктора / Климов В.И., Лернер A.C., Пекарский М.Д., Смирнов Л.М., Шлеймович М.А. М.: Машгиз, 1958.- 608 с.

58. Султанов Т.А. Резьбонакатные головки.- М.: Машиностроение, 1966,- 136 с.

59. Трент E.H. Резание металлов: Пер. с анг.- М.: Машиностроение, 1980.- 263 с.

60. Ушаков М.В., Ушакова И.В. Определение числа . переточек мелкопрофильного инструмента с винтовым затылованием // Исследование в области инструментального производства и обработки металлов резанием. -Тула: ТулГУ, 1993.- С. 14-17.

61. Филипов Г.В. Режущий инструмент. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1981.-392 с.

62. Фрумин Ю.Л. Высокопроизводительный резьбообразующий инструмент. Изд. 2-е, перер и доп. М.: Машиностроение, 1977.- 183 с.

63. Фрумин Ю.Л. Комплексное проектирование инструментальной оснастки.-М.: Машиностроение, 1987.- 344 с.

64. Харитонов М.К., Спиридонов Э.С. Пути улучшения конструкции . резьбонарезных головок с поворотными гребенками И Современныепроблемы и методология проектирования и производства силовых зубчатых передач: Сб. науч. тр. Тула: ТГУ, 2000.- С. 200-202.

65. Четвериков С С. Металлорежущие инструменты. М.: Высшая школа, 1965.-731с.

66. Шевченко А.Н. Современный зарубежный зуборезный инструмент. Обзор. М: НИИмаш, 1976.- 56 с.

67. Шишкин И.Ф., Станякин В.М. Квалиметрия и управление качеством: Учебник для вузов.- М.: изд-во ВЗПИ, 1992.- 225 с.

68. Щеголев A.B. Конструирование протяжек.- М-Л.: Машгиз, I960.- 351 с.

69. Якунин В.Г., Ставров В.А. Изготовление резьбы. Справочник. М.: Машиностроение, 1989.- 192 с.

70. Ямников A.C., Мягков Ю.В. Оптимизации схемы резания при нарезании резьб многорезцовыми головками // Исследования в области технологии механической обработки и сборки машин.- Тула: ТЛИ, 1978.- С. 53-60.

71. Ямников A.C. Основы разработки высокопроизводительных процессов резьботочения // Прогрессивная технология формообразования и контроля резьб. Тезисы докл. науч.-техн. конференции. Тула: ТЛИ, 1980.- С. 22-25.1391.ометрия заточки I