Формообразование мелкоразмерных режущих зубьев на стоматологических и слесарных борах ротационным обжатием инструментов в форме клина тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.03.01, кандидат технических наук Жарков, Дмитрий Николаевич

• Жарков, Дмитрий Николаевич
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Жарков, Дмитрий Николаевич

Введение.,. .Б

1 Конструкция стоматологических боров, слесарных борфрез и возможные способы формообразования их рабочей части без снятия стружки,.

1.1 Назначение и область использования стоматологических боров и слесарных борфрез.

1.2 Актуальность создания новой технологии производства стоматологических боров и слесарных борфрез.

1.3 Насекание напильников.£

1.4 Накатка зубьев стоматологических боров.

1.5 Ротационное обжатие и особенности его применения для формообразования рабочей части стоматологических боров и слесарных борфрез.£

Выводы...

2 Кинематика формообразования режущей части стоматологических боров и слесарных борфрез ротационным обжатием.

2.1 Принципиально-возможные кинематические схемы реализации метода.

2.1.1 Кинематическая схема с использованием только линейного перемещения инструментов в радиальном направлении (радиального обжатия).

2.1.2 Кинематическая схема с одновременным использованием линейного перемещения инструментов в радиальном направлении и вращения (ротационного обжатия).,

2 Предлагаемая кинематика процесса формообразования зубьев.

2.2.1 Анализ кинематической схемы, одновременно использующей линейное радиальное и вращательное движения инструментов относительно заготовки».

2.2.2 Методика профилирования коноида.

2.2.2.1 Определение угла поворота толкателя при заданной глубине стружечной канавки бора.

2.2.2.2 Определение осевого перемещения коноида при повороте толкателя на заданный угол ф.

2.2.2.3 Определение параметров плоского кулачка и набора прямых, проходящих через точки его профиля.

2.2.2.4 Выбор радиуса образующей дискового инструмента.

2.2.2.5 Определение высоты остаточных гребешков на поверхности коноида.

2.2.3 Моделирование взаимодействия коноида и толкателя.

2.2.4 Расчет угла передачи в кинематической паре коноидтолкатель

2.2.5 Обработка поверхности коноида и автоматизированный расчет его поверхности на ЭВМ.

Выводы.

3 методика расчета профилей, получаемых на телах вращения ротационным обжатием инструментами в форме клина.

3.1 Анализ процесса насекания напильников.

3.2 Анализ положений теории пластичности, касающихся внедрения в поверхность клинообразного штампа.

3.3 Основные положения процесса ротационного обжатия инструментами в форме клина.

3.4 Предлагаемая методика расчета параметров формообразования

3.4.1 Расчет радиус-вектора точки кромки бойка по углу поворота толкателя ф.

3.4.2 Расчет параметров, характеризующих движение клина относительно заготовки и отдельных геометрических параметров формируемого профиля при заданной геометрии и траектории бойка. Iii

3.5 Управление геометрическими параметрами формируемого профиля. Л

Выводы.

4 Практическая реализация процесса формообразования мелкоразмерных периодических профилей на телах вращения ротационным обжатием.

4.1 Конструкция ротационно-обжимного устройства.

4.1.1 Конструкция бойков (деформирующих инструментов) для формообразования мелкоразмерных профилей ротационным обжатием.

4.2 Точностные требования к ротационно-обжимному устройству. Функциональные поверхности устройства.

4.3 Профилирование бойков.

4.4 Проведение экспериментов.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Формообразование мелкоразмерных режущих зубьев на стоматологических и слесарных борах ротационным обжатием инструментов в форме клина»

Обычно в машиностроении обработка металлов осуществляется отделением части материала от заготовки в виде стружки. Этот метод нельзя отнести к разряду оптимальных, поскольку он связан с избыточным расходом дорогостоящих материалов. При изготовлении инструмента эта задача становится более актуальной в связи с высокой стоимостью инструментальных материалов.

При изготовлении малоразмерных инструментов процессы со снятием стружки затруднительно использовать в связи с тем, что режущие инструменты второго порядка тоже имеют незначительные размеры, что отрицательно сказывается на их эксплуатационных характеристиках, в частности на размерной стойкости.

Многократные наладочные работы не способствуют стабильности производства, поскольку параметры установки эти;-: инструментов приходится выдерживать с особой точностью. Применительно к стоматологическим борам и аналогичным по конструкции слесарным борфре-зам эти вопросы особенно важны, поскольку нужно использовать сложную кинематику формообразующих движений, что реально возможно с использованием оптических способов контроля. Так называемый метод пробных проходов здесь используется весьма ограниченно и поэтому при изыскании метода формообразования предпочтение следует отдавать способу с более устойчивыми эксплуатационными характеристиками.

Известны случаи, когда при обработке резьб та?: называемые механические процессы резания заменяются на накатку. При производстве слесарного инструмента типа напильников, слесарных ножовочных полотен используется процесс насекания и т.п.

Эти процессы более производительны и их кинематика предельно проста, что соответственно упрощает и используемое оборудование. Общей характеристикой отмеченных процессов является формообразование поверхностей за один рабочий цикл инструмента, что вносит определенные ограничения в область их использования.

В настоящее время широкое распространение в машиностроении получил процесс так называемого ротационного обжатия, где формообразование можно выполнять за данное количество рабочих циклов и которое по сведениям ряда авторов позволяет использовать большие степени деформации обрабатываемого объекта.

Автору неизвестны способы использования ротационного обжатия для получения малоразмерных изделий со сложным поперечным сечением и острыми режущими кромками, к типу которых относятся вышеупомянутые инструменты. Однако даже начальные сведения об этом процессе дают основание для его использования в отмеченной выше области и это обещает получение неоспоримых преимуществ, главным из которых является высокая производительность и относительная простота оборудования,

Целью работы является создание нового способа обработки мелкоразмерных режущих зубьев стоматологических и слесарных боров, превосходящего по возможностям формообразования и по производительности существующие способы обработки без снятия стружки.В связи с этим в диссертации ставятся следующие задачи исследования;

1. Анализ конструкций стоматологических боров, слесарных борфрез и возможных процессов формообразования зубьев этих инструментов без снятия стружки.

2. Разработка кинематической схемы формообразующих движений г« / — для формообразования зубьев боров на основе одной из схем радиального обжатия.

3. Разработка математической модели процесса профилирования мелкоразмерных зубьев стоматологических боров и слесарных бор-фрез инструментом в форме клина, включающей:

- выявление параметров, влияющих на процесс формообразования и назначение управляющих;

- приблизительный метод определения геометрических параметров сформированного зуба при использовании кинематики ротационного обжатия.

4. Разработка технологической оснастки и технологии для реализации предлагаемого процесса.

Научная новизна заключается: в обосновании возможности практического применения процесса ротационного обжатия для формообразования режущих зубьев на боковой поверхности рабочей части мелкоразмерных боров инструментами в форме клина; в создании методики определения геометрических параметров формируемого зуба; в разработке способа управления формообразованием; в установлении режимов обработки зубьев боров.

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

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ,

1. Разработана методика профилирования формозадающего элемента (коноида)5 позволяющая управлять траекторией бойков и формой зуба бора, Поверхность коноида представлена в виде пространственного набора прямых линий, что облегчает расчет и обработку его поверхности. Разработана методика определения параметров набора прямых по заданному максимальному углу поворота толкателя и требуемому закону его ускорения.

2. Разработана математическая модель взаимодействия толкателя с поверхностью коноида при его осевом перемещении и вращении шпиндельной головки, включающая расчет угла передачи в кинематической паре толкатель-коноид с целью определения траектории бойков.

3. На основании анализа процесса насекания напильников установлен ряд параметров, влияющих на форму насекаемого зуба : профильные углы насекального зубила и угол направления удара. Эти параметры приняты управляющими в исследуемом процессе. Разработана методика расчета параметров, определяющих положение клина относительно заготовки бора и задний угол формируемого зуба. Указаны пределы изменений значений параметров управления формообразованием. Экспериментально установлена зависимость переднего угла формируемого зуба от профильного угла клина бойка.

4. Разработана технология и технологическая оснастка для формообразования режущих зубьев на боковой поверхности цилиндрических и колесовидных боров, включающая конструкцию опытно-промышленного ротационно-обжимного устройства, конструкцию инструментов второго порядка, методику их профилирования и размерной настройки оборудования,

5. Разработаны рекомендации для использования предлагаемого процесса в производственных условиях.

6. Проведенное исследование является основой для разработки и изготовления конструктивно несложной оснастки для формообразования режущей части этих малоразмерных инструментов. Промышленности предложен новый способ формообразования зубьев стоматологических и слесарных боров, превосходящий существующие способы; шлифование-по производительности более чем в два раза; накатку-по остроте режущих зубьев.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Жарков, Дмитрий Николаевич, 1999 год

1. Анурьев В,И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3-х томах, 5-е изд., перераб, и доп.- М.: Машиностроение, 1979, Т, 1: 728 с.; Т. 2: 559 с,; Т.З: 557 с,

2. Артоболевский И,И, Механизмы в современной технике; Справочное пособие для инженеров, конструкторов и изобретателей, В 7-ми томах. Т.5; Механизмы с гибкими звеньями. Кулачковые и фрикционные механизмы. 2-е изд.- перераб. - М.: Наука, 1981.- 400 с,

3. A.c. 694363 СССР, МПК B25d 3/08, Устройство для насекания штифтов/А.И.Морозов, В.Н.Знаменский, Г.Я.Эглитис (СССР). Заявлено 01.07.77; Опубликовано 30.10.79. Бюл. МО -4 с.

4. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов, М.: Наука, 1980,- S76 с.

5. Гадасин М,М,, Лычагин Я.Я. Специальные напильники. М.: Машиностроение, 1966,- 104 с.

6. ГОСТ 2.105-95 Общие требования к текстовым документам.

7. ГОСТ 2789-73 Шероховатости поверхности. Параметры и характеристики,

8. ГОСТ 10316-78 (CT СЭВ 3224-81, CT СЭВ 3225-81) Гетинакс и стеклотекстолит фоль тированные.

9. ГОСТ 18934-73 Фрезы концевые сферические грушевидныетвердосплавные цельные для труднообрабатываемых сталей и сплавов.

10. ГОСТ 18935-73 Фрезы концевые сферические эллипсовидные твердосплавные цельные для труднообрабатываемых сталей и сплавов.

11. ГОСТ 18936-73 Фрезы концевые сфероцилиндрические твердосплавные цельные для труднообрабатываемых сталей и сплавов.

12. ГОСТ 18937-73 Фрезы концевые цилиндрические твердосплавные цельные для труднообрабатываемых сталей и сплавов.

13. ГОСТ 18938-73 Фрезы концевые конические твердосплавные цельные для труднообрабатываемых сталей и сплавов,

14. ГОСТ 19126-79 Инструменты медицинские металлические, Общие требования.

15. ГОСТ 22090.1-93 (ИСО 3823-1-86) Инструменты стоматологические вращающиеся. Часть 1 и 2.

16. ГОСТ 26634-91 (ИСО 1797-85) Инструменты стоматологические вращающиеся. Хвостовики. (Взамен ГОСТ 26634-85).

17. ГОСТ Р 50362-92 (ИСО 8325-85) Инструменты стоматологические вращающиеся. Методы .испытаний,

18. Джонсон У., Меллор П.Б. Теория пластичности для инженеров. Пер. с англ. Пер, Овчинников А.Г. М.: Машиностроение, 1979,-567с.

19. Ефимов Н.В, Квадратичные формы и матрицы,- М.: Физмат-гиз, 1963,- 160 с.

20. Жарков Д.Н. Технологические особенности формообразования мелкоразмерных профилей с использованием ротационной ковки // Известия ТулГУ. Секция "Машиностроение". Выпуск 1.- 1997.- с.131,

21. Жарков Д.Н., Протасьев В.Б. Ротационное обжатие мелкоразмерных периодических профилей // Сборник трудов "Теория, технология, оборудование, автоматизация обработки металлов давлением и резанием".- 1999. Выпуск 2 .-с. 312.

22. Любвин В.И, Обработка металлов радиальным обжатием, М.: Машиностроение, 1975,- 246 с.

23. Лындин В,А, Инструмент для накатывания зубьев и шлицевповышенной точности. M.: Машиностроение, 1388.-144 с.

24. Малов А.Н., Якушев А.И., Законников В.П. Краткий справочник металлиста. 2-е изд. М.: Машиностроение, 1971.- 768 с.

25. Олехнович Н.И. Обработка канавок конических борфрез с винтовым зубом // Станки и инструмент.- 1997.- №12.- с. 32.

26. Ординарцев И.А., Филиппов Г.Б., Шевченко А.H. и др. Справочник инструментальщика. Л.: Машиностроение. Ленинградское отд-е, 1987. - 846 с.

27. Пат. Ш488838 Франции МПК B23Î. Ротационная машина для формовки зубьев на цилиндрических заготовках.

28. Полянский А.П. Конструкция и эксплуатация напильников. М.: Изд-во ЦИНТИМАШ, I960.- 212 с.

29. Радюченко Ю.О. Комплексное решение вопросов развития технологии и оборудования для радиального обжатия// Кузнеч-но-штамповочное производство.- 1987.- Мб.- с.2.

30. Радюченко Ю.С, Обработка на ротационно-обжимных и ради-ально-обжимных машинах. Ковка и объемная штамповка стали. Справочник" в 2-х томах. Под ред. Сторожева М.В. М. .* Машиностроение, 1968.

31. Радюченко Ю.С. Ротационное обжатие (Руководящие материалы).- Воронеж; Изд-во ЗНМКМАШ, 1969, 56 с.

32. Радюченко Ю.С. Ротационная ковка.- М.: Машгиз, 1962, 185

33. Радюченко Ю.С. Ротационная ковка.- М.: Машиностроение, 1972, 175 с.

34. Радюченко Ю.С., Деордиев Н.Т. Машины для ротационного обжатия (Обзор), М. Изд-во НИИ информации по машиностроению, 1971, 99 с.

35. Рифтин Л.П. Общие вопросы геометрии поверхностей коноидов. Труды института машиноведения АН СССР, Семинар по теории машин и механизмов. Выпуск 63, 1956.

36. Родин П.Р. Основы проектирования режущих инструментов. М.- Киев. Машгиз. 1960.-159 с.

37. Роза Л.И., Егоров В.Г. Производство напильников.- М.: Машиностроение, 1981,- 144 с.

38. Ротбарт Г,А. Кулачковые механизмы,- Л,; Оудпромгиз, 1960.-355 с.

39. Румянцев A.B. Технология изготовления коноидов.- Л.: Оудпромгиз, i960.- 447с,

40. Семенченко И.И. Режущий инструмент. Конструирование и производство: в 3-х томах. Т.1. Главная редакция лит-ры по машиностроению и металлообработке, 1936.-554 с,

41. Семенченко И. И., Матюшин В.М., Сахаров Г.Н. Проектирование металлорежущих инструментов. М.: Машгиз, 1962, 952 с.

42. Соколовский В.В. Теория пластичности. М.: Высшая школа, 19В9.- 608 с,

43. Султанов Т.А., Саяпин Е.В. Резьбонакатывание комбинированным инструментом // Станки и инструменты.- 1989.-Ш.- с. 15.

44. Тарасов А.Н, Вакуумная химико-термическая обработка мелкоразмерного режущего инструмента /./ Станки и инструменты. -1993.- Ы5.~ с.20.

45. Уик Ч. Обработка металлов без снятия стружки. Перевод с англ. Викулова В.И. и Падогина A.A.- М.: Мир, 1965, 548 с,

46. Улановский 0.0, Механизация граверных работ. Л,: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1971.- 190 с.