Разработка и исследование технологического процесса получения гранных отверстий методом качающегося прошивания тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.07, кандидат технических наук Ломакин, Андрей Васильевич

• Ломакин, Андрей Васильевич
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Ломакин, Андрей Васильевич

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. АНАЛИЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГРАННЫХ ОТВЕРСТИЙ В ТЕХНИКЕ И МЕТОДОВ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ.

1.1 Использование гранных отверстий в технике.

1.2 Анализ методов получения гранных отверстий и устройств для их реализации.

1.3 Литературный и патентный обзор устройств для получения гранных отверстий.

1.4 Цель работы и задачи исследования.

Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МЕТОДА КАЧАЮЩЕГОСЯ

ПРОШИВАНИЯ.

- 2.1 Анализ возможных вариантов снижения осевого усилия при прошивании гранных отверстий.

2.2 Качающееся прошивание, как особый случай традиционного прошивания.

2.3 Зависимость активной длины режущей кромки от подачи на оборот и угла качания прошивки.

2.4 Расчет радиуса скругления углов гранного отверстия.

2.5 Стружкообразование при обработке гранных отверстий методом качающегося прошивания.

- 2.6 Расчет ожидаемой величины шероховатости обработанной поверхности методом качающегося прошивания.

2.7 Выводы по второй главе.

Глава 3. ВЫЯВЛЕНИЕ ЗАВИСИМОСТЕЙ ОСЕВОГО УСИЛИЯ, ПАРАМЕТРОВ ТОЧНОСТИ И КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ ОТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ОБРАБОТКИ.

3.1 Методика проведения экспериментов.

3.2 Выявление зависимостей осевого усилия прошивания от технологических параметров обработки.

3.3 Исследование зависимостей параметров точности и качества поверхности обрабатываемых отверстий от технологических параметров обработки.

3.4 Влияние СОТС на осевое усилие резания при обработке гранных отверстий методом КП.

3.5 Форма стружки при обработке гранных отверстий методом КП. *' и

3.6 Оценка точности гранных отверстий обработанных -методом КП.

3.7 Выводы по третьей главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование технологического процесса получения гранных отверстий методом качающегося прошивания»

В номенклатуре деталей машиностроительных предприятий имеется гамма деталей имеющих гранные отверстия. В основном, гранные отверстия используются для передачи крутящего момента и предотвращения проворота. Наряду с этими двумя функциями гранность отверстий также позволяет производить установку деталей по их угловой координате. Наибольшее распространение гранные отверстия получили при их использовании в крепежных деталях и ключах к ним для передачи крутящего момента.

Гранные отверстия под ключ в головках крепежных деталей общего машиностроения выполняют по 11, 12 и 14 квалитетам точности. Если для крупносерийного производства крепежная деталь, включая гранное отверстие, формируется целиком методами пластического деформирования, то формирование гранных отверстий в мелкосерийном производстве нестандартных крепежных деталей осуществляется в настоящее время прошиванием на прессах или электроэрозионной обработкой электродом-инсфументом. Уменьшение парка необходимого оборудования, а также повышение производительности изготовления деталей с гранными отверстиями возможно за счет концентрации операций, когда гранное отверстие формируется из предварительно просверленного цилиндрического отверстия на тех же металлорежущих станках, формирующих саму деталь.

Данная работа посвящена разработке и исследованию метода, позволяющего, многократно снижать осевое усилие обработки. Относительно низкие усилия резания, позволят выполнять операцию формирования гранного отверстия на металлорежущих станках токарной, фрезерной или сверлильной групп.

ГЛАВА 1

АНАЛИЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГТАННЫХ ОТВЕРСТИЙ В ТЕХНИКЕ И МЕТОДОВ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ

Заключение диссертации по теме «Автоматизация в машиностроении», Ломакин, Андрей Васильевич

4.4 Выводы по четвертой главе

1) Предложены конструкторские решения, позволяющие реализовать кинематическую схему метода КП непосредственным качанием и относительным качанием самовращением заготовки и самовращением инструмента.

2) Разработаны конструкции приспособлений, позволяющие использовать метод КП для обработки гранных отверстий на станках токарной; фрезерной, сверлильной и расточной групп.

3) Предложена методика позволяющая определить область я * существования метода КП, на примере обработки шестигранного отверстия на токарном и фрезерном обрабатывающих центрах.

4) Разработана методика позволяющая назначить режим резания для обработки шестигранных отверстий методом КП, а также произвести расчет основных конструктивных элементов качающейся прошивки.

ОБЩИЕ ЁЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ

1)> - Снижение осевого усилия при прошивании гранных отверстий можно достичь введением дополнительного качательного движения инструмента относительно заготовки. Условием перехода обычного прошивания к качающемуся прошиванию является превышение максимального значения осевой составляющей скорости качательного движения крайней точки режущего лезвия (вершины инструмента) над величиной скорости подачи инструмента.

2) Установлены аналитические зависимости для расчета длины • ч активного участка режущей кромки'при КП. Их использование позволяет произвести оценку ожидаемого снижения осевого усилия в зависимости от технологических параметров обработки. ' »

- 3) Обоснована возможность и целесообразность реализации метода КП заменой качательного движения инструмента на два вращательных при угловом несовпадении осей отверстия и качающейся прошивки.

4) Выполнен расчет теоретических значений радиуса скругления углов гранного отверстия и величины шероховатости граней получаемого отверстия.

5) Основными технологическими факторами, влияющими на усилие прошивания являются угол качания и величина осевой подачи. Влияние скорости резания незначительно. Выведена эмпирическая зависимость, » позволяющая рассчитать осевое усилие прошивания при обработке шестигранных отверстий в заготовках из стали 45 методом КП.

6) Установлены технологические параметры обработки, определяющие в наибольшей степени такие параметры качества гранных отверстий как, конусность, разбивку и винтовую форму отверстий.

7) При обработке гранных отверстий методом КП неизбежно ч появление винтовой формы обработанного отверстия. Наибольшее влияние на винтовую форму шестигранного отверстия оказывает угол качания прошивки. Именно данная погрешность определяет в наибольшей степени точность получаемых отверстий.

8) Разработаны конструкции приспособлений позволяющие реализовать принцип относительного1 качания самовращением заготовки или инструмента и непосредственного качания на станках токарной, фрезерной, расточной и сверлильной групп, в том числе и с ЧПУ при обработке гранных отверстий методом КП. 9) Предложена методика расчета режима резания и конструктивных параметров качающейся прошивки, при обработке шестигранных отверстий методом КП в зависимости от заданных параметров качества и точности отверстия, а также технологических возможностей использующегося оборудования.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Ломакин, Андрей Васильевич, 2011 год

1. ГОСТ 11738-84. Винты с' цилиндрической головкой и шестигранным углублением "под ключ класса точности А. Конструкция и размеры.-М., 1984. 8с.

2. ГОСТ 28964-91. Винты установочные с шестигранным углублением и засверленным концом. Технические условия. М., 1992. 4с.

3. Борович JI.C. Бесшпоночные соединения деталей машин: Конструкция, расчет на прочность и способы изготовления. М.: Машгиз 1951. 132с.

4. Тимченко А.И. Технология изготовления деталей профильных бесшпоночных соединений: Обзор. М.: Станкоинструментальный институт, 1988.159с. ."

5. Тимченко А.И. РК-профильные соединения и их применение в различных отраслях промышленности // Станки и инструмент. 1993. №2. С. 18-19.

6. Особенности полигональных соединений Электронный ресурс. — Режим доступа: http://stoffelpolgon.thomaswebs.net/benefits.html, свободный. Загл. с экрана. Яз. англ.

7. Иванов И. И. Основы теории обработки металлов давлением : Учебник для студентов учебных заведений, обучающихся по специальности :ч

8. Обработка металлов давлением. М.: ФОРУМ, 2007. 143с.

9. Шильников В.В., Шубин A.A. Разработка технологии изготовления деталей методом порошковой металлургии : Учеб. пособие длястудентов специальности 17.04: Машины и оборудование лесн. комплекса. Петрозаводск: Петрозав. гос. ун-т, 2005. 91с.

10. Ашихмин В.Н. Протягивание. М.: Машиностроение, 1981. 144 с.

11. Вереина Л.И. Обработка на строгальных и долбежных станках : справочник. М.: Машиностроение, 2002. 302 с.

12. Официальный сайт компаниия Drill Service Ltd, Великобритания Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.drill-service.co.uk/ Tools.asp?Tool=020620000000, свободный. Загл. с экрана. Яз. англ.

13. Официальный сайт компании Schiitter Tool, США Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.schlittertool.com/Hexmaster.htm, свободный. Загл. с экрана. Яз. англ.

14. Осипов B.C. Электрофизические и электрохимические методыобработки материалов : Учеб. пособие. Самара: гос. техн. ун-т., 2005. 69 с.• * »

15. Шманев В. А., Шулепов А. П., Мещеряков А. В. Струйная*гидроабразивная обработка деталей ГТД. М.: Машиностроение, 1995. 144 с.

16. Способ и устройство для обработки некруглых поверхностей деталей: Пат. РФ 2254964 / С.Г. Чиненов, В.В. Ворона, С.П. Максимов. Заявл. 10.06.2004 // Изобретения. Полезные модели. 2005. — №18.

17. Способ обработки некруглых поверхностей и устройство для его реализации: Пат. РФ 2214889 / С.Г. Лакирев. Заявл. 18.03.2002 // Изобретения. Полезные модели. 2003. №30.

18. Максимов С.П. Повышение эффективности формообразования профильных соединений на .базе треугольника Рело : дис. . канд. тех. наук. Челябинск. 2005. 187 с.

19. Патент ЕС WO 9210330 «Form drilling or turning device», Hoermansdoerfer Gerd 1992.

20. Приспособления и инструменты для слесарных работ. Новаторы Ленинграда предлагают / П.П. Албанский и др.. Ленинград: Лениздат, 1973. 303 с.

21. Приспособление к сверлильным станкам для обработки фасонных отверстий: Пат.••■СССР 322234 / Т.Л. Аксекльрод, М.Я. Фафль. Заявл. 07.09.1970 // Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки. 1971. №36.

22. Приспособление к токарному станку для обработки многогранных отверстий: Пат. РФ 2253549 / З.Ф. Мосина. Заявл. 15.12.2002 //Изобретения. Полезные модели. 2005. №16.

23. Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки. 1974. №45.

24. Устройство для прошивки многогранных отверстий на токарном станке: Пат. СССР 768568 / Н.М. Тулаев. Заявл. 28.12.78 // Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки. 1980. №37.

25. Белецкий Д. Г., Моисеев В. Г., Шеметов М. Г. Справочник токаря-универсала. М.: Машиностроение, 1987. 560 с.

26. Маслова А.Н. Справочник одеталлиста; В 5 т. / под ред. А.Н. Маслова М.: Машгиз*. 1.9£1. Т.5. 302 с.

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

28. Грановский Г. И., Грановский В. Г. Резание металлов : Учеб. для машиностроит. и приборостроит. спец. вузов. М.: Высш. шк., 1985. 304 с.

29. Зубков H.H., "Ломакин A.B. Получение гранных отверстийt 1методом качающейся прошивки // Технология машиностроения. 2008. №7. С.13-15* •

30. Ломакин A.B. Кинематика процесса качающегося прошивания // Известия ВУЗОВ. Машиностроение. 2011. №2. С.58-67.

31. Курбанов П. Математический маятник и параметрические колебания : Для студентов физ.-мат. фак. пед. ин-тов, науч. работников и инженеров. Ташкент: Укитувчи, 1990. 181 с.

32. ГОСТ 25762-83. Обработка резанием. Термины, определения иобозначения общих понятий: М.,1983. 41с.i »

33. Ящерицын П. И., Фельдштейн Е. Э., Корниевич М. А. Теория резаншг.учеб. 2-е изд., испр. и доп. Мн.: Новое знание, 2006. 512 с.

34. Грановский Г.И. Кинематика резания. М.: Машгиз, 1948. 199 с.

35. Литвин Ф.Л. Теория зубчатых зацеплений; Изд. 2-е. М.: изд.,1. Наука, 1968. 584 с.49. • Шевелева Г.И. Теория формообразования и контакта движущихся тел. М.: изд. Станкин, 1999. 494 с.

36. Ломакин A.B. Получение гранных и некруглых отверстий вращающимся инструментом // Студенческая весна 2007: Машиностроительные технологии: Тез. докл. общеуниверситетская, конф. М., 2007. Том 4, Ч. 1. С.219-220.

37. Емеличев В.А., Ковалев М.М,, Кравцов М.К. Многогранники, графы, оптимизация. М.: Наука, 1981. 341 с.

38. Лобода A.B. Основы теории рядов : Учебно-методическое пособие для студентов, обучающихся по специальности 190205: Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование. Воронеж: ВГАСУ, 2007. 77 с.

39. Розенберг A.M. Резание металлов и инструмент. / Под ред A.M. Розенберга. М.: изд. Машиностроение, 1964. 227 с.

40. Махов A.A. Влияние геометрии режущей части инструмента и режимов резания на стружкообразование Лаб. Работа. М.: изд. Миратос, 2004. 24с.«

41. Подураев B.H. Резание труднообрабатываемых материалов. М.: изд. Высш. школа, 1974. 587 с.

42. Вейц В. Л., Максаров В. В., Лонцих П. А. Динамика и моделирование процессов "резания цри механической обработке. Иркутск: РИО ИГИУВа, 2000. 189 с.

43. Заковоротный В. Л., Флек М. Б. Динамика процесса резания. Синергетический подход. Ростов-на-Дону: Терра, 2006. 880 с.

44. Буланова О.Д., Кучерюк В.И. Методы и средства экспериментальной механики : Учебное пособие по курсу Методы и средства экспериментальной механики : для студентов дневной и заочной форм обучения. Тюмень: изд. Нефтегазового ун-та, 2001. 91с.

45. Вивденко Ю. Н. Методы подобия и моделирования в технологии машиностроения : Учеб. пособие. Омск: изд. ОмГТУ, 1998. 108 с. •

46. Назаров Н.Г. Практическое руководство по решению измерительных задач на основе оптимальных планов измерений : Учебное пособие. М.: изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. 162 с.

47. Зубков H.H., Ломакин A.B. Анализ точности гранных отверстий, получаемых методом качаю'щегося, прошивания // Электронное научно-техническое издание НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ. 2011. №4. URL. http://technomag.edu.ru/doc/173995.html (дата обращения 03.05.2011)

48. Сергей Г. Э. Смазочно-охлаждающие технологические средства длй обработки металлов резанием : Справочник. М.: Машиностроение, 1995. 496 с.

49. Смазочно-охлаждающие технологические средства и их применение при обработке резанием : СОТС : Справочник / JI. В. Худобин и др.. М.: Машиностроение, 2006. 543 с.

50. Худобин JI.B., Бердичевский Е.Г. Техника применения смазочно-охлаждающих средств в металлообработке. М.: Машиностроение, 1977. 189 с.

51. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин: Учебное пособие, йзД: 8-е, перераб., доп. М: Академия, 2003. 496 с.

52. Иванов A.C. Конструируем машины шаг за шагом. 2-е изд., перер.; В '2 ч. М: изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. 4.1. 328 с.

53. Иванов A.C. Конструируем машины шаг за шагом. 2-е изд., перер.; В 2 ч. М: изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. 4.2. 392 с.

54. Справочник токаря-универсала / В. Ф. Безъязычный и др.. / под ред. М. Г. Шеметова, В. Ф. Безъязычного. М: Машиностроение, 2007. 575 с.

55. Черпаков Б. И. Технологическая оснастка : Учебник для студентов образовательных учреждений среднего профессионального образования, обучающихся" по специальности 151001: Технология машиностроения. М: Академия, 2008. 547 с.

56. Черменский О. Н., Федотов Н. Н. Подшипники качения : Справочник-каталог. М: Машиностроение, 2003. 187 с'.'»»

57. Грубый C.B. Методы .оптимизации режимных параметров лезвийной обработки : Учебное пособие. М.: изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. 96 с.

58. Официальный сайт компании Yeong Chin Machinery Industries Co., ' Ltd Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.ycmcnc.com/indexen.php, свободный. Загл. с экрана. Яз. англ.

59. Technical data of Laser Machine Center. YCM GT-200A. 21 c.

60. Technical data of Laser Machine Center. YCM GT-300A. 21c.

61. High Performance Vertical Machining Center. YCM XV1020A. Technical data. 19 c.83.- Ultra Fast Vertical Machining Center for High Speed Machining Needs. YCM NSV102A. Technical data. 11c.

62. Кетков Ю.Л., Кетков Ю.А., Шульц M.M. МАТЪАВ 6.x. : Программирование числительных методов. СПб.: БХВ-Петербург, 2004. 672 с.