Устройства для обработки резьбовых отверстий комбинированным инструментом с планетарным движением тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.03.01, кандидат технических наук Гущин, Дмитрий Игоревич

• Гущин, Дмитрий Игоревич
• кандидат технических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат технических наук Гущин, Дмитрий Игоревич

Общая характеристика работы

Глава I. РЕЗЬБЫ И СПОСОБЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ

1.1. Классификация резьб

1.2. Виды и область применения метрических резьб

1.3. Классификация методов образования резьб

1.4. Способы образования резьбы в заранее подготовленном отверстии

1.5. Способы образования резьбового отверстия комбинированным инструментом

Выводы

Глава II. ВАРИАНТЫ РЕАЛИЗАЦИИ КОМБИНИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ РЕЗЬБОВЫХ ОТВЕРСТИЙ

2.1. Модель комбинированной обработки резьбовых отверстий

2.2. Формализация движений при комбинированной обработке резьбовых отверстий

2.3. Реализация комбинированной обработки в различных производственных условиях

2.4. Особенности разработки ЗРУ

2.5. Многоинструментальная комбинированная обработка

2.6. Классификация основных способов комбинированной обработки резьбовых отверстий в различных производственных условиях

Выводы

Глава Ш. КОМПЛЕКТ УСТРОЙСТВ И ОСНАСТКИ ДЛЯ

КОМБИНИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ РЕЗЬБОВЫХ ОТВЕРСТИЙ

3.1. Математические зависимости для определения ти-поразмерных рядов комбинированных инструментов

3.2. Определение рационального комплекта комбинированных инструментов

3.3. Определение режимов обработки

3.4. Формирование технических заданий на разработку устройств для комбинированной обработки резьбовых отверстий

3.5. Определение типоразмеров устройств для обработки резьбовых отверстий комбинированными инструментами и их конструктивных параметров

3.6. Определение комплекта приспособлений для закрепления инструмента

3.7. Систематизация комплекта устройств и оснастки для обработки резьбовых отверстий комбинированными инструментами и пример его применения

Выводы

Глава IV. КОНСТРУКТИВНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ УСТРОЙСТВ ДЛЯ КОМБИНИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ РЕЗЬБОВЫХ ОТВЕРСТИЙ

4.1. Одноинструментальные ЗРУ

4.2. Многоинструментальное ЗРУ

4.3. Раздаточное устройство

Выводы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Устройства для обработки резьбовых отверстий комбинированным инструментом с планетарным движением»

Актуальность темы. Использование комбинированного инструмента с планетарным движением позволяет в серийном, мелко-и крупносерийном производствах при обеспечении высокой точности резьбы и низкой шероховатости ее поверхности значительно повысить производительность обработки резьбовых отверстий по сравнению с традиционными способами в корпусных деталях из алюминиевых сплавов и чугунов, представляющих собой коробки скоростей и подач в станкостроении, редукторы в машиностроении, коробки скоростей и двигатели в автомобилестроении и т.д.

Обработка резьбовых отверстий таким инструментом реализуется на высокоскоростных станках с ЧПУ с функцией винтовой интерполяции, осуществляющих все необходимые движения инструмента.

Однако, в настоящее время отечественные станко-, машино- и автомобилестроительные заводы не располагают достаточным количеством таких станков, стоимость станкоминуты которых довольно высока, что не позволяет их использовать на таких простых операциях, как, например, резьбообразование, в т.ч. для обработки резьбовых отверстий комбинированным инструментом с планетарным движением.

Таким образом, весьма целесообразной может явиться разработка устройств, используемых, для осуществления необходимых движений комбинированного инструмента и/или при необходимости повышения частоты его вращения до нужной, на сверлильных, фрезерных или расточных станках с ручным управлением, на станках с ЧПУ без функции винтовой интерполяции, на низкоскоростных станках с ЧПУ с функцией винтовой интерполяции или на силовых столах.

Цель работы состоит в обеспечении возможности реализации в различных производственных условиях обработки резьбовых отверстий в корпусных деталях комбинированным инструментом с планетарным движением без применения дорогостоящих станков с ЧПУ с функцией винтовой интерполяции и большими частотами вращения.

Научная новизна заключается в математических зависимостях, устанавливающих соотношение минимального и максимального диаметров резьбовых отверстий из диапазонов, обрабатываемых устройствами с комбинированными инструментами разных типоразмеров. Практическая ценность заключается:

1. В рекомендациях по использованию и проектированию устройств для обработки резьбовых отверстий комбинированным инструментом с планетарным движением в различных производственных условиях.

2. В рекомендациях по рациональному выбору типоразмеров устройств, инструментов и оснастки для обработки резьбовых отверстий комбинированным инструментом с планетарным движением в зависимости от типоразмера обрабатываемой резьбы.

3. В снижении денежных затрат на реализацию обработки резьбовых отверстий в корпусных деталях в серийном, мелко- и крупносерийном производствах комбинированным инструментом с планетарным движением.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждены на заседаниях кафедры «Станки» МГТУ «Стан-кин». Результаты работы доложены на научно-технической конференции магистров, аспирантов и молодых ученых, проходившей в ноябре 2001г. в МГТУ «Станкин» и на международной конференции «Актуальные проблемы конструкторско-технологического обеспечения машиностроительного производства» 16-19 сентября 2003г. в г. Волгограде.

Экспериментальная часть работы выполнена на производственной базе Волжского автомобильного завода в рамках работ по договору №96-23, а также на базе Технического центра «Пумори-OKUMA-Станкин» Московского представительства ООО «Пумори-инжиниринг».

Публикации. По техме диссертации опубликовано 5 трудов, в том числе 2 научные статьи, 2 доклада в сборниках докладов конференций и 1 патент на изобретение.

• Структура и объем работы. Диссертация состоит из общей характеристики, 4 глав, общих выводов, списка литературы из 105 наименований и 5 приложений. Работа изложена на 207 страницах и содержит 101 страницу машинописного текста, 36 рисунков, 45 таблиц и 20 диаграмм. J

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

Общие выводы

1. Математические зависимости, учитывающие соотношение объема срезаемой комбинированным инструментом стружки и его диаметра, длины и числа зубьев, позволяют определить допускаемые силу резания и подачу, выбрать диаметры валов, диаметры и модули зубчатых колес устройств и осуществить их конструктивную реализацию.

2. Предложенное на основе анализа требуемых движений семейство устройств для одно- и многоинструментальной комбинированной обработки резьбовых отверстий позволяет осуществить обработку резьбовых отверстий комбинированным инструментом в широком диапазоне производственных условий: — на станках с ЧПУ с функцией винтовой интерполяции и без нее; на станках с ручным управлением и на силовых столах; на высокоскоростных станках, обеспечивающих требуемую режимами резания частоту вращения инструмента, и на станках общего назначения с использованием ускорителей для повышения частоты вращения инструмента; с использованием специальных резьбофрезерных и раздаточных устройств; с использованием сверлильно-резьбовой и концевой резьбовой фрез; ' . при осуществлении одноинструментальной и многоинструментальной обработки.

3. Установленные на основе анализа диаметров и шагов резьб рациональные типоразмерные ряды устройств для комбинированной обработки резьбовых отверстий сверлильно-резьбовой и концевой резьбовой фрезами, состоящие из трех и четырех типоразмеров соответственно при диапазоне изменения параметров обрабатываемых резьб от Мб до МЗО со всеми возможными шагами из 1-го и 2-го рядов применяемости по ГОСТ 8724-81 (62 типа резьбы) позволяют использовать минимально необходимый набор устройств, инструментов и оснастки при решении конкретной производственной задачи, заключающейся в обработке определенных резьб из указанного диапазона.

4. Рассмотренная многоинструментальная комбинированная обработка деталей с различными схемами расположения и количеством резьбовых отверстий позволяет повысить производительность обработки резьбовых отверстий в корпусных деталях в серийном, мелко- и крупносерийном производствах комбинированным инструментом с планетарным движением.

1 *

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Гущин, Дмитрий Игоревич, 2003 год

1. А.С. 1328093 СССР, Способ формообразования резь-бы/В.Н. Воронов. 1987.

2. Абрамов О.В., Хорбенко И .Г., Швегла Ш. Ультразвуковая обработка материалов. — М.: Машиностроение, 1984. — 280 с.

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

4. Альперович Т.А., Константинов К.Н., Шапиро А.Я. Конструкция шлифовальных станков. М.: Высш. шк., 1989. — 288 с.

5. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Т. 1. 5-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1980. - 728 с.- 6. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. — М.: Наука, 1975. 640 с.

6. Артоболевский С.И. Теория механизмов и машин. — М.: Высш. шк., 1967. 364 с.

7. Беляев В.Г. Винтовые механизмы качения в станках с ЧПУ и роботах: Учебное пособие. М.: Машиностроение, 1984. - 63 с.

8. Боков В.Н. Детали машин. — 2-е изд. М.: Высш. шк., 1964.-624 с.

9. Бункин В.А., Курицкий Б.Я., Сокуренко Ю.А. Решение задач оптимизации в управлении. ма1пиностроительным производством.—Л.: Машиностроение, 1976. — 232 с.

10. Бушуев В.В. Основы конструирования станков: Учебное пособие для вузов. М.: Изд-во «Станкин», 1992. — 520 с.

11. Бушуев В.В., Гречишников В.А. Вихревой метод обработки крепежных резьбовых отверстий одним инструментом//Сайт

12. МГТУ «Станкин» в интернете. http://nich.stankin.ru/ITE/TechDes/ OneToolMeth.htm. - 09 июня 2003 г.

13. Бушуев В.В., Гущин Д.И. Обработка резьбовых отверстий комбинированным инструментом//Технология машиностроения. — 2001. №4.-С. 16-18.

14. Вертикальный обрабатывающий центр MX-45VA/45VAE, MX-45VB/45VBE. Руководство по работе и техобслуживанию/ Okuma.

15. Гречишников В.А., Артюхин JI.JI, Сергеев Д.Г. Моделирование и анализ процесса обработки деталей инструментом с планетарным движением//Вестник машиностроения. — 1999. №11. - С. 39-41.

16. Гречишников В.А., Лукина С.В. Автоматизированное проектирование и прогрессивные конструкции режущего инструмен-та//СТИН. 2000. - №9. - С. 30-33.

17. Гречишников В.А., Махров С.А. Изготовление резьбовых отверстий комбинированным инструментом с планетарным движе-нием//ИТО Новости. 2002. - №5.

18. Гречишников В.А., Уваров Н.А. Комбинированный инструмент с планетарным движением для обработки отверстий сложной формы//Инструмент. Технология. Оборудование. — 2000. №1. - С. 13.

19. Гречишников В.А., Федьков Ф.В. Математическое моделирование процесса обработки деталей инструментом с планетарным движением/ЯЗестник машиностроения. — 1998. №9.— С. 52-54.

20. Гусейнов Р.В. Об эффективности комбинированного инструмента при лезвийной обработке отверстий в труднообрабатываемых материалах//Вестник машиностроения. -.2001. №9. - С.54-56.

21. Гущин Д.И. Обработка резьбовых отверстий комбинированным инструментом//Автоматизадия и управление в машино-строении/МГТУ «Станкин». 2001. - №17.

22. Гущин Д.И. Структурный и кинематический анализ механизма мультипликатора резьбофрезерных устройств для обработки резьбовых отверстий//Технология машиностроения. — 2003. №3. — С. 20-21.

23. Гущин Д.И., Гущин И.А. Поиск оптимальных решений при проектировании и эксплуатации автоматизированных технологических комплексов//Станкостроение: базовые и информационные технологии. Сб. науч. тр./ЭНИМС. 2001. - С. 26-35.

24. Детали и механизмы металлорежущих станков. Т1, 2/Под ред. Д.Н. Решетова. М.: Машиностроение, 1972. — Т. 1 - 664 е.; Т. 2 -520 с.

25. Дитрих Я. Проектирование и конструирование: Системный подход. Пер. с польск. М.: Мир, 1981. — 456 с.

26. Ермаков Ю.М., Фролом Б.А. Металлорежущие станки. — М.: Машиностроение, 1985. — 320 с.

27. Енохович А.С. Краткий справочник по физике. — М.: Высш. шк., 1968. -192 с.

28. Иванова B.C., Терентьев B.C. Природа усталости металлов. — М.: Металлургия, 1975. — 456 с.

29. Иосилевич Г. Б., Лебедев П.А., Стреляев B.C. Прикладная механика: Для студентов втузов. — М.: Машиностроение, 1985. 576 с.

30. Кармацкий Ю.И. Об одном варианте формализации структур сборочных систем и описания их функционирования//Автоматизация технологических процессов. Сб. науч. тр./Тульский политех, ин-т. 1978. - С. 13-29.

31. Кармацкий Ю.И. Об одном методе синтеза структур сборочных систем//Заготовительные и сборочные процессы и оборудование шинного производства. Сб. науч. тр./НИИ шинной промышленности, 1976. С. 99-135.

32. Каталог деталей автомобиля "Волга" моделей ГАЗ-24, ГАЗ-24-02 и ГАЗ-24-ОЗ/Горьковский автомобильный завод. М.: Машиностроение, 1988. — 208 с.

33. Каталог «Инструментальные системы для металлообрабатывающих станков»/000 «Пумори-инжиниринг».

34. Кочергин А.И. Конструирование и расчет металлорежущих станков и станочных комплексов. Курсовое проектирование: Учебное пособие для ВУЗов. — М.: Высш. шк., 1991. 382 с.

35. Кламан Д. Смазки и родственные продукты. Синтез. Свойства. Применение. Международные стандарты/Пер. с англ. Под ред. Ю.С. Заславского. М.: Химия, 1988. - 488 с.

36. Кожевников С.Н. Теория механизмов и машин: Учебное пособие для студентов вузов. -3-е изд. — М.: Машиностроение, 1969. -584 с.

37. Крайнев А.Ф. Словарь справочник по механизмам. — М.: Машиностроение, 1981. —438 с.

38. Крик Э. Введение в инженерное дело. Пер. с англ. М.: Энергия, 1970. -176 с.

39. Курсовое проектирование деталей машин/Под общ. ред. В.Н. Кудрявцева. -JL: Машиностроение, 1983.-400 с.

40. Кучер A.M. Немые кинематические схемы металлорежущих станков. М.: Машиностроение, 1969. - 128 с.

41. Левицкий B.C. Машиностроительное черчение: Учеб. для втузов. 2-е изд., испр. и доп. - М.: Высш. шк,3 1994. — 383 с.

42. Литвиненко А.В., Мальков О.В. Комбинированные резь-бообразующие инструментъг//Сайт МГТУ им. Баумана. — http://mt2.bmstu.ru/combinstr.php. 09 июня 2003 г.

43. Лоцманенко В.В. Резьбофрезерование способом огиба-ния//Машиностроитель. —1997. №8. - С. 30.

44. Луговой Э.П., Миропольский Ю.А. Отечественное и зарубежное оборудование для накатывания резьб и профилей. — М.: Машиностроение, 1975. — 40 с.

45. Маслов А.Р. Приспособления для металлообрабатывающего инструмента: Справочник. — М.: Машиностроение, 1996. — 240 с.

46. Махров С.А. Компьютерное моделирование процесса обработки резьбовых отверстий комбинированным инструментом с планетарным движением//Автоматизация и управление в машино-строенииУМГТУ «Станкин». 2001. - №17.

47. Махров С.А. Обработка резьбовых отверстий комбинированным инструментом с планетарным движением//Технологические системы в машиностроении. .Труды международной научно-технической конференции. — Тула, 2002. — С. 180-184.

48. Махров С.А. Режущие инструменты с планетарным движением для обработки комбинированных резьбовых отверстий: Аф-тореферат дис. на соиск. учен; ст. канд. тех. наук. — М., 2003. 20 с.

49. Машнев М.М., Красковский Е.Я* Лебедев П.А. Теория механизмов и машин: Учебное пособие для студентов немашиностроительных специальностей вузов. — 2-е изд., перераб. и доп. — Л.: Машиностроение, 1980. — 512 с.

50. Металлорежущие станки: Учебник для машиностроительных втузов/Под ред. Пуша В.Э. М.: Машиностроение, 1985. - 256 с.

51. Металлорежущие станки и автоматы: Учебник для машиностроительных втузов/Под ред. А.С. Проникова. — М.: Машиностроение, 1981.-479 с.

52. Наянзин К.Н. Морфологический анализ и синтез матричных моделей двухуровневых автоматизированных накопительных систем//Вестник машиностроения. — 2000. №5. — С. 47-51.

53. Ничков А.Г. Резьбонарезные станки. М.: Машиностроение, 1979. -144 с.

54. Общетехнический справочник/Под общ. ред. Е.А. Скоро-ходова. 4-е изд., испр. — М.: Машиностроение, 1990. — 496 с.

55. Одинг И.А. Энергетическая теория усталости//Изв. Ан. СССР. Металлургия и топливо. 1960. - №3. — С. 3-10.

56. Орлов П.И. Основы . конструирования: Справочно-методическое пособие. Кн. 1. — 3-е изд., испр. — М.: Машиностроение, 1988. 560 с.

57. Орлов П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. Кн. 2. — 3-е изд., испр. — М.: Машиностроение, 1988.-544 с. .

58. Осипов К.А. Вопросы жаропрочности металлов и сплавов. -М.: Ан. СССР, 1960.-285 с.

59. Пат. 2168401 РФ, Устройство для сверления и нарезания резьбы комбинированным инструментом/П.А. Евсеев, В.В. Бушуев, А.А. Горбунов. 2001.

60. Пат. 2184638 РФ, Устройство для многоинструментальной обработки отверстий комбинированным инспрументом/В.В. Бушуев, Д.И. Гущин. Бюл. №19. 2002.

61. Поминов И.В. Высококачественные инструменты для общего и специального машиностроения//ИТО Новости. 2000. - №2. -С.З.

62. Попилов Л.Я. Электрофизическая и электрохимическая обработка материалов: Справочник. М.: Машиностроение, 1982. 399 с.

63. Попова Г.Н., Алексеев С.Ю. Машиностроительное черчение: Справочник. JI.: Машиностроение, 1986. —447 с.

64. Пути повышения производительности технологических процессов: Учеб. пособие/И.А. Коганов, Б.И. Сотова, А.С. Ямников, М.А. Анисимова; Мин-во образования РФ, Тул. гос. ун-т. Тула, 1999.-204 с.

65. Свешников В.К. Гидрооборудование: Международный справочник. Книга 1. Насосы и гидродвигатели: Номенклатура, параметры, размеры, взаимозаменяемость. — М.: Изд. центр «Техин-форм» МАИ, 2001. 360 с.

66. Справочник конструктора инструментальщика/Под общ. ред. В.И. Баранчикова. — М.: Машиностроение, 1994. — 560 с.

67. Справочник металлиста. Т. 3. Кн. 1/Под ред. B.C. Влади-славлева. М.: Машгиз, 1960. - 560 с.

68. Справочник металлиста. Т. 4/Под ред. А.Н. Малова. М.: Машгиз, 1961. -778 с.

69. Справочник металлиста. Т. 5/Под ред. А.Н. Малова. — М.: Машгиз, 1961.-1184 с.

70. Справочник технолога-машиностроителя. Т.2/Под ред. А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. — М.: Машиностроение, 1986. — 496 с.

71. Станочное оборудование автоматизированного производства. Т. 1/Под ред. В.В. Бушуева. — М.: Изд-во «Станкин», 1993. — 584 с.

72. Станочное оборудование автоматизированного произвол-ства. Т.2/Под ред. В.В. Бушуева. -М.: Изд-во «Станкин», 1994. 656 с.

73. Федотенок А.А. Кинематическая структура металлорежущих станков. — М.: Машиностроение, 1970. — 403 с.

74. Фролов С.А., Воинов А.В., Феоктистова Е.Д. Машиностроительное черчение: Учеб. пособие для втузов. — М.: Машиностроение, 1981.-304 с.

75. Хилл П. Наука и искусство проектирования. М.: Мир, 1973.-264 с.

76. Хофер Ж., Колер Д. Высокоточное вихревое нарезание резьбы на токарных автоматах/ТМеталлообработка. Carl Hanser Ver-lag. 2002, С. 4-6.

77. Чекмарев А.А., Осипов В.К. Справочник по машиностроительному черчению. 2-е изд., перераб. - М.: Высш. шк., 2000. — 493 с.

78. Чернилевский Д.В., Лаврова Е.В., Романов В.А. Техническая механика. М.: Наука, 1982. - 544 с.

79. Юдин В.А., Петрокас Л.В. Теория механизмов и машин: Учеб. пособие для втузов. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш. шк., 1977.-527 с.

80. Якухин В.Г. Расчет режимов обработки резьб: Учебно-справочное пособие. -М.: МАСИ, 1995. 55 с.

81. Якухин В.Г. Режимы резания металлов. 2-е изд. — М.: НИИТавтопром, 1995. - С. 84-111.

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

83. Jel Prazisionswerkzeuge der Dreh zur.Qualitat. Gewindefraser, Bohrgewindefraser mit schaftseitigem Senker. Katalogteil Bi. Edition 104.

84. Kennametal Hertel. Technische Anderungen unserer Produkte und Anderungen des Lieferprogrammes im Zuge der Weiterentwicklung behalten. wir uns for. Rechts- und Linksgewinde, Innen- und AuPengewinde. Ein Werkzeug. Gewindefrasen. 3.01.02 D.

85. Off. 3808797 DE, Gewindefraser/H. Schwabe, K. Sandmair, L.Marx.-1989.

86. Off. 3828780 DE, Bohrgewindefraser/M. Schmitt. 1990.

87. Pat. 3627798 DE, Verfahren und Kombinationswerkzeug zum Herstellen von Gewindebohrungen/R. Klenk. 1995.

88. Pat. 3939795 DE, Verfahren zur Herstellung einer Gewinde-bohning/M. Schmitt.- 1993.

89. Pat. 4010075 DE, Werkzeug fur eine beidseitig gefaste Durch-gangs-Gewindebohrung in einem dunnwandigen Werkstuck/M. Schmitt. — 1994.

90. Pat. 4651374 US, Combined hole making and threading tool/M. Turchan. -1987.

91. Pat. 4831674 US, Drilling and treading tool and method for drilling and treading/B. Bergstrom, E. Lindberg. 1989.

92. Pat. 4943191 US, Drilling and thread-milling tool and method/M. Schmitt. -1990.

93. Pat. 5080538 US, Method of making a thread hole/M. Schmitt. -1992.

94. Pat. 5429459 US, Method of and apparatus for thread mill drilling/E. Palm.- 1995.

95. Pat. 5678962 US, Integral boring and threading tool and method/G. Hyatt, S. Weidmer. 1997.

96. Pat. 5733078 US, Drilling and threading tool. 1998.

97. Ring S., Lechner G., Bast M. Ermitteln der Belastung von Hartmetall-Bohrgewindefrasern/ZMaschinenmarkt. Wurzburg. - 1995. — №41.-S. 28-31.

98. Schaufup L., Lang M. Kosten sparen durch" Bohrgewinde-frasen//Werkstatt und Betrieb. Munchen. - 1996. - №6. - S. 584-590.

99. Schulz H., Scherer J. Gewindefrasbohren ein Verfahren fur kurzere Hauptzeiten//Werkstatt und Betrieb. — Munchen. — 1987. - №10. -S. 867-868.

100. Vertical machining centers MX-Vseries/Okuma. — Japan. — Pub No. MX-V SERIES-APEA-(4)-300. Oct. 2000.