Технологічне забезпечення якості нарізання зубчастих коліс радіально-коловим способом

Abstract

У дисертаційній роботі виконано теоретичні та експериментальні дослідження технологічного процесу нарізання зубчастих коліс радіально-коловим способом. Розроблено аналітичні залежності для комплексного математичного описання, моделювання та дослідження взаємозв’язаних параметрів, які характеризують зрізи дискової фрези, силу різання, пружні деформації технологічної системи, їх вплив на похибку зубчастих коліс, які нарізають та шорсткість поверхонь зубців. Розроблено методику вибору та призначення раціональних конструктивних, технічних та технологічних параметрів, які забезпечують задану якість оброблення. Подано результати експериментальних досліджень для перевірки і підтвердження основних положень роботи. Сформульовано рекомендації для практичного використання теоретичних положень і модернізації зубофрезерних верстатів для досягнення максимальної ефективності радіально-колового способу зубонарізання. Диссертация посвящена решению актуальной задачи – исследованию процесса нарезания цилиндрических зубчатых колес радиально-круговым способом для обоснования выбора и назначения рациональных условий его реализации. Получены аналитические зависимости для комплексного математического описания, моделирования и исследования взаимосвязанных параметров, характеризующих параметры поперечного сечения срезов дисковой фрезы, работающей в услових непрерывного обкатывания, силу резания, упругие деформации технологической системы, их влияние на погрешность нарезаемых зубчатых колес и шероховатость поверхностей зубьев. В работе получил развитие метод определения параметров срезов, в основу котрого положена методика таких расчетов для червячной фрезы, адаптированная к кинематике РС-способа, позволяющая рассчитывать значения толщины, ширины и площади срезов на лезвиях и зубьях в любой точке поверхности резания, а также моделировать условия контакта в станочком зацеплении «инструмент-заготовка». На основе модели срезаемых слоев разработаны зависимости для описания и расчета силы резания и ее составляющих в функции от основних параметров зубофрезерования, изменяющихся по углу поворота инструмента в пределах одного оборота фрезы. Полная информация о параметрах срезаемых слоев позволила смоделировать силу резания и ее составляющие, рассчитываемые в любой точке рабочего пространства фрезы в функции от технологических и конструктивних параметров процесса зубофрезерования, а ткаже определить влияние силових параметров на упругие деформации, снижение точности и качества обработки зубчатых колес. Разработаны зависимости для расчета погрешности зубофрезерования и шероховатости нарезаемых зубьев, а также решена обратная задача технологического проектирования – обоснованного выбора и назначения основних параметров технологического процесса, обеспечивающих выполнение заданных технических русловий, регламентирующих качество нарезания зубьев. С испольованием методов планирования эксперимента проведены исследования силы резания и получена эмпирическая зависимость осевой составляющей силы, оказывающей наибольшее влияние на деформацыю фрезы и ее упругие колебания. Для измерения силы резания предложен и использован косвенный бесконтатный электроиндуктивный способ. Сформулированы рекомендации для практического использования теоретических положений и направления модернизации зубофрезерных станков для достижения максимальной эффективности радиально-кругового способа зубонарезання на основе применения средств мехатроники - управляемых системой ЧПУ приводов перемещения каретки с фрезой и главного движения резания. The thesis includes theoretical and experimental studies of the technological process of cutting out gearwheels by means of the radial ring method. Analytical dependencies were developed for the complex mathematical description, modelling, and study of the interrelated parameters that characterize the cut of the side mill, strength of the cut, elastic deformation of the technological system and their influence on the bias of the cut gearwheels and the roughness of the gear surface. The methodology for selection and assignment of efficient constructive as well as technical and technological parameters that ensure the determined processing quality were developed. The results of experimental studies that check and confirm the principal working provisions were provided. Recommendations were formulated for the practical application of the theoretical provisions and modernization of gear hobbing machines in order to achieve the maximum efficiency in the radial ring method of gear hobbing.