Экспериментальное иследование точности шевингованияприкатывания цилиндрических зубчатых колёс на токарном станке с чпу
 Скачать 459.73 Kb.
|
|
Машиностроение и машиноведение 11 УДК 621.923.4:621.85.051.5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИСЛЕДОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ШЕВИНГОВАНИЯ-ПРИКАТЫВАНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗУБЧАТЫХ КОЛЁС НА ТОКАРНОМ СТАНКЕ С ЧПУ Е.Н. Валиков, А.А. Индан, А.Л. Попов Представлены результаты экспериментального исследования точности чис- товой обработки зубьев цилиндрических зубчатых колес шевингованием- прикатыванием на токарном станке с ЧПУ модели TopTurn CNC S 16 C. Описаны спо- соб обработки, циклограмма работы станка, управляющая программа. Приведены ре- зультаты измерения радиального биения, колебания длины общей нормали, точности шага до и после шевингования-прикатывания. Ключевые слова: зубчатое колесо, зубчатое зацепление, зубчатая передача, шевингование-прикатывание, радиальное биение, колебание длины общей нормали, по- грешность шага, кривая распределения случайной величины, корреляционная зависи- мость. В ТулГУ разработаны малоотходные технологии изготовления ци- линдрических и конических зубчатых колес. Сущность их заключается в реализации технологической схемы, основанной на формообразовании зубьев на стадии получения заготовок методами точного литья, пластиче- ского деформирования, порошковой металлургии и др. и высокопроизво- дительного чистового процесса, позволяющего повысить точность зубча- того венца на 3…4 степени по нормам кинематической точности, плавно- сти, полноте контакта и боковому зазору. Внедрение предложенной схема стало возможным только после разработки и исследования способа чистовой обработки зубьев зубчатых изделий, названного авторами шевингованием-прикатыванием [1 - 5]. Шевингование-прикатывание – комбинированный процесс обра- ботки зубчатых заготовок с предварительно формообразованными зубья- ми по методу свободного обката, основанный на срезании припуска с бо- ковых поверхностей зубьев в результате скольжения зубьев инструмента относительно зубьев заготовки за счет внеполюсного зацепления и тонкого пластического деформирования (выглаживания) боковых поверхностей зубьев. Шевер-прикатник представляет собой зубчатое колесо, сопряжен- ное с обрабатываемым колесом, находящееся в беззазорном зацеплении с ним и образующее пару внеполюсного зацепления с параллельными осями. На боковых поверхностях зубьев шевера-прикатника образованы режущие кромки за счет пересечения стружечных канавок с рабочими боковыми по- верхностями. Конструкция инструмента обеспечивает расположение ре- жущих кромок на винтовых поверхностях и под углом к скорости сколь- жения. Известия ТулГУ. Технические науки. 2014. Вып. 5 12 Общий цикл обработки состоит из быстрого подвода, формообразо- вания, выхаживания и быстрого отвода инструмента от заготовки (или за- готовки от инструмента) в исходное положение. Цикл формообразования содержит 4…6 рабочих ходов, каждый из которых состоит из срезания (сближение оси инструмента и обрабатываемой заготовки на величину 0,03…0,05 мм), прямого вращения (например, по часовой стрелке, до со- вершения количества оборотов инструмента равному числу зубьев заго- товки), реверсирования направления вращения на противоположное и со- вершения инструментом числа оборотов, равного числу зубьев, обрабаты- ваемой заготовки (против часовой стрелки). Движение выхаживания отли- чается от движения формообразования отсутствием врезания. Очевидно, что для осуществления предложенного цикла обработки необходимы разработка и изготовление специального станка или модерни- зация универсального станка. Эта работа была выполнена при внедрении комплексного малоотходного технологического процесса изготовления прямозубых конических колес дифференциала грузового мотороллера «Муравей» на Ковровском механическом заводе [5]. Отсутствие серийно производимых станков, пригодных для шевингования-прикатывания зубчатых колес, является основным тормо- зом для внедрения процесса. Цикл обработки, необходимый для шевинго- вания-прикатывания цилиндрических и конических деталей легко воспро- изводится с помощью оборудования с ЧПУ. На рис. 1 представлена схема технологической наладки токарного станка с ЧПУ модели TopTurn CNC S16C для обработки цилиндрического колеса с модулем мм m 2 = , числом зубьев 11 = z , шевером - прикатником с числом зубьев и коэффициентом смещения исходного контура , образующего с обрабатываемым зубчатым колесом пару предполюсного зацепления На схеме наладки представлены траектория движения заготовки , циклограмма работы станка , управляю - щая программа [6]. Для определения технико - экономических показателей шевингова - ния - прикатывания на станках с ЧПУ проведены экспериментальные ис - следования с использованием известных методов математической стати - стики В таблице представлены результаты измерений радиального бие - ния - rr F , колебания длины общей нормали - vwr F , погрешности шага - tr p t после предварительного зубофрезирования ( ЗОР ) и после последующего шевингования - прикатывания ( ШПР ). Перечисленные параметры в полной мере характеризуют точностные возможности исследуемого процесса по нормам кинематической точности , плавности и боковому зазору Точностным возможностям шевингования - прикатывания по по - грешности профиля посвящены отдельные исследования , результаты кото - рых в настоящей работе не приводятся На рис . 2 приведены кривые рас - пределения , а на рис . 3 – корреляционные зависимости между параметра - Машиностроение ми точности после предварительного обработки шевингованием Рис . 1. Схема технологической цилиндрического Рис . 2. Кривые распределения а – радиального биения в – погрешности 2 – после Машиностроение и машиноведение 13 сле предварительного зубофрезерования и окончательной шевингованием-прикатыванием. технологической наладки шевингования-прикатывания цилиндрического зубчатого колеса на станке с ЧПУ Кривые распределения параметров точности биения rr F ; б – колебания длины общей нормали погрешности шага tr p t : 1 – после зубофрезерования после шевингования-прикатывания рования и окончательной прикатывания станке с ЧПУ точности : общей нормали vwr F ; зубофрезерования , Известия ТулГУ. Технические науки. 2014. Вып. 5 14 а б в Рис . 3. Корреляционные зависимости между: а - радиальным биением ; б - колебанием длины общей нормали; в - погрешности шага при зубофрезеровании и шевинговании-прикатывании Машиностроение Результаты измерения № п.п. После ЗФ 1 94 41 26 62 2 162 22 19 76 3 156 62 39 76 4 66 36 32 34 5 74 43 20 28 6 143 41 35 56 7 111 36 34 47 8 63 23 24 24 9 141 37 38 38 10 99 52 13 30 11 62 33 22 24 12 56 66 13 20 13 70 54 43 24 14 23 58 14 21 15 89 24 17 27 16 47 50 22 26 17 104 48 39 37 18 93 57 17 37 19 80 40 18 32 20 171 13 19 34 21 33 14 23 25 20 171 13 19 34 21 33 14 23 25 22 100 46 30 43 23 79 62 19 33 24 105 31 18 37 25 113 39 22 37 Анализы полученных воды: 1. Процесс шевингования чивостью. 2. Шевингование чатого колеса на 3…4 степени ности и боковому зазору 3. Показана возможность чатых колес с зубьями, ского деформирования и другими 4. Экономически обоснован зубчатых колес с использованием 7…8 степени точности. Машиностроение и машиноведение 15 измерения точности параметров зубчатого После ШПР № п.п. После ЗФ 62 32 24 26 96 67 17 76 28 21 27 69 24 12 76 21 25 28 79 66 12 34 18 23 29 46 40 39 28 20 16 30 54 36 16 56 25 16 31 74 41 25 47 23 14 32 33 27 18 24 18 19 33 32 25 19 38 23 11 34 115 41 14 30 26 12 35 99 46 18 24 24 14 36 86 31 20 20 22 11 37 53 43 17 24 26 16 38 69 28 12 21 23 21 39 100 28 9 27 22 25 40 159 68 22 26 24 19 41 23 17 29 37 19 21 42 66 34 11 37 20 12 43 64 26 13 32 21 15 44 90 35 36 34 20 24 45 50 19 64 25 16 25 46 130 68 31 34 20 24 45 50 19 64 25 16 25 46 130 68 31 43 18 16 47 51 21 18 33 23 11 48 57 28 34 37 25 19 49 61 41 22 37 22 18 50 78 34 12 полученных результатов позволил сделать следующие Процесс шевингования-прикатывания отличается высокой Шевингование-прикатывание позволяет повысить точность на 3…4 степени по нормам кинематической точнос боковому зазору. Показана возможность использования в качестве заготовок , формообразованными методами литья и другими высокопроизводительными методами Экономически обоснована точность шевингования прикатывания колес с использованием технологического оборудования зубчатого венца После ШПР 36 27 14 30 22 15 27 19 13 25 21 21 32 28 11 28 26 17 20 29 15 18 27 23 40 25 17 37 23 11 32 26 25 25 17 20 25 19 21 23 20 16 32 23 15 17 19 10 24 21 12 21 24 13 18 26 12 19 23 22 27 25 13 19 23 22 27 25 13 32 27 23 30 24 18 24 20 21 25 22 12 сделать следующие вы- отличается высокой устой- повысить точность зуб- кинематической точности, плав- качестве заготовок зуб- методами литья, пластиче- высокопроизводительными методами. шевингования прикатывания технологического оборудования с ЧПУ Известия ТулГУ. Технические науки. 2014. Вып. 5 16 Список литературы 1. Пат.2224624 Российская Федерация. Способ шевингования- прикатывания цилиндрических зубчатых колес / В.П. Карпухин, А.С. Ямников, Е.Н . Валиков. Опубл. 27.11.2001. 2. Пат. 2230635 Российская Федерация, Дисковый шевер / В.П Карпухин, А.С. Ямников, Е.Н. Валиков, В.А Горчаков. Опубл. 27.11.2001. 3. Пат. 2314183 Российская Федерация. Способ финишной обработ- ки цилиндрических зубчатых колес / Валиков Е.Н., Борискин О.И., Беля- кова В.А., Ямников А.С., Маликов А.А. Опубл. 06.06.2006 4. Пат. 2369469 Российская Федерация. Способ обработки цилинд- рических зубчатых колес шевингованием-прикатыванием/ Маликов А.А., Валиков Е.Н., Ямников А.С., Сидоркин А.В.Опубликован 10.10.2009. 5. Валиков Е.Н., Белякова В.А. Проектирование инструментов вне- полюсного зацепления для обработки зубчатых деталей: учеб. пособие. Тула: Изд-во ТулГУ, 2013. 317 с. 6. Индан А.А. Шевингование-прикатывание прямозубых колес с применением токарных станков с ЧПУ / Молодежный вестник Политехни- ческого института. Тула: Изд-воТулГУ, 2012. С.160-161. Валиков Евгений Николаевич, д-р техн. наук, проф., kdir@gknix.ru , Россия, Ту- ла, Тульский государственный университет, Индан Алексей Андреевич, аспирант, kdir@gknix.ru , Россия, Тула, Тульский го- сударственный университет, Попов Александр Леонидович, аспирант, shurup_89@inbox.ru , Россия, Тула, Тульский государственный университет EXPERIMENTAL STUDY OF THE ACCURACY OF THE SHAVING-PRESSING CYLINDRICAL GEARS ON CNC LATHE. Е.N. Valikov; A.A. Indan; A.L. Popov An experimental study of precision finishing machining of cylindrical gears by shav- ing-pressing on a lathe with CNC Top Turn CNC S16C. Describes the methodof machining, the operating cycle of the lathe, control program. Shows the results of measurement of radial run, changing the length ofthe common normal, just steps before and after shaving- pressing. Key words: Gear wheel, gear connection, gearing, shaving-pressing, radial run out, measurement of radial running, the distribution curve of a random variable, correlation de- pendence. Valikov Eugene Viktorovich, doctor of technical sciences, professor, kdir@gknix.ru , Russia, Tula, Tula State University, Машиностроение и машиноведение 17 Indan Alexey Andreivich, рostgraduate, kdir@gknix.ru, Russia, Tula, Tula State University, Popov Alexandr Leonidovich, рostgraduate, shurup_89@inbox.ru, Russia, Tula, Tu- la State University УДК 544.032 ЭФФЕКТ АКУСТИЧЕСКОГО УПРОЧНЕНИЯ И РАЗУПРОЧНЕНИЕЯ В ХОДЕ ПРОВЕДЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ НАНОТЕХНОЛОГИИ СТАЛИ 45 В.П. Алехин, А.И. Капранова В стали 45 при применении ультразвуковой нанотехнологии наблюдались два нелинейных акустических эффекта поверхностных слоев. Для объяснения этих эф- фектов может быть использована нелинейная теория упругих и неупругих деформа- ций, и сопровождаются они глубоким изменением изначально идеальной кристалличе- ской решетки (смена симметрии, образование новых фаз, фрагментация кристалличе- ской решетки). Результаты проявления этих эффектов состоят в снижении потен- циальных барьеров. Ключевые слова: деформация, напряжения, разупрочнение, ультразвуковая об- работка, эффект. Два нелинейных акустических эффекта (упрочнение и разупрочне- ние) поверхностных слоев экспериментально наблюдались в стали 45 по- сле ультразвуковой нанотехнологии. Объяснение этих эффектов может быть представлено нелинейной теорией упругих и неупругих деформаций, сопровождающихся карди- нальной перестройкой кристаллической решётки, образованием новой фа- зы, изменением класса симметрии, зарождением дефектов. В результате стало возможным рассмотрение больших микросме- шений атомов с преодолением порогов устойчивости решетки под влияни- ем больших внешних градиентов напряжений. Воздействие ультразвука на процесс пластической деформации обусловлено влиянием его на контактные условия (контактное давление), свойства и структуру деформируемого материала, изменением схемы на- пряжённого состояния, а в некоторых случаях дискретным и динамиче- ским характером протекания пластической деформации. Действие указан- ных факторов проявляется в разной степени и зависит от направления ко- лебаний, их типа, места приложения очага деформации, условий протека- ния процесса обработки. Возможны два нелинейных эффекта: «акустическое разупрочнение» |