Разработка эффективного протяжного инструмента для обработки шлицевых отверстий с эвольвентным профилем

• Автор: Губанов, Василий Сергеевич
• Шифр специальности: 05.02.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 210 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
ИССЛЕДОВАНИЯ
ВЫВОДЫ
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
ГЛАВА 2. ТЕОРИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОТЯЖНОГО ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ ОБРАБОТКИ ШЛИЦЕВЫХ ОТВЕРСТИЙ С ЭВОЛЬВЕНТНЫМ ПРОФИЛЕМ
2.1. Исследование зависимости осевой силы резания, приходящейся на 1 мм длины режущей кромки, от величины подъема на зуб при постоянных значениях переднего угла
2.2. Исследование зависимости удельных сил резания от величины подъема на зуб при постоянном значении переднего угла
2.3. Исследование зависимости минимальной величины подъема на зуб при протягивании, найденной из условия обеспечения допустимых удельных контактных нагрузок на передней поверхности режущих зубьев, от переднего угла
2.4. Исследование зависимости максимальной величины подъема на зуб при протягивании от переднего угла, найденной из условия не превышения лимитирующей силы
2.5. Исследование влияния скорости резания на величину осевой силы
резания при протягивании
2.8 Исследование зависимости удельной энергоемкости процесса
протягивания от переднего угла и подъема на зуб
2.9. Исследование способов аппроксимации эволвентного профиля шлицевых
зубьев
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ГЛАВА 3 ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ПРОТЯГИВАНИЯ ШЛИЦЕВЫХ ОТВЕРСТИИ С ЭВОЛЬВЕНТНЫМ ПРОФИЛЕМ
3.1 Постановка задачи параметрической оптимизации
3.2 Одноцелевая оптимизация. Целевые функции одноцелевой оптимизации
3.3 Оптимизация по критерию минимальной длины протяжки
3.4. Использование критерия минимальной энергоемкости процесса резания при оптимизации процесса протягивания
3.5. Обобщение результатов оптимизации
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ГЛАВА 4. УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ПРОТЯЖНОГО ИНСТРУМЕНТА
4.1 Общее назначение протяжного инструмента

4.2 Особенности конструкции протяжного инструмента
4.3. Проектирование гладких частей протяжного инструмента
4.4. Проектирование рабочей части протяжного инструмента
4.4.1. Установление схемы съема припуска
4.4.2. Установление схемы расположения зубьев
4.4.3. Распределение припуска между различными группами зубьев
4.4.4. Расчет теоретического диаметра последнего фасонного зуба протяжки
4.4.5. Определение поправочного коэффициента на осевую силу резания в зависимости от группы качества обрабатываемой поверхности
4.4.6. Определение поправочного коэффициента на осевую силу резания в зависимости от параметров материала заготовки
4.4.7. Определение поправочного коэффициента на осевую силу резания в зависимости от вида СОЖ
4.4.8. Предварительное определение параметров продольного профиля режущих зубьев и стружечной канавки
4.4.9. Расчет фасонной части
4.4.10. Расчет круглой части
4.4.11. Определение длины рабочей части
4.5. Расчет длины протяжки
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ГЛАВА 5 - АВТОМАТИЗАЦИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОТЯЖНОГО ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ ОБРАБОТКИ ШЛИЦЕВЫХ ОТВЕРСТИЙ С ЭВОЛЬВЕНТНЫМ ПРОФИЛЕМ
5.1. Выбор и ограничения области проектирования, разработка иерархической структуры САПР
5.2. Система автоматизированного выбора протяжек для обработки шлицевых отверстий с эвольвентным профилем
5.3. Система автоматизированного расчета протяжек для обработки
шлицевых отверстий с эвольвентным профилем
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
Приложение Г
Приложение Д
Приложение Е

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Высокая потребность в деталях класса втулки, содержащих шлицевые отверстия с эвольвентным профилем, получаемых преимущественно процессом протягивания, обуславливает стабильный спрос на протяжной инструмент. Широкая номенклатура указанных изделий, разброс состояний парка оборудования, исключительные условия производства - делают неперспективным стандартизацию протяжного инструмента, что приводит к спросу на его конструкторские разработки для конкретных условий. Существующие методики проектирования протяжного инструмента имеют один общий недостаток - ориентирование исключительно на одну из сторон процесса протягивания (речь идет о проектировании инструмента минимальной длины, себестоимости или обладающего равной стойкостью черновой и чистовой частей). Отсутствие методики позволяющей учитывать одновременно большинство указанных факторов не позволяет сегодня создавать эффективный протяжной инструмент. Наиболее очевидной методикой проектирования протяжек, которая позволила бы устранить этот недостаток, является методика, построенная на оптимизации процесса протягивания. Одним из наиболее актуальных и оригинальных подходов к оптимизации процесса резания заключается в использовании не экономических показателей данного процесса, а физического принципа минимума энергии. Применение данного подхода было впервые предложено В.К. Старковым в его работах.
Принцип минимума энергии позволяет анализировать и оптимизировать процесс резания по его энергетическим затратам в целом и по энергии накапливаемой в поверхностном слое обрабатываемой детали.
Критерием энергетического подхода, позволяющим устанавливать высокопроизводительные условия резания, является удельная энергоемкость.
Следует отметить, что механическая обработка в энергетическом
отношении является крайне неэффективном процессом. Общие затраты при

Согласно соотношению (2.32) осевые силы резания, приходящиеся на 1 мм режущей кромки, можно характеризовать некоторым полиномом, члены которого представляют собой простые зависимости от различных факторов.
Исследуем влияние величины подъема на зуб на осевую силу резания, приходящуюся на 1 мм длины режущей кромки д0 =/(&). Для этого продифференцируем уравнение (2.32) по переменной Бг. В результате нами получена некоторая величина, которая позволит характеризовать скорость изменения осевой силы резания приходящейся на 1 мм длины режущей кромки при изменении подъема на зуб.
—^ = 9,775 • С( • &-0’15 (2.33)

Оценим влияние изменения подачи на зуб на изменение осевой силы резания, приходящейся на 1 мм длины режущей кромки. Для чего рассмотрим полученную зависимость на различных диапазонах.
На всем промежутке изменения подачи на зуб (0;0,4], изменение осевой силы резания, приходящейся на 1 мм длины режущей кромки, будем находить при помощи следующего определенного интеграла
Л<70|о4 = 9,775 ■ С, ■ &-0’15 • сі5г = 1,353• С, • 0,4°’85 = 5,278-С, (2.34)
Аналогично найдем значения изменений данной величины на более мелких интервалах. Результаты расчетов представлены в таблице 2.9.
Таблица 2.9 - Значения изменений осевой силы резания приходящейся на 1 мм длины режущей кроми для заданных значений диапазонов протягивания
Диапазон в/, мм 0,01-0,03 0,03-0,11 0,11-0,15 0,15-0,25 0,25 - 0,
с, 0,354 1,178 0,531 1,247 1,