Совершенствование процесса обработки валов с равноосным контуром путём применения сборных фасонных фрез
Шитиков А.Н. (КГТУ, г. Курск, РФ)
Difficulties of manufacturing of profile connections (Polygon-profil) have defined a problem of a finding of more effective ways of their reception. Designing of the modular shaped tool with use of systems of the automated designing is at present the most perspective direction.
Использование в машиностроении для передачи крутящего момента сопряжёнными поверхностями деталей машин, режущих и вспомогательных инструментов различных профильных соединений, в частности соединений с равноосным контуром, наравне со шлицевыми и шпоночными соединениями связано с увеличением требований к последним. Преимущества равноосного контура экспериментально подтверждены, однако, применение соединений такого рода до сих пор не получило должного распространения.
В настоящее время существуют различные способы формирования валов с равноосным контуром (РК-профилей). К ним относятся фрезерование, протягивание, шлифование, точение. Однако данные способы получения наружного РК-профиля не могут обеспечить удовлетворительной производительности из-за сложной кинематики оборудования, использования так называемых механизмов-построителей, а вследствие снижения режимов резания. Повышение производительности получения РК-профильных валов достигается фрезерованием, позволяющим эффективно использовать режущие свойства металлокерамики, а также других перспективных материалов. Однако проектирование фасонных инструментов является сложной технико-экономической проблемой, которую можно избежать, применяя сборный инструмент, оснащенный сменными многогранными пластинами (СМП).
Стоимость инструмента по некоторым операциям обработки заготовок резанием составляет значительную часть от стоимости операции. Поэтому важной задачей снижения себестоимости обработки является сокращение затрат на проектирование, изготовление и обслуживание металлорежущего инструмента, а также применение высокопроизводительного инструмента с максимальным использованием его ресурсов. Снижение затрат, связанных с быстрым восстановлением режущей способности инструмента; уменьшением времени на восстановление; сокращением машинного времени, ведёт к уменьшению эксплуатационной стоимости.
Наиболее привлекательной конструкцией фрезы для фасонного фрезерования наружного РК-профиля является фасонная фреза, оснащённая СМП, представленная на рисунке. Процесс проектирования данных фрез включает решение ряда вопросов, связанных с их конструкцией, изготовлением и эксплуатацией. В настоящее время наличие методики их проектирования, отвечающей требованиям современного производства и созданной на основе геометрической теории формирования поверхностей, позволяет широко использовать метод фасонного фрезерования РК-профиля.
Суть данной методики проектирования состоит в создании математической модели проектирования и изготовления инструментов, оснащённых СМП, и реализации на основе этой модели системы автоматизированного проектирования и изготовления инструментов на базе персональных компьютеров и станков с ЧПУ. В рамках математической модели решаются следующие задачи: единое представление детали в системе; расчёт пространственной установки СМП в корпусе фрезы с обеспечением рациональных значений углов резания вдоль режущих кромок СМП, параметров срезаемых слоёв в процессе работы, параметров остаточных слоёв; оценки спроектированной фрезы путём численного моделирования её работы.
Разработанная система автоматизированного проектирования по результатам проведенных расчётов осуществляет построение модели корпуса фрезы с вносимыми в него изменениями, что позволяет визуально представить проектируемый инструмент, а также определить возможные ошибки и своевременно их устранить.
На рисунке представлен общий вид фрезы и схема крепления СМП в корпусе фрезы.
Фреза сборная фасонная для обработки валов с равноосным контуром состоит из диска 1 и диска 2, сменных многогранных пластин 3, клиньев 4, дифференциальных винтов 5 и крепёжных штифтов 6. Сменные многогранные пластины 3 фиксируются в дисках 1 и 2 с помощью клиньев 3, которые, в свою очередь, крепятся в корпусе 1 и 2 с помощью дифференциальных винтов 4. Диски 1 и 2 соединяются друг с другом с помощью крепёжных штифтов 6.
Профиль представленной на рисунке сборной фасонной фрезы выполнен так, чтобы позволить инструменту качественно обрабатывать именно грани валов с равноосным контуром, так как участки профиля в окрестностях основания РК-профильных валов не выполняют функции центрирования или передачи крутящего момента.
Рисунок – Общий вид сборной фасонной фрезы для обработки РК-профильных валов и схема крепления СМП
Литература
1. Тимченко А.И. РК-профильные соединения и их применение в различных отраслях промышленности. // СТИН.- 1993.- №2.- С. 13-18.
2. Лашнев С.И., Борисов А.Н., Емельянов С.Г. Геометрическая теория формирования поверхностей режущими инструментами: Монография/ Курск.гос.техн.ун-т. -Курск, 1997. -391с.
3. Патент РФ № 51358, МПК В23С5/12, В23С5/20. Фреза сборная фасонная для обработки валов с равноосным контуром/ А.Н. Шитиков, В.В. Куц, С.Г. Емельянов (РФ). Заявл. 21.06.2005, опубл. 10.02.2006. -Бюл. №4.