реферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук Тернопіль1999 Дис
Работа добавлена на сайт samzan.net:
Міністерство освіти України
Тернопільський державний технічний університет імені Івана Пулюя
Зінь Мирослав Михайлович /підпис/
УДК621.9
Синтез вихрових головок
з пружно-демпфуючими елементами
.03.01 –Процеси механічної обробки, верстати та інструменти
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Тернопіль-1999
Дисертацією є рукопис
Робота виконана в Тернопільському державному технічному університеті імені Івана Пулюя Міністерства освіти України
Науковий керівник доктор технічних наук, професор
Нагорняк Степан Григорович,
Тернопільський державний технічний університет імені Івана Пулюя, професор кафедри верстатно-інструментальних систем автоматизованого виробництва
Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор
Анельчик Дмитро Євгенович,
Одеський державний політехнічний університет,
професор кафедри інструментальних систем автоматизованого виробництва
кандидат технічних наук, доцент
Ковальчук Сергій Станіславович,
Технологічний університет Поділля,
доцент кафедри технології машинобудування
Провідна установа Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут” Міністерства освіти України, кафедра інструментального виробництва
Захист відбудеться 20 жовтня 1999р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К58.052.01 в Тернопільському державному технічному університеті імені Івана Пулюя, 46001, м.Тернопіль, вул. Руська,56
З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя, 46001, м.Тернопіль, вул.Руська,56
Автореферат розісланий 20 вересня 1999р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради /підпис/ Петрик М.Р.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. В сучасному машинобудуванні для високопродуктивного фрезерування гвинтових поверхонь застосовуються вихрові головки, різальними інструментами яких є різці, оснащені твердосплавними пластинами. При роботі відомими вихровими головками мають місце перевантаження різців в момент їх врізання в тіло заготовки, що зменшує їх стійкість. Оснащення вихрових головок пружно-демпфуючими елементами (ПДЕ) дозволяє знижувати рівень динамічних перевантажень і завдяки цьому підвищувати стійкість різців.Тому створення ефективних засобів проектування вихрових головок, які оснащені ПДЕ, а саме структурно-схемного синтезу, методик розрахунку, алгоритмів і програмних засобів, а також теоретичне і експериментальне дослідження цих головок є актуальною задачею, успішне розв’язання якої дозволить підвищити довговічність різців вихрових головок і таким чином забезпечити економію дорогих інструментальних матеріалів.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Тема дисертаційної роботи пов’язана з дербюджетною темою ДІ 40-94, номер держреєстрації №0194U030608 “Розробка високопродуктивних різальних інструментів для обробки плоских, циліндричних і гвинтових поверхонь і дослідження їх продуктивності”.
Мета і задачі дослідження. Метою роботи є підвищення стійкості різальних лез вихрових головок на основі регулювання кінематики лезової обробки.
Для досягнення зазначеної мети необхідно було вирішити такі задачі:
- дослідити геометричні параметри зрізу і динаміку процесу взаємодії інструменту і заготовки при вихровому фрезеруванні гвинтових поверхонь;
- розробити структурно-схемний синтез вихрових головок, які оснащені ПДЕ, який дозволив би на стадії проектування розглянути всі можливі варіанти і оцінити їх ефективність;
- розробити комплекс розрахункових і математичних засобів (моделей, алгоритмів, програм) для теоретичного аналізу процесу фрезерування і визначення конструктивних параметрів вихрових головок, які оснащені ПДЕ;
- провести експериментальні дослідження натурного взірця вихрової головки для виявлення впливу ПДЕ на рівень динамічних навантажень і стійкість різців.
Наукова новизна одержаних результатів:
- в результаті реалізації системного підходу до створення нових конструктивних схем різальних інструментів розроблений структурно-схемний синтез вихрових головок з ПДЕ;
- розроблено комплекс математичних засобів (моделей, розрахункових алгоритмів, програм) для моделювання режимів роботи і конструктивних параметрів вихрових головок, які оснащені ПДЕ, до яких входять:
а) стосовно аналізу динамічних процесів, які мають місце при вихровому фрезеруванні гвинтових поверхонь –на основі розгляду енергетичного балансу і динамічної взаємодії системи ВПІД (верстат –пристосування –інструмент –деталь) і геометричних параметрів шару металу, який зрізається при лезовій обробці гвинтових поверхонь вихровим методом, розроблено математичні моделі, алгоритми і програми, а також виведено аналітичні залежності, що у поєднанні дозволило обчислити коефіцієнт динамічності при роботі вихровими головками, які оснащені ПДЕ, і оцінити його зменшення у порівнянні з базовими;
б) стосовно розрахунку і чисельного моделювання вихрових головок, які оснащені ПДЕ –розроблено методики, алгоритми і програми розрахунку конструктивних параметрів елементів цих головок (зокрема, блок мінімізації нерівномірності зношування напрямних вставної дугової різцевої державки в крайніх точках);
- шляхом проведення натурних випробувань дослідного взірця вихрової головки, яка оснащена ПДЕ, в реальних умовах її експлуатації, встановлено залежність стійкості різців від коефіцієнту жорсткості ПДЕ, який виконує роль передавальної ланки між шпинделем вихрової головки і різцем.
Практичне значення одержаних результатів. Запропоновано і теоретично та експериментально обгрунтовано методи структурно-схемного синтезу, розрахунку і дослідження (включаючи програми для ЕОМ) вихрових головок, які оснащені ПДЕ, які можуть бути використані на практиці при проектуванні промислових взірців вихрових головок з метою одержання в кінцевому підсумку економічного ефекту за рахунок зменшення витрат дорогих вольфрамомістких різальних інструментів.
Викладена в дисертації методика проведення структурно-схемного синтезу, моделювання, розрахунку і дослідження (з використанням ЕОМ і натурного експерименту) вихрових головок, які оснащені ПДЕ, безпосередньо пов’язана з розробкою наукової теми на замовлення Міністерства освіти України, а її основні положення впроваджені в робочі програми навчальних дисциплін інструментального напрямку, які читаються на механіко-технологічному факультеті Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя.
Особистий внесок здобувача в отриманні наукових результатів полягає в тому, що всі положення, які становлять суть дисертації, були сформульовані та вирішені самостійно. У публікаціях, написаних у співавторстві, здобувачеві належить: в роботі [1] –розробка морфологічної матриці для синтезу вихрових головок з кільцеподібними різцетримачами, проведення натурних досліджень та одержання експериментальних залежностей сили ударів під час різання та стійкості різців від параметрів ПДЕ, які встановлені у вихровій головці; в роботі [3] –розробка алгоритму розрахунку раціонального центрального кута прикріплення різця до різцетримача; в роботі [4] –виведення формули для визначення коефіцієнту динамічності при вихровому фрезеруванні гвинтових поверхонь; в роботі [6] –розробка морфологічної матриці можливих варіантів формоутворюючих рухів при вихровому фрезеруванні гвинтових і некругових поверхонь; в роботі [7] –доведення доцільності використання у вихрових головках ПДЕ.
Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи доповідались і обговорювались на науково-технічних конференціях “Типовые механизмы и технологическая оснастка станков-автоматов, станков с ЧПУ и ГПС”(м.Київ, 1992р.), “Прогресивні технології і обладнання в машино- і приладобудуванні”(м.Тернопіль, 1992р.), “Автоматизация и диагностика в механообработке”(м.Луцьк, 1993р.), “Прогресивні матеріали, технології та обладнання в машино- і приладобудуванні”(м.Тернопіль, 1993р.), а також на наукових семінарах Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя, в яких брали участь кафедри верстатно-інструментальних систем автоматизованого виробництва, технології машинобудування, математичного моделювання і механіки.
Публікації. Результати дисертації опубліковано в 10 наукових працях, 4 з яких написані без співавторів, 4 - у наукових фахових виданнях України.
Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається з вступу, чотирьох розділів, висновків, переліку використаних джерел та додатків. Загальний обсяг дисертаційної роботи (189 сторінок тексту) містить 140 сторінок основної текстової частини, включає 37 рисунків, 7 таблиць та 151 бібліографічне найменування на 16 сторінках, а також 6 додатків.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
У вступі обгрунтована актуальність задачі досліджень, сформульована мета, визначено основні завдання, показана наукова новизна та апробація матеріалів роботи, коротко викладено зміст дисертації.
У першому розділі дано аналіз вітчизняних і зарубіжних публікацій з питань синтезу різальних інструментів, верстатно-інструментального оснащення, динаміки процесу різання і стійкості різальних інструментів. Відмічені роботи Родіна П.Р., Равської Н.С., Грановського Г.І., Гречішнікова В.А., Іноземцева Г.Г., Кірсанова Г.Н., Решетова Д.М., Андреєва Г.С., Розенберга О.М., Розенберга О.О., Кудінова В.О., Орликова М.Л., Кузнєцова Ю.М., Нагорняка С.Г., Анельчика Д.Є., Луціва І.В., Зеленського К.В., Ковальчука С.С., Віксмана Є.С., Лєвіна Б.Г. і ін. В області конструювання вихрових головок відзначені авторські свідоцтва СРСР №№568509, 650743, 686837, 768579, 841823, 1593804 та зарубіжні патенти DD№215718 (НДР), DE№3245174, DE№3232282 (ФРН).
В результаті проведеного аналізу встановлено, що:
)процес вихрового фрезерування гвинтових поверхонь супроводжується інтенсивними ударними навантаженнями, які спричинюють періодичні перевантаження різців, що є однією з основних причин поломок і викришувань їх різальних пластин;
2)знижувати рівень динамічних навантажень в зоні різання і таким чином підвищувати довговічність різців можна шляхом застосування вихрових головок, які оснащені ПДЕ, так як вони забезпечують регулювання кінематики лезової обробки.
Висновки проведеного аналізу дозволили сформулювати мету і задачі дослідження і перейти до їх виконання.
У другому розділі викладено результати аналізу геометричних параметрів зрізу та динаміки взаємодії інструменту і заготовки при вихровому фрезеруванні гвинтових поверхонь.
При обробці гвинтової поверхні вихровою головкою, яка оснащена різцями повного профілю, зріз має специфічну серпоподібну форму. Виведено і приведено у вигляді розрахункового алгоритму аналітичні залежності товщини a і площі f поперечного перерізу зрізу від кутового положення різця відносно заготовки. Вони дозволили встановити, що графіки зміни товщини і площі поперечного перерізу зрізу мають різний характер (рис.1), а також те, що час настання амплітудних значень і названих величин є різний. Крім того, використання запропонованого алгоритму дозволяє підвищити точність визначення на 10-20%.
Вихрове фрезерування гвинтових поверхонь характеризується ударами різців об заготовку. На величину ударів, поряд із іншими чинниками, впливають пружні, демпфуючі та інерційні властивості окремих елементів системи ВПІД. У зв’язку із розглядом вихрових головок, які оснащені ПДЕ, виникла потреба теоретично дослідити, як кількісно і якісно впливають параметри ПДЕ та місце їх розташування в вихровій головці на удари в процесі різання.
У вихровій головці, яка оснащена ПДЕ (рис.2, з метою наочності обертову динамічну модель зведено до лінійної), різець 2 може переміщуватися відносно шпинделя 3, причому робоче зусилля передається із шпинделя на різець через ПДЕ, який характеризується коефіцієнтом жорсткості та коефіцієнтом демпфування . В положені П1 різець починає взаємодіяти із заготовкою 1 (податливість заготовки і елементів її кріплення виражена пружним зв’язком з коефіцієнтом жорсткості ). На різець діє зі сторони заготовки сила опору шару металу, що зрізається, яка досягає максимуму в положенні П2, коли площа поперечного перерізу зрізу найбільша і дорівнює . Інерційні властивості різця і шпинделя вихрової головки виражено тілами з масами відповідно і . Сила, з якою привід діє на шпиндель вихрової головки, дорівнює .
На основі розгляду енергетичного балансу системи для положень різця П1 і П2 виведено формулу для визначення коефіцієнта динамічності :
Рис.1. Графіки залежності товщини і площі поперечного перерізу зрізу від кута повороту різця відносно заготовки
Рис.2. Лінеаризована динамічна модель вихрової головки, оснащеної ПДЕ
де - статичне значення сили опору шару металу, який зрізається, в положенні різця П2;
- значення сили приводу в положенні різця П2;
- швидкості різця в положеннях відповідно П1 і П2;
- коефіцієнт швидкості різання для положення різця П2;
- шлях різця між положеннями П1 і П2.
Вираз (1) досліджено на ЕОМ при використанні багатофунк- ціонального пакету MathCAD. При постійних вхідних даних , , , , , , , , які відповідають дослідному взірцю вихрової головки і режимам її роботи, , якщо змінні вхідні параметри і набувають значень із наступних діапазонів: ; =. При цьому менший при менших значеннях і . Для випадку жорсткої вихрової головки, в якій відсутній ПДЕ, при аналогічних вхідних даних .
Таким чином, теоретично доведено, що поділ рухомої частини вихрової головки на два елементи і розташування між ними ПДЕ дозволяє проводити регулювання кінематики лезової обробки і завдяки цьому знижувати коефіцієнт динамічності, тобто рівень динамічних навантажень на леза різальних інструментів. При цьому з точки зору ефективності потрібно використовувати ПДЕ з меншими коефіцієнтами жорсткості, а поділ рухомої частини вихрової головки на два елементи виконувати таким чином, щоб той елемент, який розташований ближче до місця удару (зони різання), мав нижчі інерційні властивості.
У третьому розділі подано результати багатоваріантного структурно-схемного синтезу, покращені схеми, а також методи розрахунку вихрових головок, які оснащені ПДЕ.
Багатоваріантний структурно-схемний синтез вихрових головок базується на використанні системного підходу і ефективних методів пошуку нових технічних рішень. Його можна розглядати як виконання наступних етапів:
- поперечний розтин шпинделя вихрової головки на дві частини і з’єднання їх за допомогою пружної ланки з підвищеним демпфуванням - ПДЕ; всі різці прикріплюються до однієї з новоутворених частин кільцеподібного різцетримача;
- поздовжний розтин кільцеподібного різцетримача на парне число дугоподібних частин (чотири або більше); кожна друга частина усувається; до кожної із частин, які залишилися, прикріплюється один або декілька різців, тобто ці частини перетворюються у дугоподібні різцетримачі; між кожним різцетримачем і шпинделем, як і у попередньому випадку, наявний пружний зв’язок;
- синтез можливих варіантів форм різцетримачів, прикріплення різців до різцетримачів, розташування ПДЕ та ін.;
- занесення синтезованих і існуючих до теперішнього часу схем варіантів виконання окремих елементів вихрових головок у морфологічні таблиці;
- компонування раціонального варіанту вихрової головки на основі перебору варіантів схем, які містяться у морфологічних таблицях, та вибору найкращих із них, виходячи із вимог, які стоять перед проектувальником.
В таблиці 1 подано результати синтезу схем окремих елементів вихрових головок, різцетримачі яких мають розімкнену форму. Різцетримачі можуть бути без пазу (А1), з пазом (А2), прямі (Б1) і дугоподібні (Б2). Базуючими елементами різцетримачів можуть бути листові пружини (В1) або напрямні різних типів: зовнішні (В21) або внутрішні (В22), ковзання (В221) або кочення (В222). Різними можуть бути також варіанти розташування різця: він може бути прикріплений на початку (Г1), посередині (Г2) або в кінці (Г3) різцетримача. Радіус r розташування ПДЕ може дорівнювати (Д1) або бути меншим (Д2) від середнього радіусу r розташування різцетримача.
В таблиці 2 подано результати синтезу схем окремих елементів вихрових головок, різцетримачі яких мають замкнену (кільцеподібну) форму. Різцетримач може базуватись за допомогою однієї (А1) або двох (А2) опор (підшипників) ковзання (Б1) або кочення (Б2), причому одне з кілець підшипника може бути зафіксоване або у нерухомому корпусі (В1), або у шпинделі (В2), обертаючись разом із ним. Опори різцетримача можуть розташовуватися або всередині (Г1), або збоку (Г2) по відношенню до опор шпинделя. ПДЕ можуть знаходитись або зовні (Д1), або всередині (Д2), або збоку (Д3) різцетримача. Ведений шків клинопасової передачі, через який надається обертання шпинделю вихрової головки, може бути або зі сторони різцетримача (Е1) (в зоні передньої частини шпинделя), або з протилежної до різцетримача сторони (Е2) (в зоні задньої частини шпинделя).
Таблиця 1
Морфологічна таблиця варіантів виконання і компонування елементів вихрових головок з різцетримачами розімкненої форми
Таблиця 2
Морфологічна таблиця варіантів виконання і компонування елементів вихрових головок з кільцеподібними різцетримачами
Структура схем, які приведені в таблицях 1 і 2, дозволяє швидко переглянути різні варіанти виконання окремих елементів вихрових головок, оцінити переваги і недоліки кожного із них, що дає можливість в конкретному випадку при проведенні техніко-економічного аналізу вибрати найкращі варіанти схем і в кінцевому підсумку спроектувати найраціональнішу вихрову головку, яка оснащена ПДЕ.
Розглянемо декілька запропонованих варіантів вихрових головок.
Вихрова головка з різцетримачами розімкненої форми (рис.3) містить різці 1, які запресовані у різцетримачі 2. Напрямними різцетримачів є циліндричні і торцьові поверхні кілець 3 і 4. Переміщення різцетримачів в коловому напрямку обмежується упорами 5 через головні 6 і допоміжні 7 ПДЕ. Упори 5 і кільце 4 прикріплені гвинтами 8 до торця шпинделя вихрової головки, причому посадка кільця здійснюється по конічній поверхні. У циліндричній частині кільця 3 виконано наскрізні пази, в яких можуть вільно переміщуватися різці. Кільця 3 і 4 з’єднані гвинтами. Описана конструкція відзначається простотою і дозволяє ефективно знижувати рівень ударів при різанні.
Рис.3. Схема вихрової головки з дугоподібними різцетримачами
Вихрова головка з кільцеподібним різцетримачем (рис.4) містить різцетримач 1, до якого прикріплені три різці і який встановлено у внутрішнє кільце підшипника 2, який в свою чергу розміщено у кільці 3, яке прикріплене до шпинделя 4. Однорядний радіальний кулькопідшипник 2 є напрямним вузлом різцетримача 1 для переміщення його в коловому напрямку. Провертання різцетримача відносно шпинделя обмежується упорами 7 через допоміжний 5 і головний 6 ПДЕ. Захист підшипника від стружки і пилу здійснюється з однієї сторони лабіринтним, а з іншої сторони - сальниковим ущільненням, а вибирання радіального проміжку в ньому - за допомогою посадки з натягом різцетримача 1. Описана конструкція відзначається високою надійністю і ремонтоздатністю.
Рис.4. Схема вихрової головки з кільцеподібним різцетримачем
Вихрові головки, які оснащені ПДЕ, містять специфічні вузли, для розрахунку яких запропоновано відповідні методики. Розглянемо одну із них.
У вихровій головці з різцетримачами розімкненої форми центральний кут (рис.5), який визначає місце прикріплення різця 1 до різцетримача 2, може приймати довільне значення з діапазону . Проте якщо зауважити, що найбільш завантаженими точками різцетримача є його крайні точки А і С, то з метою підвищення довговічності циліндричних контактних поверхонь різцетримача кут повинен бути таким, щоб їх зношування в точках А і С було рівномірним. Іншими словами, необхідно знайти таке значення кута , при якому навантаження на різцетримач в точках А і С однакове. Для знаходження кута складено систему рівнянь рівнваги блоку різець 1 - різцетримач 2 відносно корпусу 3:
Рис.5. Схема дії сил на різцевий блок
(7)
Розв’язування системи (7) у поєднанні з тотожностями і при невідомих , і дозволяє визначити раціональне значення центрального кута прикріплення різця до різцетримача (тут - реакції напрямних різцетримача в точках відповідно А і С, - реакція ПДЕ, коефіцієнт лінійної жорсткості якого дорівнює , на дію різцетримача).
В загальному теоретичні положення, які викладені в третьому розділі, є базою для створення великої кількості варіантів вихрових головок, які оснащені ПДЕ. Вони дозволяють переглянути і проаналізувати різні схеми окремих елементів цих головок і в результаті вибрати найраціональніші із них, виконати їх розрахунок, тобто одержати вичерпну технічну інформацію для підготовки робочих креслень промислових взірців. Зокрема, вони стали основою для проектування натурного взірця вихрової головки, про дослідження якого йдеться в наступному розділі.
У четвертому розділі описано експериментальні дослідження натурного взірця вихрової головки, яка оснащена ПДЕ, та подано їх результати.
В якості основних дослідних параметрів виступали тангенціальна складова сили різання і період стійкості різців. На різець відповідним способом наклеювались тензорезистори, які під’єднувались через рухомі контакти до вимірювального кола. Результати вимірювань показали, що передавання основної потужності різання на різець через ПДЕ сприяє зниженню рівня ударів. Зокрема, під час нарізання різі марки М364 на заготовці з конструкційної сталі при використанні для передавання потужності пружно-демпфуючого елемента з коефіцієнтом кутової жорсткості величина імпульсу сили різання, який викликаний співударом різця і заготовки, в 2.1 рази менша, ніж при інших однакових умовах для випадку вихрової головки, в якій ПДЕ відсутній.
Експериментальні результати з визначення періоду стійкості різців, які наведено у вигляді графіків на рис.6, свідчать про наступне: різці вихрової головки, яка оснащена ПДЕ (проектний варіант), мають в 1.52.7 рази більший період стійкості Т, ніж різці аналогічної звичайної (у якій немає ПДЕ, базовий варіант) вихрової головки (більші значення при застосуванні ПДЕ, у яких коефіцієнт кутової жорсткості менший). Встановлено також, що оснащення вихрових головок пружно-демпфуючими елементами мало впливає на період зносостійкості різців по задній поверхні, проте сприяє підвищенню періоду їх зломостійкості (практично до повного усунення поломок і викришувань різальних лез).
Таким чином, експериментально підтверджено теоретичні результати, які наведено в другому розділі: вихрова головка, яка оснащена ПДЕ, працює з меншими ударами при врізанні різців в тіло заготовки. Підтверджено також прийнятність методів структурно-схемного синтезу і розрахунку, які описані в третьому розділі, так як під час виконання експериментів натурний взірець вихрової головки показав добру працездатність. Крім того, дослідним шляхом доведено корисну для практики з точки зору економії стратегічних матеріальних ресурсів технічну перевагу запропонованої вихрової головки, яка полягає в тому, що вольфрамомісткі твердосплавні різці, які встановлені у ній, працюють довше, ніж у звичайній вихровій головці.
Рис.6. Залежність стійкості різців від коефіцієнту кутової жорсткості ПДЕ, через який передається потужність різання
ВИСНОВКИ
1. В результаті реалізації системного підходу і ефективних методів пошуку нових технічних рішень розроблено структурно-схемний синтез вихрових головок, які оснащені ПДЕ, який дозволяє на стадії проектування розглянути всі можливі варіанти виконання елементів таких головок.
- В результаті теоретичного аналізу динамічної взаємодії інструменту і заготовки з використанням математичного моделювання на ЕОМ встановлено, що передавання основної робочої потужності від шпинделя вихрової головки до різцетримача з різцем через пружно-демпфуючий елемент дозволяє знизити коефіцієнт динамічності при протіканні початкового етапу врізання різця в тіло заготовки в декілька разів.
- В результаті теоретичного аналізу геометричних параметрів зрізу встановлено, що:
- максимальне значення площі поперечного перерізу зрізу випереджає максимальне значення товщини зрізу на 12-29%, де за 100% прийнято довжину дуги зрізу;
- закони зміни товщини і площі поперечного перерізу зрізу суттєво відрізняються;
- завдяки уточненню закону зміни площі поперечного перерізу зрізу точність визначення максимального її значення підвищується на 10-12%.
- В результаті розробки і розгляду розрахункової схеми дії сил на різець з різцетримачем, який вільно розміщений в кільцевій проточці шпинделя вихрової головки, отримано залежність для визначення раціонального центрального кута розташування різця у різцетримачі відносно його кінців з умови забезпечення рівнозносу його циліндричних контактних поверхонь в крайніх точках.
- В результаті експериментального дослідження натурного взірця вихрової головки в реальних експлуатаційних умовах встановлено, що за рахунок передавання основного робочого зусилля від шпинделя вихрової головки на різець через ПДЕ динамічні навантаження на різальні леза при протіканні початкового етапу врізання різця в тіло заготовки зменшуються в 1.7-2.1 рази.
6. Використання у вихрових головках ПДЕ дозволяє підвищити стійкість різців в 1.5-2.7 рази.
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗДОБУВАЧА ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1. Нагорняк С.Г., Зінь М.М.. Синтез вихрових головок для фрезерування різей на деталях машин // Вісник Тернопільського приладобудівного інституту. –. - №2. - С.66-72.
. Зінь М.М.. Моделювання геометричних параметрів зрізу при вихровому фрезеруванні гвинтових поверхонь // Вісник Тернопільського державного технічного університету. –. –Т.3, число 1. - С.38-41.
. Нагорняк С.Г., Зінь М.М.. Розрахунок вихрових головок, які оснащені пружно-демпфуючими елементами // Вісник Тернопільського державного технічного університету. –. –Т.3, число 1. - С.41-44.
. Нагорняк С.Г., Зінь М.М.. Дослідження динаміки вихрового фрезерування гвинтових поверхонь // Вісник Тернопільського державного технічного університету. –. –Т.4, число 1. - С.103-107.
5. Определение площади поперечного сечения среза при вихревой обработке резьбы / Зинь М.М.. –Киев, 1993. –с. –Рус. - Деп. в ГНТБ Украины 22.05.93, №985 - Ук93.
6. Многовариантная структура вихревой обработки винтовых и некруговых цилиндрических поверхностей / Нагорняк С.Г., Зинь М.М. –Киев, 1993. –с. –Рус. - Деп. в ГНТБ Украины 22.05.93, №987 - Ук93.
7. Нагорняк С.Г., Зеленский К.В., Зинь М.М.. Повышение стойкости сборных торцовых фрез и вихревых головок с упруго-демпфирующими элементами // Тезисы докл. конф. “Типовые механизмы и технологическая оснастка станков-автоматов, станков с ЧПУ и ГПС”. –Киев: РДЭНТЗ. - 1992. - С.3.
8. Зінь М.М.. Аналіз конструкцій вихрових головок для високошвидкісного нарізання різей // Тези доп. першої наук.-техн. конф. “Прогресивні технології і обладнання в машино- і приладобудуванні”. –Тернопіль: ТПІ. - 1992. - С.152.
. Нагорняк С.Г., Кривый П.Д., Зинь М.М.. Синтез вихревых головок с упруго-демпфирующими элементами // Тезисы докл. междунар. конф. “Автоматизация и диагностика в механообработке”. –Луцк: ЛІІ. - 1993. - С.21.
- Зінь М.М. Про вплив методу вихрового фрезерування різей на площу зрізу // Тези доп. другої наук.-техн. конф. “Прогресивні матеріали, технології та обладнання в машино- і приладобудуванні”. –Тернопіль: ТПІ. - 1993. -С.32.
АНОТАЦІЇ
Зінь М.. Синтез вихрових головок з пружно-демпфуючими елементами. -Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.01 - процеси механічної обробки, верстати та інструменти, - Тернопільський державний технічний університет імені Івана Пулюя, Тернопіль, 1999.
Дисертація присвячена питанням проектування вихрових головок, які призначаються для високошвидкісного фрезерування гвинтових поверхонь. В дисертації розроблено структурно-схемний синтез вихрових головок, які оснащені пружно-демпфуючими елементами (ПДЕ). Він грунтується на розгляді вихрової головки як системи, яка складається з окремих елементів, кожний із яких може мати різні варіанти виконання. Також запропоновано і досліджено на ЕОМ методи аналізу і розрахунку вихрових головок. В результаті отримано ряд схем головок, за однією з яких виготовлено натурний взірець. Його експериментальні дослідження в реальних експлуатаційних умовах показали, що передавання основної потужності на різець через ПДЕ дозволяє підвищити стійкість різального інструменту в 1.5-2.7 рази. Основні результати праці можуть знайти промислове впровадження при проектуванні вихрових головок, конструкції яких з метою підвищення довговічності різального інструменту містять ПДЕ.
Ключові слова: синтез, вихрові головки, пружно-демпфуючі елементи, фрезерування, гвинтові поверхні, стійкість різального інструменту.
Zin M.. Synthesis of rotational heads with elastic - damps elements. - Manuscript.
Thesis for a degree of Candidate of Scienses (Engineering) on a speciality 05.03.01 - processes of machining, machine tools and tools, - Ternopil State Engineering University named after Ivan Puluj, Ternopil, 1999.
The thesis is devoted to problems of projection of rotational heads intended for high-duty milling of screw surfaces. In a thesis the structural-circuit synthesis of rotational heads equipped by the elastic - damps elements (EDE) is developed. It is based on reviewing of the rotational head as systems consisting of the separate elements, each of which can have various design versions. Also it is offered and investigated with the help of COMPUTER methods of the analysis and calculation of rotational heads. In an outcome it is offered the scheme of such heads. On one of them is made the full-scale sample. The experimental researches of this sample in actual operating conditions have shown, that the transmission of a basic potency on a cutter by means of EDE allows to increase the wear resistance of the cutting tool at 1.5-2.7 times. The basic outcomes of work can find introduction in an industry at projection of rotational heads, which constructions with the purpose of a raise of longevity of the cutting tool contain EDE.
Key words: synthesis, rotational heads, elastic - damps elements, milling, screw surfaces, wear resistance of the cutting tool.
Зинь М.. Синтез вихревых головок с упруго-демпфирующими элементами. –Рукопись.
Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.03.01 - процессы механической обработки, станки и инструменты, - Тернопольский государственный технический университет имени Ивана Пулюя, Тернополь, 1999.
Диссертация посвящена вопросам проектирования вихревых головок, предназначенных для высокопроизводительного фрезерования винтовых поверхностей. В диссертации разработано структурно-схемный синтез вихревых головок, оснащенных упруго-демпфирующими элементами (УДЭ). Он основан на рассмотрении вихревой головки как системы, состоящей из отдельных элементов, каждый из которых может иметь различные варианты исполнения. Предложено и исследовано на ЭВМ методы анализа и расчета вихревых головок. В результате получено ряд схем головок, по одной из которых изготовлено натурный образец. Его экспериментальные исследования в реальных эксплуатационных условиях показали, что передача основной мощности на резец посредством УДЭ позволяет повысить стойкость режущего инструмента в 1.5-2.7 раза. Основные результаты работы могут найти промышленное внедрение при проектировании вихревых головок, конструкции которых с целью повышения долговечности режущего инструмента содержат УДЭ.
При скоростном фрезеровании с переменной толщиной среза, каковым является вихревое фрезерование винтовых поверхностей, режущий инструмент, армированный пластинкой из твердого сплава, часто выходит из строя вследствие поломок и выкрашиваний режущих кромок. Следовательно, имеют место перегрузки инструмента, одной из причин которых является динамичность процесса. На основании результатов исследования разработанных математических моделей системы СПИД (станок - приспособление - инструмент - деталь) установлено, что если резец прикреплять к шпинделю вихревой головки не жестко, а посредством упругого звена с большим демпфированием (УДЭ), то динамические нагрузки в зоне резания уменьшатся в несколько раз. Исследования также показали, что решающее воздействие на коэффициент динамичности в зоне резания производит жесткость УДЭ и масса ведомого звена (резца с резцедержателем), которому передается мощность от УДЭ, - для его уменьшения они должны быть минимально возможными.
При вихревом фрезеровании винтовых поверхностей толщина и площадь поперечного сечения среза возрастает от нуля до максимума, а потом снова падает до нуля. Уточнены зависимости, согласно которым изменяются указанные параметры. Эти зависимости позволили установить, что в случае встречного вихревого фрезерования амплитудное значение площади поперечного сечения среза наступает на 12-29% быстрее, чем амплитудное значение толщины среза, где за 100% принято общую длину дуги среза. Полученные результаты использованы при анализе динамических процессов при вихревом фрезеровании винтовых поверхностей.
Выполнено морфологический анализ вихревых головок, оснащенных УДЭ. Морфологические матрицы представлены в виде таблиц, в каждой строке которых помещены схемы возможных вариантов исполнения определенного элемента вихревой головки. Системный подход к исследованию и использование эффективных методов поиска новых технических решений позволили найти варианты элементов, которые не обнаружены ни в одной известной на сегодняшний день конструкции. Поэтому описанный морфологический анализ является базой для создания множества новых вихревых головок, то есть базой для проведения их многовариантного структурно-схемного синтеза. Предложено несколько схем конструкций вихревых головок, разработанных на основании выполненных исследований, а также методы их расчета. При этом особое внимание уделено расчету УДЭ и сопряженных с ними звеньев - колеблющихся резцедержателей и их направляющих.
В процессе проведения экспериментов с натурным образцом вихревой головки исследуемыми параметрами являлись тангенциальная составляющая силы резания и стойкость инструмента к изнашиванию и поломкам. В первом случае в качестве чувствительных элементов были использованы тензорезисторы, наклеиваемые особым образом на резцы. Установлено, что УДЭ способствует уменьшению в 1.5-2.7 раза толчка тангенциальной составляющей силы резания при протекании начального этапа врезания резца в заготовку. Результаты экспериментов позволяют считать, что применение в вихревых головках упруго-демпфирующих элементов способствует улучшению динамических характеристик процесса и повышению стойкости режущего инструмента к выкрашиваниям и поломкам режущих кромок.
Благодаря применению вихревых головок, оснащенных УДЭ, промышленность может извлечь значительный экономический эффект за счет уменьшения расхода дорогостоящего в настоящее время вольфрамосодержащего режущего инструмента. Теоретические и экспериментальные результаты работы могут быть обобщены и на другие механизмы и устройства, работающие в условиях интенсивных ударных нагрузок, с целью повышения долговечности их рабочих органов.
Ключевые слова: синтез, вихревые головки, упруго-демпфирующие элементы, фрезерование, винтовые поверхности, стойкость режущего инструмента.
Підписано до друку 07.09.99.Формат 6084 1/16
Папір друк. №2. Умовн.друк арк. 1.29.
Тираж 100 прим.
Віддруковано на видавничій системі RISOGRAPH 4300
У Тернопільському державному технічному університеті
імені Івана Пулюя
2. Методические рекомендации студенту Для эффективного достижения результата изучения дисциплины Иностр
3. доклад в читальном зале
4. Различные виды риска на предприятии
5. план пчеловодства пасеки Свой бизнес- рентабельность пчеловодства 15 По результатам опроса мед люд
6. на тему ОСНОВЫ КОНСТИТУЦИОННОГО СТРОЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Выполнила
7. Архітектура процесорів 7го покоління Архітектури мікропроцесорів що розглядались раніше мають ряд недо
8. Контрольная работа- Гражданское судопроизводство
9. РЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата географічних наук Одеса ~ Д
10. Тема Дата Зачет 1 Теоретический блок Эстетика макия
11. Тема 3. Античная философия Ранняя философия древнегреческого востока и запада
12. Договірне право Студентки групи МОРм14 Воськало Ю
13. МК фрагменты интервью с Андреем Кураевым
14. Дифференциальная диагностика гематурии
15. Воздействие на пласт гелевым составом на основе водоограничительного материала силином ВН-М
16. Современный мир во всем своем многообразии един и его части тесно взаимосвязаны
17. Философия сестринского дела Общение и обучение в СД
18. 1997 ББК 873 075 Московский государственный социальный университет 075 Основы философии- Учебное пос
19. Учебное пособие- Влияние международного маркетинга на структуры, планирование и контроль в масштабах предприятия
20. задание на производство инженерногеологических работ Наименование организации выдающей геологичес