Прогрессивная технология нарезания резьбы в корпусных деталях

Перспективные материалы и технологии в аэрокосмической отрасли

УДК 621.1

М. Л. Белявский, Л. А. Белявский

Дочерняя компания «Укртрансгаз» Национальной акционерной компании «Нафтогаз Украины», Украина, Киев

ПРОГРЕССИВНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ НАРЕЗАНИЯ РЕЗЬБЫ В КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЯХ

Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований относительно возможности повышения эффективности технологического процесса нарезания резьбы в корпусных деталях по технологии резания с предварительным пластическим деформированием.

В современных условиях развития систем автоматизации в машиностроении, как базовой отрасли, проблема повышения эффективности производства и обеспечения высокого качества продукции занимает особое место и привлекает внимание ученых и производственников. Следует также учитывать, что на сегодняшний день основной тенденцией машиностроения является повышение точности изготовления деталей с максимальной продуктивностью труда с наименьшими затратами. В настоящее время особый интерес вызывают способы обработки сложных поверхностей, например корпусных деталей на станках с ЧПУ. Наиболее трудоемким и ответственным переходом в общем цикле технологического процесса финишной обработки корпусных деталей является нарезание высокоточной внутренней резьбы. Такая производственная задача решается путем применения технологии планетарного резьбофрезерования фрезами со сменной твердосплавной пластиной (СТП) для внутренних резьб диаметром от 10 мм. Учитывая, что технология нарезания внутренних резьб в деталях -один из трудоемких процессов механической обработки, в ряде случаев сопровождается неустойчивым процессом резания и повышенной нагрузкой на инструмент, что приводит к деформации инструмента и возникновению вибраций. Проведенный анализ публикаций показал, что отсутствуют объективные рекомендации по выбору режимов и схем резания для обеспечения точности формообразования резьбы с учетом нагрузки на режущую кромку и инструмент в целом. Данное обстоятельство связано с тем, что силовые характеристики процесса планетарного резь-бофрезерования внутренней резьбы исследованы недостаточно глубоко, что не позволяет в полной мере оценить влияние этих характеристик на точность формообразования обрабатываемой резьбы. Из-за этого отсутствует возможность при проектировании сборных резьбовых фрез с СТП для внутренней резьбы более точно рассчитывать оптимальные параметры инструмента и подбирать оптимальные условия обработки для дальнейшего эффективного распространения данного способа. Поэтому исследование силовых характеристик при планетарном резьбофре-зеровании с целью повышения жесткости и виброустойчивости инструмента для обеспечения точности процесса формообразования является актуальной научно-технической задачей.

Авторами был проведен анализ состояния вопроса, выявлено, что наиболее проблемные стороны, связанные с процессом резьбообразования в машиностроении - это обработка внутренних резьбовых поверхностей на станках с ЧПУ в корпусных деталях. Несмотря на то, что доля корпусных деталей составляет 9 %, затраты на их изготовление значительны.

Также установлено, что одним из наиболее эффективных способов с точки зрения автоматизации процесса, повышения производительности и точности обрабатываемой резьбовой поверхности, является способ планетарного резьбофрезерования. В последнее время рост количества многокоординатных станков с ЧПУ в металлообработке вызвал новый виток развития данного способа нарезания резьбы. В результате проведенного анализа инструмента для планетарного резьбофрезерования установлено, что резьбовые фрезы с СТП для обработки внутренних резьб диаметром от 10 мм являются эффективными, их типы и конструкция в настоящее время широко представлены на рынке инструмента ведущими фирмами «Titex Plus», «Vardex», «Korloy», «Kennametal» и др.

Таким образом, авторы предлагают усовершенствовать технологический процесс нарезания внутренних резьб в корпусных деталях путем реализации технологии резания с предварительным пластическим деформированием. Усовершенствованный технологический процесс имеет следующую очередность проведения операций: подготовка отверстия под нарезание резьбы сверлом; предварительное пластическое деформирование поверхностей внутреннего отверстия раскатным роликом и последующий контакт с упрочненным слоем резьбонарезной твердосплавной пластинки. Следует отметить, что для повышения эффективности проведения операции резьбонарезания предлагается раскатной деформирующий элемент и резьбонарезную твердосплавную пластинку расположить в корпусе одного инструмента. По проведенным теоретическим исследованиям расположение в одном корпусе комбинированного инструмента деформирующего раскатного ролика и резьбонарезной пластинки позволит уменьшить силы резания и вибрации технологической системы до 72 %, что приведет к увеличению точности нарезания резьбы и повышению трудоспособности резьбонарезной твердосплавной пластинки. Кроме того, авторами был предложен прогрессивный способ крепления резьбонарезной твердо-

Решетневские чтения

сплавной пластинки, который предполагает уменьшение изгибных колебаний формообразующего элемента в процессе нарезания резьбы.

Авторами был разработан алгоритм расчета параметров величин срезаемого упрочненного слоя, и результаты экспериментальных исследований были объединены в обобщенную блок-схему расчета максимальных и мгновенных составляющих сил резания при планетарном резьбофрезеровании внутренней резьбы с предварительным пластическим деформированием, реализованную в виде программы для ПК.

Был проведен анализ существующих конструкций резьбовых фрез с СТП, способов их крепления в шпинделе станка, условий работы, характера силовых факторов, действующих на фрезу в процессе обработки, который установил, что инструмент подвержен изгибным деформациям. Как показали проведенные экспериментальные исследования, разработанная тех-

нология позволяет уменьшить перемещения комбинированного иснтрумента до 87 %.

Экспериментально выявлено, что планетарное резьбофрезерование внутренней резьбы с передней направляющей независимо от направления круговой подачи в пределах SZ = 0,05...0,3 мм/зуб обеспечивает точность нарезаемой резьбы М42Х2 в поле допуска 6Н, 7 в. Параллельно было установлено, что увеличение силы предварительного пластического деформирования от 500 до 1000 Н позволяет повысить точность обработанной внутренней резьбы до 34 %, в зависимости от твердости обрабатываемой поверхности.

В дальнейших исследованиях планируется усовершенствовать разработанную технологию в направлении разработки методов удаления стружки из зоны резания и конструкций комбинированной резьбонарезной фрезы, регулируемой для обработки диапазона внутренних диаметров М20.М32.

M. L. Belyavsky, L. A. Belyavsky AC «Ukrtransgaz», Ukraine, Lviv

ADVANCED MANUFACTURING METHOD OF THREAD CUTTING IN BASIC PARTS

The results of theoretical and experimental studies concerning the possibilities of efficiency increasing of manufacturing method of thread cutting in basic parts according to cutting technologies with preliminary plastic deformation.

© Белявский М. Л., Белявский Л. А., 2010

УДК 621.791.72

В. Я. Браверман, В. С. Белозерцев, Н. В. Успенский

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ОСЛАБЛЕНИЯ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Рассмотрен способ экспериментального определения коэффициента ослабления проникающего рентгеновского излучения при электронно-лучевой сварке. Знание этого коэффициента необходимо для идентификации уровня излучения с процессами, происходящими в канале проплавления.

В процессе электронно-лучевой сварки (ЭЛС) возникает тормозное рентгеновское излучение (РИ), которое может быть использовано для контроля процесса. Так, например, по интенсивности РИ, прошедшего через слой непроплавленного материала можно судить о глубине проплавления. Интенсивность проникающего РИ меньше интенсивности источника РИ и определяется коэффициентом ослабления для данного материала и ускоряющего напряжения электроннолучевой пушки.

Необходимость экспериментального определения этого коэффициента связана с трудностью его точно -го представления. На основании измерений различными исследователями получены для массового коэффициента ослабления приближенная формула вида [1]

7п

т = с—1т,

A

где X - длина волны; Z - атомный номер; A - атомный вес поглощающего вещества; т, п и С - постоянные.

Данное выражение, а также справочные данные о значениях массового коэффициента ослабления д, применимы в случае монохроматического излучения. При ЭЛС возникает рентгеновское излучение с непрерывным спектром, граничная (минимальная) длина волны которого определяется ускоряющим напряжением. В связи с этим, имеется необходимость экспериментального определения коэффициента ослабления.

Измеряя интенсивность Зх пучка лучей, прошедших через слой какого-либо вещества, можно построить кривую (1х / = /х), представляющую собой из-