Исследование влияния геометрических параметров срезаемого слоя и режущего лезвия на процесс стружкообразования

УДК 621.833

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СРЕЗАЕМОГО СЛОЯ И РЕЖУЩЕГО ЛЕЗВИЯ НА ПРОЦЕСС

СТРУЖКООБРАЗОВАНИЯ

В.В. Хрячкова, К.Ю. Хрячков

Конструкция шевера (патент на полезную модель №38125) является новой, и до настоящего времени не проводилось исследований по стружкообразованию, поэтому возникла необходимость провести исследования экспериментальным методом с целью выявления формы и размеров получаемых в действительности стружек, а соответственно и параметров имеющихся стружечных канавок.

Ключевые слова: эксперимент, червячный шевер, параметры, стружкообразо-

вание.

Известные конструкции шеверов реализуют схему резания, характерную для червячного фрезерования, поэтому был проведен ряд практических экспериментов с целью определения размеров и формы стружек для шевера с криволинейными (циклоидальными) стружечными канавками (рис. 1, а).

а б

Рис. 1. Червячная передача: а - сопряженный червяк с циклоидальными стружечными канавками, выполняющий функцию шевера (патент на полезную модель №38125); б - червячное колесо

Стружечные канавки на винтовой поверхности шевера выполнены по циклоиде или по дуге окружности, что ведет к перемене мгновенных углов наклона режущей кромки.

В ходе эксперимента менялись параметры отделяемого слоя: толщина и ширина, передний угол у стружечной канавки, угол наклона стружечных канавок.

Объектом исследования было червячное колесо (рис. 1, б), имеющее модуль 10 мм, число зубьев 30, количество заходов 3 и ширина зубчатого венца 86 мм редуктора привода валков металлопрокатного профильного стана.

В процессе проведения эксперимента были приняты следующие допущения:

- замена эпициклоиды на боковой поверхности на дугу окружности соответствующего радиуса;

- замена эвольвенты окружности в точке контакта поверхности зуба режущего инструмента с зубом обрабатываемого колеса на радиус кривизны в данной точке;

- замена задних кинематических углов в контактных точках инструмента на соответствующие им статические углы резания;

- вдоль поверхности резания сечение отделяемого от заготовки слоя в процессе однократного реза оставалось неизменным и прямолинейным;

- углы наклона касательных к стружечным канавкам менялись дискретно в соответствии с принятым количеством контактных точек.

Эксперимент был проведен на вертикально-фрезерном станке ВФ12 (рис. 2) и состоял в строгании заранее подготовленного опытного образца1 из деформируемой оловянистой бронзы марки БрОФ7-0,2 с.

Рис. 2. Экспериментальная установка: 1 - образец; 2 - режущая пластина; 3 - приспособление для фиксации пластины; 4 - индикатор; 5 - сигнальная лампа датчика касания; 6 - шкала с внешним диаметром 40 мм и длиной 100 мм

Эксперимент проводился в восьми точках эвольвентного профиля. Радиус кривизны эвольвенты в исследуемых точках рассчитывался по формуле р о = 0,5^1 81п[агоео8(^^ / ^ )], а результаты расчета сведены в

таблицу. На процесс стружкообразования оказывает влияние перемены угла положения режущей кромки. Для его исследования выбраны три точки на кромке, расположенные на радиусах 40, 50, 60 мм.

153

На заготовке 1 были изготовлены участки с шириной 5, 6, 7 и 9 ммс различных сторон для получения требуемой зоны резания. Вершины этих участков профилировались фасонными резцами 2 с радиусами Р1 = 35,08 мм, Р1 = 51,45 мм, Р1 = 68,11 мм и Р1 = 80,95 мм соответственно.

Радиусы кривизны различных участков зуба

№ точки & V

1 287,2 27,72

2 292,6 39,38

3 298 48,46

4 303 56,21

5 308,8 63,14

6 314,2 69,48

7 319,6 75,39

8 325 80,95

Контакт режущей кромки и образца фиксировался датчиком касания, состоящего из лампочки 5, соединительных проводов и элемента питания. Один из проводов при этом подключен к заготовке, а другой провод подключен к столу станка. При контакте цепь замыкается, при этом лампочка загорается, далее для удобства проведения эксперимента требуется установить нулевое значение на индикаторе.

При помощи поворота шпинделя по шкале 6, которая закреплена непосредственно на пиноле фрезерной головки осуществлялась перемена угла наклона касательной к стружечной канавке.

В ходе эксперимента движение стола фрезерного станка использовалось лишь возвратно-поступательное, в то время как шпиндель станка оставался неподвижным. Радиусный резец устанавливается в приспособление для закрепления режущих пластин. Нулевое показание на шкале устанавливается поворотом шпинделя, на котором закреплена стрелка. На индикаторе устанавливается 0 в момент касания (срабатывает датчик) при подводе резца к заготовке. Момент касания проверяется по показанию индикатора не менее трех раз на нескольких участках заготовки. Потом резец отводится, а заготовка выводится из зоны резания, и по индикатору устанавливается толщина среза в диапазоне 0,03...0,05 мм и производится обработка радиусного участка. Процедура повторяется многократно, пока не будет сформирована радиусная поверхность и устранены погрешности установки заготовки относительно резца с прямолинейной режущей кромкой, моделирующего срезание стружки при шевинговании.

154

Стол станка отводится, а радиусная пластина заменяется на пластину с прямолинейной кромкой, имеющую исследуемые передний и задний углы. Шпиндель с приспособлением поворачивается на необходимый угол и закрепляется. Заготовка перемещается в зону резания, и выдвижением пиноли из фрезерной головки подводим резец до касания (момент фиксируется загоранием лампочки). На индикаторе устанавливается 0. Заготовка отводится из зоны контакта. По индикатору опусканием шпинделя устанавливается заданная величина слоя, подлежащего срезанию. Включаем ускоренную продольную подачу 2400 мм/мин и срезаем стружку. После этого процесс повторяется для других значений исследуемых параметров. В связи с большим количеством стружек, полученных в ходе проведения экспериментов, стружки (рис. 3) приведены только для радиуса кривизны р = 35 мм.

Толщина срезаемого слоя а, ми

0.09 0.07 0.05 0ДЗ 0=01

с; 13 пг й — = 5 Ь % 60=

....   Г тТ

50~-

_ _  т^дд " . г.-  . 1 1 II II Ы II  '  ¡1 У 1 . ^ТчгТГТГТТ

40" —V - V ч 1 II .

-Г . .,. Д Л ^ , -  1, п ш . . щ т <г й РТРП Т 'РРРЯЧ1

13 13 О |—> л 3 3 д = 3 ^ о £ 303 V*- гтти'итт птетт 1    ¿¿^й р ^ [тпт

20= Ф> щшё  .:. " *----------- . | а 1 .и 1.-1н||

10= ф .„р^П^ППЩП | 1 ч н 1« II ]1 М И 4 т  1 II II 1} И Н 1» к №ПялпМш1 1 : [1 1 х ^ 1 1 '! 1 рЦИИ11111^11 |  ! н И * В Н ^ т иге

Рис. 3. Зависимость формы срезаемой стружки

155

Режущей кромкой инструмента от заготовки отделяется широкая стружка, которая равна в своем пределе длине обрабатываемого продольного профиля зуба колеса. Такую стружку опытным путем получить достаточно сложно, и поэтому в ходе эксперимента она была разделена на несколько участков. Анализируя результаты эксперимента, можно сформулировать вывод о том, что на стружкообразование влияет угол наклона касательной к стружечной канавке и толщина отделяемого от заготовки слоя.

При малой толщине отделяемого от заготовки слоя (до 0,05 мм) угол наклона касательной к стружечной канавке не влияет на целостность стружки. В процессе деформации срезаемый слой остаются цельным, т. е. не разделяется на отдельные элементы и сильно завивается. С увеличением угла наклона касательной к стружечной канавке форма стружки от спиральной цилиндрической переходит в спиральную коническую. С возрастанием толщины отделяемого от заготовки слоя стружка становится элементной, и в итоге превращается в сливную.

Экспериментальное исследование стружкообразования позволило понять, что на толщину отделяемого от заготовки слоя материала оказывает большое значение положение точки контакта и угол наклона режущей кромки к направлению вектора скорости результирующего движения. В процессе срезания стружка из элементного состояния у вершины витка преобразуется в спиралевидное у его основания. Стружка в процессе отделения от обрабатываемой заготовки может пакетироваться при перемещении вдоль поверхности стружечной канавки в зоне основания витка при толщине отделяемого от заготовки слоя металла более 0,03 мм.

Список литературы

1. Ананьева В.В. Шевингование крупномодульных червячных колес шеверами с криволинейными стружечными канавками: дис. ... канд. техн. наук / ТулГУ. Тула. 2004. 141 с.

Хрячкова Валерия Валериевна, канд. техн. наук., доц., hryachkovavv@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Хрячков Константин Юрьевич, инженер, khryachkovy@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

A STUDY OF THE INFLUENCE OF GEOMETRICAL PARAMETERS OF CUTTING LAYER

AND THE CUTTING BLADE ON THE PROCESS OF CHIP FORMA TION

V.V. Hryachkova, K.Y. Hryachkov 156

The design of the shaver (patent for useful model No. 38125) is a new, and hitherto not conducted research on chip formation, therefore, there is need to conduct studies experimental method to identify the shape and size of the resulting in fact, the chips, and thus the parameters of the existing flute.

Key words: experiment, worm shaver, parameters, chip formation.

Hryachkova Valeriya Valerievna, candidate of technical science, docent, hryachko-vavvarambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,

Hryachkov Konstantin Yurjevish, engineer, khryachkovy@,rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University

УДК 656.132.4

ВНЕДРЕНИЕ ИННОВАЦИОННЫХ РЕШЕНИЙ В СФЕРЕ ТРАНСПОРТНЫХ УСЛУГ

С.А. Пестриков, Н.К. Иванов, И.Э. Шаякбаров

Рассмотрена перспектива внедрения нового образца для использования в качестве альтернативы общественному транспорту в городах с большой загруженностью дорог.

Ключевые слова: автобус, рельсы, внедрение, общественный транспорт.

В современных городах достаточно широко развита система общественного транспорта, в частности, это автобусы, маршрутные такси, трамваи и т.д. Однако городские дороги загружены машинами, создаются пробки, что мешает движению всем видам транспорта. Проблему быстрого передвижения общественного транспорта в пробках можно решить несколькими способами: выделение одной полосы дороги для передвижения только транспортных средств общего пользования, создания альтернативных путей на нескольких уровнях дороги (монорельсовые пути) и др. Эти способы применимы в случаях, когда улично-дорожная сеть располагает необходимым свободным пространством для ее реконструкции либо проектируется в новых районах городского конгломерата.

Среди многообразия видов общественного транспорта выделяются трамваи, имеющие ряд преимуществ:

экологичность;

независимость преимущественно от дорожной обстановки в городе;

относительная безопасность при движении;

157