CC BY
27
УДК 621.9. 048.4
Д.В.КРАВЧЕНКО
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ НОВЫХ ВАРИАНТОВ
ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО ВЫРЕЗАНИЯ БОКОВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ЗУБЬЕВ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС НА СТАНКАХ С ЧПУ ПРИ ЛИНЕЙНОЙ ИНТЕРПОЛЯЦИИ
Электроэрозионное зубовырезание можно осуществить при нескольких вариантах формообразования боковых эвольвентных поверхностей зубьев, например:
1) Формообразование при равноудаленном распределении формообразующих точек по длине дуги эвольвентного профиля (шаг между точками неизменный (nl = const)) [1]. Известный вариант.
2) Формообразование при неизменной погрешности аппроксимации А по длине дуги эвольвентного профиля ( Aaji = const) [2]. Новый вариант.
Ранее проведенными исследованиями установлено [1] (зависимость (3)), замена предложенного в работе [1] варианта формообразования боковых эвольвентных поверхностей зубьев зубчатых колес (ЗК) заданной точности при nl = const новым вариантом формообразования при Aar/ = const при прочих равных условиях приводит к уменьшению числа формообразующих точек торцового эвольвентного профиля зуба в 1,6 раза и обьема управляющих программ (УП) электроэрозионного зубовырезания на станке с ЧПУ в 1,4 раза.
Исходя из вышесказанного, понятно, что столь существенное сокращение числа iVi формообразующих точек торцового эвольвентного профиля зуба при Аад = const неизбежно приведет к уменьшению длины L траектории проволочного электрода-инструмента и, соответственно, времени Т0 обработки, что снизит себестоимость операции зубовырезания.
Оценить эффективность нового варианта формообразования при Аа =
гических себестоимостей зубовырезания соответственно при nl = const и А„ = const.
ал
Для проведения исследований были определены следующие условия:
const можно по коэффициенту Кс =
С
- соотношению полных техноло-
- средства технологического оснащения: пятикоординатный электроэрозионный вырезной станок СВЭИ-7 с генератором импульсов ГКИ-300-200А и устройством ЧПУ 2М43-55 на базе микро-ЭВМ «Электроника 60 М» (интерполяция линейная), инструмент-проволока диаметром (¡и ~ 0,2 мм из Л63, ГОСТ 1066-80;
- требования по точности предварительной (окончательной) обработки венцов ЗК: степень точности 9 (8), шероховатость боковых поверхностей зубьев ,2(1,25) мкм;
- размеры ЗК: модуль т - (1,5 - 4,5) мм, число зубьев г = 20 - 80, угол профиля а ~ 20°, коэффициент высоты головки зуба Н*а=1, коэффициент смещения исходного контура х = 0, коэффициент уравнительного смещения Лу = 0, ширина зубчатого венца Ъ = (2 - 6) мм. Зубчатые колеса с такими размерами рекомендуются именно для электроэрозионной зубообработки. Заданная точность этих ЗК гарантированно обеспечивается электроэрозионным вырезанием.
Полную технологическую себестоимость Сэс электроэрозионного зу-бовырезания можно определить по зависимости
где Сч.э - полная технологическая себестоимость одного часа работы электроэрозионного вырезного станка, руб.-ч"1; Tl\ - основное технологическое время соответственно предварительного и окончательного электроэрозионного зубовырезания при nl ~ const, ч:
где 5Ш -боковой межэлектродный зазор при предварительном зубовыреза-
нии, мм: 6Мэз ~ 0,02 мм; zmin -припуск на доводку при окончательном зубовы-резании, мм: zmin = Rmax + Я, где Rmax ~ наибольшая высота неровностей обработанной боковой поверхности зуба после предварительного зубовырезания, мм; Н - величина дефектного слоя при термическом воздействии, мм; zmin = 0,022 мм; Q\ Q" - наибольшая при обеспечении заданной шероховатости производительность соответственно предварительного 3,2 мкм) и окончательного 1,25 мкм) зубовырезания, мм3<ч"': Q'= 171 мм3-ч'!, Q" ~ 29,5
3 Л ш
мм -ч" ; Ljj, Lcjj - длина траектории проволочного электрода-инструмента (ЭИ) соответственно предварительного и окончательного электроэрозионного зубовырезания при nl - const и линейном интерполировании, мм. Не приводя достаточно громоздких зависимостей для расчета Ьсл и 1?л, в общем виде запишем
(0
min
4 =Fi (т; z; a; h*a; х; Ay; ги; zmin; 8МЭЗ; Щл ; N'2ji ; N'3jj) ;
1СЛ =F2 (m; z; a; h*a; x; Ay; ги; 8ШЗ; NcXj]; Щд ; Щд),
где N? , Nf - число формообразующих точек торцового эвольвентного профиля зуба ЗК соответственно предварительного и окончательного электроэрозионного зубовырезания при nl=const и линейном интерполировании [1]; N'-, , - число формообразующих точек поверхности вершины зуба ЗК
соответственно предварительного и окончательного зубовырезания: N'2i/ =Ъ,Щл =4; ~ число формообразующих точек поверхности
впадины между зубьями ЗК соответственно предварительного и окончательного зубовырезания: А7^ = 3; N"^ = 4.
После преобразований запишем
с: = Сч э ■ Ъ ■ (о,001404 • Ьсл + 0,000745 ■ 4 )• (2)
_ А
При аналогичном подходе к решению задачи по определению Сэ не трудно заметить, что
Слэ = Сц э • b • (0,001404 • 4 + 0,000745 -4) , (3)
где ЬЛА, L/ - длина траектории проволочного ЭИ соответственно предварительного и окончательного зубовырезания при Aa;i = const и линейном интер-
полировании, мм. В общем виде 1 = F3 (т; z; a; h*a; х; Ау;
Л" Т? / „ 1 * л . „ . г . ът А". \т А", ът А"
Lf - F} (m; z; a; h*a; x; Ay; ги; zmin; SM33; Njf; N2nA; N3f) ;
Ln - F4 (m; z; a; h*a; x; Ay; ги; öM33; Nhl ; N2lt ; N3„ ),
где Nif , Nif - число формообразующих точек торцового эвольвентного профиля зуба ЗК соответственно предварительного и окончательного электроэрозионного зубовырезания при А = const и линейном интерполировании [2].
Таким образом,
1,884-4+4 ,4ч
с 1,884-4' +4"' W
По известным значениям Ifjj, LCjj , 4 > ^л были рассчитаны значения коэффициента Кс и построены зависимости этого коэффициента от числа зубьев z при фиксированных значениях модуля m = 1,5; 2,5; 3,5; 4,5 мм, представленные на рис. 1.
Прямая 5 соответствует равенству полных технологических себестоимо-
стей электроэрозионного зубовырезания при и/ ^ const и Aajj = const (Кс = 1).
Рис. 1- Зависимость коэффициента соотношения полных технологических себестои-
мостей К'с электроэрозионного зубовырезания при nl = const и A = const от числа
зубьев z: 1,2,3,4 - соответственно модуль ЗК т = 1,5; 2,5; 3,5; 4,5 мм; 5 - граница допустимых значений К'с (К'с = 1)
1,05
А
1,04
1,03
1,02
1,01
1,00
0,99
\ Z1
2 /У3
•^У 4 5 У
^я
20
40
60
80
Из зависимостей на рис. 1 видно, что для всех случаев обработки ЗК с т = (1,5 - 4,5) мм и z = 20 - 80 Кс> 1, т.е. технологическая себестоимость электроэрозионного зубовыре-зания при А ~ const будет меньше
себестоимости зубовырезания при nl = const. Причем наблюдается тенден-
Z, .—.....-
ция увеличения Кс с уменьшением модуля т и числа зубьев z ЗК. Наибольшее значение Кс составляет 1,048, а наименьшее 1,0059. Реализация нового варианта формообразования боковых поверхностей зубьев при электроэрозионном вырезании позволяет, хотя и незначительно .сократить себестоимость обработки в (1,0059 - 1,048) раз или на (0,59 - 4,8) %.
Следует также отметить еще несколько положительных моментов. Сокращения УП в 1,4 раза, о чем упоминалось выше, при реализации нового варианта электроэрозионного вырезания боковых поверхностей зубьев ЗК позволяет снизить вероятность сбоев при отработке УП, сократить финансовые затраты на программоноситель (перфоленту), затраты времени на технологическую подготовку операции зубовырезания и практически «безболезненно» для всей номенклатуры ЗК с т = (1,5 - 4,5) мм и z — 20 - 80 осуществить запись УП в устройство ЧПУ станка.
Таким образом, проведенные исследования позволили показать прямую выгоду от реализации нового варианта электроэрозионного формообразования боковых поверхностей зубьев цилиндрических эвольвентных ЗК.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Худобин Л.В., Рязанов С.И., Кравченко Д.В. Точность формы эвольвентных боковых поверхностей зуба, обеспечиваемая электроэрозионным
вырезанием на станках с ЧПУ // Вестник машиностроения. 1998. № 10. С, 32 -36.
2. Кравченко Д.В., Юдаков Д.В. К вопросу обеспечения точности формы эвольвентных боковых поверхностей зубьев электроэрозионным вырезанием на станках с ЧПУ при линейной интерполяции // Вестник УлГТУ. Серия «Машиностроение, строительство». Ульяновск: УлГТУ, 1999. Вып. 3. С. 77-81.
Кравченко Дмитрий Валерьевич, кандидат технических наук, ассистент кафедры «Технология машиностроения» УлГТУ, окончил Ульяновский политехнический институт. Имеет статьи в области электроэрозионной обработки зубчатых изделий проволочным электродом-инструментом.
