Моделирование влияния параметров нарезания винтовой поверхности на качество поверхностного слоя Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.81.004

МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ НАРЕЗАНИЯ ВИНТОВОЙ ПОВЕРХНОСТИ НА КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ

Е. А. Усачева Научный руководитель - А. В.Сутягин, Л. С.Малько

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

Е-mail: [email protected]

Важнейшим показателем качества детали является качество поверхностного слоя. Под поверхностным слоем детали понимается как сама поверхность, полученная в результате обработки, так и слой материала, непосредственно прилегающий к ней. Требования, предъявляемые к качеству поверхностного слоя винтовой поверхности радиусного профиля, требуют особого подхода к проектированию и изготовлению. Исследование, производимое на основе численных экспериментов, показало влияния технологических параметров процесса ротационного точения вращаемым многолезвийным инструментом на качество поверхностного слоя при нарезании винтовой поверхности радиусного профиля.

Ключевые слова: винтовая поверхность, поверхностный слой, ротационное точение, радиусный профиль, режущий элемент.

MODELLING OF INFLUENCE OF PARAMETERS OF CUTTING OF THE HELICAL SURFACE ON THE QUALITY OF THE SURFACE LAYER

E. A. Usacheva Scientific Supervisor -A. V. Sutyagin, L. S. Malko

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]

The most important indicator of quality is the quality of the surface layer. Under the superficial layer of parts is understood as the surface obtained as the processing result, and the layer of material directly adjacent thereto. Requirements to the quality of the surface layer of the spiral surface radius profile require a special approach to design and production. The research, produced on the basis of numerical experiments showed the effect of technological parameters of process of rotational turning rotated multiblade tool on the quality of the surface layer when cutting a helical surface curved profile.

Keywords: helical surface, surface layer, rotation turning, radius profile, cutting element.

Требования предъявляемые к качеству поверхностного слоя и точности геометрических размеров изделий с винтовой поверхностью радиусного профиля таких как шнеки экструдеров, валы шарико-винтовых передач требуют особого подхода к проектированию и изготовлению таких деталей. Данные детали должны соответствовать следующим требованиям: плавность хода, долговечность, надежность.

Технология ротационного точения линейчатого и не линейчатого профилей позволяет при проектировании и производствеобеспечить все требования, предъявляемые к данным деталям. Кинематика формообразования в процессе ротационного точения характеризуется качением без скольжения центроиды инструмента в форме окружности по центроиде детали в форме прямой линии. При этом взаимодействие режущего клина инструмента с материалом заготовки осущест-

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2017. Том 2

вляется при постоянном изменении точки контакта в зоне резания в результате комбинации качения со скольжением[1].

Исследование влияния технологических параметров процесса ротационного точения принудительно вращаемым многолезвийным инструментом на качество поверхностного слоя при нарезании винтовой поверхности радиусного профиля производилось на основе численных экспериментов по методике, изложенной в работе [2].

Результаты моделирования процесса ротационного точения винтовой поверхности радиусного профиля представлены на рис. 1.

Рис. 1. Моделирования процесса ротационного точения винтовой поверхности радиусного профиля: 1 - последовательные положения базовой точки, 2 - профиль режущего элемента инструмента, 3 - профиль винтовой поверхности, 4 - линии реза, 5 - наружный диаметр детали а) при подаче 1 мм; б) при подаче 2 мм; в) при подаче 3 мм

Анализ полученных результатов моделирования формирования профиля винтовой поверхности с изменением одного из технологических факторов продольной подачи показал:

1. Срезаемый слой припуска имеет сложную форму при переменной толщине как в пределах одного реза, так и от реза к резу.

2. Толщина срезаемого слоя припуска, снимаемого различными участками режущей кромки инструмента, имеет большие значения в начале удаления припуска из впадины витка и меньшие в конце формирования впадины.

3. Изменение таких технологических параметров как подача или скорость резания не влияет на точность обрабатываемой поверхности т.к. радиус режущего элемента равен радиусу винтовой поверхности, точность изготовления режущего элемента инструмента оказывает большее влияние на качество поверхностного слоя, чем технологические параметры процесса ротационного резания.

Режущий элемент многолезвийного инструмента радиусного профиля представлен на рис. 2.

Рис. 2. Характер износа режущегоэлемента приобработкивинтовой поверхности радиусного профиля: 1 - зазубрины, 2 - износ

Технологическая шероховатость винтовой поверхности после лезвийной обработки составляет Яа < 2,5-3,2 из-за износа режущего элемента.

Технологическими требованиями при изготовлении деталей типа шнеков экструдеров и валов шарико-винтовых передач являются:

- профиль винтовой поверхности шнека должен радиусной формы;

- шероховатость обработанной поверхности должна быть не <Яа 0,32 мкм.

Для выполнения указанных технологических требований, многолезвийный режущий инструмент должен иметь режущий элемент радиусной формы. Необходимо применение отделочно-упрочняющей обработки поверхностным пластическим деформированием (ОУО ППД). Согласно работам [3, 4] применение ОУО ППД позволяет обеспечить шероховатость до Яа=0,2 мкм и повысит качество поверхностного слоя обработанной поверхности.

Библиографические ссылки

1. Трифанов И. В. Технология ротационного точения винтовой поверхности деталей машин принудительно вращаемым многолезвийным инструментом: монография / И. В. Трифанов, Л. С. Малько, А. В. Сутягин. - Красноярск: Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т, 2013. - 116 с.

2. Сутягин А. В. Технологические особенности многолезвийной обработки винтовой поверхности ротационным точением / А. В. Сутягин, Л. С. Малько, И. В. Трифанов // Вестник Сиб-ГАУ. - 2011. - Вып. № 3 (36). - С. 156-160.

3. Пат. 2303514. РФ, МПК В23В39/00, В23Н3/12. Устройство для обработки винтовой поверхности кругового профиля / Л. С. Малько. Опубл. 27.07.2007. Бюл. № 21.

4. Бутаков Б. И. Третьяк М. Ю., Овчинников Ю. Г. и др. Повышение эффективности реновации металлических деталей путем совмещения чистового и упрочняющего обкатывания роликами // Вестник машиностроения. - 2004. - № 7 - с. 59-69.

© Усачева Е. А., 2017