Перспективы повышения производительности нарезания резьб фрезоточением Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.99

Д. Ю. Солянкин, асп., (84872) 33-23-10, [email protected],

А. С. Ямников, д-р техн. наук, проф., (84872) 33-23-10,

У [email protected],

Ямникова О. А., д-р техн. наук, проф., (84872) 35-18-87,

Yamnikova [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ)

ПЕРСПЕКТИВЫ ПОВЫШЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ НАРЕЗАНИЯ РЕЗЬБ ФРЕЗОТОЧЕНИЕМ

Описана кинематика потенциально высокопроизводительного процесса резъ-бонарезания при согласованном вращении винтовой (червячной) фрезы и заготовки. Отмечается, что изменение направления подачи с осевого на радиальное существенно сокращает путь резания и создает предпосылки для повышения производительности процесса.

Ключевые слова: кинематика, согласованное вращение, винтовая фреза

Способ нарезания резьбы винтовым инструментом при одновременном согласованном вращении инструмента и заготовки был описан в 1941 году Скухторовым С. И. и Хлуновым В. Н. [1]. В последующем этот способ периодически упоминался в качестве возможных [2-4].

Сущность способа по Лашневу С. И. [5] заключается в том, что детали и инструменту сообщают взаимосвязанные вращательные движения и О вокруг параллельных осей соответственно инструмента и детали и движение сближения О при равных осевых шагах Р0 инструмента и Р формируемой поверхности и постоянном передаточном отношении к, равном единице. Резьбу формируют сразу по всей длине без осевого движения подачи. При этом использовали основной вариант реализации такого способа формирования резьб, когда окружные скорости V и и V д, соответственно точки инструмента и точки формируемой поверхности в месте кон-тактаразнонаправлены (рис. 1).

По данным исследований [2,3], отношение штучных времен и величин технологической себестоимости выполнения этой операции сравниваемыми методами, повторяет ту же закономерность. Поэтому для выявления эффективности исследуемого метода обработки, по сравнению с альтернативными методами, мы ограничимся анализом только отношений основного времени.

Сравним производительности процессов фрезерования резьбы групповой фрезой и фрезоточения винтовой фрезой при различных условиях обработки. Так как эти методы являются близкими по своей физической сущности (обработка ведется сразу на всю длину резьбы, с одинаковыми скоростями и с соизмеримой средней толщиной срезаемого слоя), то будем полагать, что произведения при этих методах равны.

Рис. 1. Схема движений заготовки и винтовой фрезы

при фрезоточении

Принимаем, что подача; диаметры групповой и винтовой фрез и число их зубьев равны; скорости резания при фрезеровании и фрезоточении равны.

При этих условиях после некоторого преобразования получим [2]

. гр ‘О

В

‘о

11,6

/ \

р Р |_

V яс! рФ,

(1)

где ^ - основное время при обработке резьбы групповой фрезой, новное время при обработке резьбы винтовой фрезой.

- ос-

гр

0

Таким образом, отношение является функцией параметров:

‘о

гр

‘В

‘0

/

г;

р р

я

На рис. 2 показаны графики этих зависимостей при различных условиях обработки.

Анализируя характер этих кривых, можно отметить:

- производительность фрезоточения резьбы винтовой фрезой от 3 до 15 раз выше, чем производительность фрезерованием этой же резьбы групповой фрезой в зависимости от условий обработки;

- чем меньше шаг и больше диаметр нарезаемой резьбы, тем больше производительность процесса фрезоточения по сравнению с фрезеровани-ем резьбы групповой фрезой;

‘

- чем больше диаметр и число зубьев групповой фрезы, тем меньше относительное преимущество процесса фрезоточения.

Рис. 2. Графики зависимостей отношения основного времени фрезерованиярезьбы групповой фрезой и фрезоточения от основных параметров: (1 - Яф/Я$ = 0,5 ; 2 - Яф/Я$ = 2; 3 - Яф/Я$ = 3;

4 - Яф/Я$ = 1,5;/(г) - зависимость от числа зубьев фрезы), где Яф -

делительный (средний) радиус фрезы; Яд-делительный (средний) радиус

детал; г - число зубьев фрезы

Сравнение производительности методов многопроходного точения резьбы резцом и фрезоточения винтовой фрезой производим по той же методике. Основное время при многопроходном точении резьбы резцом [6] определяется из соотношения

? т = ЫВс1() 0,65 Р 0 РГТ10007,- ’

где I - длина нарезаемой резьбы; Ут - скорость резания при точении; 7, -глубина резания при очередном проходе; Р - шаг нарезаемой резьбы.

Обработка конструкционныхматериалов в машиностроении Так как при фрезоточении £ро = 7,, тогда после преобразований по-

лучим

Следовательно,

=

‘В ‘0

1УЪ

РУТ

а

'Ф

\ '

Т г

‘а_ = {

.в у ‘о

ОС

А

+1

(3)

^ ; ОФ ; р; I гг ас

На рис. 3 показаны графики этих зависимостей при различных условиях обработки.

3

2

О

I-

0

\ ЬПг)

\ 3 / I

^Г2

ГІ

20

2

з

Р, мм

}

ПР)

40

60

80

і мм

Рис. 3. Графики зависимостей отношения и основного времени точения и фрезоточения от основных параметров (1 - Цр = 0,5 ;

2 - Цр = 50 ; 3 - р = 1 мм, = 40 мм), Ь - длина резьбы;

Р - шаг резьбы

Анализируя характер этих кривых, можно отметить:

- производительность метода фрезоточения резьбы винтовой фрезой в 4 - 20 раз выше производительности многопроходного точения этой же резьбы резцом в зависимости от условий обработки;

- чем меньше шаг нарезаемой резьбы и больше ее длина и диаметр, тем больше преимущество в производительности процесса фрезоточения резьбы по сравнению с многопроходным точением. Таким образом, можно сделать вывод: во сколько раз длина пути инструмента в направлении подачи при многопроходном точении резьбы больше длины пути инструмента при фрезоточении резьбы, во столько раз производительность фрезоточения выше.

Следовательно, область эффективного использования метода фрезоточения резьбы ограничивается обработкой резьб большого диаметра (больше 20 мм) с шагом меньше 3 мм и длиной более 10 мм.

Список литературы

1. Скухторов С. И., Хлунов В. Н. Фрезерование резьбы по методу обката // Машиностроитель. 1941. № 2. С. 6-9.

2. Этин А. О. Сравнительная эффективность различных методов нарезания резьбы//Резьбообразующий инструмент / ЭНИМС, 1968. С. 328340.

3. Этин А. О., Шашков Е. В. Кинематика охватывающего резьбо-фрезерования и новая гамма зубофрезерных станков // Технология машиностроения. ТПИ, 1972. Вып. 26. С. 252-261.

4. Прогрессивная технология обработки винтовых поверхностей и резьб/ А. С. Ямников [и др.]. Тула: Изд-во ТулГУ, 2008. 233 с.

5. Лашнев С. И., СероваЕ. В., Лобанова С. В. К вопросу классификации режущих инструментов // Исследования в области инструментального производства и обработки металлов резанием: сб. науч. тр. ТулГТУ. 1994. С. 11-16.

6. Этин А. О. Кинематический анализ методов обработки металлов резанием. М.: Машиностроение, 1964. 320 с.

D. Solyankin, A. Jamnikov, O. Jamnikova

PROSPECTS OF INCREASE OF PRODUCTIVITY THREAD CUTTING BY TURN-MILLING

The kinematics of potentially high-efficiency process thread cutting is described at the coordinated rotation of a screw (worm) mill and preparation. It is noticed that change of a direction of giving with axial on radial essentially reduces a way of cutting and creates preconditions for increase of productivity of process.

Key words: the kinematics, the coordinated rotation, a screw mill

Получено 14.06.10