65521

Підвищення точності зміцнювальної накатки зубців за рахунок розробки принципово нової геометрії накатного інструмента

Автореферат

Производство и промышленные технологии

Підвищення продуктивності та якості виготовлення циліндричних зубчастих коліс із одночасним зниженням їх собівартості є однією з найбільш актуальних задач технологів та інструментальників усього світу.

Украинкский

2014-07-31

191 KB

0 чел.

PAGE   \* MERGEFORMAT 1

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

донецький національний технічний університет

Вітренко Ольга Сергіївна

УДК 621.9

підвищення точності зміцнювальної накатки зубців за рахунок розробки принципово нової геометрії накатного інструмента

05.03.01 – процеси механічної обробки, верстати та інструменти

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Донецьк – 2010


Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Східноукраїнському національному університеті ім. Володимира Даля Міністерства освіти і науки України м. Луганськ.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор

       кириченко Ірина Олексіївна,

       Східноукраїнський національний університет

       ім. Володимира Даля, м. Луганськ,

       завідувач кафедри «Метрологія».

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

        малишко Іван Олександрович,

     Державний вищий навчальний заклад «Донецький       

     національний технічний університет», м. Донецьк,

     професор кафедри Металорізальні верстати та     

     інструменти;

                                         

                                 кандидат технічних наук, доцент

     васильченко Яна Василівна,

     Донбаська державна машинобудівна академія,

     м. Краматорськ, докторантка кафедри Металорізальні      

     верстати та інструменти” .

                                          

Захист відбудеться “8” червня 2010 р. о 14.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 11.052.04 в Донецькому національному технічному університеті за адресою: 83001, м. Донецьк, вул. Артема, 58, 6-й навчальний корпус, ауд. 6.202 а.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Донецького національного технічного університету за адресою: 83001, м. Донецьк, вул. Артема, 58, 2-й навчальний корпус.

 

Автореферат розісланий “6” травня 2010 р.

Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради Д11.052.04,

к.т.н., доцент                                                   Т.Г. Івченко

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Зубчасті колеса належать до найбільш розповсюджених деталей машин та механізмів. Кожен рік їх виготовляється сотні мільйонів штук. Підвищення продуктивності та якості виготовлення циліндричних зубчастих коліс із одночасним зниженням їх собівартості є однією з найбільш актуальних задач технологів та інструментальників усього світу.

Суттєве покращення експлуатаційних властивостей коліс може бути досягнуте за рахунок накатки їх зубців за допомогою різноманітних схем  накатки та накатних інструментів. Точність такої накатки залежить від точності накатного інструмента, проектування якого засновано на теорії формоутворення поверхонь, яка запропонована в роботах            Гречишнікова В.А., Іноземцева Г.Г., Лашнєва С.І., Равської Н.С., Родіна П.Р., Семенченка І.І., Сухорукова Ю.Н., Цвиса Ю.В. Існує велика кількість накатного інструмента, а також способів його формоутворення, які мають цілий ряд недоліків. Тому в даній роботі розглядається принципово новий накатний інструмент, одержаний за допомогою нової схеми формоутворення основної інструментальної поверхні, а також розглядається процес накатки зубців зубчастих коліс за допомогою розробленого інструмента.

Таким чином, дана дисертаційна робота, яка спрямована на підвищення точності оздоблювальної обробки зубців зубчастих коліс за рахунок розробки принципово нової геометрії накатного інструмента, дає рішення актуального науково-технічного завдання.

Звязок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана відповідно до наукової тематики кафедри «Теоретична і прикладна механіка», а також кафедри «Метрологія» Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля і базується на державних науково-дослідних роботах: ДН 21-05 «Створення гіперболоїдних зубчастих передач другого роду з лінійним контактом зубців» (№ держреєстрації 0105U000893), ДН 14-09 «Удосконалення теорії тертя качання зі сковзанням із урахуванням енергетичних та фізико-хімічних аспектів» (№ держреєстрації 019U000081).

Мета і завдання дослідження. Метою роботи є підвищення точності зміцнювальної накатки зубців циліндричних зубчастих коліс за рахунок розробки принципово нових конструкцій накатного інструмента.

Для досягнення поставленої мети в роботі необхідно розвязати наступні основні завдання:

  1.  Провести аналіз існуючих схем формоутворення накатного інструмента для обробки зубців циліндричних зубчастих коліс, а також визначити їх недоліки.
  2.  Знайти схему формоутворення накатного інструмента з одержанням його профілю в залежності від кінематики процесу різання.
  3.  Визначити основні геометро-кінематичні параметри процесу зчеплення зубців накатного інструмента та оброблюваного циліндричного зубчастого колеса.
  4.  Встановити на стадії проектування працездатність розробленого інструмента  в залежності  від його геометрії та кінематики процесу накатки.
  5.  Здійснити лабораторну та промислову перевірку результатів роботи та впровадження у виробництво.

Обєкт дослідження. Процеси формоутворення поверхонь накатного інструмента згідно нової схеми формоутворення.

Предмет дослідження. Схеми формоутворення накатного інструмента, а також зміцнювальна обробка зубців зубчастих коліс.

Методи дослідження. Виконані дослідження базуються на методах теорії проектування різальних інструментів, теорії різання матеріалів, теорії формоутворення та математичного моделювання, знаходження вихідної інструментальної поверхні. Експериментальна перевірка теоретичних досліджень проводилася за стандартними методиками оцінювання працездатності інструмента та якості оброблених поверхонь. Достовірність наукових положень, висновків і рекомендацій підтверджена порівняльними лабораторними випробуваннями і метрологічними вимірюваннями, виконаними з використанням сучасної контрольно-вимірювальної техніки.

Наукова новизна отриманих результатів:

  1.  Вперше розроблена принципово нова схема формоутворення інструмента для накатки зубців циліндричних зубчастих коліс.
  2.  Знайдені теоретичні основи проектування багатозахідних гіперболоїдних інструментів, одержаних згідно схеми формоутворення третього класу.
  3.  Розроблені геометро-кінематичні показники обробки зубчастих коліс, оброблених із застосуванням запропонованого накатного інструмента.
  4.  Теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено, що багатозахідний гіперболоїдний інструмент, одержаний за допомогою твірної інструментальної поверхні, згідно схеми формоутворення третього класу, має можливість оброблювати зубчасті колеса різної геометрії.

Практичне значення отриманих результатів:

  1.  Розроблені принципово нові способи виготовлення накатного інструмента на стандартному зубофрезерному верстаті за рахунок подач вздовж осі формоутворюючого колеса та вздовж осі накатного інструмента, що виготовляється, підтверджені патентами на корисну модель №34475 «Спосіб нарізування гіперболоїдних зубчастих коліс» від 11.08.2008 р., та №40480 «Спосіб нарізування гіперболоїдних зубчастих коліс» від     10.04.2009 р.
  2.  Виготовлено накатний інструмент, спроможний оброблювати зубчасті колеса різної геометрії.
  3.  Знайдені границі працездатності накатного інструмента ще на стадії його проектування.
  4.  Результати роботи впроваджені на ЗАТ «Трансмаш» м. Луганськ та ВАТ ХК «Луганськтепловоз».
  5.  Результати роботи впроваджені в навчальний процес Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля в курсі «Теорія проектування різальних інструментів», що викладається для студентів спеціальності «Обробка матеріалів за спецтехнологіями», а також під час виконання магістерських та дипломних проектів.

Особистий внесок здобувача. Теоретичні розробки, експериментальні дослідження та основні ідеї розробки нових систем формоутворення накатного інструмента, що увійшли до дисертації, виконані автором самостійно. Постановка задач та аналіз результатів досліджень здійснювалися разом із науковим керівником, окремі розрахунки частково виконані зі співавторами публікацій.

Апробація результатів дисертації. Основні положення та наукові результати були представлені та обговорені на міжнародних науково-технічних конференціях (МНТ): «Важке машинобудування. Проблеми та перспективи розвитку», м. Краматорськ, 2005, 2007, 2008 рр.; МНТК «Машинобудування і техносфера XXI століття», м. Донецьк-Севастополь,  2006, 2007 р.р.; науковій конференції професорсько-викладацького складу та наукових співробітників Східноукраїнського національного університету    ім. В. Даля, м. Луганськ, 2006, 2007 р.р. Дисертація два рази була докладена на наукових семінарах у Донецькому національному технічному університеті.

Публікації. За результатами дисертації опубліковано 14 наукових робіт, з них 11 статей у фахових виданнях ВАК України (з них 2 підготовлено особисто) 2 патенти  на корисну модель у співавторстві.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається зі вступу, шести розділів, загальних висновків та рекомендацій, списку використаних літературних джерел і додатків. Загальний обсяг дисертації 192 сторінки, включаючи 167 сторінок основної частини, 7 таблиць, 41 рисунок, 112 літературних джерел на 11 сторінках і 2 додатки на 25 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У першому розділі «Аналіз методів підвищення довготривалості роботи зубців зубчастих коліс» проаналізовано стан проблеми підвищення точності  накатки зубців циліндричних зубчастих коліс. Вирішенням проблеми підвищення точності накатки з одночасним зниженням її собівартості за рахунок розробки нових інструментів та схем формоутворення їх поверхонь займалися багато науковців, серед яких слід відзначити роботи Іноземцева Г.Г.,  Кирсанова Г.Н., Литвина Ф.Л., Перепелиці Б.А.,        Равської Н.С., Родіна П.Р., Семенченка І.І. та інших. Аналіз розглянутих шляхів підвищення точності накатки зубців дозволяє розділити їх на дві основні групи. Перша основана на усуненні недоліків такої обробки за рахунок ускладнення технології обробки, а друга  -  на розробці принципово нового інструмента і, як наслідок, розробки нових схем його формоутворення. Треба відзначити, що другий шлях є найбільш ефективним.

Існуючі в промисловості методи накатки зубців та інструмент, що використовується для цього, мають істотні недоліки. Це призводить до того, що з одного боку накатаного зуба утворюється западина, а з другого - бугор, що призводить до відхилення профілю зуба, від правильної евольвентної форми. Тому в роботі розглянуті умови підвищення стомленої міцності зубців циліндричних зубчастих коліс, яке здійснюється за рахунок накатки зубців за допомогою спеціально спроектованих багатозахідних накатних інструментів.

Таким чином, для розвязання питання підвищення точності накатки зубців циліндричних зубчастих коліс необхідно дослідити  нову схему  формоутворення  накатного інструмента. З урахуванням результатів проведеного аналізу поставлена мета роботи: підвищення точності зміцнювальної накатки зубців циліндричних зубчастих коліс за рахунок розробки принципово нових конструкцій накатного інструмента.

У другому розділі «Методика досліджень» наведено структурно-логічну схему роботи та викладено загальну методику проведення  досліджень, описано методики теоретичних і експериментальних досліджень, використане обладнання, пристосування, інструмент і оброблювальні матеріали.

В основі методологічного підходу під час проведення досліджень полягає розробка нових схем формоутворення інструмента, заснованих на теорії двопараметричного огинання поверхонь у просторовому верстатному зчепленні. Безумовним є при розробці профілю інструмента виконання основного закону зчеплення зубців накатника та зубчастого колеса, що накатується.

Забезпечення лінійного характеру контакту зубців при виготовленні накатного інструмента та накатки за його допомогою зубців базується на дотриманні двох умов другого способу Оливє. Це дозволяє одержати принципово новий інструмент на стандартному зубооброблювальному  обладнанні з високою навантажувальною здібністю та високою точністю виготовлення.

При розробці та аналізі математичних моделей процесів накатки використовувалися  методи теорії зчеплення, теорії різання, а також методи геометричного і лінійного програмування. Адекватність розроблених математичних моделей реальним умовам встановлювалася на основі порівняння експериментальних та теоретичних даних. Порядок проведення експериментів і методи вимірювання, що не увійшли в другий розділ, наведено безпосередньо в опису експериментів у відповідних розділах.

У третьому розділі «Визначення профілю накатного інструмента» проведено дослідження визначення профілю накатного інструмента в залежності від схеми його формоутворення. Багатозахідний накатний інструмент, маючий змогу накатувати зубчасті колеса будь якої геометрії, повинен бути виготовлений за допомогою зубооброблювальної рейки. В цьому випадку він має принципово нову геометричну форму, огинаюча котрої є однополосний гіперболоїд. Для спрощення процесу виготовлення накатника твірне зубчасте колесо 1 будемо рухати вздовж прямолінійної формоутворюючої однополосного гіперболоїда 2, в цьому випадку таке колесо в своєму відносному русі опише прямозубу рейку. Схема формоутворення гіперболоїдного зубчастого накатника приведена на рис.1.

Рис. 1. Схема формоутворення накатного інструмента

Гіперболоїдний накатник та циліндричне інструментальне зубчасте колесо, що виготовляється, обертаються навколо своїх осей, схрещених під кутом з кутовими швидкостями та . Крім того, інструментальне колесо подається з подачею S вздовж прямолінійної утворюючої однополосного гіперболоїда.

Рівняння такого колеса у векторно-параметричному вигляді:

,                                                 (1)

де криволінійні координати вздовж та поперек зуба.

За допомогою теорії поверхонь, матричного обчислення  і диференціальної геометрії переходимо від системи координат, що пов’язана з інструментальним колесом, до системи координат, що пов’язана з гіперболоїдним накатником. В цьому випадку одержимо сімейство  шуканих гіперболоїдних поверхонь. Для знаходження профілю гіперболоїдного накатника до трьох рівнянь, які описують це сімейство поверхонь, додаємо рівняння зв’язку, яке за своєю суттю є основним законом зчеплення. В результаті цих дій було одержано чотири рівняння (2), які описують шуканий накатник у вигляді однополосного гіперболоїда.

Для знаходження  профілю накатного інструмента потрібно обчислити його координати в залежності від осьової координати . Для цього, варіюючи профільним кутом, знаходимо кут повороту при якому існує торкання зубців інструментального колеса формоутворюючим накатником. Аналіз рівнянь (2) показує, що профіль знайденого гіперболоїдного накатника буде змінним  у всіх його перерізах, тому такий інструмент можливо отримати тільки за допомогою запропонованих рухів при його формоутворенні.  

              

             

                 

         

(2)

де - кут оберту інструментального циліндричного зубчастого колеса;

- кут оберту формоутворюваного накатного інструмента;

- найкоротша міжосева відстань;

- кут схрещення осей інструментального колеса і гіперболоїдного накатника;

осьова подача;

- тангенціальна подача;

– радіус основного кола.

У четвертому розділі «Основні геометро-кінематичні показники процесу накатки зубців» визначені основні геометричні і кінематичні показники процесу накатки зубців циліндричних зубчастих коліс за допомогою розробленого гіперболоїдного інструмента. Процес накатки зубців циліндричних зубчастих коліс залежить від: відносної швидкості ковзання зубців накатника і зубчастого колеса, яке накатується; сумарної швидкості контактуючих поверхонь зубців; кута між контактною лінією та відносною швидкістю ковзання; питомих ковзань на зубі накатного інструмента та зубі зубчастого колеса, яке накатується, наведеної кривизни поверхонь контактуючих зубців.

Відносна швидкість ковзання в аналітичному вигляді має вигляд:

           (3)

де - передаточне відношення верстатного зчеплення;

- радіус основного кола.

Сумарна швидкість руху точок контакту визначена як сума векторів швидкості точки контакту по огинаючій та огинаній поверхням. Визначення сумарної швидкості точок контакту  дозволяє знайти такі умови накатки, для яких ця швидкість дорівнює 0 або дозволяє вилучити на поверхні інструмента ті точки контакту, в котрих існують самі несприятливі  умови накатки.

Якість накатаних зубців у великій мірі залежить від кута між контактними лініями та вектором відносної швидкості ковзання. При збільшенні цього кута зменшується коефіцієнт тертя, покращуються умови накатки, при цьому ковзання спрямоване в напрямку подачі, що сприяє витіканню оброблюваного металу у бік необробленої поверхні зуба. Кут між векторами відносної швидкості ковзання та напрямком контактної лінії одержаний у наступному вигляді:

            (4)

Відносна швидкість ковзання зубців зубчатого колеса, яке накатується, відносно гіперболоїдного інструмента  не характеризує процес ковзання зубців спроектованого інструмента об зубці зубчастих коліс, які накатуються. Тому в роботі для оцінки зносу гіперболоїдного інструмента, та одержання об’єктивної оцінки процесу накатки зубців приведені коефіцієнти питомого ковзання  для розробленого інструмента та зубчастого колеса, яке накатується. Ці вирази наведені у наступному вигляді:

;                                                         (5)

де  - швидкість точки контакту на зубі колеса, яке накатується;

- швидкість точки контакту на зубі накатного інструмента.

Наведена кривизна поверхонь зубчастого колеса та гіперболоїдного накатного інструмента у спільному нормальному перерізі впливає на посилення накатки. При зростанні приведеної кривизни посилення накатки зменшується, а при зменшенні - навпаки, зростає. В роботі наведена кривизна, записана в наступному вигляді:

                                                     (6)

де - кривизна поверхні зуба, який накатується;

- кривизна поверхні накатного інструмента.

При розробці конструкції багатозахідного накатника геометро-кінематичні показники дозволяють ще на стадії проектування прогнозувати його працездатність та, виходячи з цього, обирати раціональну конструкцію.

У п’ятому розділі «Теоретичне обґрунтування вибору геометрії накатного інструмента» проведено теоретичне обґрунтування обрання геометрії накатного інструмента. Варіюючи геометро-кінематичними показниками процесу накатки зубчастих коліс за допомогою гіперболоїдного інструмента, можна керувати якістю цього процесу. Накатка зубчастих коліс з кількістю зубців проводилася за допомогою двох гіперболоїдних накатників із кількістю зубців та діаметрами ділильного кола в горловому перерізі та . Кут нахилу зуба такого інструмента мав значення ;. Модуль інструмента в нормальному перерізі був прийнятим На рис. 2 та рис. 3. показані графіки залежності відносної швидкості ковзання та сумарної швидкості руху контактуючих поверхонь від геометрії накатника при накатці зубців зубчастих коліс за допомогою запропонованого інструмента.

Аналіз залежності відносної швидкості ковзання від геометрії зубчастих коліс, які накатуються, а також геометрії накатного інструмента показує, що при збільшенні кількості зубців, які накатуються, та діаметра накатного інструмента відносна швидкість ковзання збільшується, що дозволяє одержувати накатаний зуб з високою якістю обробленої поверхні. Сумарна швидкість руху контактуючих поверхонь також впливає на якість оброблюваної поверхні. При її аналізі треба вилучати на виробляючій поверхні ті точки торкання, в яких наявні несприятливі умови накатки, тобто ті точки, в яких сумарна швидкість дорівнює нулю. Аналіз графіків (рис. 2) показує, що спроектований інструмент якісно накатує зубчасті колеса і при збільшенні кута між осями покращуються умови накатки.

.                            

Зміни питомих ковзань на зубі колеса, яке накатується, та зубі накатного багатозахідного інструмента наведені на рис. 4. Від величини питомого ковзання залежить знос інструмента та колеса, яке накатується.

При проектуванні інструмента необхідно перерозподілити питомі ковзання таким чином, щоб вони були мінімальними на зубі накатного інструмента. Аналіз залежностей питомих ковзань від геометрії та кінематики процесу накатки показує, що питомі ковзання  на зубі накатного інструмента мають приблизно однакову величину вздовж поверхні зуба, що призводить до його рівномірного зносу.

На якість процесу накатки зубців впливає кут між вектором відносної швидкості ковзання та напрямком контактних ліній. Чим більше цей кут, тим кращі умови накатки. Для запропонованого накатного інструмента були розроблені залежності цього кута від геометрії та кінематики процесу накатки (рис. 5). Із цього рисунка видно, що зі зменшенням кута схрещування осей накатника і зубчастого колеса, яке накатується, розмір цього кута збільшується, що сприятливо відбивається на процесі накатки, так як до зони деформації буде втягуватися найбільша кількість змазки, тому коефіцієнт тертя різко зменшується, що сприяє течінню металу в бік необробленої поверхні зуба.

Рис. 4. Залежність питомих ковзань на зубі, який накатується, та зубі накатного інструмента від геометрії накатника

Величина зусилля накатки залежить від наведеної кривизни контактуючих зубців. Залежність цього геометричного параметру накатного інструмента від геометрії накатника наведено на рис. 6. Аналізуючи цю залежність, потрібно відзначити, що при збільшенні наведеної кривизни проникнення інструмента в заготовку відбувається при зменшенні зусиль накатки.         

      Перераховані вище геометричні та кінематичні показники процесу накатки зубців за допомогою запропонованого інструмента змінюються в широких межах. При конструюванні інструмента аналіз геометро-кінематичних показників дозволяє вилучити несприятливі умови накатки, за рахунок чого з’являється можливість вірно обрати геометрію накатного інструмента і різко скоротити кількість багатокоштовних експериментальних досліджень. 

Рис. 5. Залежність кута між вектором відносної швидкості та напрямком контактних ліній від геометрії накатника

Рис. 6. Залежність наведеної кривизни контактуючих поверхонь від геометрії

накатника

У шостому розділі «Експериментальні дослідження» наведені результати практичної реалізації запропонованих рішень і випробувань, пов’язаних з реалізацією розроблених схем формоутворення інструмента на серійному зубооброблювальному обладнанні, та накаткою зубчастих коліс за допомогою виготовленого накатного інструмента.

Запропоновані способи нарізування гіперболоїдних зубчастих коліс та інструментів (патент №34475 та патент №40480) дозволяють на серійному зубооброблювальному обладнанні одержувати накатні інструменти, поверхня яких являє собою однополосний гіперболоїд. Варіанти виготовлення такого інструмента наведені на рис. 7.

          

Рис. 7. Виготовлення гіперболоїдного накатника

На першій схемі виготовлення гіперболоїдних накатників формоутворення зубців виконується за допомогою інструментального зубчастого колеса. На другій схемі одночасно оброблюється зовнішня поверхня накатного інструмента та нарізуються його зубці. За допомогою розроблених способів виготовлення накатних інструментів були виготовлені накатні інструменти з кількістю зубців , з діаметром ділильного кола , з кутом нахила зуба . Виготовлений накатний інструмент наведений на рис. 8.

На наступному етапі експериментальних робіт проведена накатка зубців зубчастих коліс з кількістю зубців  за допомогою гіперболоїдних накатників із кількістю заходів Накатні зубчасті колеса були перевірені на точність. Були досліджені відхиленням величини міжцентрової відстані, товщини накатаних зубців. Крім того була вивчена структура і фізико-механічні властивості матеріалу оброблених зубців, виявлена глибина розташування остаточних напружень в поверхневому шарі накатаних зубців. Завдяки теоретичним та експериментальним дослідженням були розроблені рекомендації до вибору режимів накатки.

Рис. 8. Накатний інструмент різноманітної геометрії.

Контроль якості оброблених зубців здійснювався на контрольно-скануючому обладнанні з шагом 0,002 мм/шаг. Зубчасті колеса з кількістю зубців 50; 68; 10, які були оброблені за допомогою накатного інструмента з кількістю зубців  , мали похибку профілю зуба в чотири рази меншу ніж у зубчастих коліс, накатаних існуючим інструментом. Крім того, вимірювання виявили повну відсутність хвилі пластично деформованого металу з однієї сторони накатаного зуба та впадини з другого боку по ділильному колу зуба. В роботі було досліджено вплив вихідної шорсткості зубців на шорсткість зубців оброблюваного колеса. Також було досліджено вплив зусилля накатки на якість оброблених зубців.

Наведені результати випробувань по виготовленню накатного інструмента та накатки коліс за допомогою цього інструмента впроваджені на ЗАТ «Трансмаш» м. Луганськ та на ВАТ ХК «Луганськтепловоз». Впровадження підтвердило результати теоретичних та експериментальних досліджень.

ВИСНОВКИ

У результаті виконаних досліджень розв’язано важливе наукове і народногосподарське завдання, яке полягає в підвищенні точності зміцнювальної накатки зубців зубчастих коліс за рахунок розвитку теорії формотворення поверхонь, на базі якої розроблена принципово нова геометрія накатного інструмента.

Висновки та результати роботи сформульовані в наступних положеннях:

  1.  Удосконалена теорія проектування накатного інструмента для накатки зубців циліндричних зубчастих коліс.
  2.  Знайдені основні інструментальні поверхні, спряжені з поверхнею зубців оброблюваних зубчастих коліс.
  3.  Розроблена принципово нова схема формоутворення гіперболоїдного інструмента, який використовується для зміцнювальної обробки зубців циліндричних зубчастих коліс.
  4.  Отримано принципово новий накатний інструмент, який дозволяє накатувати циліндричні зубчасті колеса з будь-якою кількістю зубців.
  5.  В аналітичному вигляді, у просторовому зачепленні отримана поверхня зубців гіперболоїдної інструментальної поверхні, яка використовується для накатки зубців циліндричних зубчастих коліс.
  6.  Досліджені основні геометро-кінематичні показники процесу накатки зубців циліндричних зубчастих коліс за допомогою багатозахідних гіперболоїдних накатних інструментів.
  7.  Знайдені оптимальні параметри накатного інструмента в залежності від геометро-кінематичних показників процесу накатки зубців зубчастих коліс.
  8.  Розроблені принципово нові методи виготовлення зубців гіперболоїдного інструмента на стандартному зубооброблювальному обладнанні.
  9.  Визначена оптимальна геометрія накатного інструмента в залежності від кількості заходів та кута нахилу зуба.
  10.  Проведена експериментальна накатка зубців відмінних по геометрії зубчастих коліс з використанням розробленого накатного інструмента, яке дозволило отримати зубчасті колеса сьомого ступеня точності.
  11.  Знайдені технологічні параметри процесу накатки зубців циліндричних зубчастих коліс, що дозволяють отримати найкращу якість оброблених зубців.
  12.  Результати досліджень впроваджені на ВАТ ХК «Луганськтепловоз», а також в об’єднанні ЗАТ «Трансмаш» м. Луганськ для накатки зубців циліндричних зубчастих коліс, що дозволило знизити собівартість обробки зубців на 12%, а також використовувати результати досліджень у навчальному процесі.

Список опублікованих праць за темою дисертації та особистий внесок автора в публікаціях у співавторстві.

  1.  Кириченко И.А. Технология изготовления квазигиперболоидного колеса для гиперболоидной передачи / И.А. Кириченко., В.А. Витренко,    Г.В. Кириченко, Н.Н. Кузьменко, О.С. Мухина, А.В. Витренко. // Вісник Східноукраїнського національноого університету ім. В. Даля. – Луганськ, 2005. – Вип. 8. – С. 167-179 / Дисертантом проведено обґрунтування постановки задачі, проведено аналіз та зроблено висновки.
  2.  Вітренко А.В. Синтез гиперболоидной передачи второго рода /       А.В. Витренко, И.А. Кириченко, О.С. Мухина, В.Н. Пилипенко // Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем. – Краматорськ, 2005. – Вип. 17. – С. 160-164 / Дисертантом синтезовані різноманітні гіперболоїдні передачі другого роду, які одержані за рахунок нової схеми формоутворення.
  3.  Кириченко И.А. Технология производства квазигиперболоидных зубчатых колес / И.А. Кириченко, А.В. Витренко, В.А. Витренко,               Н.Н. Кузьменко, А.В. Лейба, О.С. Мухина // Наукові праці Донецького національного технічного універистету. – Донецьк, 2006. – №110. – С. 81 – 86 / Автору належить проведення експериментальних досліджень параметрів точності геометрії колеса, що виготовляється .
  4.  Игнатенко О.Г. Зуботочение цилиндрических зубчатых колес с эвольвентным профилем / О.Г. Игнатенко, А.В. Витренко, О.С. Мухина,     С.Б. Воронцов // Машиностроение и техносфера XXI века. – Донецьк, 2006. –  Том 2. – С. 67 – 71. / Дисертантом отримані аналітичні залежності та зроблені відповідні висновки.
  5.  Витренко О.С. Отделочно-упрочняющая обработка зубьев цилиндрических колес / О.С. Витренко, И.А. Кириченко // Надійність інструмента та оптимізація технологічних систем. – Краматорськ, 2007. – Вип. 21. – С. 202-206 / Здобувачем виконаний  аналіз можливих похибок виготовлення накатного інструмента.
  6.  Витренко О.С. Геометрия и кинематика передачи, состоящей из квазигиперболоидного и цилиндрического зубчатого колеса / О.С. Витренко,  Н.Н. Кузьменко // Вісник Східноукраїнського національно університету       ім. В. Даля. – Луганськ, 2007. - Вип. 9 – С. 173 – 175 / Дисертантом запропоновано методику визначення геометричних та кінематичних параметрів зчеплення зубців гвинтової передачі.
  7.  Витренко О.С. Повышение долговечности зубчатых колес за счет отделочно-упрочняющей обработки  / О.С. Витренко, И.А. Кириченко,      С.Б. Воронцов  // Надійність інструмента та оптимізація технологічних систем. – Краматорськ, 2008. – Вип. 23. – С. 190-193 / Автором розвязані математичні залежності та розраховано вплив геометрії накатного інструмента на шорсткість обробленої поверхні.
  8.  Kirichenko I.A. Tooth-grinding of cylindrical tooth-wheels by quasi-hyperbolar knurling cutting tools / I.A. Kirichenko, O.S. Vitrenko, M.V. Lobanova // Оddzial reolakcyingwydawniczy narodowej akademii ockrony przyrody I budiwnictwa obiektow wypoczynkowych w Simferopoly na Krymie: motrol motorization and power indasnry in agriculture. – 2008. - Volume 10. - a.p. 78-82 / Автору належить загальне формування наукового завдання, аналіз отриманих результатів.
  9.  Витренко О.С. Профилирование накатного инструмента  /               О.С. Витренко, И.А. Кириченко // Надійність інструмента та оптимізація технологічних систем. – Краматорськ, 2009. – Вип. 24. – С. 190-193. Дисертантом отримано аналітичні залежності та зроблено висновки.
  10.  Витренко О.С. Многозаходный инструмент для обработки зубьев цилиндрических зубчатых колес / О.С. Витренко  // Восточно-европейский журнал передовых технологий. – Харків, 2009. – 6/6(42) – С. 27-28.
  11.   Бочарова И.А. Накатка зубьев цилиндрических колес методом ПДУ /   И.А. Бочарова, О.С. Витренко, Б.С. Воронцов, И.А. Кириченко // Вестник двигателестроения. – Запоріжжя, 2009. - №2. – С. 102-103. Автором розроблено методику проведення експериментальних досліджень впливу геометричних параметрів інструмента на точність обробки зубців циліндричних зубчастих коліс.
  12.  Витренко О.С. Синтез инструментов для накатывания цилиндрических зубчатых колес /  О.С. Витренко // Надійність інструмента та оптимізація технологічних систем. – Краматорськ, 2009. – Вип. 25. – С. 9-14.
  13.  Пат. 34475 Україна, МПК В23F 9/00. Спосіб нарізування гіперболоїдних зубчастих коліс / О.В. Вітренко, О.С. Вітренко,                     І.О. Кириченко, заявник і патентовласник Східноукраїнський національний університет ім. В. Даля. – №200803692; Заявл. 24.03.2008; Опубл. 11.08.2008, Бюл. № 15. Здобувачем розроблено спосіб отримання теоретично точної геометрії зубчастого колеса за рахунок двох подач на зубофрезерному верстаті.
  14.   Пат. 40480 Україна, МПК В23F 9/00. Спосіб нарізування гіперболоїдних зубчастих коліс / О.В. Вітренко, О.С. Вітренко,                     І.О. Кириченко, заявник і патентовласник Східноукраїнський національний університет ім. В. Даля. – №200813259; Заявл. 17.11.2008; Опубл. 10.04.2009, Бюл. № 7. Дисертантом отримано аналітичні залежності та зроблено висновки.

АНОТАЦІЯ

Вітренко О.С. Підвищення точності зміцнювальної накатки зубців за рахунок розробки принципово нової геометрії накатного інструмента  - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.01 – Процеси механічної обробки, верстати та інструменти – ДВНЗ «Донецький національний технічний університет»,        м. Донецьк, 2010.

Дисертаційна робота присвячена розв’язанню актуального завдання підвищення якості зміцнювальної накатки зубців циліндричних зубчастих коліс за допомогою принципово нового накатного інструмента, одержаного згідно схеми формоутворення третього класу. В роботі була знайдена основна інструментальна поверхня, сполучена з поверхнею зубців оброблюваних зубчастих коліс.

Враховуючи теоретичні дослідження, була розроблена принципово нова схема формоутворення гіперболоїдного накатного інструмента, який використовувався для зміцнювальної накатки зубців циліндричних зубчастих коліс. Вперше утворююче інструментальне зубчасте колесо в  процесі формоутворення рухалося вздовж прямолінійної утворюючої  однополосного гіперболоїда. Це дозволило в аналітичному вигляді в просторовому верстатному зачепленні одержати поверхню зубців гіперболоїдних багатозахідних накатників.

Ключові слова: гіперболоїдний накатник, геометро-кінематичні показники, формоутворення, точність.

АННОТАЦИЯ

Витренко О.С. Повышение точности упрочняющей накатки зубьев за счет разработки принципиально новой геометрии накатного инструмента. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.03.01 – Процессы механической обработки, станки и инструменты. – ГВУЗ «Донецкий национальный технический университет, Донецк, 2010.

Диссертация посвящена решению актуальной задачи повышения точности упрочняющей накатки зубьев цилиндрических зубчатых колес при помощи принципиально нового накатного инструмента, полученного согласно схеме формообразования третьего класса. Для этого была найдена основная инструментальная поверхность, сопряженная с поверхностью зубьев обрабатываемых зубчатых колес.

На основании выполненных теоретических исследований была разработана принципиально новая схема формообразования гиперболоидного накатного инструмента, применяемого для упрочняющей накатки зубьев цилиндрических зубчатых колес. Впервые производящее инструментальное зубчатое колесо в процессе формообразования двигалось вдоль прямолинейной образующей однополостного гиперболоида. Это позволило в аналитическом виде в пространственном станочном зацеплении получить поверхность зубьев гиперболоидных многозаходных накатников.

В работе определены основные геометро-кинематические параметры накатки зубьев цилиндрических зубчатых колес при помощи многозаходного накатного инструмента такие, как: относительная скорость скольжения; суммарная скорость перемещения контактирующих поверхностей; угол между вектором относительной скорости скольжения  и направлением контактных линий, удельные скольжения на накатываемом зубе и накатном инструменте; приведенная кривизна контактирующих поверхностей. Эти параметры позволили еще на стадии проектирования определить работоспособность предложенного накатного инструмента.

На основании теоретических выкладок по определению профиля многозаходного накатного инструмента, разработаны принципиально новые способы его формообразования на стандартных зубофрезерных станках, определена оптимальная геометрия такого инструмнета. Проведена экспериментальная накатка зубчатых колес различной геометрии при помощи разработанного инструмента. Найдены оптимальные технологические режимы обработки зубчатых колес, определено их влияние на качество обработанной поверхности.

С учетом преведенных исследований и испытаний разработаны рекомендации по практической разработке и конструированию накатного инструмента, позволяющие повысить точность накатки зубьев цилиндрических зубчатых колес.

Результаты работы внедрены с экономическим эффектом  на ОАО ХК «Лугансктепловоз» и на ЗАО «Трансмаш» (Украина, г. Луганск) для изготовления накатного инструмента, а также накатки зубьев зубчатых колес различной геометрии. Теоретические разработки по проектированию предложенного инструмента используются в учебном процессе.

Ключевые слова: гиперболоидный накатник, геометро-кинематические параметры, формообразование, точность.

Abstract

Vitrenko O.S. – Increase of teeth knurling strengthening precision due to development of principally new knurling instrument geometry. – Manuscript.

The thesis for a Candidate of Science degree (Engineering) in specialty 05.03.01 –  Processes of machining, machine-tools and instruments, SHEE “Donetsk National Technical University”. – Donetsk, 2010.

The thesis is devoted to solution of an actual task concerning cylindrical tooth-wheel teeth knurling strengthening precision increase by means of principally new knurling instrument obtained in accordance with the third-class shaping scheme.

Principally new scheme of knurling instrument used for strengthening and finishing knurling of cylindrical gears teeth production has been developed on the basis of performed theoretical investigations. It is for the first time that producing instrumental tooth-wheel moved along the linear generating of one-cavity hyperbola in the shaping process. It allowed for analytical obtaining of multi-pass hyperbola rollers teeth surface in a space engagement.  

Key words: hyperbola knurl, geometric and kinematic parameters, shaping, precision.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

2070. ДНК – основной материальный носитель наследственности 39.4 KB
  Доказательства важнейшего генетического значения ДНК были получены в результате анализа многих факторов и специально поставленных опытов.
2071. ДНК и вирусы 38.46 KB
  Вирусы — это внутриклеточные паразиты животных, растений и бактерий.
2072. Основы работы в AutoCad 1.31 MB
  Рабочее окно графического редактора. Видовые экраны. Двумерные графические примитивы. Редактирование чертежа. Положительные аспекты применения блоков. Редактирование трехмерных поверхностей. Твердотельные объекты и команды их редактирования.
2073. Прокат автомобилей. База данных БД 1.61 MB
  Создание таблиц и заполнение их информацией. Определение условий целостности данных. Обеспечение защиты от несанкционированного доступа. Создание меню проекта и программной оболочки. Инфологическая модель БД.
2074. Проектирование реконструкции участка существующей железной дороги 347.35 KB
  Район проектирования реконструкции участка железной дороги. Характеристика существующего состояния железнодорожной линии. Верхнее строение пути, земляное полотно и искусственные сооружения. Определение существующей наличной провозной способности и её соответствие потребным размерам перевозок.
2075. Арт-терапия с элементами рисунка на тему: Наркотикам – НЕТ! 34 KB
  Узнать отношение к проблеме употребления наркотических веществ. сформировать убеждение в том, что каждый человек несёт персональную ответственность за своё решение. сформировать представления о том, что употребление наркотиков не решает, а усугубляет жизненные проблемы. Место проведения: Учебный класс
2076. Геофизические исследования и работы в скважинах 18.15 MB
  Промышленная геофизика. Исследования геологического разреза скважин. Контроль технического состояния скважин. Вторичное вскрытие пластов и специальные операции. Программно-управляемые и информационно-измерительные системы для ГИРС.
2077. Stylistics of English Language Seminar exercises and tasks 862.83 KB
  Данное учебное пособие предлагает подробный план семинарских практических занятий по стилистике английского языка. План каждого занятия включает обзор теоретического материала, задания для самостоятельной работы, а также широкий спектр практических заданий, включающих как упражнения, направленные на отработку отдельных языковых навыков, так и развитие творческого письма на английском языке в различных стилях.
2078. Учебно-методический комплекс по дисциплине 1.02 MB
  Содержание дисциплины, структурированное по видам учебных занятий с указанием их объемов в часах. Методические указания по выполнению отдельных видов учебной работы. Организация промежуточного и итогового контроля знаний.