Русский English ДонНТУ Портал магистров ДонНТУ

АВТОРЕФЕРАТ

Сергеечев Захар Сергеевич

Тема магистерской работы: Исследование показателей работоспособности комбинированного инструмента "Сверло-резец".

Руководитель: Малышко И.А.

Автобиография Библиотека Отчет о поиске Ссылки Индивидуальное задание
СОДЕРЖАНИЕ
1 ВВОДНАЯ ЧАСТЬ.
  АКТУАЛЬНОСТЬ.
  ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ.
  ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ.
  ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ ИССЛЕДОВАНИЙ.
2 ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ.
  ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ.
  СОБСТВЕННЫЕ РАЗРАБОТКИ.
3 ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
  ВЫВОДЫ.
  ЛИТЕРАТУРА.

1 ВВОДНАЯ ЧАСТЬ.

АКТУАЛЬНОСТЬ. Наиболее эффективный путь повышения производительности в автоматизированном производстве – это концентрация операций или переходов. Однако при высокой степени концентраций операций повышается сложность оборудования, снижается его надежность, а следовательно, увеличиваются простои и растет себестоимость продукции. Концентрация переходов увеличивает сложность инструмента, а оборудование упрощается. При этом увеличивается число отказов, связанных с инструментом (поломки), а время на наладку инструмента сокращается [1].
Совместимость операций или переходов зависит от требуемой точности обработки и шероховатости поверхности. Принятый порядок выполнения операций и переходов определяет тип инструмента, необходимый для их реализации.
Максимальная эффективность концентрации операций или переходов достигается за счет применения комбинированных инструментов.
Применение комбинированных инструментов обеспечивает следующие преимущества:
Комбинированные инструменты обладают рядом существенных недостатков: высокая степень концентрации режущих кромок у комбинированного инструмента обеспечивает срезание большой массы металла. А это, в свою очередь, увеличивает концентрацию сил и температуры резания на одном корпусе инструмента, что ухудшает условия его работы. Рост сил приводит к увеличению шероховатости поверхности, а иногда и к поломке инструмента. Рост температуры увеличивает износ инструмента.
Учитывая, что концентрация режущих кромок также увеличивает температуру резания, период стойкости комбинированного инструмента может быть значительно меньше, чем у одномерных инструментов.
Необходимо отметить, что недостатки, присущие комбинированному инструменту, в значительной степени присущи и одномерным инструментам. Учитывая многопараметрический характер воздействий рабочих процессов на комбинированный инструмент, недостатки, присущие одномерным инструментам, при работе комбинированным инструментом проявляются еще в большей степени.
Тема работы является актуальной, так как направлена на повышение производительности токарных станков за счет комбинированного инструмента, которые ограниченно применяются на данном виде оборудования.

Содержание

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ – спроектировать конструкцию инструмента, для одновременной обработки отверстия и наружной цилиндрической поверхности, позволяющего повысить производительность оборудования в 1,5 – 2 раза.
ОСНОВНЫМИ ЗАДАЧАМИ РАБОТЫ, являются:
Содержание

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Использование предложенного инструмента позволяет обеспечить универсальность и точность настройки инструмента, повысить производительность обработки.

Содержание

ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ ИССЛЕДОВАНИЙ. Комбинированный инструмент сверло-зенкер (рисунок1) [2] состоит из сверла 1 с цилиндрическим хвостовиком 2, в винтовых канавках которого размещены пластины зенкера 4, которые крепятся в корпусе зенкера 3. Со стороны рабочей части корпус зенкера рассечен несквозными радиальными прорезами 5 и представляет собой цангу. Со стороны хвостовика корпус зенкера выполнен в виде резьбовой втулки 6. Наружная коническая поверхность 7 цанги на участке, примыкающем к резьбовой втулке 6. Диаметр отверстия корпуса 3 зенкера выполнен больше, чем диаметр сверла. На резьбовую втулку 6 корпуса 3 зенкера навинчена внутренней резьбой 8 переходная оправка 9. Наружная поверхность переходной оправки 9 предназначена для крепления инструмента в патроне станка, а внутренняя – содержит отверстие, совпадающее по диаметру с хвостовиком 2 сверла, и имеет с задней стороны резьбовой участок 10 под фиксирующий винт 11.



Рисунок 1 – Комбинированный инструмент сверло–зенкер

Недостатком этого изобретения есть то, что обработка ведется только отверстия, со снятием фаски. Наружная цилиндрическая поверхность при этом не может быть обработана. Обработка отверстия зенкером также затруднена, так как размещение режущих пластин в стружечных канавках затрудняет отвод стружки из под сверла.
На рисунке 2 представлена конструкция зенкер-резец [3, с.380, фиг.3]. Он содержит режущий осевой инструмент с винтовыми канавками (зенкер) размещенный внутри корпуса и два резца расположенных на корпусе под углом по отношению к оси зенкера. Инструмент предназначен для обработки внутренней цилиндрической поверхности зенкером и наружной цилиндрической поверхности резцами.


Рисунок 2 – Комбинированный инструмент зенкер–резец

Недостатком изобретения является то, что для обеспечения перпендикулярности торца цилиндрической части, резец устанавливается под углом равным главному углу в плане , это не позволяет одновременно устанавливать требуемую величину настройки резца в осевом и радиальном направлении. В ближайшем аналоге отсутствует механизм регулировки инструмента, что не позволяет настроить инструмент на станке. Такую конструкцию инструмента возможно использовать для одного типа деталей. Использование данного инструмента для обработки разных типов деталей затруднено, так как отсутствует механизм переналадки, что ограничивает универсальность.

Содержание

2 ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ. Существующие конструкции комбинированных инструментов можно классифицировать согласно представленной структурной схемы на рисунке 3 [1 и 4].
Согласно приведенной схемы комбинированный инструмент разделяется по типу на однотипный и разнотипный.


Рисунок 3 – Схема классификации комбинированных инструментов

Однотипные инструменты (рисунки 4 – 9) применяются при обработке поверхностей различных диаметров, расположенных последовательно на одной оси. В некоторых случаях однотипные инструменты могут применяться для последовательной обработки поверхностей одного диаметра, например, черновое и чистовое развертывание отверстий, нарезание и калибрование резьбы.


Рисунок 4 – Сверло двухступенчатое, цельное


Рисунок 5 – Сверло двухступенчатое со сменными пластинами


Рисунок 6 – Зенкер двухступенчатый, цельный


Рисунок 7 – Зенкер двухступенчатый со сменными пластинами


Рисунок 8 – Развертка двухступенчатая, цельная


Рисунок 9 – Трех резцовый расточной блок

Разнотипные инструменты (рисунки 10 – 11) в большинстве случаев применяются для последовательной обработки поверхностей одного диаметра, например, отверстий и нарезания резьбы, зенкерования и развертывания, сверления и растачивания и т.д. Разнотипные инструменты применяются иногда для обработки поверхностей разных диаметров, но расположенных на одной оси, например, одновременного сверления отверстия и наружного точения.


Рисунок 10 – Сверло–зенкер


Рисунок 11 – Сверло–развертка

По количеству ступеней, используемые на практике, комбинированный инструмент разделяется на 2 – 6 ступенчатые.
По конструктивному исполнению КИ разделяются на цельные, составные и насадные.
Цельные комбинированные инструменты (рисунки 4, 6, 8, 11) изготавливаются из однородных по наименованию и марке материалов.
К составным относятся инструменты (рисунки 5, 7), которые состоят из корпуса, к которому при помощи сварки, пайки, клея, винтов, рифлений и т.д. крепятся режущие элементы. Эффективным является применение комбинированных инструментов с неперетачиваемыми пластинками. Неперетачиваемые пластинки позволяют относительно быстро получать любую, комбинацию режущих кромок. Недостатком инструментов с неперетачиваемыми пластинками является громоздкость элементов крепления.
Насадные комбинированные инструменты (рисунки 9, 10) или наборы, объединяют однотипные или разнотипные инструменты общей оправкой или одним из инструментов. Примером составных инструментов могут служить зенковка, насаженная на сверло, несколько насадных зенкеров или разверток различных диаметров, закрепленных на одной оправке и т. д.
По схемам резания комбинированные инструменты разделяются на:

Рисунок 12 – Параллельная схема резания


Рисунок 13 – Последовательная схема резания


Рисунок 14 – Комбинированная схема резания

По параллельной схеме работают однотипные комбинированные инструменты, например, ступенчатый зенкер, ступенчатая развертка. По параллельной схеме могут работать и разнотипные инструменты, например, развертка–метчик. Разнотипные инструменты могут работать по параллельной схеме в том случае, когда инструменты всех ступеней позволяют работать с одинаковыми режимами резания, что является характерным, например, для развертки и метчика.
Комбинированные инструменты с параллельной схемой резания обеспечивают высокую производительность обработки за счет сокращения машинного времени. Недостатком параллельной схемы является увеличение составляющих сил резания. Кроме того, при параллельной схеме увеличивается количество выделяемого тепла, что ведет к снижению стойкости инструмента. По последовательной схеме работают разнотипные режущие инструменты, например, сверло–метчик. Недостатки, наблюдаемые при параллельной схеме резания, при последовательной – практически устраняются. Однако при работе разнотипными инструментами по последовательной схеме переход инструмента на работу новой ступенью требует изменения режимов резания.
Комбинированная схема резания инструментов заключается в том, что в работу вступает одна или несколько ступеней, а затем вступают остальные ступени или наоборот: сначала в работу вступают все ступени, а затем количество одновременно работающих ступеней уменьшается. Последовательность работы ступеней и количество их, одновременно работающих, определяется соотношением между длинами отверстий и ступенями инструментов. Комбинированная схема используется при работе как однотипных, так и разнотипных инструментов. Например, при обработке трехступенчатым зенкером (однотипный инструмент) двух отверстий и снятия фаски, инструмент при обработке двух отверстий работает по параллельной схеме, а при снятии фаски – по последовательной. При обработке отверстия сверло-зенкером (разнотипный инструмент) вначале в работу вступает сверло (последовательная схема), затем наряду со сверлом в работу вступает зенкер (параллельная схема), а после выхода сверла работает один зенкер (последовательная схема). С увеличением количества ступеней обрабатываемого отверстий, число вариантов схем резания увеличивается.
Применение комбинированной схемы резания позволяет варьировать величинами сил, действующих на инструмент, а следовательно, исключить поломки инструментов, повысить точность обработки. Производительность обработки при комбинированной схеме ниже, чем при параллельной схеме резания, но выше, чем при последовательной.

Содержание

СОБСТВЕННЫЕ РАЗРАБОТКИ. Для обеспечения универсальности и повышенной точности комбинированного инструмента необходимо применить узлы позволяющие производить быструю и точную переналадку на разные размеры детали.
Комбинированный инструмент сверло-резец (рисунок 15), состоящий из корпуса 1 с регулируемой втулкой 2, в которой расположен осевой инструмент 3 (сверло). Регулирование вылета сверла осуществляется за счет вращения регулировочной гайки 4 по наружной трапецеидальной резьбе втулки. Образующаяся при этом резьбовая пара гайка-втулка обеспечивает осевое перемещение инструмента, который не имеет вращения из-за шпонки 5. После достижения требуемой величины вылета, гайка фиксируется на втулке с помощью винта 6, а сама втулка в корпусе – винтами 7.
На корпусе закреплена резцовая державка 8, на наклонной поверхности 9. Она снабжена узлом крепления, выполненным в виде наклонного паза 12 в форме ласточкиного хвоста. Перемещение державки по наклонной поверхности 9 осуществляется гайкой 10 и винтом 11 соединенные с корпусом при помощи сферической канавки 14. Фиксация державки осуществляется при помощи винта 15.
Державка снабжена резцом 13 выполненным в виде микробора, для обработки наружной поверхности и позволяющим производить точную наладку на размер.


Рисунок 15 – Сверло–резец

Работа изобретения заключается в наладке на обрабатываемые размеры (рисунок 16) и в обработке детали (рисунок 17).

Рисунок 16 – Схема наладки инструмента на обрабатываемые размеры
(Для просмотра анимации подведите к рисунку курсор мыши)

Наладка инструмента состоит из трех этапов:
  1. Настройка вылета осевого инструмента 3 (сверла). Осевое перемещение сверла 3 в регулируемой втулке 2 относительно корпуса 1 осуществляется при помощи гайки 4. После достижения требуемой величины вылета, гайка стопорится на втулке с помощью винта 6, а сама втулка в корпусе – винтами 7. Шпонка 5 препятствует поворот втулки относительно корпуса.
  2. Грубая настройка на наружный цилиндрический диаметр и длину, выполняется при перемещении державки 8 с резцом 13 по наклонной поверхности 9, выполненной в виде наклонного паза 12 в форме ласточкиного хвоста. Перемещение осуществляется гайкой 10 и винтом 11 соединенные с корпусом при помощи сферической канавки 14. Державки крепится к корпусу винтом 15.
  3. Точная настройка на наружный цилиндрический диаметр. Осуществляется при помощи резца 13 выполненного в виде микробора, для обработки наружной поверхности, конструкция которого позволяет производить наладку на размер.

Рисунок 17 – Схема обработки детали
(Для просмотра анимации подведите к рисунку курсор мыши)


Содержание

3 ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

ВЫВОДЫ. На основе анализа существующих конструкций разработан комбинированный инструмент для одновременной обработки отверстия и наружной цилиндрической поверхности, в котором за счет новых конструктивных признаков и их расположения обеспечивается универсальность инструмента, повышение производительности обработка и точность настройки инструмента на станке, при переходе на обработку разных деталей.
На представленную, в работе, конструкцию комбинированного инструмента «Сверло-резец» подана заявка на получения патента Украины на изобретение.
В дальнейшем планируется произвести расчет перемещения от сил резания, перемещения от зазоров в соединении. Произвести проверку в прикладных пакетах.

Содержание

ЛИТЕРАТУРА.
  1. Малышко И.А. Осевые комбинированные инструменты (рекомендации по проектированию и эксплуатации). Донецк: ПКТИ, 1996. – 135с.
  2. Сверло-зенкер. А.с. СССР №1696175 А1, МПК5 В23В51/08, Заявка 4745900/08 от 29.08.89. Опубл. 07.12.91. Бюл. №45.
  3. Шатин В.Н. и Денисов П.С. Режущий и вспомогательный инструмент. Справочник. – М.: Машиностроение, 1968. – 380с.
  4. Родин П.Р. Металлорежущие инструменты. – К.: Издательское объединение «Вища школа», 1974. – с.132–136.
Содержание

Автобиография Библиотека Отчет о поиске Ссылки Индивидуальное задание
ДонНТУ Портал магистров ДонНТУ Поисковая система ДонНТУ