Технология изготовления зубчатых колес (ЗК) является одной из важнейших в области машиностроения, а проектирование и разработка инструмента для обработки этих колес является важной задачей. В условиях современного развития машиностроения, его быстрого переориентирования на новое производство, использование современных станков с ЧПУ и автоматизированных комплексов, появляется потребность в новом инструменте. Поэтому, при решении задач проектирования инструмента, ставится задача автоматизации расчета геометрических параметров. Данная работа ориентирована на создание программы расчета геометрических параметров обкаточного резца, для обработки зубчатых колес внутреннего зацепления.

На рис. 1 представлена упрощенная блок-схема программы для расчета режущих кромок обкаточного резца. Рассмотрим более подробно каждый из блоков данного алгоритма.

Рисунок 1 – Блок-схема программы для расчета режущих кромок обкаточного резца

1. Начало программы.

2. Ввод исходных данных:

• m – модуль обрабатываемого ЗК;
• z₁ – число зубьев обрабатываемого ЗК;
• z­­₁₀ – число зубьев обкаточного резца;
• β₁ – угол наклона зубьев обрабатываемого ЗК;
• α – угол профиля исходного профиля;
• h^*_a – коэффициент высоты головки;
• c^* – коэффициент радиального зазора.

3. Определение значения угла δ_y радиуса текущей точки R_y, (рис. 2), необходимого для вычисления координат точек профиля обрабатываемого ЗК.

                                      (1)

Рисунок 2 – Параметры зубчатого колеса внутреннего зацепления

4. Определение максимального и минимального значений R_yдля профиля обрабатываемого ЗК.

5. Определение координат профиля ЗК в подвижной системе O₁x₁y₁z₁, жестко связанной с изделием:

                                                                    (2)

6. Преобразование координат профиля ЗК из системы O₁x₁y₁z₁ в подвижную систему координат O₀x_wy_wz_w, жестко связанной с обкаточным резцом (рис. 3), с помощью матрицы преобразования. Матрица преобразования рассчитывается в подпрограмме уравнением (3).

                                                          (3)

7. Определение скорости относительного движения звеньев V_отн векторным методом.

8. Определение проекций вектора нормали N к профилю обрабатываемого зубчатого колеса.

9. Преобразование проекций вектора нормали N, записанных в подвижной СК O₁x₁y₁z₁, в СК O₀x_wy_wz_w, жестко связанной с обкаточным резцом, с помощью матрицы преобразования (3).

10. Решение характеристического уравнения (4). Определение уравнения поверхности, огибающей боковую поверхность зуба ЗК при его движении относительно обкаточного резца.

(4)

Рисунок 3 – Схема внутреннего станочного зацепления обкаточного резца с обрабатываемой деталью

11. Выбор передней поверхности. Решение уравнения ПП.

12. Определение погрешности несовпадения точки режущей кромки и передней поверхности.

13. Определение координат режущих кромок зуба обкаточного резца, как результат совместного решения уравнений, полученных на стадиях 10 и 11. Вывод данных (координат).

14. Согласованный доворот зубчатого колеса и обкаточного резца на угол Δ_φ, для последующего перерасчета погрешности несовпадения точки РК и ПП.

15. Конец программы.

На основе выше приведенного алгоритма формируется программа расчета координат режущих кромок обкаточного резца, для обработки зубчатых колес внутреннего зацепления. Также программа позволит производить расчеты для проектирования обкаточных резцов для обработки ЗК и внешнего зацепления.

1. Петухов Ю.Е. Формообразование численными методами / Ю.Е. Петухов. – М. : «Янус-К», 2004. – 200 с.
2. Колесов Н.В. Компьютерная модель дисковых фасонных затылованных фрез / Колесов Н.В., Петухов Ю.Е., Баринов А.В. // Вестник машиностроения. – 1999. – №6. – С. 57-61..
3. Колесов Н.В. Математическая модель червячной фрезы с протуберанцем / Колесов Н.В., Петухов Ю.Е. // СТИН. – 1995. – №6. – С. 26-29.
4. Петухов Ю.Е., Математическая модель криволинейной режущей кромки спирального сверла повышенной стойкости / Ю.Е. Петухов, А.А. Водовозов // Вестник МГТУ «СТАНКИН». – 2012. – №3. – С. 28-32.
5. Петухов Ю.Е. Некоторые направления развития САПР режущего инструмента / Ю.Е. Петухов // СТИН. – 2003. – №8. – С. 26-30.
6. Петухов  Ю.Е. Затачивание по передней поверхности спиральных сверл с криволинейными режущими кромками / Ю.Е. Петухов, А.А. Водовозов // Вестник МГТУ «СТАНКИН». – 2014. – №1 (28). – С. 39-43.
7. Петухов Ю.Е. Разработка конструкции инструмента для прорезания канавок в отверстиях на основе анализа функциональных связей между параметрами конструкции и эксплуатационными показателями процесса обработки /Петухов Ю.Е., Домнин П.В., Тимофеева А.А./ Вестник МГТУ Станкин. 2015. № 2 (33). С. 12-16.
8. Петухов Ю.Е. Cпособ шлифования фасонных валов. Патент на изобретение RUS 863310  04.05.1979
9. Петухов Ю.Е. Задачи по формообразованию при обработке резанием /Петухов Ю.Е., Колесов Н.В., Юрасов С.Ю.// Вестник машиностроения. 2014. № 3. С. 65-71.
10. Петухов Ю.Е. Определение задних кинематических углов при обработке винтовых фасонных поверхностей стандартными фрезами прямого профиля./ Петухов Ю.Е., Домнин П.В.// Вестник МГТУ Станкин. 2014. № 2 (29). С. 27-33
11. Петухов Ю.Е. Способ формообразования фасонных винтовых поверхностей./Петухов Ю.Е., Домнин П.В./ Патент на изобретение RUS 2447972  24.06.2010
12. Петухов Ю.Е. Устройство для правки фасонных шлифовальных кругов. Патент на изобретение RUS 823101 21.03.1979
13. Петухов Ю.Е. Способ обработки цилиндрических поверхностей патент на изобретение RUS 904999 04.05.1979
14. Петухов Ю.Е. Компьютерное моделирование обработки винтовой канавки на заготовке концевой фрезы./ Петухов Ю.Е, Домнин П.В.// Известия Московского государственного технического университета МАМИ. 2011. № 2. С. 156-164.
15. Петухов Ю.Е. Прибор для профилирования червячных фрез. Патент на изобретение RUS 878467 07.12.1978
16. Процессы формообразования и САПР металлорежущего инструмента: учеб. пособие / Артюхин Л.Л., Балыков А.В., Гречишников В.А., Домнин П.В., Колесов Н.В., Косарев В.А., Петухов Ю.Е., Романов В.Б., Седов Б.Е., Тарасов А.В., Щербаков В.Н., Юрин С.В.; под общей редакцией В.А. Гречишникова. – М.: ГОУ ВПО МГТУ «Станкин», 2010.  356 с.
17. Гречишников В. А. Современные методы решения задач формообразования сложного режущего инструмента./ Гречишников В. А., Домнин П. В., Косарев В. А., Петухов Ю. Е.,  Романов В. Б., Седов Б. Е./ СТИН. 2013. № 12. С. 6-11.
18. Grechishnikov V.A. Shaping by means of complex cutting tools/Grechishnikov V.A., Domnin P.V., Kosarev V.A., Petukhov Yu.E., Romanov V.B., Sedov B.E./ Russian Engineering Research. 2014. Т. 34. № 7. С. 461-465.
19. Petukhov, Y.E. Shaping precision in machining a screw surface / Y.E. Petukhov, P.V. Domnin // Russian Engineering Research. – 2011. – T. 31. – №10. – С. 1013-1015.
20. Kolesov, N.V. Computer models of cutting tools / N.V. Kolesov, Y.E. Petukhov // Russian Engineering Research. – 2007. – T. 27. – №11. – С. 812-814.
21. Petukhov, Y.E. Determining the shape of the back surface of disc milling cutter for machining a contoured surface / Y.E. Petukhov, A.V. Movsesyan // Russian Engineering Research. – 2007. – T. 27. – №8. – С. 519-521.
22. Petukhov Yu.E. Some directions of cutting tool cad system development./ Petukhov Yu.E.// Russian Engineering Research. 2003. Т. 23. № 8. С. 72-76.
23. Petukhov Yu.E. Curvilinear cutting edge of a helical bit with uniform life./ Petukhov Yu.E.// Russian Engineering Research. 2014. Т. 34. № 10. С. 645-648.
24. Kolesov N.V. The mathematical model of a hob with protuberances./Kolesov N.V., Petukhov Yu.E.// Russian Engineering Research. 1995. Т. 15. № 4. С. 71-75.
25. Engineering Research. – 2007. – T. 27. – №8. – С. 519-521.
26. Petukhov Yu.E. Geometric shaping in cutting./ Petukhov Yu.E., Kolesov N.V., Yurasov S.Yu.// Russian Engineering Research. 2014. Т. 34. № 6. С. 374-380.
27. Кирютин А.С. Векторный метод определения скорости относительного движения при проектировании обкаточных резцов для обработки эвольвентных зубчатых колес внутреннего // Машиностроитель. 2015. № 7. – С. 15-19, ил. 2.
28. Кирютин А.С. Определение скорости относительного движения звеньев векторным методом при проектировании специального обкатного инструмента для обработки зубчатых колес с внутренним венцом // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 5 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/05/53698
29. Кирютин А.С. Определение проекций вектора нормали к профилю изделия при проектировании зуборезного обкатного инструмента для обработки эвольвентных зубчатых колес внутреннего зацепления // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 10 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/10/58290
30. Балков В.П., Каменецкий Л.И., Кирютин А.С., Негинский Е.А., Отт О.С., Пищулин Д.Н. Современные технологические подходы при изготовлении цилиндрических зубчатых колес в условиях мелкосерийного производства и особенности расчета и проектирования зуборезного инструмента. // Металлообработка. – 2015. – №4 (88). – С.2-6.
31. Кирютин А.С. Решение прямой задачи профилирования обкаточного резца методом трехмерного моделирования в среде t-Flex CAD 3D // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 12 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/12/4096

Все статьи автора «Кирютин Алексей Сергеевич»