Оценка влияния технологических факторов на качество сопряжения поверхностей собираемых деталей

Объект исследования – точность сопрягаемых
поверхностей при концевом фрезеровании
нежестких деталей.
Предмет исследования. Влияние составляющих
силы резания при концевом фрезеровании на
точность сопрягаемых поверхностей и плотность
их прилегания в сборочной единице.

Цель работы – разработка методики, позволяющей достичь плотного прилегание сопрягаемых поверхностей и возможности их точного взаимного перемещения.

Задачи работы:
провести обзор технологических факторов,
влияющих на точность механической обработки
деталей машин;
сравнить известные методики определения силовых
параметров;
выполнить моделирование концевого
фрезерования нежесткого образца и оценить
возникшие погрешности обработки и деформации фрезы;
создать модель нежесткой базовой детали и
сопрягаемой с ней ответной детали, провести
экспериментальную проверку принятой модели.

Актуальность работы - повысить эффективность
технологической подготовки производства изделий
машиностроения, в которых необходимо обеспечить
плотное прилегание поверхностей сопрягаемых деталей,
улучшить качество их механической обработки и снизить
затраты на выполнение сборочных работ.

Научная новизна – разработка модели составляющих
силы резания с учетом суммарной площади срезаемого
слоя, включающей фрезу и нежесткую деталь, методику
создания трехмерной модели ответной детали.
При этом выявлено, что составляющие сил резания носят
переменный характер по направлению и амплитуде, в
том числе, по причине деформацией концевой фрезы и
нежесткой детали, а, следовательно, с колебанием глуби-
ны резания в процессе обработки.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ТОЧНОСТЬ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

Виды допусков и их изображение на чертежах

МЕТОДЫ ДОСТИЖЕНИЯ ТОЧНОСТИ
ЗАМЫКАЮЩЕГО ЗВЕНА

Шаг 1 - Разработка модели исходной и ответной деталей без погрешностей
Рисунок - ИЖ-27ЕМ
Программно-технологический комплекс изготовления точно сопряжённых
деталей на основе решений DELCAM

… Программно-технологический комплекс изготовления точно сопряжённых
деталей на основе решений DELCAM
Шаг 2 - Виртуальная сборка моделей исходной и ответной деталей без погрешностей
Шаг 3 - Внесение погрешности в модель исходной детали
Шаг 4 - Экспорт модели исходной детали с внесённой погрешностью в PowerMILL

Шаг 5 – Рассчитанные траектории движения инструментов в PowerMILL и изготовление детали
Шаг 6 – Измерение полученной ответственной поверхности исходной детали на КИМ
с помощью PowerINSPECT
Шаг 7 – Измерение и анализ полученных отклонений
… Программно-технологический комплекс изготовления точно сопряжённых
деталей на основе решений DELCAM

Шаг 9 - Визуальная проверка качества сопряжения поверхностей
Шаг 8 – Корректировка сопрягаемой поверхности ответной детали и визуализация
программы ее чистовой обработки
… Программно-технологический комплекс изготовления точно сопряжённых
деталей на основе решений DELCAM

Рисунок – Силы, действующие на зуб цилиндрической фрезы
при встречном (а) и попутном (б) фрезеровании
Схемы фрезерования цилиндрической фрезой
а) б)

Методика профессора Грановского
ОБЗОР МЕТОДИК ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ ФРЕЗЕРОВАНИЯ

Рисунок – Характер изменения силы резания Pн при
значениях коэффициента кратности
ОБЗОР МЕТОДИК ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ ФРЕЗЕРОВАНИЯ…

Методика профессора Боброва В.Ф.
ОБЗОР МЕТОДИК ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ ФРЕЗЕРОВАНИЯ…

Расчет тангенциальной силы фрезерования посредством степенных уравнений,
фигурирующих в отечественной справочной литературе, вида:
ОБЗОР МЕТОДИК ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ ФРЕЗЕРОВАНИЯ…

ОБЗОР МЕТОДИК ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ ФРЕЗЕРОВАНИЯ…

ОБЗОР МЕТОДИК ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ ФРЕЗЕРОВАНИЯ…

ОБЗОР МЕТОДИК ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ ФРЕЗЕРОВАНИЯ…

ОБЗОР МЕТОДИК ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ ФРЕЗЕРОВАНИЯ…
Рисунок – Схема действия составляющих сил резания на элементарном участке
Обобщенные выражения для тангенциальной и радиальной сил для i-го дискового элемента в j-м угловом положении фрезы на k-м зубе имеют вид:

ПРЕДЛОЖЕННАЯ МЕТОДИКА
Исходные данные
Концевая цилиндрическая фреза с винтовыми зубьями правая 2220-0007 ГОСТ 17025-71, Р6М5, ∅6 мм, угол наклона режущей кромки ω = 35°, число зубьев фрезы Z = 4.
Заготовка: пластина 80х80х10 мм Д16АМ ГОСТ 21631-76.
Режимы резания: t = 1 мм; Sz = 0,05 мм/зуб; B = 10 мм.
Станок: вертикально-фрезерный с ЧПУ X3K.
Формулы для расчета элементов срезаемого слоя составляющих силы резания

Составляющие силы резания при встречном фрезеровании концевой фрезой
Рисунок – Схема действия составляющих силы
резания на зуб фрезы (а) и на элементарном участке (б)
а) б)

Элементы срезаемого слоя при встречном фрезеровании концевой фрезой
Рисунок – Расчетная схема определения толщины слоя, срезаемого зубом фрезы

Составляющие силы резания с учетом координат станка:

Режущий инструмент
Рисунок – Фреза концевая 2220-0007 Р6М5:
а – фото фрезы; б – 3D – модель.
а)
б)

Рисунок – 3D – модель опытного образца изделия

Вертикально-фрезерный станок с ЧПУ X3K

Рисунок – Обработка детали

Рисунок – Эскиз опытного образца нежесткой детали