izvestswsuИзвестия Юго-Западного государственного университетаProceedings of the Southwest State University2223-15602686-6757ЮЗГУ10.21869/2223-1560-2019-23-3-8-17izvestswsu-524Research ArticleМашиностроение и машиноведениеMechanical engineering and machine scienceПовышение эффективности чистовой обработки крупномодульных зубчатых колесImproving the Finishing Efficiency of Coarse-Grained Gear Wheelshttps://orcid.org/0000-0002-3012-0383ЕмельяновС. Г.EmelianovS. G.mtio@kurskstu.ruЧевычеловС. А.ChevychelovS. A.ХомутовР. Н.KhomutovR. N.ФГБОУ ВО «Юго-Западный государственный университет»Southwest State University201906092019233817Copyright © Емельянов С.Г., Чевычелов С.А., Хомутов Р.Н., 20192019Емельянов С.Г., Чевычелов С.А., Хомутов Р.Н.Emelianov S.G., Chevychelov S.A., Khomutov R.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestswsu.elpub.ru/jour/article/view/524Цель исследования

Цель исследования. Повышение производительности чистовой обработки крупномодульных зубчатых колес на станках с программным управлением.

Методы

Методы. Метод дискретного копирования, теория проектирования режущих инструментов, методы математического и компьютерного программирования.

Результаты

Результаты. Анализ источников показал, что повышение производительности чистового фрезерования крупномодульных зубчатых колес за счет использования возможностей современного оборудования с программным управлением является актуальной задачей. Рассмотрены вопросы повышения производительности чистовой обработки крупномодульных зубчатых колес на станках с программным управлением гиперболоидными фрезами, оснащенными сменными многогранными пластинами (СМП) с прямолинейной режущей кромкой, расположенной под углом λ к оси вращения инструмента. Предложен метод управления точностью формообразования поверхностей, образующая которых представляет собой участок (совокупность участков) выпуклых кривых за счет установки режущего инструмента относительно профиля эвольвенты (четвертая ось станка) и относительно направления подачи (пятая ось станка). Авторами разработан метод дискретного копирования набором гиперболоидных фрез боковой поверхности зуба крупномодульных зубчатых колес, который позволяет обеспечить 6 степень точности по параметру погрешность профиля зуба.

Заключение

Заключение. Приведенные результаты исследования позволят повысить производительность чистовой обработки зубьев крупномодульных зубчатых колес на станках с программным управлением за счет сокращения количества проходов, необходимых для обработки одной боковой поверхности зуба, в сравнении с методами непрерывного обката и высокоскоростного концевого фрезерования. Предложенные конструкции режущего инструмента обладают достаточной универсальностью для обработки широкой номенклатуры крупномодульных зубчатых колес, что актуально в ремонтном и мелкосерийном производстве.

Purpose of research

Purpose of research. Improving the finishing performance of coarse-grained gear wheels on software-controlled machines.

Methods

Methods.  The method of discrete copying, the theory of designing cutting tools, methods of mathematical and computer programming.

Results

Results. It is an urgent task to improve the performance of fine milling of coarse-grained gear wheels by using the capabilities of modern software-controlled equipment. Here we consider the issues of improving the finishing performance of coarse-grained gear wheels on software-controlled machines of hyperboloid mills equipped with interchangeable polyhedral plates (IPP) with a straight cutting edge located at an angle λ to the instrument axis of rotation. It is proposed a method for controlling the accuracy of shaping surfaces, generatrix of which forms a section (set of sections) of convex curves by installing a cutting tool relative to the evolvent profile (fourth axis of the machine) and relative to the feed direction (fifth axis of the machine). The authors have developed a discrete copying method with a set of hyperboloid cutters of tooth surface of coarse-grained gear wheels. It allows us to ensure the 6th degree of accuracy in the parameter of the tooth profile error.

крупномодульные зубчатые колесагиперболоидные фрезыточность обработкиметоды формообразованияcoarse-grained gear wheelshyperboloid millsprocessing accuracymolding methodsReferencesОтт О.С. Сборные дисковые зуборезные фрезы и процесс механической обработки крупномодульных зубчатых колес на станках с ЧПУ // Известия Московского государственного технического университета МАМИ. 2011. № 1 (11). С. 174-177.Оtt О.S. Sbornye diskovye zuboreznye frezy i protsess mekhanicheskoi obrabotki krupnomodul'nykh zubchatykh koles na stankakh s ChPU [Teams disc gear cutter and the machining process of coarse-grained gear wheels on CNC machines]. Izvestiya Moskovskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta MAMI = Proceedings of Moscow state technical University MAMI, 2011, no. 1 (11), pp. 174-177 (In Russ.).Басова Е.В., Добротворский C.C. Кинематика формообразования эвольвентной и трохоидальной поверхностей при высокоскоростном концевом фрезеровании // Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні. 2011. № 2. С.132-137.Basova Е.V., Dobrotvorskii S.S. Kinematika formoobrazovaniya evol'ventnoi i trokhoidal'noi poverkhnostei pri vysokoskorostnom kontsevom frezerovanii [Kinematics of formation of involute and trochoidal surfaces at high-speed end milling]. Novі materіali і tekhnologії v metalurgії ta mashinobuduvannі, 2011, no. 2, pp.132-137 (In Russ.).Емельянов С.Г., Чевычелов С.А., Чистяков П.П. Разработка САПР гиперболоидных фрез для обработки эвольвентных профилей // Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2014. № 4 (205). С. 42-46.Emelianov S.G., Chevychelov S.A., Chistyakov P.P. Razrabotka SAPR giperbolo-idnykh frez dlya obrabotki evol'ventnykh profilei [The development of CAD hyperboloid of milling cutters for machining of involute profiles]. Spravochnik. Inzhenernyi zhurnal s prilozheniem = The Directory. Engineering journal with the app, 2014, no. 4 (205), pp. 42-46 (In Russ.).Emelyanov S.G., Chevychelov S.A., Chistyakov P.P., Chevychelov I.N. Optimization of parameters for hyperbolic railhead profile // Proceedings of 2015 International Conference on Mechanical Engineering, Automation and Control Systems, MEACS 2015. Tomsk, 2015. С. 1-4.Emelianov S.G., Chevychelov S.A., Chistyakov P.P., Chevychelov I.N. Optimization of parameters for hyperbolic railhead profile // Proceedings of 2015 International Conference on Mechanical Engineering, Automation and Control Systems, MEACS 2015. Tomsk, 2015. С. 1-4.Emelianov S.G., Chevychelov S.A., Bobryshev D.A. The dimensional analysis at modular tool design // Modern materials and technologies. 2009. № 1. С. 219-224.Emelianov S.G., Chevychelov S.A., Bobryshev D.A. The dimensional analysis at modular tool design. Modern materials and technologies, 2009, no. 1, pp. 219-224.Емельянов С.Г., Чевычелов С.А., Чистяков П.П. Схемы формообразования гиперболоидными инструментами // Известия Тульского государственного университе-та. Технические науки. 2017. № 8-1. С. 133-140.Emelianov S.G., Chevychelov S.A., Chistyakov P.P. Skhemy formoobrazovaniya gi-perboloidnymi instrumentami [Schemes of formation of hyperboloid instruments]. Izvestiya Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Tekhnicheskie nauki = Proceedings of Tula state University. Technical science, 2017, no. 8-1, pp. 133-140 (In Russ.).Чевычелов С.А., Гладышкин А.О. Определение параметров производящей поверхности гиперболоидных фрез // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2012. № 2-3. С. 113-115.Chevychelov S.A., Gladishkin А.О. Opredelenie parametrov proizvodyashchei po-verkhnosti giperboloidnykh frez [Determination of the parameters of the producing surface of hyperboloid mills]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Tekhnika i tekhnologii = Proceedings of Southwest State University. Series: Engineerin-gandtechnology, 2012, no. 2-3, pp. 113-115 (In Russ.).Чевычелов С.А., Чевычелов И.Н. Особенности проектирования гиперболоидных инструментов // Современные материалы, техника и технологии. 2015. № 3 (3). С. 260-264.Chevychelov S.A., Chevychelov I.N. Osobennosti proektirovaniya giperboloidnykh instrumentov [Design features of hyperboloid tools]. Sovremennye materialy, tekhnika i tekhnologii = Modern materials, engineering and technology, 2015, no. 3 (3), pp. 260-264.Чевычелов С.А., Чистяков П.П., Олексюк В.С. Повышение производительности обработки зубчатых колес // Актуальные проблемы в машиностроении. 2015. № 2. С. 148-151.Chevychelov S.A., Chistyakov P.P., Oleksjuk V.S. Povyshenie proizvoditel'nosti obrabotki zubchatykh koles [Increase of productivity of gears processing]. Aktual'nye prob-lemy v mashinostroenii = Actual problems in mechanical engineering, 2015, no. 2, pp. 148-151 (In Russ.).Емельянов С.Г., Чевычелов С.А. Повышение качества обработанной поверхности путем выбора рациональной схемы формообразования // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2004. № 3. С. 86-88.Emelianov S.G., Chevychelov S.A. Povyshenie kachestva obrabotannoi poverkhnosti putem vybora ratsional'noi skhemy formoobrazovaniya [Improving the quality of the treated surface by choosing a rational scheme of shaping]. Problemy mashinostroeniya i avtomatizatsii = Problems of engineering and automation, 2004, no. 3, pp. 86-88 (In Russ.).Чевычелов С.А. Определение параметров гиперболического профиля головки рельсов // Известия Курского государственного технического университета. 2010. № 4 (33). С. 72-75.Chevychelov S.A. Opredelenie parametrov giperbolicheskogo profilya golovki rel'sov [Determination of the parameters of the hyperbolic profile of the rail head]. Izvestiya Kurskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta = Proceedings of the Kursk state technical University, 2010, no. 4 (33), pp. 72-75 (In Russ.).Емельянов С.Г., Чевычелов С.А. Методика проектирования гиперболических фрез для репрофилирования старогодных рельсов // Известия Тульского государственного университета. Серия: Технологическая системотехника. 2005.№ 4. С. 32-35.Emelianov S.G., Chevychelov S.A. Metodika proektirovaniya giperbolicheskikh frez dlya reprofilirovaniya starogodnykh rel'sov [Methods of designing hyperbolic mills for reprofiling old-fashioned rails]. Izvestiya Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Tekhnologicheskaya sistemotekhnika = Proceedings of the Tula State University. Series: Process system sengineering, 2005, no. 4, pp. 32-35 (In Russ.).Емельянов С.Г., Чевычелов С.А., Бобрышев Д.А. Влияние начального радиуса сборных гиперболических фрез на параметры точности корпуса инструмента // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2011. № 2 (51). С. 27-29.Emelianov S.G., Chevychelov S.A., Bobryshev D.A. Vliyanie nachal'nogo radiusa sbornykh giperbolicheskikh frez na parametry tochnosti korpusa instrumenta [Influence of the initial radius of precast hyperbolic cutters on the accuracy parameters of the tool body]. Obrabotka metallov (tekhnologiya, oborudovanie, instrumenty) = Metal Processing (tech-nology, equipment, tools), 2011, no. 2 (51), pp. 27-29 (In Russ.).Емельянов С.Г., Чевычелов С.А. Анализ влияния начального радиуса гиперболической фрезы на ее выходные параметры // Известия Орловского государственного технического университета. Серия: Машиностроение. Приборостроение. 2006. № 2. С. 36-41.Emelianov S.G., Chevychelov S.A. Analiz vliyaniya nachal'nogo radiusa giperboli-cheskoi frezy na ee vykhodnye parametry [Analysis of the influence of the initial radius of the hyperbolic mill on its output parameters]. Izvestiya Orlovskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Seriya: Mashinostroenie. Priborostroenie = Izvestiya Orel State Technical University. Series: Mechanical Engineering. Instrument making, 2006, no. 2, pp. 36-41 (In Russ.).Емельянов С.Г., Чевычелов С.А., Бобрышев Д.А. Влияние угла поворота сборных гиперболических фрез относительно оси симметрии рельса на параметры точности корпуса инструмента // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2011. № 3-4 (287). С. 9.Emelianov S.G., Chevychelov S.A., Bobryshev D.A. Vliyanie ugla povorota sbornykh giperbolicheskikh frez otnositel'no osi simmetrii rel'sa na parametry tochnosti korpusa instrumenta [The influence of the angle of rotation of hyperbolic milling cutters with respect to the axis of symmetry of the rail on the accuracy parameters of the tool body]. Fundamental'nye i prikladnye problemy tekhniki i tekhnologii = Fundamental and applied problems of engineering and technology, 2011, no. 3-4 (287), pp. 9 (In Russ.).Емельянов С.Г., Чевычелов С.А. Анализ влияния начальных данных на выходные параметры процесса проектирования гиперболических фрез // Известия Тульского государственного университета. Серия: Технология машиностроения. 2006. С. 138-140.Emelianov S.G., Chevychelov S.A. Analiz vliyaniya nachal'nykh dannykh na vykhodnye parametry protsessa proektirovaniya giperbolicheskikh frez [Analysis of the in-fluence of initial data on the output parameters of the design process of hyperbolic mills]. Izvestiya Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Tekhnologiya mashinostroeniya. News of Tula state University. Series: Mechanical engineering technology, 2006, pp. 138-140 (In Russ.).Емельянов С.Г., Чевычелов С.А., Бобрышев Д.А. Влияние угла поворота сборных гиперболических фрез относительно оси симметрии рельса на параметры точности корпуса инструмента // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и тех-нологии. 2011. № 4-3 (288). С. 9-13.Emelianov S.G., Chevychelov S.A., Bobryshev D.A. Vliyanie ugla povorota sbornykh giperbolicheskikh frez otnositel'no osi simmetrii rel'sa na parametry tochnosti korpusa instrumenta [The influence of the angle of rotation of hyperbolic milling cutters with respect to the axis of symmetry of the rail on the accuracy parameters of the tool body]. Fundamental'nye i prikladnye problemy tekhniki i tekhnologii = Fundamental and applied problems of engineering and technology, 2011, no. 4-3 (288), pp. 9-13 (In Russ.).Emelyanov S.G., Chevychelov S.A., Chistyakov P.P. A method of processing of involute profiles of large-module gear wheels // Applied Mechanics and Materials. 2014. Vol. 698. P. 546-551.Emelianov S.G., Chevychelov S.A., Chistyakov P.P. A method of processing of in-volute profiles of large-module gear wheels. Applied Mechanics and Materials, 2014, vol. 698, pp. 546-551.Чевычелов С.А. Оптимизация параметров гиперболоидных фрез // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2012. № 2-1. С. 98-100.Chevychelov S.A. Optimizatsiya parametrov giperboloidnykh frez [Optimization of the parameters of the hyperboloid cutters]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Tekhnika i tekhnologii = Proceedings of the Southwest State University, Series: Engineering and Technologies. 2012, no. 2-1, pp. 98-100 (In Russ.).Emelianov S.G., Chevychelov S.A. Errors of profile formed by hyperbolic mills. Russian Engineering Research, 2008, vol. 28, no. 1, pp. 31-34.Emelianov S.G., Chevychelov S.A. Errors of profile formed by hyperbolic mills. Russian Engineering Research, 2008, vol. 28, no. 1, pp. 31-34.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.