МОДЕЛЮВАННЯ НЕДЕФОРМОВАНОЇ СТРУЖКИ, УТВОРЕНОЇ ПІД ЧАС НАРІЗАННЯ ВНУТРІШНЬОГО ЗУБЧАСТОГО ВІНЦЯ МЕТОДОМ “POWER SKIVING”
DOI:
https://doi.org/10.20998/2413-4295.2023.03.04Ключові слова:
різак, моделювання, недеформована стружка, технологія Power Skiving, переріз зрізуАнотація
Сьогодні на провідних світових підприємствах, які займаються виготовленням зубчастих коліс, все частіше можна зустріти нарізання зубчастого вінця на колесі методом Power Skiving. Цей сучасний спосіб дозволяє обробляти колеса із зовнішнім та внутрішнім вінцем, як прямозубого так і косозубого, а також нарізати шліци на валах чи втулках. Така технологія поєднує в собі елементи обточування та фрезерування, забезпечуючи дуже короткий час виготовлення. Проте, з кожним роком такий метод все більше удосконалюється, хоча по своїй кінематиці є дуже складним та потребує прецизійних розрахунків. Визначення точного положення інструменту та заготовки в кожний момент часу потрібні для синхронізації рухів при нарізанні. Показано принцип побудови недеформованої стружки при нарізанні внутрішнього прямозубого вінця методом Power Skiving. Отримано параметри перерізів зрізів стружки, яка утворилася під час роботи різального інструменту. Це служить основою для моделювання та розрахунку величин сил різання, тертя, необхідної роботи, яка потрібна для усунення припуску, теплових потоків, які виникають під час різання, інтенсивності нагрівання інструменту, температури та зношування інструменту, моделювання коливань і динамічних процесів. Повна інформація про розміри та форми зрізаних шарів, їх величини у різних ділянках зубця у кожний момент часу нарізання, а також встановлені закономірності їх неперервної циклічної зміни за оберт різального інструмента, служать основою для всебічного відтворення та опису різноманітних взаємопов’язаних і взаємозалежних деформаційних і контактних процесів, які відбуваються під час процесу нарізання зубчастого вінця. Для такої задачі розроблено комплексну систему графоаналітичного, математичного і комп’ютерного моделювання цього процесу. Враховано його кінематику і достовірно відтворено закономірності процесів різання-формоутворення. Представлено застосування графоаналітичної методики побудови перерізів недеформованої стружки, яка дала можливість встановити її геометрію та основні характеристики, а також отримати 3D модель. Отримано адекватні моделі стружкоутворення та проаналізовано кількісні оцінки параметрів зрізів стружки, яка утворюється при Power Skiving.
Посилання
Vargas B., Zapf M., Klose J., Zanger F., Schulze V. Numerical modelling of cutting forces in gear Skiving. Procedia CIRP, 2019, Vol. 82, pp. 455-460, doi: 10.1016/j.procir.2019.04.039.
Bouzakis K. D., Friderikos O., Tsiafis I. Fem-supported simulation of chip formation and flow in gear hobbing of helical gears. Proceedings of DET2007 4th International Conference on Digital Enterprise Technology Bath, United Kingdom. 19-21 September 2007, pp. 34-43, doi: 10.1016/j.cirpj.2008.06.004.
Hrytsay I. Ye., Slipchuk A. M. Power Skiving as a modern method of gear cutting and features of its modeling. Avtomatyzatsiya vyrobnychykh protsesiv u mashynobuduvanni ta pryladobuduvanni. Ukrayinsʹkyy mizhvidomchyy naukovo-tekhnichnyy zbirnyk. [Automation of production processes in mechanical engineering and instrument engineering. Ukrainian interdepartmental scientific and technical collection.]. Lʹviv, 2022, 56, p. 11-18, doi: 10.23939/istcipa2022.56.011.
Onozuka H., Tayama F., Huang Y., Inui M. Cutting force model for power Skiving of internal gear. Journal of Manufacturing Processes, 2020, Vol. 56, pp. 1277-1285, doi: 10.1016/j.jmapro.2020.04.022.
Inui M., Huang Y., Onozuka H., Umezu N. Geometric simulation of power Skiving of internal gear using solid model with triple-dexel representation. Procedia Manufacturing, 2020, Vol. 48, pp. 520-527, doi: 10.1016/j.promfg.2020.05.078.
McCloskey P., Katz A., Berglind L., Erkorkmaz K., Ozturk E., Ismail F. Chip geometry and cutting forces in gear power Skiving. CIRP Annals, 2019, Vol. 68, 1, pp. 109-112, doi: 10.1016/j.cirp.2019.04.085.
Spath D., Hühsamet A. Skiving for high-performance machining of periodic structures. CIRP Annals, 2002, Vol. 51, 1, pp. 91-94, doi: 10.1016/S0007-8506(07)61473-5.
Bouzakis K. D., Lili E., Michailidis N., Friderikos O. Manufacturing of cylindrical gears by generating cutting processes: A critical synthesis of analysis methods. CIRP Annals, 2008, Vol. 57, 2, pp. 676-696, doi: 10.1016/j.cirp.2008.09.001.
Chen X. C., Li J., Lou B. C. A study on the design of error-free spur slice cutter. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2013, Vol. 68, pp. 727-738, doi: 10.1007/s00170-013-4794-3.
Zhengyang H., Chuang J., Xiaozhong D. Research on the profile modification of power Skiving tool for internal gears. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2022, Vol. 121, 5-6, pp. 3463-3475, doi: 10.1007/s00170-022-09318-6.
Tsai C. Y. Integrated mathematical approach for design and manufacturing of power-Skiving tool for interference-free involute internal gear cutting. Mechanism and Machine Theory, 2023, Vol. 180, pp. 105172, doi: 10.1016/j.mechmachtheory.2022.105172.
Stadtfeld H. J. Power Skiving of cylindrical gears on different machine platforms. Gear Technology, 2014, Vol. 31, 1, pp. 52-62.
Guo E., Shi Z., Hu L., Zhang E., Ren X. Design method of a multi-blade Skiving tool for gear Skiving. Mechanism and Machine Theory, 2022, Vol. 173, pp. 104848, doi: 10.1016/j.mechmachtheory.2022.104848.
Hrytsay I. Ye. Teoretyko-prykladni osnovy kompleksnykh naukovykh doslidzhenʹ protsesu narizannya zubchastykh kolis. [Theoretical and applied foundations of complex scientific studies of the gear cutting process], Lʹviv, Spolom, 2009. p. 254.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Андрій Сліпчук
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Журнал публікує статті згідно з ліцензією Creative Commons Attribution International CC-BY.
