ВПЛИВ СТРАТЕГІЇ РІЗАННЯ НА ГЕОМЕТРІЮ НЕДЕФОРМОВАНОЇ СТРУЖКИ НА ЕТАПІ ВРІЗАННЯ ПРИ ОБРОБЦІ ЗОВНІШНЬОГО ЗУБЧАСТОГО КОЛЕСА МЕТОДОМ POWER SKIVING
DOI:
https://doi.org/10.20998/2413-4295.2024.02.01Ключові слова:
Power skiving, врізання, недеформована стружка, зуботочіння, моделювання, зубчасте колесоАнотація
Описано кінематику зубонарізання та алгоритм моделювання під час врізання різального інструменту в заготовку. Цей важливий етап процесу різання є одним з найнебезпечнішим не тільки у зуботочінні, але і при будь-якому методі обробки, а тому потребує ретельного дослідження. Аналізуючи результати дослідження у цьому напрямі та враховуючи стрімкий розвиток відносно нового методу нарізання зубчастих коліс можна зробити висновки про ще велику кількість не вирішених проблем під час обробки. Перш за все це пов’язано із складною кінематикою процесу і відповідно ускладненнями при відтворенні різання. В описі кінематики зубонарізання були представлені методи створення моделі симуляції зубонарізання, а також системи координат необхідні для перетворення системи координат профілю інструмента в систему координат профілю заготовки. Завдяки використанню середовища САПР, твердотільні моделі, які беруть участь у процесі, з найкращою доступною точністю відтворюють процес різання. Для кожного такого положення було встановлено точне розташування різака та проміжне положення заготовки в цей момент часу. Для конкретного прикладу, на основі алгоритму було побудовано профілі зрізів недеформованої стружки для зовнішніх прямозубих коліс при різних стратегіях врізання. Крім того, було застосовано аналітичний метод розрахунку положення перехідної поверхні та визначено максимальну товщину та площу стружки та підтверджено симуляцією для різних технологічних параметрів, а саме глибини врізання та кількості робочих переходів. Порівняння між аналітично розрахованою максимальною товщиною стружки та змодельованою максимальною товщиною стружки показує хороший збіг результатів. Отримані товщини і площі зрізів стружки можуть бути використані як індикатори для регулювання процесу різання, так і для оптимізації процесу. Встановлено характер зміни геометрії стружки для різних стратегій та переходів. Маючи повну інформацію про геометричні величини недеформованої стружки можна також встановити якісні характеристики процесу.
Посилання
Dix M., Drossel W. G., Schlecht B. et.al. Potentials and limitations in production and use of herringbone gearings for high-performance gearboxes. CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology, 2023, 45, pp. 151-161, doi: 10.1016/j.cirpj.2023.06.007.
Nagata E., Tachikawa T., Nakahara Y., Kurita N., Nakamura M., Iba D., & Moriwaki I. Gear skiving for mass production. In The Proceedings of the JSME international conference on motion and power transmissions, 2017, pp. 02-13, doi: 10.1299/jsmeimpt.2017.02-13.
Bauer R., Dix M. Novel method for manufacturing herringbone gears by power skiving. Procedia CIRP, 2022, 112, pp. 310-315, doi: 10.1016/j.procir.2022.09.003.
Guo Z., Xie R., Guo W., Han W., Gao F., Zhang Y. A Novel Method for Improving the Skiving Accuracy of Gears with Profile and Lead Modifications. Machines, 2023, 11(1), pp. 87, doi: 10.3390/machines11010087.
Power Skiving. Available at: https://www.cmz.com/en/power-skiving/ (accessed: 28.05.2024).
W. von Pittler. Verfahren zum Schneiden von Zahnr€adern mittels eines zahnradartigen, an den Stirnflachen der Zahne mit Schneidkanten versehenen Schneidwerkzeugs. Patent specification n. 243514, Berlin. 1910.
Bulyha Yu. V., Slabkyy A. V. Osnovy instrumentalʹnoho vyrobnytstva [Fundamentals of instrumental production]. Vinnitsa. VNTU, 2018. 149 p.
Michalski J., Skoczylas L. Modelling the tooth flanks of hobbed gears in the CAD environment. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2008, 36, pp. 746-751, doi: 10.1007/s00170-006-0874-y.
Hrytsai I. Teoretyko-prykladni osnovy kompleksnykh naukovykh doslidzhenʹ protsesu narizannya zubchastykh kolis [Theoretical and applied foundations of complex scientific studies of the gear cutting process]. Lviv. Spolom, 2009. 254 p.
Antoniadis A., Vidakis N., Bilalis N. Fatigue fracture investigation of cemented carbide tools in gear hobbing, Part 1: FEM modeling of fly hobbing and computational interpretation of experimental results. J. Manuf. Sci. Eng., 2002, 124(4), pp. 784-791, doi: 10.1115/1.1511172.
Jia K., Guo J., Ma T. et al. Mathematical modelling of power skiving for general profile based on numerical enveloping. Int J Adv Manuf. Technol., 2021, 116, pp. 733–746, doi: 10.1007/s00170-021-07485-6.
Vasilis D., Nectarios V., Aristomenis A. Advanced computer aided design simulation of gear hobbing by means of three-dimensional kinematics modeling. Journal of Manufacturing Science and Engineering, 2007, 129(5), pp. 911-918, doi: 10.1115/1.2738947.
Dimitriou V., Antoniadis A. CAD-based simulation of the hobbing process for the manufacturing of spur and helical gears. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2009, 1, pp. 347-357, doi: 10.1007/s00170-008-1465-x.
Nikolaos T., Aristomenis A. CAD-based calculation of cutting force components in gear hobbing. J. Manuf. Sci. Eng., 2012, 134 (3), pp. 031009, doi: 10.1115/1.4006553.
Vargas B., Schulze V. Three-dimensional modeling of gear skiving kinematics for comprehensive process design in practical applications. CIRP Annals, 2021, 70(1), pp. 99-102, doi: 10.1016/j.cirp.2021.04.075.
Klocke F., Brecher C., Löpenhaus C., Ganser P., Staudt J., & Krömer M. Technological and simulative analysis of power skiving. Procedia Cirp., 2016, 50, pp. 773-778, doi: 10.1016/j.procir.2016.05.052.
Bergs T., Georgoussis A., Löpenhaus C. Development of a numerical simulation method for gear skiving. Procedia CIRP, 2020, 88, pp. 352-357, doi: 10.1016/j.procir.2020.05.061.
Tapoglou N. Calculation of non-deformed chip and gear geometry in power skiving using a CAD-based simulation. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2019, 100(5-8), pp. 1779-1785, doi: 10.1007/s00170-018-2790-3.
Schulze V., Kühlewein C., Autenrieth H. 3D-FEM modeling of gear skiving to investigate kinematics and chip formation mechanisms. Advanced Materials Research, 2011, 223, pp. 46-55, doi: 10.4028/www.scientific.net/AMR.223.46.
McCloskey P., Katz A., Berglind L., Erkorkmaz K., Ozturk E., Ismail F. Chip geometry and cutting forces in gear power skiving. CIRP Annals, 2019, 68(1), pp. 109-112, doi: 10.1016/j.cirp.2019.04.085.
Hrytsay I., Stupnytskyy V., Topchii V. Improved Method of Gear Hobbing Computer Aided Simulation. Archive of mechanical engineering, 2019, Vol. 66, no. 4, pp. 475-494, doi: 10.24425/ame.2019.131358.
Krömer M., Brecher C., Löpenhaus C., Weber G. T. Validierung von spanenden Fertigungssimulationen am Beispiel Wälzfräsen. In GETPRO. Kongress zur Getriebeproduktion. 2015.
Slipchuk A. Modelyuvannya nedeformovanoyi struzhky utvorenoyi pid chas narizannya vnutrishnʹoho zubchastoho vintsya metodom “POWER SKIVING” [Simulation of undeformed chip formed during cutting for internal crown tooth by the " POWER SKIVING " method]. Bulletin of NTU "KhPI". Series: New solutions in modern technologies. – Kharkiv: NTU "KhPI", 2023. 3(17), pp. 26–33, doi: 10.20998/2413-4295.2023.03.04.
Slipchuk A. Modeling of undeformed chip in power skiving gear cutting process. Scientific Journal of TNTU, 2023, Vol. 111, no 3, pp. 84–96, doi: 10.33108/visnyk_tntu2023.03.084.
Hrytsay I., Slipchuk A., & Bosansky M. Justification of the choice of parameters for the gear power skiving operation based on computer simulation. Strojnícky časopis – Journal of mechanical engineering, 2023, 73(2), pp. 33-44, doi: 10.2478/scjme-2023-0020.
Hrytsai I., Slipchuk A. Features of using the over-skiving method for multi-pass cutting of external gears. Mech. Adv. Technol., 2023, Vol. 7, no. 3 (99), pp. 317–324, doi: 10.20535/2521-1943.2023.7.3.289230.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Aндрій Сліпчук, Данило
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Журнал публікує статті згідно з ліцензією Creative Commons Attribution International CC-BY.
