Groove machining on automobile parts

Abstract

In the article the authors suggest an approach to the design of cutting heads of a unique shape having the ability to process a group of grooves on a wide range of diameters and angles of groove generatrix relatively perpendicular to the axis.

Full Text

Подшипники, уплотнители, сальники повсеместно распространены во всех областях машиностроения, особо важное значение они имеют в автомобильной промышленности. Для их базирования в деталях машин применяются торцевые канавки, также существуют канавки с коническими образующими, применяемые для крепления деталей машин между собой; также примером канавок с конической образующей может служить канавка для сохранения постоянного профиля резьбы (рисунок 1). Рисунок 1. Типовые детали с торцевыми канавками и канавками с конической образующей Для обработки торцевых канавок и канавок с конической образующей используется специализированная конструкция резцовых головок, имеющая дуговую форму (рисунок 2). Проблематикой данного типа операций является врезание резцовой головки в обрабатываемую поверхность канавки. В дальнейшем будем называть этот процесс интерференцией рабочих поверхностей инструмента. Интерференция происходит вследствие того, что кривизна поверхности по большему диаметру канавки превышает кривизну резцовой головки по внешней поверхности, а так же в обратном случае - если кривизна резцовой головки по внутренней поверхности превышает кривизну поверхности канавки по меньшему диаметру. Поэтому для обработки группы канавок на широком диапазоне диаметров необходимо применять набор различных типоразмеров резцовых головок. В результате чего проектирование и отработка технологии производства резцовых головок с максимально широким диапазоном диаметров и углов наклона обрабатываемых канавок является актуальной задачей. И как следствие позволяет заменить широкий спектр различного типоразмера инструмента минимальным количеством конфигураций резцовых головок, тем самым унифицировать инструментальное хозяйство предприятия. Рисунок 2. Резцовая головка Sandvik Coromant для обработки торцевых канавок и выборок Рисунок 3. Коническое пространство, в котором имеет возможность располагаться пластина со средствами ее крепления для гарантированного диапазона χ = 5°, 10°, 15° соответственно рисункам Рисунок 4. Вид в изометрии заготовки под державку для обработки наклонных канавок Описание рабочих поверхностей инструмента основано на исключении интерференции между рабочими поверхностями инструмента и деталью при обработке канавок из гарантированного диапазона с учетом имеющегося оборудования и инструментальной оснастки. Одним из главных параметров, влияющих на форму рабочих поверхностей, является величина гарантированного диапазона углов наклона образующей группы обрабатываемых канавок, тем самым позволит охватить весь спектр обрабатываемых канавок за минимальное число конфигураций режущего инструмента. При увеличении величины гарантированного диапазона увеличивается область применения резцовой головки. Для повышения спектра обрабатываемых канавок этот диапазон необходимо сделать максимально большим. С другой стороны, длина обрабатываемых канавок, общая жесткость и прочность конструкции снижается при увеличении данного диапазона. При проектировании резцовой головки необходимо найти такое пространство, в котором может находиться пластина со средствами ее крепления при обработки канавок из всего гарантированного диапазона. Опираясь на проведенные исследования, назначим оптимальную величину гарантированного диапазона углов наклона стенки канавки относительно перпендикуляра к оси χ = 10°. Паз под режущую пластину необходимо сориентировать таким образом, что бы при установке пластины в паз режущая кромка находилась в плоскости базирования посредством выдерживания размера h1, равного высоте зажимной губки (рисунок 5). Рисунок 5. Расположение осевого сечения державки на высоте (а), вид правильно сориентированного паза на расстояние (б) и расположение V-образных выступов не симметрично относительно державки (в) Уникальность конструкции, созданной по предлагаемой методике, заключается в широком диапазоне диаметров и углов наклона обрабатываемых канавок. Параметры рабочих поверхностей в любом сечении, находящимся на расстояние Lx от торца резцовой головки, однозначно определены за счет сформированных функциональных зависимостей между параметрами детали и формой рабочих поверхностей резцовой головки за счет определения ее кривизны в профилирующих формообразующих сечениях. Для исключения интерференции при обработке канавки, кривизна которой отличается от начальной кривизны резцовой головки, необходимо ввести поднутрения с определенной кривизной и ориентацией. Для каждого сечения, находящегося на расстоянии от торца Lx, можно найти кривизну профиля рабочей поверхности по формуле 1 (для наружной поверхности резцовой головки) или 2 (для внутренней поверхности резцовой головки): (1) (2) где: Rпр1 и Rпр2 - радиусы профилирующих сечений (I и II) для наружной и внутренней поверхностей соответственно (рисунок 6); . Рисунок 6 Форма рабочих поверхностей в сечение на расстояние Lx от торца Рисунок 7. Резцовая головка специальной формы с определенной ориентацией и кривизной поднутрений Применение разработанной конструкции, (имеющей патентную защищенность Патент РФ № 125910, № 124613) позволяет производить: обработку глубоких канавок с конической образующей, обработку фасонных канавок и канавок с конической образующей на заготовках различных диаметров до 1000 м, обработку группы канавок с конической образующей, имеющей угол наклона относительно перпендикуляра к оси детали 60°-90°, используя для этого 4 различных конфигурации державки, фасонную отрезку и отрезку под различными углами относительно перпендикуляра к оси детали 60°…90°, использую для этого также 4 различных конфигурации державки. Для обработки партии деталей имеющих канавки на диаметрах 4…1000 мм и углом наклона образующих 60…90° необходимо применить 12 стандартных конфигураций резцовых головок (рисунок 8, а), тогда как разработанных по предлагаемой методики всего 4 (рисунок 8, б). Рисунок 8. Количество различных конфигураций резцовых головок: а - стандартных конструкций резцовых головок для обработки партии деталей; б - спроектированных по предлагаемой методике, для обработки партии деталей С одной стороны данная конструкция является более дорогостоящей, но, с другой она имеет возможность обрабатывать более широкий диапазон канавок. В результате чего применение данной конструкции является более экономически выгодным.