АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ОБРАБОТКИ РЕЗЬБОВЫХ ОТВЕРСТИЙ НА ТОРЦАХ ПЛОСКИХ РУБИЛЬНЫХ НОЖЕЙ

AUTOMATION OF THE TECHNOLOGICAL PROCESS OF PROCESSING THREADED HOLES ON THE ENDS OF FLAT CHOPPING KNIVES

Irina Berseneva

student, Department of Automation of Mechanical Engineering, Nizhny Novgorod State Technical University named after R. E. Alekseev,

Russia, Nizhny Novgorod

Sergey Mantserov

Nizhny Novgorod State Technical University named after R. E. Alekseev,  docent, Nizhny Novgorod State Technical University named after R. E. Alekseev,

Russia, Nizhny Novgorod

АННОТАЦИЯ

В данной статье будет разобран процесс автоматизации технологического процесса обработки резьбовых отверстий на торцах рубильных ножей.

ABSTRACT

In this article, we will analyze the process of automating the technological process of processing threaded holes at the ends of chopping knives.

Ключевые слова: резьба; исследование; станок.

Keywords: thread; study; machine tool.

Обработка резьбовых отверстий может осуществляться разными способами, но нарезание резьбы метчиком носит особенных характер.  Нарезка внутренней резьбы метчиком - процесс достаточно сложный и требует уже готового отверстия.

Автоматизация заключается в усовершенствовании оборудования для нарезания резьбы в отверстиях рубильных ножей. Максимальный габариты заготовок достигают 1900 мм в длину, 300 мм в ширину и 80 мм в толщину. Также предусматривается обработка изделий в пакете, толщина которого не превышает 80 мм.

В глухих отверстиях ножей нарезается метрическая резьба с шагом 2 мм. Процесс нарезания осуществляется метчиком. Для оптимальной  работы инструмента были проведены исследования обрабатываемой стали ножей 6ХС. Данная сталь относится к инструментальной легированной стали.

Исследования проводились в среде Inventor. На поверхность ножа было оказано воздействие пульсирующего контактного напряжения до 1300 МПа. Боковые поверхности детали отполированы, что даст возможность наблюдать за структурным изменением в области лунки износа по мере ее роста и строить кривые роста глубины лунки по мере увеличения количества циклов нагружения.

Методом конечных элементов проведен анализ на напряженно-деформированное состояние стали. Компьютерная модель нагружалась давлением в 1300 МПа, который был равномерно распределен по поверхности металла площадью в 2 мм².

Деформацию стали считали абсолютно упругой. Модуль упругости материала принимали равным 2,11*1011 Па, коэффициент Пуассона равен 0,3.

Рисунок 1. Результаты напряжения по Мизесу

Рисунок 2. Результаты деформации

Для обработки данной стали 6ХС необходимо подобрать режущий инструмент - метчик. Провести исследования стали, из которой изготовлен инструмент, так как в настоящее время на производствах машиностроении большие проблемы создаёт нарезание резьбы метчиками. Защемление метчиков, срывы витков нарезаемой резьбы, из-за не правильных нагрузок метчика и не правильно подобранного инструмента, возникает поломка, что приводит к браку изделия. В свою очередь это приводит к увеличению себестоимости и снижению производительности изготовления.

По произведенным расчетам режимов резания были проведены исследования быстрорежущей стали Р6М5 для метчика. Одним из отличающих свойств стали является ее высокий коэффициент запаса прочности, из-за этого с ее помощью можно обрабатывать твёрдые материалы.

Влияние пульсирующего контакта давления на режущую часть метчика представлены на рисунке 3. Из рисунка можно увидеть, что режущая часть, находятся в зоне действия самых низких по значениям напряжений и деформации, которые рассчитаны по теории Мизеса. Максимальное напряжение достигает 30,13 МПа, но оно возникает в соединении режущей части с хвостовиком.

Рисунок 3. Результаты напряжения по Мизесу стали Р6М5

Запас прочности в пределах нормы по всей поверхности метчика и достигает значения в 15.

Рисунок 4. Результаты значения коэффициента прочности стали Р6М5

По результатам исследований видно, что параметру напряжения по Мизесу сталь марки Р6М5 более устойчива к рабочим нагрузкам. Также быстрорежущая сталь менее склонная к деформации в местах воздействия. Коэффициент запаса прочности хороший это значит, что данная сталь дольше прослужит при нарезании резьбы.

Для автоматизации процесса потребуется специализированный станок, который удовлетворял бы всем параметрам. И перед тем, как начать рабочий проект станка целесообразно на начальном этапе провести методы оценки станка на прочность, максимальные нагрузки, смещение, коэффициент запаса прочности и другие факторы, влияющие на конечный результат.

Специализированный металлорежущий станок должен обеспечивать удобство эксплуатации, обслуживания и ремонта.

Таким образом, в ходе работы было проведено исследование обрабатываемой и инструментальной стали, что позволило определить оптимальную и подходящую по всем параметрам инструментальную сталь.

Список литературы:

1. А.В. Кишко, Т.Л. Жуникова. Учебно-методическое пособие. Резьбовые соединения. Санкт-Петербург, 2005. 45 с.
2. Ю. А. Абрамов, В. Н. Андреев. Справочник технолога-машиностроителя в 2-х томах. Москва, 1986. 495с.