Способ изготовления винтов с контролем формы режущих кромок инструмента

Изобретение относится к области машиностроения, к изготовлению рабочих винтов винтовых компрессоров и насосов. Способ включает изготовление инструмента с формообразующими режущими кромками, контроль их, установку инструмента под углом и на расстоянии к заготовке с наложением необходимых кинематических связей на инструмент и/или заготовку для осуществления процесса резания. Для расширения границ применимости режущего инструмента его снабжают набором шаблонов для формообразующих кромок инструмента, рассчитанных для нескольких параметров установки, проводят контроль формы режущих кромок по величине зазоров между шаблоном и режущими кромками, оценивают изменение формы режущих кромок по мере износа инструмента, после чего изменяют его установку или проводят предварительную коррекцию режущих кромок в соответствии с выбранными параметрами установки, затем осуществляют процесс резания с новыми параметрами установки инструмента.

 

Изобретение относится к машиностроению, касается способов изготовления рабочих винтов винтовых компрессоров и насосов, но может применяться и в других случаях, где необходима обработка металлов режущим инструментом с заранее рассчитанным профилем режущих кромок.

Специфическую проблему в обработке винтов составляет технологический процесс образования зубьев. Для достижения наименьших зазоров в зацеплении винтов и, следовательно, наименьших протечек сжимаемой или перекачиваемой среды необходимо обеспечить при обработке высокую точность профиля зубьев, соответствие углов подъема их винтовых линий, концентричность расположения зубьев.

Практически трудно выделить и оценить влияние каждой составляющей в общей накопленной ошибке при изготовлении винтовых поверхностей. Поэтому для получения минимальных зазоров в зацеплении винтов стремятся получить наивысшую экономически оправданную точность при обработке, расчету и изготовлению инструмента, а также его контроль вследствие быстрого изнашивания. Малые зазоры в зацеплении винтов можно обеспечить, только если профиль винтовой канавки после окончательной обработки точно соответствует его расчетному профилю.

Известным является способ изготовления винтов путем нарезания винтовой канавки (винтовой впадины) на заготовке [1]. Для использования такой операции необходимо изготовить инструмент, соответствующий профилю нарезаемых канавок, осуществлять его периодический контроль на износ ввиду больших требований к изготовлению винтовых поверхностей. Форма профиля режущих кромок инструмента представляет набор линий, одновременно принадлежащих к соприкасаемым между собой поверхностям резания и поверхностям окончательно обработанной винтовой впадины. Таким образом производится чистовая проточка винтовых поверхностей с помощью фрез или профильных резцов. Шаблон для контроля винтовых впадин имеет тот же профиль, что и режущий инструмент при равных углах установки его относительно оси винта.

Недостатком такой обработки по известному способу является отсутствие шаблонов для контроля самого инструмента, контроль уже готовой винтовой поверхности не может оценить границы степени износа инструмента и возможность его применения для дальнейшей обработки, а также зачастую невозможность выбрать оптимальное решение по установке полученного после переточки затылованного инструмента.

Невозможность коррекции или переточки инструмента для новых параметров установки подтверждается тем, что инструмент обычно проектируется только на одно заранее рассчитанное положение при его установке по отношению к заготовке. Режущие кромки инструмента соприкасаются с поверхностями винтовой впадины, параметры получаемого винта отличаются от расчетных только вследствие погрешности изготовления и установки инструмента. По мере износа инструмента, используемого для чистовой обработки, его можно еще некоторое время применять для черновой обработки. В дальнейшем такой инструмент выбрасывают вследствие больших отклонений формы его режущих кромок от расчетных размеров.

Наиболее близким по технической сущности к достигаемому результату является способ изготовления винтов с корректировкой параметров установки фрезы [2], применяемый для получения винтов с более широким диапазоном диаметров путем коррекции угла установки фрезы и межосевого расстояния при помощи компьютерного тестирования по точках поперечного сечения.

Данный способ, который принимаем за прототип, применялся для относительно малого диаметра заготовок, не превышающего 100 мм, углами подъема винтовых линий не более 50°. Следует заметить, что зона возможных коррекций положения инструмента уменьшается при увеличении диаметров винта, увеличении углов наклона и глубины винтовых канавок. Таким образом, применимость вышеупомянутого способа оказывается довольно ограниченной, он оказывается слишком сложным, требует точного проведения измерений, ввода результатов измерений в компьютер и обработку полученных данных для оценки погрешности обработки винтов при новых параметрах установки инструмента. Только после этого возможно получение заключения о пригодности данного профиля фрезы с другими параметрами установки инструмента и необходимость доработки фрезы.

Для устранения перечисленных недостатков в основу изобретения поставлена техническая задача по расширению границ применимости режущего инструмента для изготовления винтов за счет изменения параметров его установки по отношению к заготовке после предварительного контроля режущих кромок и проведения при необходимости их корректировки (переточки) для новых параметров установок.

Для решения поставленной задачи предлагается способ изготовления винтов с контролем формы режущих кромок инструмента, включающий изготовление инструмента с формообразующими режущими кромками, контроль их, установку инструмента под углом и на расстоянии к заготовке с наложением необходимых кинематических связей инструмента и/или заготовки для осуществления процесса резания. В отличие от известного способа формообразующие кромки инструмента рассчитывают для нескольких возможных параметров установки. Инструмент снабжают набором шаблонов. Проводят контроль формы режущих кромок по величине зазоров между шаблоном и режущими кромками, оценивают изменение формы режущих кромок по мере износа инструмента, после чего изменяют установку инструмента или проводят предварительную коррекцию режущих кромок в соответствии с выбранными параметрами установки инструмента. Осуществляют процесс резания с новыми параметрами установки инструмента.

Таким образом, отличительные признаки имеют ряд положительных качеств, которые влияют на технический результат:

формообразующие кромки инструмента рассчитывают для нескольких возможных параметров установки. По результатам этих расчетов в виде наборов координат точек, определяющих форму режущих кромок, в дальнейшем осуществляется переточка режущих кромок инструмента для нескольких разных случаев его установки с различными значениями углов и расстояний по отношению к заготовке винта. После переточки инструмент обеспечивает получение необходимой формы винтовой канавки при тех параметрах установки, на которые он рассчитан;

инструмент снабжают набором шаблонов. Каждому шаблону соответствуют расчетные параметры установки инструмента для получения необходимой формы винтовой канавки. Форма контролирующей части каждого шаблона повторяет форму режущих кромок, является их ответной частью и подогнана практически без зазоров по линии контакта к формообразующим частям инструмента;

проводят контроль формы режущих кромок по величине зазоров между шаблонами и режущими кромками. Контроль износа инструмента ведут по величине зазоров между режущими кромками инструмента и шаблоном на просвет или с помощью любого измерительного устройства с необходимой точностью измерений;

оценивают изменение формы режущих кромок по мере износа инструмента. В процессе оценки точности определяют шаблон, обеспечивающий наименьшие зазоры между ним и формообразующими кромками, выбирают наиболее приемлемые значения параметров установки инструмента по отношению к заготовке, принимают решение о необходимости переточки инструмента и возможности его использования в виде чистовой или черновой фрезы. Наличие зазора на просвет не позволяет численно точно оценить величину отклонений от необходимых размеров, но позволяет определить пригодность инструмента для конкретных его установок;

изменяют установку инструмента или проводят предварительную коррекцию режущих кромок в соответствии с выбранными параметрами установки инструмента. Изменяют угол установки инструмента по отношению к заготовке и расстояние между ними, либо один из этих параметров или оба вместе. В случае необходимости делают корректировку режущих кромок инструмента по координатам точек, полученных по проведенным ранее расчетам на выбранные параметры установки;

осуществляют процесс резания с новыми параметрами установки инструмента. С учетом измененных параметров установки инструмента после проверки шаблонами и проведенной корректировки режущих кромок осуществляют процесс резания.

Перечисленные выше существенные признаки необходимы и достаточны для решения поставленной задачи, а именно расширения границ применимости режущего инструмента для изготовления винтов. Это изобретение позволяет продолжать использовать фрезы с нарушенной вследствие износа формой режущих кромок. Это достигается путем проведения при необходимости корректировки (переточки) режущих кромок инструмента и изменения существующих параметров его установки.

Сущность изобретения, способ изготовления винтов состоит в следующем: в изготовлении инструмента с формообразующими режущими кромками. Координаты формы режущих кромок инструмента рассчитывают для нескольких различных случаев его установки, под различными углами и расстояниями по отношению к заготовке винта. Инструмент снабжают набором шаблонов, контролирующие части которых повторяют форму режущих кромок инструмента для каждого расчетного случая и вследствие этого практически без зазоров подогнан к ним для возможности осуществления контроля. Вследствие погрешности изготовления инструмента, а также его износа, проводят контроль формы режущих кромок по величине зазоров между шаблоном и режущими кромками и оценивают их отклонение от расчетных значений. В процессе оценки точности определяют шаблон, обеспечивающий наименьшие зазоры между ним и формообразующими кромками, выбирают наиболее приемлемые значения параметров установки инструмента по отношению к детали, принимают решение о необходимости переточки инструмента и возможности его использования в виде чистовой или черновой фрезы. При необходимости проводят коррекцию режущих кромок в соответствии с выбранными параметрами установки инструмента по известным координатам точек. Устанавливают инструмент под выбранным углом и на расстоянии к заготовке с наложением необходимых кинематических связей между ними. Осуществляют процесс резания.

При этом инструмент, снабжаемый первым шаблоном, может вначале работать как чистовой. По мере износа его режущих кромок этот инструмент еще можно будет какое-то время использовать как черновой или как чистовой при других параметрах установки, определяемых выбранным шаблоном. При этом вначале изменяют угол установки инструмента по отношению к заготовке и расстояние между ними, один из этих параметров или оба вместе. После этого диапазон работы инструмента заканчивается и для обеспечения получения винта с заданной точностью необходимо будет сделать коррекцию (переточку) его режущих кромок по форме, определяемой новым выбранным шаблоном. После коррекции режущих кромок инструмент опять может использоваться как чистовой с выбранными параметрами установки. Такой процесс коррекции можно проводить несколько раз в пределах таких допустимых значений, при которых возможно изготовить винт с заданным допуском и если существуют расчетные значения координат для переточки его режущих кромок.

Вследствие такой последовательности действий увеличится количество получаемых винтов, полученных с помощью одной фрезы, сократится время на контроль фрез по сравнению с известными способами, так как результаты измерений не нужно будет переводить в оцифрованную форму, заводить в компьютер, производить обработку данных.

Предложенный способ дает возможность значительно расширить границы применимости режущего инструмента при изготовлении рабочих винтов винтовых компрессоров и насосов, а также может оказаться полезным, новым и технически осуществимым способом обработки других деталей в машиностроении с использованием режущего инструмента.

Источники информации

1. Андреев П.Д. Винтовые компрессорные машины. Л.: Судпромгиз, 1961.

2. Давиденко А.К. Способ изготовления винтов, RU 2230632 С2, №2001123007 - прототип.

Способ изготовления винтов с контролем формы режущих кромок инструмента, включающий использование инструмента с формообразующими режущими кромками, контроль их формы, установку инструмента под углом и на расстоянии к заготовке винта с наложением необходимых кинематических связей на инструмент и/или заготовку для осуществления процесса резания, отличающийся тем, что используют инструмент с набором шаблонов для его формообразующих кромок, рассчитанных для нескольких параметров установки, проводят контроль формы режущих кромок инструмента по величине зазоров между шаблоном и режущими кромками, оценивают изменение формы режущих кромок по мере износа инструмента, после чего изменяют его установку или проводят предварительную коррекцию режущих кромок в соответствии с выбранными параметрами установки, затем осуществляют процесс резания с новыми параметрами установки инструмента.