Повышение надежности работы метчиков при нарезании резьб в глухих отверстиях стальных деталей

Программой Правительства Российской Федерации «Структурная перестройка и экономический рост в 1997;2000 годах» были определены направления улучшения техническойктуры материального производства на основе замещения устаревших технологий и основных фондов современными, которые должны проводиться преимущественно силами отечественного машиностроения. Для выполнения этих задач предусматривалось осуществить ряд мер по реформированию предприятий и организации производства перспективных наукоемких изделий и машин.

Важное место в программе уделено восстановлению станкостроительной отрасли, которая, не являясь производителем конечной продукции для общественного потребления, играет первостепенную роль в развитии отраслей машиностроения и м^тадлоебработки, как база для оснащения этих отраслей промышленности средствами производства. Сохранение и развитие станкостроительного производства является одним из важных факторов обеспечения экономической базы страны.

В начале 2000 года Правительством Российской Федерации было принято Постановление «Реформирование и развитие станкостроительной и инструментальной промышленности России на период до 2005 года», в котором отмечается важнейшая роль российской станкоинструментальной промышленности, как основной фондообразующей отрасли, являющейся базой для достижения научно-технического прогресса и конкурентоспособности продукции промышленности.

Для выполнения этих задач, в связи с произошедшим в 19 911 997гг. спадом промышленного производства в станкоинструментальной промышленности России, намечено осуществление ряда мер по реформированию отрасли и организации производства перспективной наукоемкой продукции.

В парке металлорежущих станков определяющими являются две группы оборудования: автоматизированное и неавтоматизированное. В первую группу оборудования входят автоматические линии, обрабатывающие центры, станки с ЧПУ, автоматы и полуавтоматы. Доля этой группы в объеме выпуска металлорежущих станков составляет немногим больше 26%, в настоящее время, против 47% в 1992 году.

Рынок инструмента различного технологического назначения и средств измерения обслуживается предприятиями многих отраслей. В номенклатуру этой продукции включен инструмент металлои деревообрабатывающий, абразивный, алмазный, инструмент из сверхтвердых материалов, а также исходные материалы для их изготовления, включая синтетические алмазы, порошки и т. п. В 1997 году общий спрос на инструмент различного технологического назначения, с учетом экспортно-импортных поставок, составил 910 млн руб. против 3056 млн руб. в 1991 году.

Целью стратегии реформирования станкостроения является удовлетворение потребности отечественной промышленности в прогрессивных видах оборудования и инструмента для повышения производительности труда, снижения энергетических, материальных и трудовых затрат в отраслях промышленности. Достижение сформулированной цели в реальных экономических условиях нашей страны возможно осуществить в два этапа.

На первом этапе, когда практически оживление производства не приведет к повышению спроса на технологическое оборудование в ближайшие 2−3 года, на машиностроительных предприятиях первоначально будет повышаться загрузка наличного парка оборудования. И только устойчивый подъем промышленного производства, прогнозируемый к.

2005 году, потребует его обновления и модернизации на новом, более высоком техническом уровне, что и составит второй этап реализации программы развития отечественной промышленности.

Использование производственных мощностей в настоящее время невелико. Так, например, для транспортного машиностроения эти мощности используются лишь на 20−30%, в производстве автобусов на 54% и т. д. Таким образом, увеличение производства машиностроительной продукции на основе существующего парка оборудования за счет повышения коэффициента его использования является в настоящее время главной и важной задачей. Отсюда основные тенденции современного технического развития государства требует развитой собственной стан-коинструментальной промышленности, что позволит провести эффективную модернизацию технической базы производства в различных отраслях промышленности, обеспечить необходимую производительность труда и конкурентоспособность выпускаемой продукции, сэкономить материальные и трудовые затраты.

Специализация российских предприятий на протяжении многих лет складывалась на основе планирования выпуска машиностроительной продукции, причем, около 30% при этом приходилось на продукцию крупносерийного и массового производства. В соответствии с этим, парк оборудования формировался на основе высокопроизводительного, автоматизированного оборудования: автоматических линий, автоматов, полуавтоматов, специальных и специализированных станков, созданных на базе агрегатных узлов и механизмов. Для повышения производительности этих станков наладки их строились на основе концентрации операций и многошпиндельной обработки деталей.

По заявлению технических руководителей AMO ЗИЛ, среди перечня технологических проблем и задач, мешающих нормальному ритму работы предприятию и обеспечению высокого качества выпуску продукции, является проблема многошпиндельной резьбонарезной операции машинными метчиками при обработке глухих отверстий в стальных деталях (балка задней подвески, поворотный кулак и т. д.). По данным завода, примерно 80% отказов резьбонарезного оборудования происходит из-за поломок метчиков при реверсировании. При этом, если с простоем оборудования еще можно как-то смериться, поскольку в настоящее время программа выпуска автомобилей на заводе далека от массовой, то реальный риск от возможного брака или низкого качества изготовления деталей напрямую связан с экономическими показателями предприятия. Например, затраты, связанные с восстановлением качества деталей после поломок метчиков, соизмеримы с затратами изготовления деталей до операции нарезания резьбы.

Вопросу совершенствования технологических процессов формирования резьбы посвящено немало работ таких ученых как: Басов М. И., Дейнеко В. Г., Семенченко И. И., Загурский В. И., Матвеев В. В., Никифоров А. Д., Писарский М. И., Подураев В. И., Шагун В. И., Трудов A.A., Комаров П. И., Гольфельд М. Х., Мирнов И. Я., Андрейчиков Щ. С., Яку-хин В.Г. и ряда других авторов. В их работах обобщен богатый опыт отечественных и зарубежных предприятий, научно-исследовательских центров, учебных университетов, отдельных ученых и новаторов производства в области использования различных способов и методов резьбо-образования. Получены положительные результаты при обработке точных резьб, изучены различные факторы, влияющие на процесс формообразования резьб, разработаны математические модели и экспериментальные методики изучения и раскрытия физической сути рассматриваемой технологической операции. Но, вместе с тем, как отмечает проф. Матвеев В. В., среди множества видов резьбонарезных инструментов, метчики будут применяться в процессах обработки деталей дольше многих других режущих инструментов и поэтому вопросу совершенствования такого процесса резания будет уделяться внимание также долго.

Настоящая диссертационная работа посвящена совершенствованию процесса нарезания резьб метчиками при многошпиндельной обработке глухих отверстий в стальных деталях производства AMO ЗИЛ главным образом за счет обеспечения надежной работы специальных станков, встроенных в автоматические линии, путем исключения поломок метчиков.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов и списка использованной литературы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

1. Проведенный анализ известных на сегодня научно-исследовательских работ по проблеме нарезания резьб метчиками, свидетельствует о том, что причины, приводящие к поломке инструмента в момент его выхода из резьбового отверстия, изучены не достаточно убедительно.

2. Подавляющая часть исследователей убеждены в том, что защемление метчика в конце процесса нарезания глухих резьб происходит из-за стружки, которая занимает пространство между дном отверстия и инструментом. Однако модели происходящего явления, кроме гипотезы «донной стружки» проф. Матвеева В. В., в настоящее время нет.

3. В настоящее работе, с целью раскрытия особенности процесса нарезания резьб метчиками, рассмотрена аналитическая картина кинематики процесса, благодаря которой удалось связать между собой практически все известные параметры конструктивно-технологического характера и доказать справедливость проведенных ранее многими авторами работ по направлению совершенствования конструкций метчиков.

4. Самостоятельное большое научное и практическое значение имеют полученные выражения, характеризующие параметры резания, такие как: длина и объем металла, снимаемые одним зубом заборного конуса за проходдействительное время среза стружки единичной режущей кромкой метчикапроизводительность процесса нарезания резьбы, а также аналитическое выражение общего крутящего момента, возникающего в заборной части конуса при резании.

5 В работе на теоретическом уровне впервые показана взаимосвязь между формой и размерами, снимаемой режущей кромкой инструмента, стружки и действующим крутящим моментом. В качестве оценочного параметра по оптимизации размещения и плотности пакетирования стружек в канавках заборного конуса выбрано отношение средней окружности нарезаемой резьбы к вероятной длине окружности получаемых стружек. Это отношение выражено безразмерным коэффициентом т.

6 Полученные уравнения по расчету сил и действующим моментам впервые на достаточно высоком аналитическом уровне устанавливают связь между всеми основными параметрами, характеризующие процесс резания метчиками. Они показывают возможность управлять процессом резания, снижая действующие нагрузки за счет изменения режимных факторов или конструктивных параметров заборного конуса.

7. Проведенное экспериментальное исследование подтвердило справедливость теоретических положений о возникновении причин, вызывающих поломку метчиков при нарезании резьб в глухих отверстиях.

8. Предложены практические рекомендации конструктивного характера, предупреждающие возможную поломку метчиков при нарезании глухих резьб.