У статті викладено теоретичні дослідження динаміки вихрового фрезерування гвинтових поверхонь. У результаті апробації одержаних формул на ЕОМ доведено, що передавання сили різання на різець через пружно-демпфуючий елемент дозволяє зменшити амплітуду сили удару в зоні різання і завдяки цьому покращити умови роботи твердосплавних різальних пластин, які є чутливими до ударів.

Розглянуто внутрішню геометрію конволютної гвинтової передньої поверхні зубів черв'ячної фрези з використанням диференційно-геометричного методу формоутворення. Розраховано з застосуванням ЕОМ коефіцієнти першої та другої основних квадратичних форм поверхні (квадратичних форм Гаусса).

Розглянуто питання підвищення точності та працездатності черв'ячних фрез за рахунок уточненої теорії формоутворення зубчастих колес з урахуванням просторової моделі процесу та створення фрез з меншим відхиленням їх профілю від теоретично точного та з більш раціональною геометрією різальної частини. Запропоновано матричну модель утворення лінійчатих гвинтових поверхонь. Наведено методику проектування черв'ячних зуборізних фрез на основі конволютних черв'яків (фрез).

Рассмотрены вопросы повышения точности и работоспособности червячных фрез за счет уточненной теории формообразования зубчатых колес с учетом пространственной модели процесса и создания фрез с меньшим отклонением их профиля от теоретически точного и с более рациональной геометрией режущей части. Предложена матричная модель создания линейчатых винтовых поверхностей. Приведена методика проектирования червячных зуборезных фрез на основе конволютных червяков (фрез).

Описан метод поверхностного моделирования дисковых фрез для изготовления винтовых поверхностей рабочих роторов винтовых компрессоров и насосов. Постановка задачи состоит в том, чтобы по известной геометрии винта, представленной в виде трехмерной геометрической модели, получить профиль производящей поверхности дисковой фрезы для обеспечения изготовления винта. Основным отличием данной методики от существующих методик является тот факт, что для получения профиля фрезы не нужно знать точное аналитическое описание винтовой поверхности, а достаточно ее геометрических построений в среде любой из систем САПР. Построение методики профилирования дисковых фрез было осуществлено при изготовлении насоса 2ВВ500/30, спроектированного в ОАО "СМНПО им. М. В. Фрунзе". Полученные фрезы позволяют нарезать требуемые винтовые поверхности в точном соответствии с их геометрической моделью.

Встановлено, що спосіб оберненого проекціювання формування спряжених поверхонь є наочним і простим у виконанні. Аналітично визначено обернені проекції сім'ї гвинтових ліній. Спосіб оберненого проекціювання дозволяє на етапі профілювання визначити наявність або відсутність явища інтерференції. Автоматизовано процес формування профілю поверхні обертання за заданим профілем гвинтової поверхні. Розроблено автоматизований спосіб контролю стану різальної кромки дискової фрези. Досліджено вихідний та зношений стани різальної кромки.

Досліджено процес виключення інтерференції під час комплексного формування спряжених криволінійних поверхонь виробу та інструменту. Виявлено необхідні та достатні вимоги для виключення інтерференції у заданих межах. Одержано перетворення координат профілю виробу в декартову систему, які враховують характер розташування точок на профілі (рівномірний, нерівномірний) та спосіб вибору початку відліку величини центрального кута у полярній системі. Обгрунтовано гіпотезу щодо можливості виключення інтерференції на базі даних геометричної моделі спряження гвинтових поверхонь. Запропоновано графічний та графоаналітичний способи визначення параметрів гвинта стружки, основою яких є метод діаграм спряжених кінематичних гвинтів. Експериментально виявлено закономірності зміни критерію дроблення стружки залежно від зміни поздовжньої подачі та швидкості різання, що дозволяє обирати доцільні параметри режиму обробки. На підставі проведених експериментальних досліджень підтверджено достовірність запропонованих теоретичних положень.

Розроблено теоретичні основи силового навантаження черв'ячної фрези, на підставі яких силу різання на лезі, зубці та рейці розгллянуто залежно від параметрів зрізів і факторів процесу як змінну у часі різання просторову функцію. Одержано уточнені аналітичні залежності для розрахунку сили різання у кожній точці координатного простору з урахуванням робочих кінематичних кутів на лезах, невільного різання, тертя на контактних поверхнях зубців і торцевого перекриття у верстатному зачепленні. Запропоновано теоретичні основи розрахунку теплових потоків за інтенсивністю тертя на передніх і задніх поверхнях активних зубців і лез черв'ячної фрези та встановлено аналітичну залежність для прогнозування періоду стійкості до спрацювання зубців і лез. Розроблено модель перехідного процесу температури для дослідження сталості у динамічній тепловій системі процесу різання черв'ячною фрезою. Вперше одержано аналітичні вирази постійних часу перехідних процесів формування сили різання та наведено динамічну модель процесу різання черв'ячною фрезою з урахуванням інтенсивності невільного різання та температурних змін механічних властивостей металу заготовки. На підставі результатів комплексних досліджень обгрунтовано нову ефективну схему двопрохідного нарізання циліндричних зубчастих коліс, яка дає змогу зменшити силу різання та знизити рівень пружних коливань і вібрацій зубофрезерних верстатів, інтенсифікувати осьову подачу у 1,5 - 2 рази, а також швидкість різання на 15 - 30 % за одночасного збільшення періоду стійкості черв'ячних фрез до спрацювання та підвищення точності профілів зубчастих коліс.

Запропоновано й обгрунтовано способи підвищення точності проектування та працездатності черв'ячних зуборізних фрез. Розроблено уточнену теорію формоутворення зубчастих коліс черв'ячними фрезами, яка базується на просторовій математичній моделі процесу. З використанням уточненої теорії формоутворення розроблено нові способи проектування черв'ячних фрез підвищеної точності та працездатності, підвищення точності проектування черв'ячних фрез завдяки раціональному вибору кута утворювального вихідного контуру за критерієм мінімальної площі, підвищення точності проектування черв'ячних фрез за рахунок створення черв'ячної фрези на базі конволютного черв'яка з раціональною геометрією. На підставі розробленої просторової математичної моделі уточнено теорію визначення геометрії різальної частини черв'ячних зуборізних фрез. Розроблено загальну методику та рекомендації щодо проектування черв'ячних фркз підвищеної точності та працездатності. Завдяки застосуванню нових способів проектування досягнуто підвищення точності та плавності роботи у середньому в 1,5 - 2 рази у порівнянні з колесами, що нарізалися стандартними фрезами. Досягнуто підвищення працездатності фрез нових конструкцій на 30 %, спрощення технології їх виготовлення у порівнянні зі стандартними фрезами.

Дисертацію присвячено питанням проектування вихрових головок, які призначаються для високошвидкісного фрезерування гвинтових поверхонь. Розроблено структурно-схемний синтез вихрових головок, які оснащені пружно-демпфуючими елементами (ПДЕ). Він грунтується на розгляді вихрової головки як системи, яка складається з окремих елементів, кожний з яких може мати різні варіанти виконання. Запропоновано і досліджено на ЕОМ методи аналізу і розрахунку вихрових головок. Отримано ряд схем головок, за однією з яких виготовлено натурний взірець. Експериментальні дослідження в реальних експлуатаційних умовах показали, що передавання основної потужності на різець через ПДЕ дозволяє підвищити стійкість різального інструменту в 1,5 - 2,7 рази.

На підставі даних теоретичних досліджень установлено питому частку кожного елемента технологічної системи (верстата, інструменту, пристрою, заготовки) та процесу зубофрезерування у загальній похибці обробленого зубчастого колеса. Теоретично встановлено вплив на точність зубчастих коліс точності виготовлення та встановлення на верстаті шнекової фрези, геометричної та кінематичної точності верстата і пристрою, точності заготовки та процесу зубофрезерування. Одержано емпіричні залежності для визначення основних показників точності зубчастого колеса (кінематичної, плавності роботи та контакту зубців у передачі) від технологічних і конструктивних чинників. Розроблено оптимізаційну модель вибору технологічних чинників з метою забезпечення точності зубчастого колеса після операції зубофрезерування.

Розроблено технічні рішення для системи видалення стружки та системне представлення процесу примусового видалення стружки за фрезерування профільних пазів. Здійснено моделювання процесу примусового видалення стружки. Створено методику визначення раціональних параметрів системи примусового видалення стружки за фрезерування профільних пазів. Виконано експериментальні дослідження, спрямовані на визначення ефективності даних технічних рішень та підтвердження адекватності розроблених математичних моделей. Розроблено систему видалення стружки, яка забезпечує підвищення продуктивності фрезерування профільних пазів приблизно в два рази за збереження якості поверхонь та підвищення стійкості різального інструменту на величину не менш ніж у три рази за рахунок застосування системи примусового видалення стружки з раціональними параметрами.

Охарактеризованы современные технологические направления и новые способы зубофрезерования крупномодульных закаленных зубчатых колес твердосплавными червячными фрезами. Приведены результаты динамических исследований зубоферезерования крупномодульных закаленных колес, даны рекомендации по режимам резания. Рассмотрены технологические процессы, инструменты и специальное оснащение, позволяющие изготавливать крупномодульные закаленные колеса и обеспечивающие высокую точность и качество обработанной поверхности. Описана технология обработки закаленных зубчатых передач и колесных пар магистральных локомотивов и электросекций сборными твердосплавными фрезами с раздельной схемой резания.

Приведены разные способы многопроходной обработки зубчатых колес различными формами исходных инструментальных реек, сопряженных с обрабатываемым зубчатым колесом. Рассмотрены новые способы двухпроходной обработки, что направлены на повышение производительности обработки зубчатых колес и увеличении стойкости червячных фрез, за счет замены схемы резания и профиля режущих кромок.

Запропоновано розробку анімаційної моделі зубофрезерного верстата, що моделює рухи формоутворення зубчастих коліс, як прямо-, так і косозубих, та черв'ячних коліс із застосуванням математичних моделей та шляхом аналізу роботи основних механізмів верстата.

Описано метод нарізування різьби у процесі різьбофрезерування. Наведено результати розрахунку геометричною складовою формування різьби у випадку охоплюючого різьбофрезерування.

Наведено результати моделювання операції нарізання евольвентних зубчастих коліс середніх і великих модулів дисковими фрезами завдяки комплексному поєднанню процесів копіювання та радіально-колового зубонарізання з безперевним діленням. Це надає змогу підвищити продуктивність зубонарізання з одночасним забезпеченням необхідної точності евольвентного профілю зубців колеса з застосуванням дискової фрези, різальні зубці якої спрофільовані по евольвенті.

Наведено характеристику та обгрунтування комплексного застосування під час виготовлення зубчастих коліс з великими модулями нового способу радіально-колового формоутворення зубців дисковою фрезою та традиційного зубонарізання стандартною черв'ячною фрезою для виконання відповідно чорнового та чистового переходів зубооброблення, що забезпечує підвищення продуктивності, дотримання вимог точності зубчастих коліс і підвищення технологічної гнучкості.

Виконано аналіз факторів, що зумовлюють вібрації супорта зубофрезерного верстата. Встановлено, що генератором вібрацій є як черв'ячна фреза, так і оправка. Запропоновано пристрій, що підвищує жорсткість оправки фрези і знижує вібрації у ході зубофрезерування.

Виконано огляд існуючих САПР черв'ячних фрез та проаналізовано їх можливості у вирішенні задач проектування різального інструменту згідно з вимогами щодо розробки комп'ютерних технологій проектування різальної частини інструменту за умов сучасного машинобудування.

Проведено моделювання операції нарізання евольвентних зубчастих коліс дисковими фрезами під час інтегрованого застосування процесів радіально-колового зубонарізання дисковою фрезою та копіювання за безперевного ділення. Процес надає змогу підвищити продуктивність і досягнути необхідної точності профілю зубців колеса.