Investigation of geometrical parameters in screw surfaces whirling process

Abstract

Розкрито, що одним із прогресивних способів формоутворення гвинтових поверхонь є процес вихрового нарізування, що дозволяє формувати гвинтові поверхні на зовнішній циліндричній поверхні за один прохід на токарному верстаті, використовуючи кілька різців. Під час різання можна регулювати товщину шару металу, що зрізується одним різцем за рахунок зміни частот обертання заготовки та вихрової головки. В процесі вихрового нарізування гвинтової поверхні відбувається взаємний рух заготовки та різця, що призводить до формування обробленої поверхні, яка визначається певною геометричною кривою. Відстань між послідовними витками кривої в межах заготовки визначає товщину шару металу, що зрізується за один період контакту між заготовкою та різцем. Представлено дослідження параметрів процесу вихрового нарізування гвинтових поверхонь. Отримано рівняння траєкторії взаємного руху заготовки та різця у параметричній формі з урахуванням переміщення вихрової головки вздовж заготовки, використовуючи множення вектора вершини різця на матриці переходу, що визначають зміщення центру обертання вихрової головки відносно центру обертання заготовки, обертового руху вихрової головки та переміщення вихрової головки вздовж заготовки. Побудовано відповідні графіки, які дозволяють зробити висновок, що підвищення частоти обертання вихрової головки призводить до зменшення товщини шару металу, що зрізується за один період контакту між заготовкою та різцем. Також графіки показали, що визначальним є співвідношення між частотами обертань вихрової головки та заготовки. Чим більше таке співвідношення, тим меншою є товщина зрізаного шару. Отримані рівняння дозволяють, використовуючи відповідне прикладне програмне забезпечення, визначати й прогнозувати форму й товщину зрізаних шарів матеріалу циліндричної заготовки кожним різцем вихрової головки на основі побудованих графіків, візуально спостерігати зміну траєкторії руху різця при зміні режимів різання та параметрів обробленої поверхні.

The investigation of the parameters in screw surfaces whirling process is presented. The equation of the trajectory of relative movement of the workpiece and the cutter in parametric form taking into account the movement of the whirling ring along the workpiece is obtained. Appropriate graphs are plotted, which allow to make the conclusion that increasing the rotational speed of the whirling ring results the decrease in the thickness of the metal layer, which is cut during one period of contact between the workpiece and the cutter. It is also show on the graphs that the ratio between the rotational speeds of the whirling ring and the workpiece is decisive. The greater this ratio, the smaller the thickness of the cut layer. The obtained equations make it possible, using the appropriate application software, to determine and predict the shape and thickness of the material cut layers in the cylindrical workpiece by each cutter in whirling ring based on plotted graphs, visually observe the change of trajectory movement when changing cutting conditions and machined surface parameters. Key words: screw surface, trajectory, whirling process, whirling ring.