Bu öğeden alıntı yapmak, öğeye bağlanmak için bu tanımlayıcıyı kullanınız:
http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/42682
Başlık: | Моделювання недеформованої стружки при нарізуванні зубчастого колеса методом Power skiving |
Diğer Başlıklar: | Modeling of undeformed chip in Power skiving gear cutting process |
Yazarlar: | Сліпчук, А. Slipchuk, A. |
Affiliation: | Інститут механічної інженерії та транспорту, Національний університет «Львівська політехніка», Львів, Україна Institute of Mechanical Engineering and Transport, Lviv Polytechnical National University, Lviv, Ukraine |
Bibliographic description (Ukraine): | Сліпчук А. Моделювання недеформованої стружки при нарізуванні зубчастого колеса методом Power skiving / А. Сліпчук // Вісник ТНТУ. — Т. : ТНТУ, 2023. — Том 111. — № 3. — С. 84–96. |
Bibliographic description (International): | Slipchuk A. (2023) Modeliuvannia nedeformovanoi struzhky pry narizuvanni zubchastoho kolesa metodom Power skiving [Modeling of undeformed chip in Power skiving gear cutting process]. Scientific Journal of TNTU (Tern.), vol. 111, no 3, pp. 84-96 [in Ukrainian]. |
Is part of: | Вісник Тернопільського національного технічного університету, 3 (111), 2023 Scientific Journal of the Ternopil National Technical University, 3 (111), 2023 |
Journal/Collection: | Вісник Тернопільського національного технічного університету |
Issue: | 3 |
Volume: | 111 |
Yayın Tarihi: | 5-Eyl-2023 |
Submitted date: | 18-Tem-2023 |
Date of entry: | 26-Eki-2023 |
Yayıncı: | ТНТУ TNTU |
Place of the edition/event: | Тернопіль Ternopil |
DOI: | https://doi.org/10.33108/visnyk_tntu2023.03.084 |
UDC: | 622.24.051.55 |
Anahtar kelimeler: | недеформована стружка Power skiving графоаналітичний метод зріз площа перерізу стружки різак дискретне переміщення undeformed chip Power skiving graphoanalytical method sliding fracture chip crosssectional area cutter legal path |
Number of pages: | 13 |
Page range: | 84-96 |
Start page: | 84 |
End page: | 96 |
Özet: | Розглянуто метод нарізування зубчастого колеса методом Power skiving та детально
проаналізовано принцип побудови недеформованої стружки при нарізуванні зовнішнього прямозубого
вінця. Завдання дослідження – розроблення адекватної моделі стружкоутворення та проаналізовано
кількісні оцінки параметрів зрізів у процесі Power skiving. Для вирішення такого завдання розроблено
комплексну систему графоаналітичного, математичного і комп’ютерного моделювання цього процесу,
де враховано його кінематику й достовірно відтворено закономірності процесів різанняформоутворення. Для моделювання параметрів зрізів використано графоаналітичний метод,
розроблений І. Є. Грицаєм для черв’ячного зубофрезерування. Неперервний рух різання і формоутворення
представлено у вигляді послідовних дискретних переміщень контура зубця, а його лінійні й кутові
положення відносно оброблюваного зубчастого колеса легко піддаються математичному описанню. Це
значно спрощує модель і геометричні побудови з використанням існуючих CAD систем на відміну від
інших відомих методів. У кожному положенні зубця його контур у передній поверхні суміщається з
контурами зубців, які виконували різання в попередніх положеннях як по осьовій подачі, так і на гвинтовій
лінії. Головною умовою точного визначення параметрів зрізів є встановлення форми та розмірів поверхні,
яка утворюється в процесі усталеного різання в кожній западині зубчастого колеса між обробленими
зубцями поверхнями та необробленою поверхнею заготовки на 1 оберт різака. Для дослідження
параметрів зрізів зображено схематичне розташування зубчастого колеса і різака та розділено процес
на дискретні стани. Результати моделювання за вказаними вище параметрами наведено у вигляді
графічних залежностей: площа перерізу стружки, товщини залежно від різних осьових подач різака і для
різних модулів зубчастого колеса. Отримано залежності зміни геометричних характеристик
недеформованої стружки від положення різака. У подальших дослідженнях можна встановити цілий ряд
інших фізичних величин та їх взаємозалежність під час нарізування зубчастого колеса методом Power
skiving. The method of cutting gear wheel by the Power skiving method is considered and the principle of creating non-deformed chip when cutting external spur gear is analyzed in detail in this paper. The task of this investigation is to develop an adequate model of chip formation and to analyze quantitative estimates of parameters of slices in Power skiving process. In order to solve this problem, complex system of grapho-analytical, mathematical and computer modeling of this process is developed. It takes into account its kinematics and reliably reproduces the regularities of cutting-forming processes. The grapho-analytical method developed by I. E. Hrytsai for worm tooth milling is used to model the parameters of the sections. The continuous movement of cutting and forming is presented in the form of successive discrete movements of the contour of the tooth, and its linear and angular positions relative to the processed gear wheel are easily described mathematically. This greatly simplifies the model and geometric constructions using existing CAD systems, unlike other known methods. In each position of the tooth, its contour in the front surface is combined with the contours of the teeth, which performed cutting in the previous positions both along the axial feed and on the helical line. The main condition for the accurate determination of the parameters of the cuts is the establishment of the shape and dimensions of the surface, which is formed in the process of steady cutting in each cavity of the gear wheel between the treated surfaces of the teeth and the raw surface of the workpiece for 1 revolution of the cutter. To investigate the parameters of the slices, the schematic arrangement of the gear wheel and the cutter is depicted and the process is divided into discrete states. The results of modeling according to the above mentioned parameters are given in the form of graphic dependencies: chip cross-sectional area, thickness depending on different axial feeds of the cutter and for different modules of the gear wheel. The dependence of the change in the geometric characteristics of the undeformed chip on the position of the cutter is obtained. In further research, it is possible to establish a number of other physical quantities and their interdependence during gear cutting using the Power skiving method. |
URI: | http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/42682 |
ISSN: | 2522-4433 |
Copyright owner: | © Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, 2023 |
URL for reference material: | https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2020.116973 https://www.youtube.com/watch?v=ks3Fb2qiqJg&ab_channel=SecoTools https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2020.02.007 https://doi.org/10.1016/j.procir.2019.04.039 https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2020.04.022 https://doi.org/10.1016/j.promfg.2020.05.078 https://doi.org/10.1016/j.cirp.2019.04.085 https://doi.org/10.1016/j.procir.2020.05.061 https://doi.org/10.1016/j.procir.2016.05.052 https://doi.org/10.1016/S0007-8506(07)61473-5 https://doi.org/10.1016/j.cirpj.2008.06.004 https://doi.org/10.1016/j.procir.2015.06.059 https://doi.org/10.1016/j.cirp.2008.09.001 https://doi.org/10.1007/s00170-015-6816-9 https://doi.org/10.1007/s00170-015-7559-3 https://doi.org/10.1007/s12206-014-1133-z https://doi.org/10.1007/s00170-018-2790-3 https://mav.industrie.de/werkzeuge/horn-waelzschaelen-von-verzahnungen-power-skiving/#sliderintro-2 |
References (Ukraine): | 1. Ren Z., Fang Z., Arakane T., Kizaki T., Nishikawa T., Feng Y., & Sugita N. Parametric modeling of uncut chip geometry for predicting crater wear in gear skiving. Journal of Materials Processing Technology. 2021. Vol. 290. 116973. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2020.116973 2. URL: https://www.youtube.com/watch?v=ks3Fb2qiqJg&ab_channel=SecoTools. 3. Ren Z., Fang Z., Kobayashi G., Kizaki T., Sugita N., Nishikawa T., & Nabata E. Influence of tool eccentricity on surface roughness in gear skiving. Precision Engineering. 2020. Vol. 6. P. 170–176.https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2020.02.007 4. Vargas B., Zapf M., Klose J., Zanger F., & Schulze V. Numerical modelling of cutting forces in gear skiving. Procedia CIRP. 2019. Vol. 82. P. 455–460. https://doi.org/10.1016/j.procir.2019.04.039 5. Onozuka H., Tayama F., Huang Y., & Inui M. Cutting force model for power skiving of internal gear ournal of Manufacturing Processes. 2020. Vol. 56. P. 1277–1285. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2020.04.022 6. Inui M., Huang Y., Onozuka H., & Umezu N. Geometric simulation of power skiving of internal gear using solid model with triple-dexel representation. Procedia Manufacturing. 2020. Vol. 48. P. 520–527.https://doi.org/10.1016/j.promfg.2020.05.078 7. McCloskey P., Katz A., Berglind L., Erkorkmaz K., Ozturk E., & Ismail F. Chip geometry andcutting forces in gear power skiving. CIRP Annals. 2019. Vol. 68. No. 1. P. 109–112.https://doi.org/10.1016/j.cirp.2019.04.085 8. Bergs T., Georgoussis A., & Löpenhaus C. Development of a numerical simulation method for gear skiving.Procedia CIRP. 2020. Vol. 88. P. 352–357. https://doi.org/10.1016/j.procir.2020.05.061 9. Klocke F., Brecher C., Löpenhaus C., Ganser P., Staudt J., & Krömer M. Technological and simulative analysis of power skiving. Procedia Cirp. 2016. Vol. 50. P. 773–778. https://doi.org/10.1016/j.procir.2016.05.052 10. Spath D., & Hühsam A. Skiving for high-performance machining of periodic structures. CIRP Annals. 2002. Vol. 51. No. 1. P. 91–94. https://doi.org/10.1016/S0007-8506(07)61473-5 11.Bouzakis K. D., Friderikos O., & Tsiafis I. Fem-supported simulation of chip formation andflow in gear hobbing of helical gears. Proceedings of DET2007 4th International Conference onDigital Enterprise Technology Bath, United Kingdom 19–21 September 2007. P. 34–43.https://doi.org/10.1016/j.cirpj.2008.06.004 12.Brecher C., Brumm M., & Krömer M. Design of gear hobbing processes using simulations and empirical data. Procedia CIRP. 2015. Vol. 33. P. 484–489. https://doi.org/10.1016/j.procir.2015.06.059 13.Bouzakis K. D., Lili E., Michailidis N., & Friderikos O. Manufacturing of cylindrical gears by generating cutting processes: A critical synthesis of analysis methods. CIRP annals. 2008. Vol. 57 (2). P. 676–696.https://doi.org/10.1016/j.cirp.2008.09.001 14. Guo E., Hong R., Huang X., & Fang C. Research on the cutting mechanism of cylindrical gear power skiving. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2015. Vol. 79 (1). P. 541–550.https://doi.org/10.1007/s00170-015-6816-9 15. Guo E., Hong R., Huang X., & Fang C. A novel power skiving method using the common shaper cutter.The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2016. Vol. 83 (1). P. 157–165.https://doi.org/10.1007/s00170-015-7559-3 16. Guo E., Hong R., Huang X., & Fang C. Research on the design of skiving tool for machining involute gears. Journal of Mechanical Science and Technology. 2014. Vol. 28 (12). P. 5107–5115.https://doi.org/10.1007/s12206-014-1133-z 17. Hühsam A. Modellbildung und experimentelle Untersuchung des Wälzschälprozesses. Inst. für Werkzeugmaschinen und Betriebstechnik. Universität Karlsruhe. 2002. 18.Bechle A. Beitrag zur prozesssicheren Bearbeitung beim Hochleistungsfertigungsverfahren Wälzschälen. Shaker. Aachen. 2006. 19. Klocke F., Brecher C., Löpenhaus C., Ganser P., Staudt J., & Krömer M. Technological and simulative analysis of power skiving. Procedia Cirp. 2016. Vol. 50. P. 773–778. https://doi.org/10.1016/j.procir.2016.05.052 20. Tapoglou N. Calculation of non-deformed chip and gear geometry in power skiving using a CAD-based simulation. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2019. Vol. 100 (5).P. 1779–1785. URL: orcid.org/0000-0001-9126-5407. https://doi.org/10.1007/s00170-018-2790-3 21. URL: https://mav.industrie.de/werkzeuge/horn-waelzschaelen-von-verzahnungen-power-skiving/#sliderintro-2. 22. Грицай І. Є. Теоретико-прикладні основи комплексних наукових досліджень процесу нарізання зубчастих коліс. Львів: Сполом, 2009. 254 с |
References (International): | 1. Ren Z., Fang Z., Arakane T., Kizaki T., Nishikawa T., Feng Y., & Sugita N. Parametric modeling of uncut chip geometry for predicting crater wear in gear skiving. Journal of Materials Processing Technology. 2021. Vol. 290. 116973. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2020.116973 2. URL: https://www.youtube.com/watch?v=ks3Fb2qiqJg&ab_channel=SecoTools. 3. Ren Z., Fang Z., Kobayashi G., Kizaki T., Sugita N., Nishikawa T., & Nabata E. Influence of tool eccentricity on surface roughness in gear skiving. Precision Engineering. 2020. Vol. 6. P. 170–176.https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2020.02.007 4. Vargas B., Zapf M., Klose J., Zanger F., & Schulze V. Numerical modelling of cutting forces in gear skiving. Procedia CIRP. 2019. Vol. 82. P. 455–460. https://doi.org/10.1016/j.procir.2019.04.039 5. Onozuka H., Tayama F., Huang Y., & Inui M. Cutting force model for power skiving of internal gear ournal of Manufacturing Processes. 2020. Vol. 56. P. 1277–1285. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2020.04.022 6. Inui M., Huang Y., Onozuka H., & Umezu N. Geometric simulation of power skiving of internal gear using solid model with triple-dexel representation. Procedia Manufacturing. 2020. Vol. 48. P. 520–527.https://doi.org/10.1016/j.promfg.2020.05.078 7. McCloskey P., Katz A., Berglind L., Erkorkmaz K., Ozturk E., & Ismail F. Chip geometry andcutting forces in gear power skiving. CIRP Annals. 2019. Vol. 68. No. 1. P. 109–112.https://doi.org/10.1016/j.cirp.2019.04.085 8. Bergs T., Georgoussis A., & Löpenhaus C. Development of a numerical simulation method for gear skiving.Procedia CIRP. 2020. Vol. 88. P. 352–357. https://doi.org/10.1016/j.procir.2020.05.061 9. Klocke F., Brecher C., Löpenhaus C., Ganser P., Staudt J., & Krömer M. Technological and simulative analysis of power skiving. Procedia Cirp. 2016. Vol. 50. P. 773–778. https://doi.org/10.1016/j.procir.2016.05.052 10. Spath D., & Hühsam A. Skiving for high-performance machining of periodic structures. CIRP Annals. 2002. Vol. 51. No. 1. P. 91–94. https://doi.org/10.1016/S0007-8506(07)61473-5 11.Bouzakis K. D., Friderikos O., & Tsiafis I. Fem-supported simulation of chip formation andflow in gear hobbing of helical gears. Proceedings of DET2007 4th International Conference onDigital Enterprise Technology Bath, United Kingdom 19–21 September 2007. P. 34–43.https://doi.org/10.1016/j.cirpj.2008.06.004 12.Brecher C., Brumm M., & Krömer M. Design of gear hobbing processes using simulations and empirical data. Procedia CIRP. 2015. Vol. 33. P. 484–489. https://doi.org/10.1016/j.procir.2015.06.059 13.Bouzakis K. D., Lili E., Michailidis N., & Friderikos O. Manufacturing of cylindrical gears by generating cutting processes: A critical synthesis of analysis methods. CIRP annals. 2008. Vol. 57 (2). P. 676–696.https://doi.org/10.1016/j.cirp.2008.09.001 14. Guo E., Hong R., Huang X., & Fang C. Research on the cutting mechanism of cylindrical gear power skiving. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2015. Vol. 79 (1). P. 541–550.https://doi.org/10.1007/s00170-015-6816-9 15. Guo E., Hong R., Huang X., & Fang C. A novel power skiving method using the common shaper cutter. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2016. Vol. 83 (1). P. 157–165.https://doi.org/10.1007/s00170-015-7559-3 16. Guo E., Hong R., Huang X., & Fang C. Research on the design of skiving tool for machining involute gears. Journal of Mechanical Science and Technology. 2014. Vol. 28 (12). P. 5107–5115.https://doi.org/10.1007/s12206-014-1133-z 17. Hühsam A. Modellbildung und experimentelle Untersuchung des Wälzschälprozesses. Inst. für Werkzeugmaschinen und Betriebstechnik. Universität Karlsruhe. 2002. 18.Bechle A. Beitrag zur prozesssicheren Bearbeitung beim Hochleistungsfertigungsverfahren Wälzschälen. Shaker. Aachen. 2006. 19. Klocke F., Brecher C., Löpenhaus C., Ganser P., Staudt J., & Krömer M. Technological and simulative analysis of power skiving. Procedia Cirp. 2016. Vol. 50. P. 773–778. https://doi.org/10.1016/j.procir.2016.05.052 20. Tapoglou N. Calculation of non-deformed chip and gear geometry in power skiving using a CAD-based simulation. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2019. Vol. 100 (5). P. 1779–1785. URL: orcid.org/0000-0001-9126-5407. https://doi.org/10.1007/s00170-018-2790-3 21. URL: https://mav.industrie.de/werkzeuge/horn-waelzschaelen-von-verzahnungen-power-skiving/#sliderintro-2. 22. Hrytsay I. YE. Teoretyko-prykladni osnovy kompleksnykh naukovykh doslidzhenʹ protsesu narizannya zubchastykh kolis. Lʹviv: Spolom, 2009. 254 p. [In Ukrainian]. |
Content type: | Article |
Koleksiyonlarda Görünür: | Вісник ТНТУ, 2023, № 3 (111) |
Bu öğenin dosyaları:
Dosya | Açıklama | Boyut | Biçim | |
---|---|---|---|---|
TNTUSJ_2023v111n3_Slipchuk_A-Modeling_of_undeformed_chip_84-96.pdf | 5,36 MB | Adobe PDF | Göster/Aç | |
TNTUSJ_2023v111n3_Slipchuk_A-Modeling_of_undeformed_chip_84-96.djvu | 518,82 kB | DjVu | Göster/Aç | |
TNTUSJ_2023v111n3_Slipchuk_A-Modeling_of_undeformed_chip_84-96__COVER.png | 1,33 MB | image/png | Göster/Aç |
DSpace'deki bütün öğeler, aksi belirtilmedikçe, tüm hakları saklı tutulmak şartıyla telif hakkı ile korunmaktadır.