Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,580

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОБРАБОТКИ ДЛИННЫХ ТОНКОСТЕННЫХ ТРУБ ТОЧЕНИЕМ МНОГОРЕЗЦОВОЙ ГОЛОВКОЙ

Отений Я.Н. 1
1 Камышинский технологический институт (филиал) Волгоградского государственного технического университета Камышин
В статье рассмотрены вопросы обработки наружной поверхности длинномерных тонкостенных труб с использованием резцовой головки. Представлена расчетная схема механизма подачи тонкостенной трубы тремя подающими роликами. Показано, что силы резания, возникающие при точении пытаются остановить заготовку. Для преодоления силы резания, и крутящего момента, возникающих при точении необходимо сжимать подающие ролики. На основании представленной схемы перемещения заготовки подающими роликами получены расчетные зависимости для определения рациональной величины усилия сдавливания подающих роликов, обеспечивающих подачу заготовки и не вызывающих остаточные деформации стенки трубы. Построены графики зависимостей величины прогиба стенки трубы от сосредоточенной и распределено нагрузки. Показано, что при обработке труб с толщинами стенок свыше двух миллиметров величина остаточной деформации не превышает предельных значений. На основе представленных схем и расчетов разработана конструкция устройства для токарной обработки наружной поверхности длинномерных тонкостенных труб.
токарная обработка; резцовая головка
тонкостенные трубы
1. Отений Я. Н. Технологическое обеспечение качества деталей машин поверхностным пластическим деформированием: Монография / ВолгГТУ. – Волгоград, 2005. − 224 с.
2. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Под ред. А. М. Дальского, А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова, А. Г. Суслова. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение-1, 2001.
3. Справочник машиностроителя в 6 томах. т.3. Под ред. академика АН УССР С.В. Серенсена. Изд. третье. – М.: Машгиз, 1962. – 651 с.

В качестве большой номенклатуры деталей, применяемых в различных изделиях широкого потребления, используются гладкие тонкостенные трубы имеющие диаметры 10мм...50мм. Традиционная обработка таких труб сводиться к шлифованию на бесцентровых круглошлифовальных станках.

Согласно справочным данным трубы в состоянии поставки имеют достаточно большие отклонения, как по круглости, так и по шероховатости.

Главная проблема состоит в том, чтобы обеспечить требуемый минимальный допуск на отклонение от круглости. В состоянии поставки тонкостенные трубы имеют допуски, регламентируемые в пределах 3% от диаметра. В этих же пределах регламентируется и допуск отклонения формы.

Одним из высокопроизводительным способов обработки наружных цилиндрических поверхностей является точение резцовыми головками. Принцип данного способа заключается в обтачивании наружной поверхности детали резцами, установленными в резцовой головке. При этом подача детали осуществляется с помощью роликов.

При точении трубы необходимо обеспечить ее сдавливание роликами с такой силой, чтобы она не поворачивалась относительно оси и преодолевала с коэффициентом запаса крутящий момент, возникающий от сил резания. Однако, приложенные силы не должны превышать значения, приводящие к деформации стенки трубы.

На Рис. 1 приведена схема механизма подачи трубы, включающая в себя три подающих ролика.

Для определения рациональной величины усилия сдавливания подаваемой роликами детали установим основные закономерности формирования контактной зоны между поверхностями обжимного ролика и детали. Из решения контактной задачи Герца известно, что напряжения по площади эллипсного контакта распределяются по зависимости

(1)

где Ру – сила давления на ролик; а,б – малая и большая полуоси эллипса; Х1 , У1 - текущие координаты длины и ширины контакта.

При пересечении двух окружностей, одна из которых внедрена в другую на величину hv максимальное значение полуширины контакта может быть вычислено по формуле

(2)

Тогда уравнение эллипса определяющего контактную зону при обработке цилиндрическим роликом можно записать в виде

(3)

где Lk – заданная длина контакта.

missing image file

Рис. 1. Схема перемещения трубы тремя роликами в осевом направлении с заданной подачей

3_2.eps
3_1.eps
33.eps

При обработке роликом с криволинейной вогнутой образующей площадь контакта будет представлять собой эллипс.

(4)

Прогиб стенки трубы от единичной силы р, расположенной на расстоянии lk от рассматриваемого сечения где происходит прогиб может быть определен из зависимости [1]

(5)

Прогиб стенки трубы от распределенных по площади контактных напряжений определяется через интеграл

(6)

35.eps
35.eps
36.eps
36.eps
34.eps

Рис. 2. Форма контакта при пересечении подающего ролика с поверхностью трубы.

Рис. 3. Изменение величины прогиба стенки трубы в зависимости от ее толщины.

Результаты расчетов прогиба трубы показаны на Рис. 3. Как видно из графиков для толщины трубы больше 2мм. прогиб трубы как от сосредоточенной силы, так и от распределённой нагрузки не превышает допустимого значения принятого равным, 0,3мм. Согласно проведенным экспериментальным исследованиям прогиб трубы до 0,4мм не приводит к остаточным деформациям.

Используя приведенные выше зависимости можно разработать конструкцию устройства для обтачивания длинных тонкостенных труб напроход. Устройство (Рис. 4) состоит из головки резцовой 1 закрепляемой на стойке 2. С правой и с левой стороны резцовой головки 1 расположены вращающиеся на пальцах 9 подающие ролики 8, предназначенные для передачи крутящего момента от сил резания и препятствующие повороту трубы при обработке. Радиальная нагрузка на подающие ролики 8 осуществляется либо пружиной 7, либо весом грузов 14.

missing image file
missing image file
missing image file

Рис. 4. Чертеж устройства для обтачивания длинных валов.

Принцип работы устройства состоит в следующем: труба 10 в процессе обработки перемещается с подачей Sтр между тремя одинаковыми обжимающими роликами 2, которые сдавливают ее поверхность по эллипсному контакту , в результате чего происходит упругопластическая деформация поверхности трубы.

В процессе обработки резцовая головка 1, содержащая 4 резца приводится во вращение при помощи клиноременной передачи Возможен вариант, когда ось резцовой головки будет смещена по отношению к оси обрабатываемой заготовки не некоторую величину. Это позволит производить точение по принципу вихревого обтачивания, при котором будет образовываться фрагментарная стружка, что важно, так как материалом труб является сталь 3 или сталь 5 с плохой обрабатываемостью и возникноверию сливной стружки.


Библиографическая ссылка

Отений Я.Н., Лаврентьев А.М.,Вирт А.Э. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОБРАБОТКИ ДЛИННЫХ ТОНКОСТЕННЫХ ТРУБ ТОЧЕНИЕМ МНОГОРЕЗЦОВОЙ ГОЛОВКОЙ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2016. – № 12-4. – С. 636-639;
URL: https://www.applied-research.ru/ru/article/view?id=10897 (дата обращения: 28.09.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074