К.т.т. Данилова Л.М., Антонченко В.О.

Національний технічний університет України «Київський

політехнічний інститут», Україна

Геометричне 3D–моделювання різьбофоромування безстружковими мітчиками

В промисловості велике поширення набули процеси накатування різьби. Процес формоутворення при накатуванні відбувається без зняття стружки. Він полягає в тому, що робоча частина інструмента втискується в матеріал заготовки, який пластично деформується і утворює різьбу. Накатування різьби є одним із найбільш прогресивних способів виготовлення різьби. Цей метод забезпечує високу продуктивність і якість обробки, підвищення статичної і утомної міцності різьби у порівнянні з різьбою, що нарізана.

Для створення найбільш поширених у промисловості внутрішніх різьб діаметром до 20 мм, кроком до2 мм і довжиною до 2d застосовують метод видавлювання різьби за допомогою безстружкових мітчиків. Видавлювання внутрішньої різьби безстружковими мітчиками – це процес пластичного деформування метала, коли в підготовлений отвір заготовки вкручується спеціальний інструмент – безстружковий мітчик з профілем різьби, що відповідає заданому. Цей процес не є процесом накатування, бо при формоутворенні профілю різьби відсутнє взаємне обкатування заготовки і інструмента, що притаманний процесу накатування. Так як в поперечному перерізі мітчик має затиловану форму, то в кожний момент часу різьбовий виток на заготовці видавлюється не по всьому колу, а тільки в визначеній частині. Тому в зоні деформації навантаження діють на метал циклічно, з частотою, що залежить від числа граней інструмента і частоти його обертання. Істотний вплив на перебіг процесу різьбовидавлювання має геометрія дільниць контуру поперечного перерізу інструменту. Варіанти перерізів показані на рис.1.

Рис.1. – Форми поперечного перерізу безстружкових мітчиків.

Сили, що діють при різьбовидавлюванні, є наслідком дії контактних напружень опору метала деформації на грані деформуючого витка. Для встановлення розрахункових залежностей зусиль різьбовидавлювання необхідно знати величину контактних напружень і площу їхньої дії.

Помноживши величину напруження на площу контакту витків із деталлю можна розрахувати радіальне зусилля різьбовидавлювання. Відомий також зв'язок радіального і осьового зусилля різьбовидавлювання.

Величина зусиль, діючих на виток інструмента для розкочування, пропорційна миттєвій площі контакту (МПК) даного витка із заготовкою. Аналітичний розрахунок МПК при різьбовидавлюванні потребує вирішення задачі перетину в просторі тіл складної криволінійної форми і можливий зараз тільки для деяких простих випадків. Наближені методики визначення МПК не завжди забезпечують достатню точність розрахунків. Розрахувати МПК при розкочуванні різьби і розробити відповідний інструмент можливо стає шляхом геометричного 3D–моделювання процесу в T-FLEX CAD 3D.

Після того, як 3D–моделі заготовки і мітчика побудовані, за допомогою булевої операції віднімемо із 3D–моделі заготовки 3D–модель інструмента (Рис. 2).

Рис.2. – 3D–моделі заготовки і 3D–модель інструмента.

В результаті на 3D–моделі заготовки зостануться відбитки, площі яких рівні МПК витків інструмента при накатуванні різьби. В системі T-FLEX CAD вимірювання площі поверхні тривимірного тіла відбувається за допомогою команди «Провести измерения» (Рис.3).

Рис.3. – Визначення МПК в T-FLEX CAD 3D.

Таким чином, T-FLEX CAD може бути застосований не тільки для зображення геометрії деталі у вигляді креслень і 3D-моделей, але і для виконання проектних розрахунків за допомогою дво- і тривимірних геометричних побудов. Більш ефективне використання можливостей T-FLEX CAD дозволяє значно підвищити продуктивність розробників в інструментальному виробництві.