Manufacturing Technology Machine Dynamic

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ AYNAMKffilftKMCft ARISTOTELES UNIVERSITY THESSALONIKI MECHANICAL ENGINEERING DEPARTM ENT ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΩΝ Δ ιευ /ντής: Kae.Dr.-lng.habQ. Κ.-Δ. Μπουζάκης LABORATORY OF MACHINE TO O L AND MACHINE DYNAMICS D irector Prof.Dr.-lng.habiL K.-D. Bouzakis Μηχανουργικές Κατεργασίες Δυναμική Μηχανών Πρακτικά 3ου Συνεδρίου, παρουσίασης ερευνητικών δραστηριοτήτων ΕΕΔΜ, Νοεμβρίου 1993, Θεσσαλονίκη Manufacturing Technology Machine Dynamic Proceedings of the 3rd Conference, presenting the research activities of ΕΕΔΜ, November 1993, Thessaloniki Θεσσαλονίκη 1993

2 6 Σελίδα 2.2 Βελτιστοποίηση των συνθηκών της εφατττομενικής μετατόπισης εργαλείου φραιζαρίσματος με κύλιση οδοντώσεων. Επ. Συν. Δρ. Μηχ. Α. Αντωνιάδης 2.3 Εγκατάσταση και λειτουργία μονάδας αέριας ενανθράκωσης στο Εργαστήριο Εργαλειομηχανών και Δυναμυςής Μηχανών του ΑΠΘ. Επ. Συν. Δρ. Μηχ. Α. Αντωνιάδης Επίκ. Καθηγητής Ph.D. Σ. Σκολιανός Επ. Συν. Διπλ. Μηχ. Π. Φρόσελ 2.4 Τραχύτητα επιφανεϊας κατά το ψηφιακά καθοδηγούμενο ψραιζάρισμα με κονδυλοειδή εργαλεία σφαιρικής απόληξης. Λέκτορας Δρ. Μηχ. Κ. Ευσταθίου Εργαλειομηχανές και Δυναμική 3.1 Έλεγχος διάρκειας ζωής ψυγείων αυτοκινήτων σε δοκιμαστήριο δυναμικής καταπόνησης που εξελίχθηκε στο Εργαστήριο Εργαλειομηχανών και Δυναμικής Μηχανών. Λέκτορας Δρ. Μηχ. I. Τσιάφης Επ. Συν. Διπλ. Μηχ. ΓΊ. Αισούα 3.2 Αύξηση της διάρκειας ζωής και της ταχύτητας περιστροφής των συστημάτων έδρασης ατράκτων εργαλειομηχανών, με χρησιμοποίηση ένσφαιρων εδράνων κύλισης, με σώματα κύλισης από κεραμικό υλικό και δακτυλίους με σκληρές επιστρώσεις. Επ. Συν. Διπλ. Μηχ. Κ. Ξουλίδης Επίκ. Καθηγήτρια Δρ. Μηχ. Σ. Μήτση Επ. Συν. Διπλ. Μηχ. Μ. Τουμπίδης 3.3 Επεξεργασία αρχείων μετρήσεων ταλαντωτικών μεγεθών με τη βοήθεια εμπείρου συστήματος, για την εκπόνηση πληροφοριών διαγνωστικής συντήρησης. Επ. Συν. Διπλ. Μηχ. Γ. Γιαννόπουλος 3.4 Σεισμική απόκριση κυλινδρικών δεξαμενών υγρών. Επίκ. Καθηγητής Ph.D. Σ. Νατσιάβας Μηχανισμοί - βιομηχανικά ρομπότ 4.1 Βελτιστοποίηση των κινήσεων μελών βιομηχανικού ρομπότ κατά την προσανατολισμένη καθοδήγηση του άκρου σε δεδομένη τροχιά και με συνεκτίμηση διαφόρων περιορισμών. Επίκ. Καθηγήτρια Dr.-Ing.. Σ. Μήτση Επ. Συν. Δρ. Μηχ. Γ. Μανσούρ 4.2 Βελτιστοποίηση παραμετρικά σχεδιασμένων τεμαχίων, με εφαρμογή σε μηχανικούς αυτοματισμούς με οδηγητικές καμπύλες και με μέλη. Επίκ. Καθηγήτρια Dr.-Ing. Σ. Μήτση Λέκτορας Δρ. Μηχ. I. Τσιάφης 4.3 Ανάπτυξη λογισμικού κινηματικής και δυναμικής ανάλυσης επιπέδων και χωρικών μηχανισμών, που περιέχουν κινητήριες ομάδες. Επίκ. Καθηγήτρια Dr.-Ing. Σ. Μήτση

3 Βελτιστοποίηση των συνθηκών της εφαπτομενικής μετατόπισης εργαλείου φραιζαρίσματος με κύλιση οδοντώσεων 1. Εισαγωγή Το φραιζάρισμα με κύλιση οδοντώσεων, είναι η κύρια μέθοδος μορφοποίησης οδοντοτροχών. Κατά την κοπή οδοντώσεων με αυτή την κατεργασία, η δημιουργούμενη φθορά, η οποία παρατηρείται κατά κύριο λόγο στην ελεύθερη επιφάνεια των δοντικών της κοπτικής φραίζας, εμφανίζει μεγάλη ανομοιομορφία ως προς την κατανομή της στα διάφορα κοπτικά δόντια /1, 2, 3, 7, 8, 9, 10/. Η ανομοιομορφία αυτή της φθοράς, οφείλεται στο γεγονός ότι κατά τη διάρκεια της κατεργασίας, κάθε κοπτικό δόντι συμμετέχει στην κοπή, κόβοντας πάντα στην ίδια θέση κύλισης, όπου το παραγόμενο απόβλιττο έχει σταθερή γεωμετρία. Για την αποφυγή αυτού του προβλήματος, η κοπτική φραίζα μετατοπίζεται εφαπτομενικά μετά από ένα συγκεκριμένο αριθμό κοπών. Η βέλτιστη επιλογή της εφαπτομενικής αυτής μετατόπισης και του αντίστοιχου αριθμού κοπών, μετά τον οποίο η κοπτική φραίζα πρέπει να μετατοπιστεί, οδηγεί σε ομοιόμορφή φθορά στα κοπτικά δόντια και κατά συνέπεια αυξάνει τη διάρκεια ζωής του εργαλείου^ Στην παρούσα εργασία παρουσιάζεται μία μαθηματική-υπολογιστική διαδικασία, βασισμένη σε πειραματικά αποτελέσματα, για τον βέλτιστο προσδιορισμό των συνθηκών της εφαπτομενικής μετατόπισης του εργαλείου στο φραιζάρισμα με κύλιση οδοντώσεων.

4 Ι.Η Μ Α. Αντωνιάδης Λ \ ΕΕΔΜ 93/ Είδη φθοράς στο φραιζάρισμα κύλισης με μεγάλες ταχύτητες κοπής Εισερχόμενη παραα πκη *1 = 2 η, = 12 ε ΚΜ-3-10 (κκ^ΐ) ^ = 28 β = 0 15 ΟΝ» 6Θ Εξερχόμενη παρειά ν = 120 ιη/πιίπ *, = 4 πκη/στρ. ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ Α.Π.Θ. Καθ. Κ.-Δ. Μπουζάκης Γεωμετρία κοιτηκού εργαλείου Γεωμετρία κατεργαζόμενου τροχού Είδος κατεργασίας ί & Γ Μέτρο οδόντωσης. Γωνία κοπτικής κατατομής Υ *ος κεφαλής Εξωτερική διάμετρος Αριθμός αρχών Αριθμός σειρών Διορθώσεις κατατομής Κατεύθυνση ελίκωσης Μέτρο οδόντωσης Γωνία εμπλοκής Γωνία ελίκωσης Αριθμός δοντνών Μετατόπιση κατατομής Συντελεστής ύψους * κεφαλής Αξονικό Πλάγιο Διαγώνιο Α κτινικ 6-Αξονικό με Ομόρροπο/αντίστροφο Αντίρροπα/ομοιόστροφο Ομόρροπο/ομοιόστροφο Α ντίρροπα/α ντίστροψο Λ. Α ν η Μ Μ κ Κ Δ Μ 93/2^-02 Παράμετροι που επιδρούν στη κοπτικου εργαλείου στο φραιί κύλιση οδοντώσεων του σμα με ΕΡΓ ΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ Α.Π.Θ. Καβ. Κ.-Α. ΜπουζΑκης

5 Φθορά στα κοπτικά δόντια φραίζας κοπής οδοντώ σεω ν με κύλιση Στο φραιζάρισμα με κύλιση οδοντώσεων αναπτύσσεται φθορά στα μεμονωμένα κοπτικά δόντια, η οποία οφείλεται στην ανάπτυξη ισχυρών δυνάμεων και υψηλών θερμοκρασιών στην περιοχή της κοπής. Η μέγιστη τιμή του πλάτους ζώνης φθοράς επιδρά στη διάρκεια ζωής του κοπτικού εργαλείου, επειδή αν υπερβεί μία επιτρεπτή τιμή, το εργαλείο αστοχεί. Στο σγιίυα 1. φαίνεται το πλάτος ζώνης φθοράς ενός κοπτικού δοντιού στις δύο παρειές, εισόδου και εξόδου, και στην κεφαλή του δοντιού για κατεργασία της οποίας τα δεδομένα παρουσιάζονται στο κάτω μέρος του σχήματος. Οι παράμετροι που επιρρεάζουν την ανάπτυξη του πλάτους ζώνης φθοράς σε κάθε θέση κύλισης, έχουν σχέση με το υλικό και τη γεωμετρία του κοπτικού εργαλείου και του κατεργαζόμενου τροχού, με το υγρό κοπής που χρησιμοποιείται, τα δεδομένα και το είδος της κατεργασίας /3, 4/. Στο σγπυα 2 παρουσιάζονται οι πιο ουσιαστικοί παράγοντες, για την συμπεριφορά του μηχανισμού φθοράς στο φραιζάρισμα με κύλιση οδοντώσεων.

6 126 Αξονικό φραιζάρισμα Φραιζάρισμα με ένα κορττκό δόντι Α. Αντωνιάδης ΕΕΔΜ 93/ Φθορά στα δόντια κοιττικής φραίζας και στο φραιζάρισμα με ένα κοπτικο δόντι Ν: Ν = 1 Αριθμός κοπών Α$ Αριθμός κοπών Αβ νβ Μ : Μέγιστο επιτρεπόμενο πλάτος ζννης φθοράς Πλήθος ενεργών δονπών ν: Πλήθος των θέσεων κύλισης ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ Α.Π.Θ. Καθ. Κ.-Δ. Μπουζάκης

7 127 Η αναπτυσσόμενη φθορά στα κοπτικά δόντια του εργαλείου, είναι διαφορετική για κάθε ξεχωριστό δόντι, μια και αντίστοιχα κάθε ξεχωριστό δόντι συμμετέχει στην κοπή, κόβοντας σε μια συγκεκριμένη θέση κύλισης. Στο σγήϋα 3 παρουσιάζεται η κατανομή της φθοράς στο αξονικό φραιζάρισμα με κύλιση και στο φραιζάρισμα με κύλιση με ένα κοπτικό δόντι. Στο αξονικό φραιζάρισμα με κύλιση, τα διάφορα δόντια του κοπτήρα, παρουσιάζουν ανομοιόμορφη κατανομή της φθοράς. Έτσι, όπως φαίνεται στο αριστερό διάγραμμα του σχήματος 3, ενώ τα δόντια 1, 3 και 9, μετά από συγκεκριμένο αριθμό κοπών, δεν έχουν ξεπεράσει την ανώτερη επιτρεπτή τιμή του πλάτους ζώνης φθοράς νβγπ3χ τα δόντια 5 και 7 ήδη έχουν υπερβεί κατά πολύ την τιμή αυτή. Για την όσο το δυνατόν ομοιόμορφη κατανομή της φθοράς στο αξονικό φραιζάρισμα με κύλιση οδοντώσεων, η κοπτική φραίζα μετατοπίζεται εφαπτομενικά, κατά μία συγκεκριμένη απόσταση, μετά από συγκεκριμένο αριθμό κοπών. Με τον τρόπο αυτό, τα κοπτικά δόντια συμμετέχουν στην κοπή κόβοντας όσο το δυνατόν περισσότερες θέσεις κύλισης και έτσι αποκτούν ομοιόμορφη φθορά. 3. Μαθηματική περιγραφή της συμπεριφοράς της φθοράς των δοντιών φραίζας κοπής οδοντώσεων Για τον υπολογισμό της αναπτυσσόμενης φθοράς στο φραιζάρισμα με κύλιση οδοντώσεων, χρησιμοποιείται ένα μαθηματικό-προσομοιωτικό μοντέλλο, το οποίο λαμβάνει υπ* όψη του, κυρίως τη γεωμετρία των αποβλήτων και την ταχύτητα κοπής /1, 2, 3/. Σημαντική παράμετρος, στο μοντέλλο περιγραφής της φθοράς, είναι η παραμόρφωση του αποβλήτου στις περιοχές, κοντά στις γωνίες της κεφαλής του κοπτικού δοντιού. Η παραμόρφωση αυτή, επιρρεάζεται από την μορφή του αποβλίττου, που εξαρτάται από την εκάστοτε θέση κύλισης. Στο σγήαα 4 παρουσιάζονται 5 χαρακτηριστικές μορφές-ομάδες αποβλίττων, που από πειραματικά αποτελέσματα προκύπτει, πως επιρρεάζουν διαφορετικά τη δημιουργούμενη φθορά στα κοπτικά δόντια.

8 128 Πάχος αηοβλίττου 0.5 (πκη] Διατομή αηοβλίττου Α. Αντωνιάδης ΕΕΔΜ 93/ Ανάπτυγμα κοπτικής ακμής Προσδιορισμός του μήκους I και του ισοδύναμου πάχους Λ, του αποβλ(ττου Κοπτική ακμή Β) Λεπτομέρεια (Β Λεπτουέρεια(^) ω Επίπεδα κοπής Φραίζα Κοπτικό δόντι φραίζας IV - ( ί ο.5*νν<») / *Κ κ-ί\(κ* V1 *η +η ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ Α.Π.Θ. Καθ. Κ.-Δ. Μπουζάκης

9 129 Για κάθε ομάδα αποβλήτου, η παρεμπόδιση που δέχεται το απόβλιττο κατά τη ροή του είναι διαφορετική, με συνέπεια να υπάρχει διαφορετική επίδραση στη φθορά του κοιτηκού δοντιού. Η παραμόρφωση του αποβλίττου στη γωνία της κεφαλής Α, στο σχήμα 4, επιρρεάζεται κυρίως από την παρεμπόδιση στη ροή του αποβλίττου σ' αυτή τη θέση και δευτερευόντως από την παρεμπόδιση στη θέση Β. Έτσι η συνολική ένταση της παρεμπόδισης στη θέση Α είναι αυτή που παρουσιάζεται στα διαγράμματα, στο κάτω μέρος του σχήματος 4. Όπως φαίνεται στο ίδιο σχήμα, δυσμενέστερη περίπτωση είναι αυτή της ομάδας αποβλίττου I, ενώ ευμενέστερη αυτή της ομάδας 0 όπου δεν υπάρχει παρεμπόδιση στη ροή του αποβλίττου. Η γεωμετρία του αποβλίττου επιρρεάζει σημανπκά τη φθορά ελεύθερης επιφάνειας του κοπτικού εργαλείου. Το μήκος και το πάχος του αποβλίττου δεν παραμένουν σταθερά σε όλο το μήκος της κοπτικής ακμής κατά τη διάρκεια της κοπής, όπως φαίνεται στο σχπυα 5. Οι κρίσιμες περιοχές της κοπτικής ακμής είναι αυτές κοντά στις γωνίες της κεφαλής του δοντιού. Για την περιγραφή της φθοράς στις περιοχές αυτές, υπολογίζεται το μέγεθος του ισοδυνάμου πάχους αποβλίττου σύμφωνα με τον τύπο που παρουσιάζεται στο σχήμα 5. Στον τύπο αυτό με Ι\ συμβολίζεται το πάχος του αποβλίττου στη γωνία της κεφαλής του δοντιού και με Ιί το πάχος του αποβλίττου σε απόσταση αf από την κεφαλή προς την παρειά. Η απόσταση α^ ορίζει τις κρίσιμες περιοχές στις οποίες εμφανίζεται η μέγιστη φθορά του κοπτικού δοντιού. Πειραματικά αποτελέσματα έχουν δείξει ότι η απόσταση α^ μπορεί να υπολογιστεί με ακρίβεια από τον τύπο που παρουσιάζεται στο σχήμα 5. Στον τύπο αυτό, με λη συμβολίζεται ο συντελεστής συμπιέσεως του υλικού του κατεργαζόμενου τροχού, με I συμβολίζεται το μήκος του αποβλίττου σε απόσταση από τη γωνία της κεφαλής και με!* το μήκος του αποβλίττου που αντιστοιχεί στη γωνία της κεφαλής του δοντιού.

10 131 Για την περιγραφή του μηχανισμού της φθοράς στις μεμονωμένες θέσεις κύλισης, οι σημαντικότεροι παράμετροι που χρησιμοποιούνται είναι ο αριθμός κοπών, το ισοδύναμο πάχος αποβλίττου, το μήκος αποβλίττου, η ομάδα αποβλίττου και η ταχύτητα κοπής. Η μαθηματική σχέση, η οποία αποτελεί και το προσομοιωτικό μοντέλλο περιγραφής της φθοράς στο φραιζάρισμα με κύλιση οδοντώσεων, είναι: ι * ο 1ο ν 1οβ ν ί, ν Β ί ν Β 0α3 Ολ* lo g A S i = Η ο ίΐμ ο 1ί Ον Ονβ Οβ Οι όπου: Α8 = αριθμός κοπών = ισοδύναμο πάχος αποβλίττου!] = μήκος αποβλίττου νβ = πλάτος ζώνης φθοράς \Ζ = ταχύτητα κοπής νβ = πλάτος ζώνης φθοράς αναφοράς V = ταχύτητα κοπής αναφοράς Ο παραπάνω τύπος ισχύει για πλάτος ζώνης φθοράς μεταξύ 0.2 έως 0.6 γππί, ενώ για μικρότερα πλάτη, ο αντίστοιχος αριθμός κοπών υπολογίζεται με γραμμική παρεμβολή ανάμεσα στην τιμή μηδέν και στον αριθμό κοπών που αντιστοιχεί σε φθορά 0.2 πνπ, βάσει της σχέσης: νβ = 0-2 Α5{/Α502 Οι σταθερές 0Α3, Ο ^, 0, Ονβ και Ον προκύπτουν από πειραματικά αποτελέσματα και διαφοροποιούνται σχετικά με τον συνδυασμό υλικού κοπτικού εργαλείου - κατεργαζομένου τροχού. Το παραπάνω μαθηματικό μοντέλλο, χρησιμοποιείται από το πρόγραμμα "ννεβιοη", το οποίο προσομοιώνει τη φθορά του κοπτικού εργαλείου, λαμβάνοντας υπόψη την αξονική μετατόπιση της φραίζας (βηνν), ανά συγκεκριμένο αριθμό κοπών (βημ).

11 ΞΗΜ : Αριθμός κοπών ανά εφαπτομενική μετατόπιση επνν : Εφαπτομενική μετατόπιση νβ : Πλάτος ζώνης φθοράς Αβ : Αριθμός κοπών Α. ΑνπβνιόΟης ΕΕΔΜ 93/ Κοπτικό ΰόνη Κοπτικό δόντι Μέθοδος προσδιορισμού πλάτους ζώνης φθοράς συναρτήσει τω ν συνθηκών εφαπτομενικής μετατόπ ισης Κοπτικό δόντι ΕΡΓΛΛΕΙΟΜΗΧΑΝΩΝ ΔΥΝΑΜΙΚΗ! ΜΗΧΑΝΩΝ Α.Π.Θ. Καθ. Κ.-Δ. Μπουζάκης

12 133 Στο σγήυα 6 παρουσιάζεται ο μηχανισμός υπολογισμού του πλάτους ζώνης φθοράς, συναρτήσει της αξονικής μετατόπισης και του αριθμού κοπών ανά αξονική μετατόπιση. Απλοποιημένα, παρουσιάζονται στο σχήμα τέσσερεις θέσεις κύλισης, στις οποίες οι επιφάνειες κοπής και το παραγόμενο απόβλιττο, φαίνονται στο αριστερό μέρος. Κάθε κοπτικό δόντι κόβει σε συγκεκριμένη θέση κύλισης το ίδιο πάντα απόβλιττο, με αποτέλεσμα να ακολουθεί τον ίδιο νόμο φθοράς. Αυτός ο νόμος φθοράς φαίνεται στην πρώτη στήλη διαγραμμάτων, για κάθε θέση κύλισης. Επειδή τα κοπτικά δόντια κόβουν διαφορετικής μορφής και γεωμετρίας απόβλιττα, αναπτύσσεται και διαφορετική φθορά στην ελεύθερη επιφάνεια τους. Για να αντιμετωπιστεί το πρόβλημα αυτό, η φραίζα μετατοπίζεται εφαπτομενικά κατά μία απόσταση βηνν ανά συγκεκριμένο αριθμό κοπών 8ΗΜ. Έτσι, μετά την πρώτη εφαπτομενική μετατόπιση, το δόντι 4 μετατοπίζεται και κόβει τη θέση κύλισης (Πί), το δόντι 3 τη θέση κύλισης % (ίϊ) και το δόντι 2 τη θέση κύλισης(τ) Αντίστοιχα το κοπτικό δόντι 1 βγαίνει ^ εκτός κοπής, ενώ το δόνπ 5 εισέρχεται στην κοπή και κόβει τη θέση? κύλισης. Με διαδοχικές τέτοιες μετατοπίσεις πετυχαίνεται, όσο το δυνατόν, όλα τα δόντια να κόβουν σε όλες τις θέσεις κύλισης και να αποκτήσουν, ως εκ τούτου, ομοιόμορφη φθορά. 4. Αυτόματος προσδιορισμός των παραμέτρων του προσομοιωτικού μοντέλλου φθοράς. Ο προσδιορισμός του ισοδυνάμου πάχους του αποβλίττου του μήκους του αποβλίττου I καθώς και της ομάδας στην οποία ανήκα το εκάστοτε απόβλιττο, είναι δυνατός μόνο αφού καθοριστούν ακριβώς οι τομές του απαραμόρφωτου αποβλίττου. Αυτό γίνεται με τη βοήθεια του προγράμματος το οποίο προσομοιώνει την κινηματική της κατεργασίας του φραιζαρίσματος με κύλιση οδοντώσεων και προσδιορίζει τις τομές του απαραμόρφωτου αποβλίττου /5/.

13 υ*βακητοργ ορ μοοηνε τοοι. ανο η κ ή ιν ε ουνπμιο RRI5T0Ta.ES υνίνεκβιτυ ΟΡ ΤΉΕ55Πυ0ΝΙΚΙ 6ΕΝΕΚΑΤΙΝ6 Ρ05ΙΤΙ0Ν : Ργ ο ϊ, Κ.-0 ΒοιιζαΙ(Ι$ Η». ΟΙΙΡ ΤΚΙΟΟΕ55 ι «>1 Ργ. Ιο ς.α.α η ΐο η Iοό1«οηιρ ααυρ ι π π ι ιν ο! ΧΜΡΜΡΙΟ εκουρ = ιι ίίπ Ιγ«Ηι«ΡΙι Ηη= 4.00 Ιβιμ] N1= 9. Λ. λνιΐμία&ης Ι βμ ΕΕΔΜ 93/ ϋβ1= [ηηΐ Τ= 9.4 Ειηηι] ( 3 «Τ «I I 15 Η ΙΤ 1«Μ»» V» λμ ΙνΙην ρμΐίι«* Ι_ Ιμ ) Κ Ιμ ] ΑΡ- β.265 («) ΒΤΑ= 20.0 ΖΡ=-3. 5β= 4. Ιιηιη /Γβ νΐ Ζ2=Ι36, Αυτόματη αναγνώριση της ομάδας, του μήκους και του ισοδύναμου πάχους του αποβλΐττου σε μία θέση κύλισης ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ Α.Π.Θ. ΚαΒ. Κ.-Δ. ΜπουζΑκης Ομάδα /->. ν αποβλίττου: ( Ο 0 0 ρ α Μορφή^ 5 Τ αποβλίττ» 0 1 ΐ ριιι Π II π II II IV IV IV IV *> π» = 4 πνη, α = 20'. Ρ = 20* (π). ζ /ζ, * 3/136 η, = 9. ε. = 4 ιη τη /Γ βν Ομάρροπο-ομοιόστροφο φραιζάρισμα. Παρειά εισόδου Προσδιορισμός της ομάδας, του μήκους I και του ισοδύναμου πάχους Η, του του αποβλίττου σε διάφορες θέσεις κύλισης ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ Α.Π.Θ. Καθ. Κ.-Δ. Μπουζάκης

14 135 Η υπολογιστική διαδικασία στο πρόγραμα αναπτύχθηκε περαιτέρω, ώστε να καθίσταται δυνατή η αναγνώριση της ομάδας που ανήκει το εκάστοτε απόβλιττο, και ο ακριβής προσδιορισμός των γεωμετρικών του χαρακτηριστικών. Μία τυπική εκτύπωση του προγράμματος αυτού παρουσιάζεται στο σγιίμα 7. όπου για τη θέση κύλισης 5 προσδιορίζεται η ομάδα στην οποία ανήκει το απόβλιττο καθώς και το ισοδύναμο πάχος και το μήκος του αποβλίττου I, για παρειά αναφοράς την παρειά εισόδου {ΙΓ }/ 6/. Αντίστοιχα αποτελέσματα, για όλες τις θέσεις κύλισης, παρουσιάζονται στο σχήμα 8. για την περίπτωση ενός ομόρροπου - ομοιόμορφου φραιζαρίσματος με κύλιση. Τα αποτελέσματα αυτά αναφέρονται στην παρειά εισόδου, και αποτελούν δεδομένα εισόδου για το πρόγραμμα ννεθιθη που υπολογίζει την συμπεριφορά της φθοράς στα δόντια του εργαλείου, λαμβάνοντας υπόψη και τις συνθήκες εφαπτομενικής μετατόπισής του.

15 ^ία Ε^ΟΔΟ^ν ί ϊ ν ι { > '? Μ I 5 0 ίx κτν!* 0.0 πνη ν 0^ ' Γ V - Λ --Α η - Λ'9 Ν α:5=^91γ6 «1 Ιτ Κοιτηκό δόνη ΨΖ Α3=3β:ί9 Γ% I \ / V * Ή < ν < Κοκτπκό δόντι ΨΖ ι ^ Α&Μ * μέτρηση υπολογισμός * Καπηκό δόνη ΨΖ Ϊ(Ρ 00 «Η 52 δδ &*^ν ό < τζ ο.β πνη ?3 >? - Α&= *(5 V β Κοττηκό δόνη ΨΖ - Η - - ψ $ : Α&=5172 ι ϊ< Μ * 1 Γ ' 1? ι Κοκηκό δόνη ΨΖ *νβ*1 4 Λ: Ai5=1&ο:* « Κοιτηκό δόνη ΨΖ ιη = 5 πνη, α - 20*. η, = 12, β = 23*(1β), ζ^ζ, - 1/23, ε. = 4 πιπι/γβν., ν = 30 ιη/π«η ε , 420Μσ4 V. Κ_ = 920 Ν/πνη\ ομόρροπο-αντίστροφο φραιζάρισμα Α. ΑηΐΜίάδιις ΕΕΔΜ 93/2^-09 Μ ετρημένες και υπολογισμένες τιμ ές του πλάτους ζώντ^ς φθοράς στο φραιζάρισμα με κύλιση οδοντώσεων ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ Α.Π Λ. Καθ. Κ.-Δ. ΜηαυζΔκης ΦΡΑΕΖΑΣ I 3Η)Λ/-0-7 γπγπ 1 I 3Ηνν=1.1 γπππ 3Ην ^1.ΐΓιτϊτηΊ Α. Αντωνιάδης ΕΕΔΜ93/ Ο ο ΙΟ Η Ζ Φθορά στα δόντια κογγγικής Φραίζας για διάφορες συνθήκες εψαπτομενικής μετατόπ ισ ης I 2 δ Κοιτηκό δόνη ΨΖ Κοιτηκό δόνη ΨΖ Καπηκό δόνη ΨΖ ~ 5 πνη, 8 = 20. η, = 12, β = 23 (1β). ζ^τ.2 * 1/23. β = 4 π*η/γβν δ , 42 ΟΜο4 V. ^ * 920 Ν/π«η3, ν = 30 ιη/πιΐη Ομόρροπο-αντίστροψο φραιζάρισμα ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝΑ.Π.Θ. Καθ. Κ.-Δ. Μπουζάκης

16 Βελτιστοποίηση των συνθηκών εφαπτομενική ς μετατόπισης Για τον έλεγχο των υπολογισμένων από το πρόγραμμα ννεβιθη τιμών της φθοράς, συγκρίνονται αυτά με αντίστοιχα πειραματικά αποτελέσματα. Στο σγπμα 9 παρουσιάζονται οι μέγιστες τιμές του πλάτους ζώνης φθοράς για τα κοττηκά δόντια φραίζας, με ή χωρίς εφαπτομενική μετατόπιση. Τα αποτελέσματα που παρουσιάζονται, συγκρινόμενα με τις αντίστοιχες μετρημένες τιμές, συνηγορούν πως το πρόγραμμα \ZVESIGH επιτρέπει, με ικανοποιητική ακρίβεια, τον προσδιορισμό της συμπεριφοράς της φθοράς. Από το σχήμα 9, εκτός των άλλων, γίνεται φανερό πως η εφαπτομενική μετατόπιση του εργαλείου, αυξάνει τον αριθμό κοπών, μέχρι τον οποίο όλα τα κοπτικά δόντια αναπτύσσουν πλάτος ζώνης φθοράς μικρότερο των 0.6 ΠΊΠΤΙ. Αντίστοιχα αποτελέσματα για την ίδια περίπτωση κατεργασίας, παρουσιάζονται στο σνήμα 10. για διαφορετικές όμως συνθήκες εφαπτομενικής μετατόπισης του εργαλείου. Από τις καμπύλες μέγιστης τιμής του πλάτους ζώνης φθοράς σε κάθε κοπτικό δόντι της φραίζας, για διάφορους συνδυασμούς συνθηκών εφαπτομενικής μετατόπισης, εξάγεται το συμπέρασμα πως είναι δυνατός ο προσδιορισμός των βέλτιστων τιμών για τις συνθήκες εφαπτομενικής μετατόπισης, ώστε να επιτυγχάνεται ομοιόμορφη κατανομή της φθοράς συγκεκριμένου πλάτους ζώνης (για παράδειγμα 0.6 ιππι). Για την περίπτωση που δεν χρησιμοποιούνται τιμές που αντιστοιχούν στα διαγράμματα της δεξιάς διαγώνιου στο σχήμα 10, παρουσιάζεται κατανομή της φθοράς είτε υψηλότερου μέγιστου πλάτους ζώνης φθοράς ή μικρότερου. Για την περίπτωση των μικρότερων τιμών πλάτους ζώνης φθοράς, αν και παρουσιάζονται ευνοϊκότεροι, δεν είναι, μια και αντιστοιχούν σε αρκετά μικρότερες τιμές του αριθμού κοπών που έχουν πραγματοποιηθεί.

17 Ο.β πνη Ο.β 1? *-'ν Ο.β πνη 5? 0.6 3% ή0 4 1*0 Λ ο 0.8» πνη 5 06 ΚΤν 0.4 ^ΠΑΡΒΛ ΕΞΟ&ΟΥ^ΚΟΠΤΙΚΗΣ «Ι ^ Μ Ζ Α Ε ^ ^ ^. Σ>Ηνν^0.7 πνη I I ί>ηνν*1.1 πνη 1SHW=1.5 πνη I»ϊ ϊ** \... ύ - 'X' τη- Μί > γ & :\ :ίί.' 4 ίί ψ $ «τ / / Α / 1 / 1 / Γ β» ' 0 ~ -4 / / τ - ζ! : * ψ / Ρ 7 L 4 / = N Α. Αντωνιάδης ΕΕΔΜ 93/ Παραλλαγές των συνθηκών εφαπτομενικής μετατόπισης» Αριθμός 3 κοπών Αβ χ $ 0 Αριθμός 3 κοπών Α χ Αριθμός 3 κοπών ΑβχΙΟ πι = 5 η«τι, β = 20. η, = 12, β = 23 (Ιβ), = 1/23, ε, * 4 πιπι/γβν., β , 42 ΟτΜο4 V, ^ = 920 Ν/τηπΛ ν = 30 πϋπύη Ομόρροπο-αντίστροψο φραιζάρισμα ΕΡΓΑΣΤΉΡΙΟ ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ Α.Π.Θ. Καθ. Κ.-Δ. Μπουζάκης ΠΑΡΕΙΑ ΕΞΟΔΟΥ Α. Αντωνιάδης ΕΕΔΜ 83/ Επιτυγχανόμενος αριθμός κοπών για διάφορες συνθήκες εφαπτομενικής μετατόπισης και πλάτη ζώνης φθοράς ιη~5 ιηη, β=20*, η,=12. Ρ=23*(1β). χ Ιζ ^ Μ 23. β.=4 πκη^γβν, ν*30 πι/πΰη β , 42θίΜο4 V, ^*=920 Ν/γπιό. αμάρροκο-αντί στροφο φρη»^ρ«ΐ ίη ΕΡΓ ΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ Α.Π.Θ. Καθ. Κ.-Δ. Μπουζάκης

18 139 Το γεγονός αυτό παρουσιάζεται στο σχήυα 11. όπου για τις ίδιες συνθήκες κατεργασίας, με διαφορετικές συνθήκες εφατττομενικής μετατόπισης, φαίνεται η πορεία της φθοράς ενός δοντιού. Από τα σχήματα 10 και 11 γίνεται φανερό πως για ανώτερη επιτρεπόμενη τιμή του πλάτους ζώνης φθοράς 0.6 γπιτί, οι τιμές των συνθηκών εφαπτομενικής μετατόπισης, που εξασφαλίζουν τη βέλτιστη χρησιμοποίηση του κοπτικού εργαλείου, είναι εκείνες που συνδυάζουν τα διαγράμματα των σχημάτων 10 και 11 στη δεξιά διαγώνιο. Στο σγήυα 12 παρουσιάζονται οι αριθμοί κοπών που επιτυγχάνονται για διάφορες συνθήκες εφαπτομενικής μετατόπισης σε αντίστοιχες τιμές πλάτους ζώνης φθοράς. Ένα τέτοιο διάγραμμα δίνει τη δυνατότητα για τον προσδιορισμό των συνθηκών εφαπτομενικής μετατόπισης ώστε να επιτευχθεί ο μέγιστος αριθμός κοπών για συγκεκριμένη μέγιστη τιμή του πλάτους ζώνης φθοράς. Για την περίπτωση κατεργασίας που εξετάζεται στο σχήμα, η πιο κρίσιμη παρειά είναι η παρειά εξόδου. Αντίστοιχα διαγράμματα μπορούν να σχεδιαστούν για άλλες περιπτώσεις κατεργασιών με διαφορετικά γεωμετρικά και τεχνολογικά δεδομένα. 6. Συμπεράσματα Στην παρούσα εργασία παρουσιάστηκε μία μαθηματική-υπολογιστική διαδικασία, βασισμένη σε πειραματικά αποτελέσματα, για τον προσδιορισμό των βέλτιστων συνθηκών εφαπτομενικής μετατόπισης, ώστε η αναπτυσσόμενη φθορά στα δόντια του κοπτικού εργαλείου να είναι ομοιόμορφη.

19 Βιβλιογραφία 1. Bouzakis Κ.: Konzept und technologische Grundlagen zur automatisierten Erstellung optimaler Bearbeitungsdaten beim Waelzfraesen. Habilitationsschrift, TH Aachen 1980, VDI-Verlag, Fortschr. Br. 02, Nr. 42/ Bouzakis K.: Mathematische Beschreibung des Verlaufes des Werkzeugverschleißes beim Waelzfraesen. Teil 1: Untersuchungsmethoden und Kenngroeßen zur Erfassung des Werkzeugverschleißes in den einzelnen Waeizstellungen. VDI-Z (1980) Nr. 20 Oktober (II), S Bouzakis K.: Mathematische Beschreibung des Verlaufes des Werkzeugverschleißes beim Waelzfraesen. Teil 2: Berechnung der Verschleißentwicklung in den einzelnen Waeizstellungen und beim Shiften; Programmkette " Waelzfraeserverschleiß ". VD l-z 122 (1980) Nr. 21 November (I), S Bouzakis K.: Process Models for the Incorporation of gear hobbing into an Information Centre for Machining Data. Annals of the CIRP, Vol. 30/1/1981, pp Sufzer G.: Bestimmung der Spanungsquerschnitte beim Waelzfraesen. Industrie-Anzeiger 96. Jg. Nr. 12, 8/2/1974, S Bouzakis K.-D., Antoniadis A.: Determination of the tool wear and of the optimum values for the tool tangential shift in gear hobbing. AMST 93, pp , Udine, Italy. 7. Antoniadis A.: Determination of the impact tool stresses during gear hobbing and determination of cutting forces during hobbing of hardened gears. Dissertation Aristoteles University Thessaloniki, Bouzakis Κ., Antondiadis A : Optimal selection of Machining Data in Gear Hobbing regarding the Tool Mechanical Stresses occuring during the Cutting Process. Annals of the CIRP, Vol. 37/1/1988, pp Bouzakis K.-D., Antoniadis A : Berechnung der mechanischen Werkzeugspannungen beim Hartmetall - Waelzfraesen. VDl-Z (1993) Nr. 9, pp Μπουζάκης Κ.-Δ., Αντωνιάδης A : Υπολογισμός τάσεων εργαλείων κατά το φραιζάρισμα με κύλιση οδοντώσεων με διαφορετικές συνθήκες κατεργασίας. 2ο Συνέδριο ΕΕΔΜ, Θεσσαλονίκη 1990, σ