Расчет дисковой модульной фрезы для нарезания косозубого колеса классическим (в SolidWorks) и дискретным твердотельным типами моделирования
Автор: Щуров Игорь Алексеевич
Рубрика: Численные методы моделирования
Статья в выпуске: 4 т.22, 2022 года.
Бесплатный доступ
Проектирование дисковых модульных фрез для нарезания косозубых колес включает в себя определение профиля инструмента. Задача профилирования инструментов, работающих по методу обката, решалась в течение десятилетий с использованием аналитических, графоаналитических и графических подходов. Современная практика проектирования инструментов все более основывается на применении CAD/CAM/CAE-систем. Такие программы, как Solidworks позволяют формировать сложные объемные тела путем протягивания элементарного объемного тела вдоль некоторой направляющей линии. Это соответствует формированию вогнутой поверхности детали выпуклой поверхностью инструмента. Таким образом, в настоящее время появилась основа для решения задачи формообразования фасонных дисковых инструментов с использованием указанных CAD- или CAM-систем. Между тем примеров решения таких задач с использованием CAD-систем в литературе найти не удалось. В работе предложено решение данной задачи для случая профилирования дисковой модульной фрезы при обработке косозубого колеса. Решение прямой задачи выполнено с использованием одной из наиболее распространенных программ - Solidworks. Обратную задачу удалось решить только с использованием метода дискретного твердотельного моделирования. Наложение исходного CAD-профиля впадины зубчатого колеса на полученную моделированием обработки рассчитанной фрезой подобную впадину колеса показало их качественное совпадение. Следовательно, данное моделирование позволяет применять указанные методы расчета в производственной практике проектных работ по зубообработке.
Дисковая модульная фреза, косозубое колесо, профилирование, формообразование, cad, solidworks
Короткий адрес: https://sciup.org/147239493
IDR: 147239493 | УДК: 621.9-1/-9 | DOI: 10.14529/engin220406
Calculation of a disc milling cutter for cutting a helical gear with classical (in SolidWorks) and discrete solid modeling
Designing disk modular cutters for cutting helical gears includes defining the tool profile. The problem of profiling tools that work according to the form-generating method has been solved for decades using analytical, graphic-analytical and graphical approaches. The modern practice of tool design is increasingly based on the use of CAD/CAM/CAE systems. Programs such as Solidworks allow us to create complex solids by stretching an elementary solid along some guide line. This corresponds to the formation of a concave surface of the part by the convex surface of the tool. Thus, at present, a basis has appeared for solving the problem of shaping disk tools using the indicated above CAD or CAM systems. Meanwhile, examples of solving such problems using CAD systems could not be found in the literature. The paper proposes a solution to this problem for the case of profiling a disk cutter when processing a helical gear. The direct problem was solved using one of the most common programs - Solidworks. The inverse problem was solved only using the discrete solid modeling method. The imposition of the original CAD-profile of the gear on the similar wheel obtained by modeling the processing with the calculated cutter showed their qualitative coincidence. Therefore, theses simulation and calculation methods can be applied in the production practice of design work on gear cutting.
Список литературы Расчет дисковой модульной фрезы для нарезания косозубого колеса классическим (в SolidWorks) и дискретным твердотельным типами моделирования
- Radzevich, S.P. Generation of Surfaces Kinematic Geometry of Surface Machining / S.P. Radzevich. - Taylor & Francis Group.- 2014.- 683 p.
- Radzevich, S.P. Theory of Gearing. Kinematics Geometry and Synthesis / S.P. Radzevich.- Taylor & Francis Group.- 2013.- 684p.
- Methods of Designing Gear's Machining Tools with the Hyperboloid Cutting Part / B. Vorontsov,M. Bosansky, I. Kirichenko et al // Journal of Mechanical Engineering. - 2020. -Vol. 70. - No. 1. - P.135-132. DOI: 10.2478/scjme-2020-0013.
- Hrytsay, I. Gears with Asymmetric Tooth Profiles and New Alternative Method of Their Manufacturing /1. Hrytsay // Ukrainian journal of mechanical engineering andmaterials science.- 2017.-Vol. 3.-No. 2.-P. 32-37. DOI:10.23939/ujmems2017.02.032.
- Fetvaci, C. Generation Simulation of Involute Spur Gears Machined by Pinion-Type Shaper Cutters / C. Fetvaci // Journal of Mechanical Engineering. - 2010.- Vol. 56. - No. 10. - P. 644-652.
- Han, Z. Machining and meshing analysis of face gears by power skiving / Z. Han, C. Jlang, X. Deng // Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing. - 2022. - Vol. 16. -No. 1.- P. 1- 15. DOI: 10.1299/jamdsm. 2022jamdsm0002/
- Mathematical models for manufacturing a novel gear shaper cutter / S-W. Lin, C-S. Han, J-B. Tan et al. // Journal of Mechanical Science and Technology. - 2010. - Vol. 24. - P. 383-390. DOI 10.1007/s12206-009-1022-z.
- Tomori, Z. A production interference of internal gears - interference at root fillet of shaper cutter / Z. Tomori, G.V. Bognar // XXX. microCAD International Multidisciplinary Scientific Conference.-2016. - P. 1-5.
- Mathematical modeling of the profile of a gear cutting rolling tool for machining of non-involute gear wheels / T. E. Tretyak, Y. Gutsalenko, A. Shelkovoi et al. // Fiabilitate si Durabilitate - Fiability & Durability.- 2019.-No. 2.-P. 1-11.
- Kapelevich, A.L. ShekhtmanFabrication of Directly Designed Gears with Symmetric and Asymmetric Teeth /A.L. Kapelevich, Y. V. Shekhtman // Gear technology. - 2014. -P. 86-91.
- Lian, G. Determining the Shaper Cut Helical Gear Fillet Profile / G. Lian // Gear technology.-2006. - P. 57-67.
- Fetvaci, C. Definition of involute spur gear profiles generated by gear-type shaper cutters / C. Fetvaci //Mechanics Based Design of Structures and Machines.- 2010.- Vol. 38.-P. 481-492. DOI: I0.1080/15397734.201050l275.
- Marinov, S. Interference of the profiles when meshing internal straight splines with gear shap-ers / S. Marinov, O. Alipiev, T. Uzunov // MATEC Web of Conferences. - 2019. - Vol. 287.- 01015. DOI: 10.1051/matecconf/201928701015.
- Ryazantsev, A. Development of a sophisticated tool for processing parts with an involute profile / A. Ryazantsev, A. Shirokozhuhova, I. Evchenko // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. - 2022. - Vol. 971. - 022035. DOI:10.1088/1757-899X/971/2/022035.
- Markowski, T. Automating the modelling process of involute spur gears with straight teeth / T. Markowski, J. Mucha, W. Witkowski // Advances in Science and Technology Research Journal. -2013. - Vol. 7. - No. 19. - P. 66-69. DOI: 10.5604/20804075.1062369.
- Tolvaly-Rosca, F. Mixed CAD Method to Develop Gear Surfaces Using the Relative Cutting Movements and NURBS Surfaces / F. Tolvaly-Rosca, Z. Forgo // Procedia Technology. - 2015. -Vol. 19. - P. 20-27.
- Zhang, W. Digital Generating Method for Cylindrical Helical Gear based on Indexable Disk Milling Cutter / W. Zhang //Int. J. Adv. Manuf Technol. - 2019. -Under review. DOI: 10.21203/rs.3.rs-708854/v1.
- Pasternak, S. Cutting forces in gear machining by disk milling cutters / S. Pasternak, Y. Danylchenko // Mechanics and Advanced Technologies. - 2018. - Vol. 1 (82). - P. 5-11. DOI: 10.20535/2521-1943.2018.82.118609.
- Huang, C-L. Profile Analysis of Spur Gear Shaping Cutters Based on Sharpened Cutting Edges / C-L. Huang, Y-C. Wei //Machines. - 2022. - Vol. 10. - No. 484. - P. 1-15. DOI: 10.3390/machines1006048.
- Litecka, J. The Design of Gear Hobs Construction / J. Litecka // International Journal of Innovation and Scientific Research. - 2014.- Vol. 6.- No. 1. - P. 1-8.
- Щуров, И.А. Расчет точности обработки и параметров инструментов на основе дискретного твердотельного моделирования: монографии я/ И.А. Щуров. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ. - 2004. - 320 с.
