1. ISTCIPA
  2. Всі випуски
  3. Випуск 57, 2023
  4. Симуляція процесу power skiving для нарізання внутрішнього зубчастого колеса з моделюванням недеформованої стружки

Симуляція процесу power skiving для нарізання внутрішнього зубчастого колеса з моделюванням недеформованої стружки

ISTCIPA.
2023;
Випуск 57
: cc. 46 - 58
https://doi.org/10.23939/istcipa2023.57.046
Автори:
  1. Андрій Сліпчук
1
Національний університет «Львівська політехніка»

Мета. Метою статті є створення 3D моделі недеформованої стружки, яка утворюється під час нарізання внутрішнього зубчастого вінця. Шляхом моделювання процесу Power Skiving необхідно дослідити вплив різних геометричних та технологічних параметрів на товщину та площу зрізу утвореної стружки. Методика. Застосовуючи симуляцію процесу зуботочіння, можна відтворити нарізання зубців колеса і точно визначити геометричні параметри, форму недеформованої стружки у кожен момент часу. У середовищі CAD системи було створено модель заготовки та різального інструменту і з максимально доступною точністю встановлено розташування тіл один відносно іншого. Результати. Після проведених симуляції було створено графічні залежності зміни товщини та площі поперечних зрізів недеформованої стружки від модуля, подачі, позиції інструмента та його нахилу. Визначено характер впливу цих параметрів і на леза чашкового різця. Наукова новизна та практичне значення. Проведене дослідження дає змогу проаналізувати динаміку зміни геометричних розмірів недеформованої стружки, створеної від кожного леза різця, та визначитинайбільш навантажені зони. В подальшому, знаючи повну інформацію про стружку, можна дослідити силові характеристики процесу різання на лезах, теплові потоки, розрахувати похибки оброблення та спрогнозувати зношування інструмента. Після повного аналізу усіх результатів дослідження процесу Power Skiving можна рекомендувати оптимальні режими роботи наявного обладнання для заданого зубчастого вінця, враховуючи кількість зубців, його модуля, матеріалу заготовки.

зубчасте колесо
недеформована стружка
моделювання
геометричні параметри
кут нахилу
3D модель
Power skiving
  1. Nagata E., Tachikawa T., Nakahara Y., Kurita N., Nakamura M., Iba D., Moriwaki I. Gear skiving for mass production. In The Proceedings of the JSME international conference on motion and power transmissions. – 2017. P. 02-13. The Japan Society of Mechanical Engineers. https://doi.org/10.1299/jsmeimpt.2017.02-13
  2. Pittler W. V. Verfahren zum Schneiden von Zahnrädern mittels eines zahnradartigen, an den Stirnflächen der Zähne mit Schneidkanten versehenen Schneidwerkzeugs. Deutsche Patentschrift, (243514). 1910.
  3. 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. Р. 676-696. https://doi.org/10.1016/j.cirp.2008.09.001
  4. Klocke F., Brecher C., Löpenhaus C., Ganser P., Staudt J., Krömer M. Technological and simulative analysis of power skiving. Procedia Cirp. 2016. Vol. 50, Р. 773-778. https://doi.org/10.1016/j.procir.2016.05.052
  5. 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
  6. Spath D., Hühsam A. Skiving for high-performance machining of periodic structures. CIRP Annals, - 2002. Vol. 51(1), P.91-94. https://doi.org/10.1016/S0007-8506(07)61473-5
  7. Vargas B., Schulze V. Three-dimensional modeling of gear skiving kinematics for comprehensive process design in practical applications. CIRP Annals, 2021. Vol. 70(1), P.99-102. https://doi.org/10.1016/j.cirp.2021.04.075
  8. Janßen, C., Brimmers, J., & Bergs, T. Validation of the plane-based penetration calculation for gear skiving. Procedia CIRP, 2021. Vol.  99, P.220-225. https://doi.org/10.1016/j.procir.2021.03.034
  9. McCloskey P., Katz A., Berglind L., Erkorkmaz K., Ozturk E., Ismail F. Chip geometry and cutting forces in gear power skiving. CIRP Annals, 2019. Vol. 68(1), P.109-112. https://doi.org/10.1016/j.cirp.2019.04.085
  10. Antoniadis A. (2012). Gear skiving–CAD simulation approach. Computer-Aided Design, Vol. 44(7), P.611-616. https://doi.org/10.1016/j.cad.2012.02.003
  11. Inui M., Huang Y., Onozuka H., Umezu N. (2020). Geometric simulation of power skiving of internal gear using solid model with triple-dexel representation. Procedia Manufacturing, 48, 520-527. doi.org/10.1016/j.promfg.2020.05.078
  12. Antoniadis A., Vidakis N., Bilalis N. A simulation model of gear skiving. Journal of Materials Processing Technology, 2004. Vol.146(2), P.213-220. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2003.10.019
  13. 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
  14. Guo Z., Mao S. M., Huyan L., Duan D. S. Research and improvement of the cutting performance of skiving tool. Mechanism and Machine Theory, 2018. Vol. 120, P.302-313
  15. doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2017.08.004
  16. Li X. Q., Li J., Wang P., Zou Y. Calculation  and  Analysis  of  the  Interference  Amount  in  Gear Slicing. Applied Mechanics and Materials, -2014. Vol. 687, P.7-12.
  17. doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.687-691.7
  18. Onozuka H., Tayama F., Huang Y.,  Inui  M.  Cutting  force  model  for  power  skiving  of  internal gear. Journal of Manufacturing Processes, 2020. Vol. 56, P.1277-1285. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2020.04.022
  19. Tsai C. Y. Mathematical model for design and analysis of  power  skiving  tool  for  involute  gear cutting. Mechanism and Machine Theory. 2016. Vol. 101, P.195-208.doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2016.03.021
  20. Guo Z., Mao S. M., Li X. E., Ren Z. Y. (2016). Research on the theoretical tooth profile errors of gears machined by skiving. Mechanism and machine theory, 97, P.1-11. doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2015.11.001
  21. 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, P.541-550. https://doi.org/10.1007/s00170-015-6816-9
  22. Hrytsay, I., Stupnytskyy, V., Slipchuk A. Simulation of a Power Skiving Gear Cutting Process. Strojnícky časopis-Journal of Mechanical Engineering, 2023. Vol. 73(1), P.103-116. DOI:10.2478/scjme-2023-0008
  23. Грицай І.Є., Сліпчук А. М. Power Skiving як сучасний спосіб нарізання зубчастих коліс та особливості його моделювання. Автоматизація виробничих процесів у машинобудуванні та приладобу- дуванні. Український міжвідомчий науково-технічний збірник. Львів, 2022, №56 с. 11-18. https://doi.org /DOI 10.23939/istcipa2022.56.011