Розглянуто внутрішню геометрію конволютної гвинтової передньої поверхні зубів черв'ячної фрези з використанням диференційно-геометричного методу формоутворення. Розраховано з застосуванням ЕОМ коефіцієнти першої та другої основних квадратичних форм поверхні (квадратичних форм Гаусса).

Розглянуто питання підвищення точності та працездатності черв'ячних фрез за рахунок уточненої теорії формоутворення зубчастих колес з урахуванням просторової моделі процесу та створення фрез з меншим відхиленням їх профілю від теоретично точного та з більш раціональною геометрією різальної частини. Запропоновано матричну модель утворення лінійчатих гвинтових поверхонь. Наведено методику проектування черв'ячних зуборізних фрез на основі конволютних черв'яків (фрез).

Рассмотрены вопросы повышения точности и работоспособности червячных фрез за счет уточненной теории формообразования зубчатых колес с учетом пространственной модели процесса и создания фрез с меньшим отклонением их профиля от теоретически точного и с более рациональной геометрией режущей части. Предложена матричная модель создания линейчатых винтовых поверхностей. Приведена методика проектирования червячных зуборезных фрез на основе конволютных червяков (фрез).

Встановлено, що спосіб оберненого проекціювання формування спряжених поверхонь є наочним і простим у виконанні. Аналітично визначено обернені проекції сім'ї гвинтових ліній. Спосіб оберненого проекціювання дозволяє на етапі профілювання визначити наявність або відсутність явища інтерференції. Автоматизовано процес формування профілю поверхні обертання за заданим профілем гвинтової поверхні. Розроблено автоматизований спосіб контролю стану різальної кромки дискової фрези. Досліджено вихідний та зношений стани різальної кромки.

Досліджено процес виключення інтерференції під час комплексного формування спряжених криволінійних поверхонь виробу та інструменту. Виявлено необхідні та достатні вимоги для виключення інтерференції у заданих межах. Одержано перетворення координат профілю виробу в декартову систему, які враховують характер розташування точок на профілі (рівномірний, нерівномірний) та спосіб вибору початку відліку величини центрального кута у полярній системі. Обгрунтовано гіпотезу щодо можливості виключення інтерференції на базі даних геометричної моделі спряження гвинтових поверхонь. Запропоновано графічний та графоаналітичний способи визначення параметрів гвинта стружки, основою яких є метод діаграм спряжених кінематичних гвинтів. Експериментально виявлено закономірності зміни критерію дроблення стружки залежно від зміни поздовжньої подачі та швидкості різання, що дозволяє обирати доцільні параметри режиму обробки. На підставі проведених експериментальних досліджень підтверджено достовірність запропонованих теоретичних положень.

Розроблено теоретичні основи силового навантаження черв'ячної фрези, на підставі яких силу різання на лезі, зубці та рейці розгллянуто залежно від параметрів зрізів і факторів процесу як змінну у часі різання просторову функцію. Одержано уточнені аналітичні залежності для розрахунку сили різання у кожній точці координатного простору з урахуванням робочих кінематичних кутів на лезах, невільного різання, тертя на контактних поверхнях зубців і торцевого перекриття у верстатному зачепленні. Запропоновано теоретичні основи розрахунку теплових потоків за інтенсивністю тертя на передніх і задніх поверхнях активних зубців і лез черв'ячної фрези та встановлено аналітичну залежність для прогнозування періоду стійкості до спрацювання зубців і лез. Розроблено модель перехідного процесу температури для дослідження сталості у динамічній тепловій системі процесу різання черв'ячною фрезою. Вперше одержано аналітичні вирази постійних часу перехідних процесів формування сили різання та наведено динамічну модель процесу різання черв'ячною фрезою з урахуванням інтенсивності невільного різання та температурних змін механічних властивостей металу заготовки. На підставі результатів комплексних досліджень обгрунтовано нову ефективну схему двопрохідного нарізання циліндричних зубчастих коліс, яка дає змогу зменшити силу різання та знизити рівень пружних коливань і вібрацій зубофрезерних верстатів, інтенсифікувати осьову подачу у 1,5 - 2 рази, а також швидкість різання на 15 - 30 % за одночасного збільшення періоду стійкості черв'ячних фрез до спрацювання та підвищення точності профілів зубчастих коліс.

Запропоновано й обгрунтовано способи підвищення точності проектування та працездатності черв'ячних зуборізних фрез. Розроблено уточнену теорію формоутворення зубчастих коліс черв'ячними фрезами, яка базується на просторовій математичній моделі процесу. З використанням уточненої теорії формоутворення розроблено нові способи проектування черв'ячних фрез підвищеної точності та працездатності, підвищення точності проектування черв'ячних фрез завдяки раціональному вибору кута утворювального вихідного контуру за критерієм мінімальної площі, підвищення точності проектування черв'ячних фрез за рахунок створення черв'ячної фрези на базі конволютного черв'яка з раціональною геометрією. На підставі розробленої просторової математичної моделі уточнено теорію визначення геометрії різальної частини черв'ячних зуборізних фрез. Розроблено загальну методику та рекомендації щодо проектування черв'ячних фркз підвищеної точності та працездатності. Завдяки застосуванню нових способів проектування досягнуто підвищення точності та плавності роботи у середньому в 1,5 - 2 рази у порівнянні з колесами, що нарізалися стандартними фрезами. Досягнуто підвищення працездатності фрез нових конструкцій на 30 %, спрощення технології їх виготовлення у порівнянні зі стандартними фрезами.

На підставі даних теоретичних досліджень установлено питому частку кожного елемента технологічної системи (верстата, інструменту, пристрою, заготовки) та процесу зубофрезерування у загальній похибці обробленого зубчастого колеса. Теоретично встановлено вплив на точність зубчастих коліс точності виготовлення та встановлення на верстаті шнекової фрези, геометричної та кінематичної точності верстата і пристрою, точності заготовки та процесу зубофрезерування. Одержано емпіричні залежності для визначення основних показників точності зубчастого колеса (кінематичної, плавності роботи та контакту зубців у передачі) від технологічних і конструктивних чинників. Розроблено оптимізаційну модель вибору технологічних чинників з метою забезпечення точності зубчастого колеса після операції зубофрезерування.

Охарактеризованы современные технологические направления и новые способы зубофрезерования крупномодульных закаленных зубчатых колес твердосплавными червячными фрезами. Приведены результаты динамических исследований зубоферезерования крупномодульных закаленных колес, даны рекомендации по режимам резания. Рассмотрены технологические процессы, инструменты и специальное оснащение, позволяющие изготавливать крупномодульные закаленные колеса и обеспечивающие высокую точность и качество обработанной поверхности. Описана технология обработки закаленных зубчатых передач и колесных пар магистральных локомотивов и электросекций сборными твердосплавными фрезами с раздельной схемой резания.

Приведены разные способы многопроходной обработки зубчатых колес различными формами исходных инструментальных реек, сопряженных с обрабатываемым зубчатым колесом. Рассмотрены новые способы двухпроходной обработки, что направлены на повышение производительности обработки зубчатых колес и увеличении стойкости червячных фрез, за счет замены схемы резания и профиля режущих кромок.

Запропоновано розробку анімаційної моделі зубофрезерного верстата, що моделює рухи формоутворення зубчастих коліс, як прямо-, так і косозубих, та черв'ячних коліс із застосуванням математичних моделей та шляхом аналізу роботи основних механізмів верстата.

Наведено результати моделювання операції нарізання евольвентних зубчастих коліс середніх і великих модулів дисковими фрезами завдяки комплексному поєднанню процесів копіювання та радіально-колового зубонарізання з безперевним діленням. Це надає змогу підвищити продуктивність зубонарізання з одночасним забезпеченням необхідної точності евольвентного профілю зубців колеса з застосуванням дискової фрези, різальні зубці якої спрофільовані по евольвенті.

Наведено характеристику та обгрунтування комплексного застосування під час виготовлення зубчастих коліс з великими модулями нового способу радіально-колового формоутворення зубців дисковою фрезою та традиційного зубонарізання стандартною черв'ячною фрезою для виконання відповідно чорнового та чистового переходів зубооброблення, що забезпечує підвищення продуктивності, дотримання вимог точності зубчастих коліс і підвищення технологічної гнучкості.

Виконано аналіз факторів, що зумовлюють вібрації супорта зубофрезерного верстата. Встановлено, що генератором вібрацій є як черв'ячна фреза, так і оправка. Запропоновано пристрій, що підвищує жорсткість оправки фрези і знижує вібрації у ході зубофрезерування.

Виконано огляд існуючих САПР черв'ячних фрез та проаналізовано їх можливості у вирішенні задач проектування різального інструменту згідно з вимогами щодо розробки комп'ютерних технологій проектування різальної частини інструменту за умов сучасного машинобудування.

Проведено моделювання операції нарізання евольвентних зубчастих коліс дисковими фрезами під час інтегрованого застосування процесів радіально-колового зубонарізання дисковою фрезою та копіювання за безперевного ділення. Процес надає змогу підвищити продуктивність і досягнути необхідної точності профілю зубців колеса.

Акцентовано увагу на формоутворенні великогабаритних циліндричних зубчастих коліс (ЦЗК) спеціальними черв'ячними фрезами з урахуванням вихідного профілю заготовки. Показано, що основною передумовою формоутворення великогабаритних ЦЗК є аналіз існуючих способів формоутворення циліндричних зубчастих передач з використанням розроблених програмно-реалізованих математичних моделей за завданням і математичного опису вихідних формоутворюючих контурів, а також формоутворення інших ланок робочих і верстатних зачеплень. За допомогою програмно-реалізованих моделей проведено аналіз формоутвірних великогабаритних зубчастих передач з урахуванням підрізання, модифікації та усунення інтерференції. Встановлено можливість формоутворення великогабаритних ЦЗК після їх зносу, який досягає 8 мм за товщиною зубу. Показано, що формоутворення великогабаритних ЦЗК після такого зносу можливе за рахунок використання зубчатих коліс с зачепленням Новікова або евольвентного зачеплення за рахунок зміщення вихідного контуру черв'ячної фрези з модифікованим профілем. Спроектовано та виготовлено спеціальні збірні черв'ячні фрези з модулем 20 мм і формоутворено великогабаритні ЦЗК. Проведено дослідно-виробниче впровадження технології формоутворення зношених великогабаритних ЦЗК зачеплення Новікова в ТОВ "Укркомплект" з подальшою експлуатацією на Інгулецькому гірничозбагачувальному комбінаті.

На основі використання сучасних положень технологічної дії й узагальнення наукових досягнень в зубообробці крупномодульних зубчастих коліс, що загартовані, вимог до важконавантаженим і відповідальних зубчастих передач вперше сформульовано та реалізовано загальні принципи розробки технологічних основ забезпечення продуктивності, точність і якості зубообробки загартованих крупномодульних зубчастих коліс, що дозволяють інтенсифікувати технологічний процес зубообробки із забезпеченням якості поверхневого шару зубчастих коліс, що характеризують їх експлуатаційні властивості. Вперше визначено і математично описаний взаємозв'язок експлуатаційних властивостей поверхонь крупномодульних зубчастих коліс, що загартовані, з їх показниками якості, що дозволило вирішити основну технологічну проблему зубообробки - забезпечення продуктивності, точністі й якості зубообробки крупномодульних зубчастих коліс, що загартовані. Встановлено і науково обгрунтовано комплексні параметри оцінювання поверхневих умов крупномодульних зубчастих коліс, що загартовані, після лезвійної обробки. Розроблений механізм технологічного забезпечення експлуатаційних властивостей поверхонь зубів крупномодульних зубчастих коліс, що загартовані, на основі математичного структурно-параметричного моделювання процесу їх обробки. Сформульовано наукове положення з технологічного оснащення для інтенсивної та високоякісної зубообробки. Розроблено практичні рекомендації з вживання технології швидкісного зубофрезерування з призначенням і забезпеченням параметрів поверхневого шару крупномодульних зубчастих коліс, що загартовані.

Рассмотрены технологические основы обеспечения производительности, точности и качества зубообработки закаленных крупномодульных зубчатых колес. Научно обоснован метод обработки закаленных крупномодульных зубчатых колес, рационально учитывающий эксплуатационные и стоимостные показатели, что определяет технологические возможности обеспечения качества зубчатых передач. Проведен анализ параметров поверхностного слоя закаленных крупномодульных зубчатых колес, характеризующих их эксплуатационные свойства. Приведены общие принципы моделирования оптимального управления параметрами точности, качества и производительности зубообработки закаленных крупномодульных зубчатых колес.

На основі врахування особливостей кінематики процесу зубофрезерування розроблено загальні основи теорії проектування черв'ячних фрез, що є основою інформаційного забезпечення САПР черв'ячних фрез нового рівня. Розроблено теорію формоутворення черв'ячними фрезами поверхні циліндричних зубчастих коліс, в основу якої покладена реальна кінематична модель процесу. На базі розробленої теорії формоутворення зубчастих коліс черв'ячними фрезами створено способи проектування черв'ячних фрез підвищеної точності за рахунок вибору раціональних параметрів вихідного контуру таких фрез. Надано рекомендації щодо підвищення точності виготовлення формоутворювальних поверхонь цього інструменту і технологічності їх виготовлення та зменшення витрат. Уточнено теорію визначення геометричних параметрів різальної частини черв'ячних фрез у статичній та кінематичній системі, що полягає у врахуванні всіх рухів фрези та колеса в процесі обробки та визначення головного руху різання фрези, який є сумісним обертанням фрези та колеса. Запропоновано уточнену теорію визначення завантаження різальної частини черв'ячних фрез, розроблено загальний алгоритм та рекомендації щодо їх проектування. Подано нові прогресивні конструкції фрез та способи оброблення черв’ячними фрезами циліндричних зубчастих коліс, проведено експериментальну перевірку запропонованих конструкцій фрез і доведено підвищення точності зубчастих коліс таким інструментом і технологічності його виготовлення.

Розглянуто питання умов не підрізання бічного профілю зубчастих коліс при зубофрезеруванні черв'ячними фрезами. Встановлено залежності для знаходження точки повернення (особливої точки) на поверхні зубчастого колеса, що формується гвинтовою вихідною інструментальною поверхнею фрези. Визначено і досліджено влив конструктивних параметрів черв'ячних фрез на підрізання профілю зубчатих коліс. Проведено їх порівняльний аналіз з випадком коли поверхня зубчастого колеса утворюється плоскою рейкою. Запропоновано методи та конструкцію черв'ячної, що формоутворює зубчасті колеса з малою кількістю зубів без підрізання і має більшу працездатність за рахунок кращої геометрії різальної частини бічної сторони зуба біля вершини.