Механики XXI веку №15 2016

167 / 457

Современные технологии и автоматизация в машиностроении
167
The machine for wear testing total knee prosthesis
Gerasimov N.V.a, Demeshko P.V.b, Proskurin R.S.c
Novosibirsk State Technical University, 20 Prospect K. Marksa, Novosibirsk, 630073 Russian Federation
a b c
Ключевые слова: prosthetics, wear test, knee-joint, cam mechanism
We carried out a market analysis of the existing test machines. The machine for total knee joint prosthesis
laboratory wear tests corresponding to the requirements of GOST 14243-1 designed. The aim of the machine is to
identify the shortcomings of the new structures and defining the physical parameters of the materials used. The flexion
of the femoral component, tibial rotation, the time of tibial rotation, the anteroposterior displacement of the tibial
component, the anteroposterior the force applied to the tibial component, the axial force are controlled by the modes of
machine. All kinematic calculations were performed to provide the complex of movements, which corresponds to the
testing requirements. Motions are carrying by a camshaft through the cam-lever mechanisms. All necessary
calculations for the geometry profile of the cams are conducted. Kinematic scheme of mechanisms used as well as all
the necessary requirements for carrying out the calculations of cam profiles geometry are presented in this paper.
УДК 621.91.01
Исследование динамической устойчивости нежесткой
технологической системы при торцовом фрезеровании
с переменным шагом зубьев инструмента
Свинин В.М.а, Самородов П.А.b
Забайкальский государственный университет, ул. Александро-Заводская 30, Чита, Россия
а b
Ключевые слова: торцовая фреза, нежесткая заготовка, регенеративные автоколебания, пе-
ременный шаг зубьев
Применение интенсивных режимов резания при торцовом фрезеровании нежестких заготовок сдер-
живается возбуждением регенеративных автоколебаний. Для их подавления предлагается использовать ин-
струменты с переменным шагом зубьев. Приведен краткий критический обзор исследовательских работ это-
го направления. Описаны конструкции экспериментальной фрезы с произвольным регулированием положения
ее зубьев и упругого приспособления для крепления обрабатываемой заготовки с возможностью регулирования
жесткости в направлении продольной подачи. Неравномерный чередующийся шаг получали путем сдвигания
четных зубьев фрезы в диапазоне от 0 до 10°сдискретностью 1°. Опыты по фрезерованию стальной заготов-
ки проводили на горизонтально-фрезерном станке. Для измерения колебаний заготовки в процессе фрезерова-
ния использовали бесконтактный токовихревой датчик. Сигнал от датчика через аналого-цифровой преобра-
зователь поступал в персональный компьютер. По полученным виброграммам устанавливали размах колеба-
ний и строили частотные спектры, на основании которых определяли частоту и амплитуду автоколебаний.
По результатам опытов установлено, что при разности шагов соседних зубьев инструмента, соответст-
вующей половине длины волны автоколебаний на поверхности резания, возможно практически полное их по-
давление.
Торцовое фрезерование как способ механической обработки заготовок широко применяется в
различных отраслях машиностроения. Однако интенсификация режимов резания, особенно в недос-
таточно жестких технологических системах, приводит к возбуждению автоколебаний, резко сни-
жающих точность и качество обработанных поверхностей, стойкость инструмента и долговечность
оборудования. Поэтому изыскание способов подавления автоколебаний без снижения производи-
тельности обработки представляет актуальную задачу современной металлообработки.
Одним из таких способов является использование торцовых фрез с переменным окружным
шагом зубьев. В практике отечественного машиностроенияих стали применять станочники-новаторы,
начиная с 50-х годов прошлого века [1]. В настоящее время ведущая инструментальная фирма
SandvikCoromant предлагает потребителям широкий набор торцовых и концевых фрез с нерегуляр-
ным шагом зубьев [2]. Однако такие фрезы обеспечивают уверенное подавление автоколебаний толь-