Разработка привода главного движения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разработка привода главного движения

Определение технических характеристик главного привода

1. Диапазон регулирования частот вращения

;

- диапазон скоростей и диаметров

2. Мощность

(кВт)

(Н) - главная составляющая силы резания

V (м/мин) - скорость резания

3. Крутящий момент

(Нм)

Для анализа технологического процесса составляется таблица режимов резания:

№ п/п

Наименование операции

Материал заготовки

Материал инструмента

D, мм

t, мм

S, мм

V, м/мин

n, мин-1

P, кВт

MKP, Нм

Заг.

Инстр.

1.

Наружное точение проходным резцом (черн.)

Конструкционная сталь

Быстрорежущая сталь Р6М5

400

100

4

Справ-к

Справ-к

Справ-к

Твердый сплав Т15К6

Серый чугун

Наружное точение проходным резцом (чист.)

2

Точение

Таблица составляется для 4-5 основных операций, которые влияют на предложенные характеристики.

Требования к главному приводу:

1. Обеспечение заданного диапазона регулирования Rn

2. Передача требуемой мощности P и крутящего момента МКР от источника до исполнительного звена (шпинделя)

3. Обеспечение плавного и точного вращения шпинделя

4. Высокий КПД

5. Надежность

6. Включение/выключение, реверсирование и торможение шпинделя

7. Удобство управления

8. Простота конструкции и минимальные затраты на изготовление и эксплуатацию

Мощность привода, идущая к исполнительному звену:

- эффективная мощность

- мощность, идущая на преодоление сопротивлений

- потери мощности на холостом ходу (без нагрузки), зависит от числа передач, вида передач, числа валов, типа смазки, …

- потери под нагрузкой

;

- КПД отдельных элементов привода

- число однотипных элементов

Поскольку станок, работающий в повторно-кратковременном режиме, допускает кратковременную (до 30 мин) перегрузку двигателя (на 30%)

- коэффициент перегрузки двигателя

- КПД привода главного движения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разработка кинематической схемы главного привода со ступенчатым регулированием

Размещено на http://www.allbest.ru/

- знаменатель геометрического ряда частот вращения

бесступенчатое регулирование (теор.)

На практике используют мелкоступенчатое регулирование

потеря скорости 50% ;

Значения выбирают из ряда: 1,06; 1,12; 1,25; 1,4; 1,6; 1,8; 2

1,06; 1,12 - для тяжелых станков (с большим диаметром обработки); с ЧПУ и ГСЗК; крупносерийное и массовое производство

1,25; 1,4 - самые распространенные; для средних станков

1,6; 1,8 - для легких станков

Выбор формулы при множительной структуре

Zрасч округляют до Z = 2; 3; 4; 6; 8; (9); 12; (16). Эти числа делятся на 2/3 для использования блоков с 2-мя / 3-мя колесами.

Структурная формула характеризуется:

- конструктивным порядком расположения групп;

- кинематическим порядком их включения (влияет на характеристику);

Характеристика группы показывает отношение передаточных чисел передач внутри каждой группы. Первой в порядке кинематического включения идет основная группа. Ее характеристика обозначается x0=1.

Следующая группа - 1-я переборная: x1=p0

Правило: Характеристика любой группы равна произведению числа передач, предшествующих групп в порядке кинематического переключения.

Пример:

Понятие о графике частот вращения

пониж. повыш.

I(вщ)

II(вм)

n₁ n₂ n₃ n₄ n₅ n₆ n₇



;

, m - число делений (интервалов)

Понятие о структурной сетке

I I

II

1 2 3 4 5 6 7

В отличии от графика частот вращения структурная сетка:

- симметрична;

- на ней не показываются одиночные (ременные, зубчатые) передачи;

- по ней не определяется передаточное отношение;

- определяется только отношение передаточных отношений в группе.

Для расчета кинематической схемы привода используется графо-аналитический метод. Аналитически определяют Rn, z и числа зубьев колес.

Графическая часть состоит из следующих построений:

- структурная сетка;

- кинематическая схема;

- график частот вращения.

Пример

Размещено на http://www.allbest.ru/

 - число вариантов конструктивного расположения;

m - число групп;

q - число групп с одинаковыми передачами.

- число вариантов, отличающихся порядком кинематического включения

Кинематическая схема

Размещено на http://www.allbest.ru/

График частот вращения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Общие закономерности множительных структур

1. Число ступеней (z)

2. Диапазон регулирования

3.

4.

Рекомендации по построению графика частот вращения

1.

- дополнительное число интервалов между крайними лучами, выходящими из одной точки в последней переборной группе

Таблица допустимых интервалов

	1,06	1,12	1,25	1,4	1,6	1,8	2
Понижающая	24	12	6	4	3	2	2
Повышающая	12	6	3	2	1	1	1
Общие	36	18	9	6	4	3	3
		18	9	6	4	3	3

Перед построением структурной сетки нужно проверить по таблице интервалов.

2. Для уменьшения крутящих моментов на валах, массы колес и привода в целом, его габаритов, стремятся к получению на промежуточных валах высоких частот вращения.

; ;

3.

Размещено на http://www.allbest.ru/

4. Число зуб. колес на шпинделе не должно (нежелательно) превышать 2

5.

6. Для уменьшения числа валов стремятся получать меньшее число передач

7. Для уменьшения номенклатуры зубчатых колес стремятся получить симметричное расположение лучей на графике частот вращения

8. Множительные структуры могут использоваться, если диапазон регулирования

Особые виды структур

I. Сложенные

Получаются сложением 2-х или более множительных структур, одна из которых с высшей частотой вращения, а другая (другие) - с низшей.

1.

Размещено на http://www.allbest.ru/

2.

Размещено на http://www.allbest.ru/

3.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Пример

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

- основная структура

- дополнительная структура

- структура с перебором

Преимущества перед множительными структурами:

- возможность получения z некратного 2 или 3;

- получение бол. Rn при заданном ;

- повышение КПД и уменьшение потерь на трение за счет передачи высоких частот по короткой цепи.

Если - одинарный перебор

- двойной перебор

- тройной перебор

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Перебор включен (муфта выключена)

2. Перебор выключен (муфта включена)

Размещено на http://www.allbest.ru/

II. Структуры с многоскоростными электродвигателями

В станках применяют 2, 3 и 4-х скоростные двигатели.

Геометрический ряд могут строить только электродвигатели с удваивающимся числом оборотов.

2-х скоростные: 750/1500; 1500/3000

3-х скоростные: 750/1500/3000

В этом случае двигатель можно рассматривать как групповую передачу.

Если двигатель является k-ой переборной группой, то

,

	1,06	1,12	1,25	1,4	2
	12	6	3	2	1
	2-я/3-я	2-я переб.	1-я переборная	основная

	2-х скоростной эл./дв.	3-х скоростной эл./дв.
1,4
1,25
1,12

Пример

с использованием 2-х скоростного эл./дв.

Тогда число интервалов между крайними лучами, выходящими из одной точки, составляет

Если , то находим

В этом случае, чтоб не выйти за допустимое число интервалов, необходимо изменить характеристику последней переборной группы на

- число совпадающих скоростей

- фактическое число скоростей

В 4 и 7 мы попали 2 раза

III. Структуры с совпадающими (перекрывающимися) частотами

Получается за счет искусственного уменьшения характеристики последней переборной группы

Для этого:

- определяют

если , то

-

-

-

IV. Структуры с ломаным геометрическим рядом (с выпадающими частотами вращения)

Применяется для получения заданного диапазона регулирования и меньшего числа степеней, чем это требует обычная множительная структура, за счет искусственного увеличения характеристики основной группы

Пример

- не входит в стандартный геометрический ряд

, значит

- число выпадающих скоростей

Характеристику основной группы нужно увеличить на:

 , тогда

Вывод: получим ломаный геометрический ряд, знаменатель которого в середине , а по краям

токарный револьверный полуавтомат привод



сумма зубьев

; ; ;



V. Комбинированные структуры, сочетающие ступенчатое и бесступенчатое регулирование

Преимущества:

- повышение производительности за счет получения оптимальной скорости резания;

- плавное регулирование частот вращения двигателя в заданном диапазоне;

- автоматизированное переключение (изменение) частоты вращения;

- вращение коробки.

Структура привода:

Диаграмма P и MKP э/дв аналогична:



;

; ; ;

Пример

об/мин

об/мин Характеристика привода

об/мин

об/мин

Характеристика электродвигателя

об/мин

1.

;



Получилось перекрытие частот вращения

2.



Получился разрыв

Таким образом при округлении в меньшую сторону Zрасч получается график частот с разрывом диапазона регулирования при P=const, в этом разрыве M=const.

Для упрощения управления станком знаменатель геометрического ряда выбирают , а это означает, что на станке не бесступенчатое, а мелкоступенчатое регулирование с малым (чтобы потери скорости и производительности были малы).

После кинематического расчета подбирают числа зубьев и выполняют силовой расчет, т.е. определяют модули и диаметры зубчатых колес, диаметры валов, подшипники, муфты.

Привод подачи со ступенчатым регулированием рассчитывается аналогично ПГД, т.к.

, то определив

, определяют и

Все делают по аналогии

При бесступенчатом регулировании в приводах подач двигатель выбирают исходя из полученного диапазона регулирования и пост. Момента от до .

Т.к. , то в приводе подач при бесступенчатом регулировании коробка не нужна.

Любую подачу можно определить за счет регулирования двигателя.

Особенности подвижных соединений



Подвижные соединения со скольжением (а, б, в) и с качением (г, д, е): а, г - шпиндель с опорой; б, д - направляющие; в, е - ходовой винт-гайка.

Подвижные соединения
скольжения	качения	электромагнитные
- с полужидкостной смазкой	- роликовые
- с газовой смазкой	- шариковые
- с жидкостной смазкой
гидродинамические	гидростатические

Соединения с полужидкостной смазкой - между трущимися поверхностями небольшой слой смазки, но трение существенное, даже высокое

Недостатки соединений с полужидкостной смазкой:

­ силы сопротивления движению;

­ повышенный износ;

­ тепловыделение;

­ низкий КПД;

­ неравномерность движения, особенно на малых скоростях;

­ потеря точности положения из-за зазоров в сопрягаемых поверхностях.

Преимущества:

­ высокая контактная жесткость;

­ хорошее демпфирование;

­ технологичность;

­ удобная фиксация подвижного узла;

­ самоторможение передачи «винт-гайка».

Соединения качения

Недостатки соединений скольжения здесь являются преимуществами.

Преимущества соединений качения:

­ отсутствие зазоров, т.е. возможность создания предварительного натяга между контактирующими поверхностями.

Недостатки:

­ защита от грязи;

­ сложное изготовление и дороговизна.

Соединения с жидкостной смазкой

Устраняет недостатки соединений с полужидкостной смазкой и соединений качения. Они обеспечивают гарантированный слой масла между контактирующими поверхностями в процессе движения.

Гидродинамические соединения - основаны на возникновении гидродинамической силы процессе движения.

Масло подается и насоса под небольшим давлением. Движение должно быть быстрое и стабильное.

Гидростатические соединения



1 - вал (узел, винт)

2 - корпус (направляющие, гайка)

3 - насос

4 - дроссель

5 - карманы

6 - зазор

Под действием F

Масло вытекает через зазоры.

(давление масла в нижнем кармане)

Возникает гидростатическая сила.

Гидростатическое соединение имеет большую сложную систему питания и очистки масла, сложны в эксплуатации, требуют охлаждения.

Постоянное давление обеспечивает отсутствие контакта между сопрягаемыми поверхностями до начала движения.

Область применения: подшипники, направляющие, тяжелые и презиционные станки, быстрые, тихоходные узлы.

Гидродинамические соединения в эксплуатации проще и дешевле, но всплытие возникает только в процессе движения, а при торможении и реверсировании имеет место наличие трения. Их применяют в скоростных узлах (опора шпинделя шлифовального станка - стабильное вращение с одной высокой скоростью).

Соединения с полужидкостной смазкой применяют в станках с невысокой точностью, в точных, работающих на невысоких скоростях с малой нагрузкой.

Предварительный натяг

Служит для повышения жесткости и точности и создается в процессе регулировки.

Способы создания предварительного натяга

а - сжатием тел вращения между контактируемыми поверхностями (в упорном подшипнике); б - сдвигом контактирующих поверхностей друг относительно друга (радиальные и радиально-упорные подшипники); в - изготовлением замыкающего звена

;

В качестве замыкающего звена лучше выбирать не ролик, а

М1 - асинхронный электродвигатель привода станка; М2 - электродвигатель быстрых перемещений суппорта; М1,…,М12 - муфты; Т - тормоз, сблокированный с муфтой М1; Ф - фиксатор; Р1,Р5 - маховики ручного перемещения; Р2,Р3,Р4 - рукоятки ручного перемещения; a,b,c,d - сменные зубчатые колеса винторезной гитары

КС встроенная, регулирование ступенчатое (блоков > 4), переключение передвижными блоками.

(2 совпадают)

План анализа конструкции узла

1) название узла (ответ обосновать);

2) служебное назначение;

3) устройство;

4) работа;

5) особенности конструкции.

Передняя (шпиндельная) бабка токарного станка

1. Наличие шпиндельного узла (14)

Характерные признаки шпинделя:

­ передняя часть (передний конец) шпинделя стандартизован, он обеспечивает крепление инструмента или заготовки и передачу движения инструменту или заготовке;

­ внутри шпинделя может находиться устройство для зажима или передачи движения патрону для инструмента;

­ характерные подшипники на шпиндельном узле;

­ наличие привода (зубчатого колеса, шкива или муфты) (17)

В передней опоре установлен радиальный цилиндрический двухрядный роликовый подшипник, внутренний диаметр посадочного кольца выполнен на конус (серия 3182…).

Действует распорная сила, если она велика, то возможен преждевременный износ подшипников.

Обычно устанавливают дистанционные полукольца, их толщина определяет величину натяга.

Особенности:

­ движение передается через ременную передачу;

­ на первом валу фрикционная односторонняя полумуфта (при включении влево - основное вращение, вправо - в обратную сторону, крутящий момент ниже - меньше фрикционных дисков);

­ подшипники радиально-упорные конические (13);

­ длинные валы (22) имеют радиальные подшипники без натяга;

­ блоки зубчатых колес сборные (из нескольких зубчатых венцов на клею, без шпонок)

Коробка подач токарно-винторезного станка мод. 16К20

N - сменное зубчатое колесо гитары подач; 1 - блок зубчатых колес, имеющих 2 венца (слева венец с внешним зацеплением, справа - с внутренним); 2 - зубчатое колесо, которое может соединяться с венцом зубчатого колеса с внутренним зацеплением блока 1; 3 - блок зубчатых колес, аналогичный блоку 1; 4 - зубчатое колесо для соединения с блоком 3; 5 - ход. винт станка; 6 - ход. валик станка; 7 - зубчатое колесо; 8 - роликовая муфта обгона, которая может передавать движение только с колеса 9 на колесо 7; 9 - зубчатое колесо; ходовой винт (5) - признак коробки подач

Передние опоры шпинделей

Радиально-упорный двухрядный шариковый подшипник

Воспринимает в основном осевые нагрузки, натяг ограничен втулкой (1)

Конические упорно-радиальные роликовые подшипники

Схема «тандем» - параллельно

Направляющие станка - поверхности двух сопрягаемых деталей, обеспечивающее движение одной относительно другой прямолинейное или вращательное.

Классификация:

1. по расположению в пространстве

­ горизонтальные

­ вертикальные

­ наклонные

2. по характеру трения и виду смазки

­ скольжения

­ качения

3. по форме поперечного сечения

­ плоские

­ прямоугольные

­ призматические

­ V-образные

­ цилиндрические круглые

­ комбинированные

4. по силовому замыканию

­ замкнутые

­ незамкнуты

5. по охвату неподвижной детали

­ охватывающие

­ охватываемые

6. по характеру движения

­ прямолинейные

­ круговые (для вращ. движения)

7. по конструктивному исполнению

­ выполненные за одно целое с базовой деталью

­ накладные



1 - салазки; 2 - планка; 3 - поверхности скольжения; 4 - компенсатор

III - слева - плоская направляющая - только нагрузка в одном направлении (или), слева - прямоугольная направляющая (вертикальная и горизонтальная нагрузка)

Преимущества: простые, технологичные, точность прямолинейного перемещения

Формы тел вращения

а - для плоских направляющих; б - для призматических направляющих; в - с крестовым расположением роликов; г - шариковая; 1 - тела качения; 2 - сепараторы Стрелки указывают направления действия внешних сил

Способы задания предварительного натяга

1) задания предварительного натяга с помощью клина (3) (можно регулировать и зазор)

Отвинтить гайку, вынуть клин, снять втулку 2, шлифовать ее и заново собрать, зазор уменьшиться вращением винта (4) клин перемещается в осевом направлении, зазор уменьшается (более технологично, но возможно самоотвинчивание)

Накладные направляющие

VI - на клее

2) задания предварительного натяга I - с помощью планки, II - с помощью эксцентрика

Роликовая опора направляющей (с циркуляцией тел вращения, «Танкетка»)



Натяг создается весом или силой

Правые направляющие замкнутые, натяг за счет компенсатора (3), левая - плавающая (только вертикальные нагрузки).

Нагрузку - танкетки, верт. - направляющие скольжения натяг пружиной устройства (5) (регулировка зазора)

Круговые направляющие

а, б, в - токарно-карусельных станков; г - многоцелевых станков;1 - планшайба (шпиндель); 2 - опоры осевые; 3 - опоры радиальные; 4 - привод

Область применения: токарные, карусельные станки, планшайбы, столы многоцелевых станков

Одношпиндельные токарные автоматы

1. фасонно-отрезные

2. фасонно-продольные(автоматы продольного точения)

3.т окарно-револьверные

Фасонно-отрезные

Тела вращения простой формы из стали, цветного металла с диаметром 16, 25, 40 м

Особенности:

· В процессе обработки заготовка неподвижна, а резание осуществляется с помощью фасонных, фасочных, отрезных и других резцов, установленных на поперечных суппортах (их 2 из 4) вращающийся резцовой головки и имеющих независимую друг от друга подачу от кулачков распределительного вала.

· Заготовка периодически подается и выталкивается из зоны резания после завершения очередной обработки.

· Простая кинематика и конструкция

Ролики исправляют профиль прутка

РП для is (iрв)

РВ- распределительный вал

Nэ/д*Тц > 1 об. РВ

Тц=tp+tвсп

Автоматы продольного точения

Обрабатывает сложные детали с высокой точностью крупносерийного, массового производства. Обрабатывает длинные и тонкие валики.

Особенности:

В процессе обработки заготовка осуществляется неподвижна, а резание

· В процессе обработки пруток кроме вращения двигателя против часовой стрелки (левое вращение) всегда имеет продольное перемещение вместе со шпиндельной бабкой.

· Все поперечные суппорты располагаются веером вокруг прутка.

· При согласовании продольные подачи ШБ и поперечных суппортов можно обработать конические и фасонные поверхности, без фасонных резцов (т.е. обычными резцами).

· Вертикальные суппорты 2,3,5 (см. рис.) работают от индивидуальных кулачков распредвала.

· Горизонтальные суппорты 1 и 9 совершают качательное движение от одного кулачка 12.

· Люнет 4 является дополнительной опорой для прутка, т.к. резцы находятся рядом с люнетом, то при обработке длинных заготовок обеспечивается высокая точность за счет постоянства малого вылета.

· Толкатель 8 удерживает пруток при отходе ШБ назад в исходное положение.

· Левое вращение шпинделя позволяет нарезать правую резьбу методом обгона с помощью самооткрывающейся в конце рабочего хода резьбонарезной головки.

· Специальные приспособления обеспечивают кроме резьбонарезания быстрое сверление, зенкерование, развертывание и фрезерование пазов зенкерование, развертывание и фрезерование пазов

Если nинст › nшп следовательно правая резьба (опережение), при nинст ‹ nшп следовательно левая резьба, а при nрезьбы=( nинст - nшп), то заготовка имеет малый диаметр.

Vрез=пDn/1000 n- должна быть очень большой, т.к. диаметр маленький, но

n?=( nшп - nсв),-быстрое сверление, зенкерование , при развертывании как при резьбонарезании (требуются небольшие частоты)



Достоинства:

1) Высокая точность

2) Высокая производительность за счет совмещений операций и конструкции инструмента в зоне обработки

Недостатки:

1) Низкая точность из-за износа направляющих и люнетов

Токарно-револьверные автоматы

Назначение тоже.

Детали еще более сложные.

Особенности:

1) ШБ не имеет осевого перемещения

2) Шпиндель обеспечивает более быстрое левое вращение, при котором выполняется большинство операций, и медленное правое - для резьбонарезания, развертывания

3) Кроме поперечных суппортов есть 1 продольный револьверный суппорт с РГ для обработки инструментов с продольной подачей (сверление, зенкерование, развертывание нарезание резьбы метчиком и плашкой). В одной из позиций есть упор, ограничивающий подачу прутка по длине. Две подачи- поперечные суппорты от отдельных кулачков.

4) Конические фасонные поверхности получают за счет согласования поперечной и продольной подачи инструмента, установленной на крестовом суппорте.

5) Люнета и переменный вылет (от т. приложения силы резания до т. закрепления заготовки) следовательно понижение точности.

1. пруток>до упора; 2. наружный диаметр, зацентровка отверстия; 3. в одну сторону - нарезка плашкой в другую сторону - свинчивание плашкой

Dmax=40мм

Lmax=105мм

Zл/пр=23/17 (число ступней)

nл=80-2500 (мин-1)

nпр=40-315 (мин-1)

Ксуппортов=5 (без РГ)

Тц=6-600 (сек)

Способы нарезания резьбы на автомате и полу автомате:

1) С помощью самооткрывающихся в конце рабочего хода резьбонарезных головок (метод обгона).

2) Реверсирование шпинделя с заготовкой с помощью метчиков и плашек.

3) Метод обгона, когда инструмент может вращаться быстрее или медленнее, чем заготовка. Свинчивание инструмента (метчик, плашка) за счет отставания или опережения вращения заготовки.

nинст › nшп - правая резьба инструмент опережал

nинст ‹ nшп - свинчивание

для левой наоборот

Структурная схема токарно-револьверного полуавтомата

Особенности:

3 управляющих вала(1 вспомогательный, 2 распределительный)

Вспомогательный вал: всегда вращается с одинаковой частотой, 120 об/мин

Распределительный вал: продольное XV и поперечное XIII вращение медленно во время рабочей операции и быстро при вспомогательных перемещениях.

Система управления с распределительными валами и ЦПУ (существует барабан автомат Б1, который управляет циклом и режимами резания).

ГП: М>Z1/Z2>автомат КС(4/2 резьбонарезной

реверс)>24/24>шпиндель (23/17)

ПП:

М>16/37>26/90>VII(ВВ)>35/26>с/d*e/f*g/h>iвр(is)>30/75(XII)>

1/40>XIII(РВ)поперечное

Или ГП: М>Z1/Z2>автомат КС(4/2 резьбонарезной реверс)>24/24>шпиндель (23/17)

ПП: М>16/37>26/90>VII(ВВ)>29/29>1/40>XV(РВ)продольное

РП: nэ/60*Ту>1об. РВ

УКБ:

Б2,Б3 - М7,М9

К1-4- дисковые

Б4- продольный суппорт

Суппорт крестовый - конический, фасонной поверхности

Резьба: реверсирование шпинделя (есть реверс в КС)

М7 вкл. 36,72,72 - IX - Б6,Б5 подтол. Зажим прутка

М9 однооборотная - вкл - 30,60,44,30, - XVII - 20,40 - кривошипный диск - кулачок одновр. -

Для смены инструмента путем поворота РГ сначала отводят реверсирующий суппорт поворотом кривошипного диска относительно неподвижного пальца, затем кулачком К15

Выводят фиксатор Ф1, а кулачком К14 включают муфту М15, снимая с помощью пружины РГ с конуса. Далее кривошипным диском Д1 выводя мальтийский крест МК на 1/6 часть окружности. Фиксация РГ в обратной последовательности.

М14 используется для отвода реверса суппорта без поворота РГ. При этом она должна быть выключена, если передает вращение на мальтийский механизм.

Шпиндельный узел А255

ШБ

ТР- цикловые зажимы

Крутящий момент от шкива. Зубчато-ременная передача 24/24> на шпиндель.

В передней опоре двухрядный радиальный подшипник

В задней опоре 2 однорядных радиально-упорных подшипника

Зажим 3 рычагами

Многошпиндельные токарные автоматы и полуавтоматы

Особенности:

1) Обработка деталей из труб, прутка (круглого, квадратного, шестигранного сечения) из стали и цветных сплавов.

2) Может иметь 4, 6, 8 шпинделей, расположенных по окружности в едином блоке , и получает вращение с одинаковой частотой от главного привода через вал 3 и колесо 7, периодически блок вращается на 1 позицию

3) Режущий инструмент- то устанавливается на одинаковой для каждой позиции поперечного суппорта 2 и на общей выполненном в виде многогранника с числом граней равный числу позиций

4) Полная обработка осуществляется путем прохождения всех позиций и на последней - отрезка готовой детали и подача прутка для последовательной обработки.

5) Все операции разделены и группируются таким образом, чтобы время обработки на каждой позиции было одинаково и минимальное

6) После поворота на каждую позицию получается готовая деталь.

7) Поскольку вспомогательное перемещение на всех позициях происходит одновременно, то производительность больше, чем на одношпиндельных токарно-револьверных станках.

Особенности:

1) Можно осуществлять обработку резцами сверлами, развертками, зенкерами, метчиками и др.

2) Все шпиндели имеют постоянное правое вращение

3) На каждой грани продольного суппорта напротив каждого шпинделя можно установить инструментальный шпиндель со своей частотой вращения и независимой подачей вдоль граней

ШС - шпиндель з/быстрого сверления

n?=nрш + nшс

Развертывание: тот же шпиндель, только вращение в другую сторону

n?=nрш - nшс

Резьбонарезание:

nрш1<<nрш < nшр2

Вертикальные многошпиндельные полуавтоматы

Особенности:

1) Обычно L<D

2) Обработка осуществляется несколькими группами инструментов , закрепленных на суппорте 2, перемещение по граням неподвижной колонки 3.

3) Заготовка вращается в патронах 1, установленных на столе 4, и периодически вращающаяся вокруг неподвижной головки (За 1 об. стола>полный цикл обработки) в одной из позиции загрузки выгрузки шпиндель не вращаться.

Принцип работы многошпиндельного горизонтального станка

Особенности:

1) Карусель 1 с расположенными по окружности рабочими шпинделями и индивидуальными для любых позиций суппортами 2 вращается относительно основания 5 вокруг колонны 4 и общего кулачка 3.

2) На каждой позиции образуется одна и та же деталь, цикл обработки смещен по отношению к предыдущей позиции, после вращения на 1 позицию снимается готовая деталь.

3) На ходу (рис б) или после останова (рис в) в позиции выгрузки шпинделя не вращается. Рис 2.63 а) соответствует б)

Сверлильные станки

Предназначен: для сверления, рассверливания, зенкерования, развертывания, наружной резьбы

Виды:

1) Вертикально-сверлильный

2) Радиально-сверлильный

3) Настольное сверление

4) Горизонтально-сверлильный для глухого сверления

5) Многошпиндельное сверление

Основной размер - наибольший условный диаметр обрабатываемого отверстия

Дmax: 3-80 (мм)- для универсальных сверлильных станков (12,18,25,35,50, мм)

При мах Д=35 мм, min будет 20 мм (Дmin с учетом перекрытия предыдущего)

Станок модели 2Н135

Гамма Н: одна и та же компоновка, конструкция, отлич. размеры

Компоновка типа агрегат:

Сверлильная головка 3 перемещения по вертикальным направляющим неподвижной колонны 1, а внутри нее КС 1, КП, шпиндельный узел и все рукоятки переключения.

Деталь устанавливается на столе 9 и перемещается в горизонтальной плоскости вручную для обработки отверстия.

Вращение шпинделя - главное движение от мотора

М1>I>II>III>…>VI

вал 6 -полый вал, внутри нарезаны шлицы, и передают вращение на шпиндель

число скоростей шпинделя =12

число подач(оборотные)=9

Шпиндельный узел рис 33

1 радиальный и 1 упорный - подшипник в упорах задних и передних

Наибольшая нагрузка - 6

3 - воспринимает вес конструкции

8 - рычаг для выталкивания инструмента

Рис 34 крепление

а и б - сверла с коническим хвостиком

в - через цанговый патрон- цилиндрический хвостик

Радиально-сверлильные станки

Назначения и операции как у сверлильного станка

Особенности:

1) Обработка деталей с большими габаритами, чем верикально- сверлильные станки

2) Заготовка в процессе обработки не перемещается

3) Все движения (вращение ин-та, его его вертикальная подача и установочное перемещение сверлильной головки, поворот рукава вокруг колонны) совершает ин-т.

Дмах= 50 мм

nшп= 18-2000 1/мин

Sоборотная= 0.05-5 мм/об

ГП: М1>КС (Z=32/16 рев. )

М1>реверс шпинделя

ПП: подача оборотная

1 об шп.> Sверт (мм)

КП>(Z=27)

Sуст от гидродвигателя, ГД>Z=16 рейка неподвижная

Вспомогательная (поворот рукава в ручную)

М3- рукав по колонне S установочное 2

М2- ускоренное перемещение исполнительного органа

Расточные станки

Кроме операций, выполненных на сверлильном станке, на расточном станке можно обрабатывать отверстия, торца, нарезать резьбу резцом, фрезерование плоскости (реже отверстия).

3 группы расточных станков:

1) Универсальные (горизонтально-расточные) все операции.

2) Координатно-расточные (для обработки точно расположенные относительно друг друга).

3). амиозно-расточные (для обработки отверстий с высокой точностью форм и низкой шероховатостью)

Станок высокой точности без ЧПУ

Особенности:

1) Наличие задней стойки 7 с люнетом для поддержания оправки при обрабатывании соосных отверстий корпусных деталей.

2) Планшайба- по ее направляющим перемещается 12 (радиальный суппорт) с 11 (выдвижение шпинделя)

Можно нарезать резбу, обработать торцы, наружные цилиндрические поверхности, канавки

Рис - станок с ЧПУ люнета нет

Особенности:

1) Удобство установки, закрепления заготовки - возможность обработать с 4 сторон без переустанова за счет точного поворота стола от системы ЧПУ.

2) Нет задней стойки с люнетом.

3) Возможность автоматизации смены инструмента и заготовки (АСИ и АСЗ) следовательно похож на многоцелевой станок

Недостатки:

Ограничение режимов резания из-за больших вылетов консольного инструмента

Достоинства:

Обработать соосные и расположенные в разных плоскостях отверстия в корпусе деталях резцом, сверлить, зенкировать, фрезеровать плоскости(в том числе фасонные отверстия, если осностить контурный слой ЧПУ Ф2>Ф3 за счет согласования подач по X и Y )

Область применения: единичные, мелкосерийные и серийное производство

Основной размер: диаметр выдвижения шпинделя (расточный)

Дшп=90 мм

nшп=10-1600 об/мин

nпланш=6.3-160 об/мин

Подача минутная (т.к. от другово двигателя, чем вращение шпинделя)

ЧПУ: 3и 4 управляемые координаты (Х,У,W,В- диаметр стола)

ГП: М1

Фрез. Шп VIII выдвижение шпинделя VII и шпинделя планшайбы IX.

Фрезерование и выдвижение вращающихся с одинаковой частотой

M1>M1 и М2>III вал>3-й блок >3-й блок >шпиндельная планшайба >VI вал>21/92

Zпл(теор)=18

ПП:M2 Осуществляется перемещением по 4-м координатам (или цепям):

- продольное перемещение салазок стола

- вертикальное перемещение шпиндельной бабки

- радиальное перемещение суппорта

- осевое движение шпинделя

УКБ:

1).Sпрод.w =

Нарезание резьбы:

Путем согласования вращения выдвижение шпинделя с его осевым перемещением или согласованием вращения планшайбы с продолжением перемещением стола

РП: <оборот инструмента (шпинделя ) >Р(мм) относительное продольное перемещение инструмента и заготовки>

Для выдвижения шпинделя:

1 оборот

шпинделя(VII)*(86/30)*(67/94)/*(a/b)*(c/d)*(18/36)*(4/29)*(44/16)*(32/31)*10(мм)= Pg шаг резьбы

1 оборот шпинделя IX > ((ab)/b)*(c/d) >cтол

Дифференциальный механизм обеспечивает радиального суппорта при выключении движения М2 (предотвращает его самопроизвольное перемещение)

Происходит это за счет подбора чисел зубьев диф.механизма и придает колесу Z=100

Вращение равное частоте вращения планшайби.

N100=Nпланшайбы при выключении M2

M3>перемещение по 2 координатам X(поперечное перемещение) и B(поворот стола)

В каждой цепи есть тормоза T1-T6 от самопроизвольного перемещения несамотормозящей передачи винт-гайки Рис319

Фрезерные станки

Токарные станки - 30% затем фрезерные станки

Служат для обработки наружных и внутренних плоских или фасонных поверхностей, получения вырезов и срезов, прямолинейных и винтовых канавок, нарезания зубьев резьбы; резьбы, шлицев, реек, впадин; обработки отверстий.

Бывают:

-универсальные(консольные, бесконсольные, продольно-фрезерные)

-специализированные (копировальные, шлицефрезерные)

- специальные под 1 операцию Рис 4.2(ч 2)

Основной размер В(100-5000мм)*б(400-16000мм)-ширина и длина стола.

Широкоуниверсаьный>основной шпиндель + выдвижной с поворотной головкой 7(поворот вокруг горизонтальной оси) накладной головкой 6(вертикальной оси).

Заготовка по 3-м координатам вместе с 2 консолью.

Стол 4- продолжает перемещение(вдоль длины стола)

Салазки 3 - поперечные

Серьги 5 поддерживают оправку

Число ступеней для основного шпинделя от М1 Z=18, от М2 для шпинделя накладной головки Z=12.

Основной шпиндель - множительная структура

Накладная головка - структура с перебором 2*3(1+1)

M3-все 3 подачи (вертикальная, продольная, поперечная)

2 тройных блока + М4 выкл

Если М4 включена она перемещается вправо и Z=40 в зацеплении с широким колесом Z=18

Структура с перебором 3*3(1+1)

М5 - предохранительная муфта

М6 - вкл при рабочем перемещении

М7 - вкл при ускоренном перемещении М3>50/67(пунктирн)

М8-вкл вертикальное перемещение

М9-поперечное

М10- продольное

Факторы влияющие на конституцию: 1 конфигурации шпиндель узла - определяется способом крепления зажима инструмента и заготовки.

Наличие подвижного ползуна- позволяет совершать операции сверления

Это за счет и согласует поступательное перемещение с вращением (при нарезке резьбы)

Двигателями высокомоментными.

Наличие револьверной головки крутящего момента от М1 через коробку скоростей …. Остальные шпиндели не вращаются(выключены)

Агрегатные станки

Называются специальные станки состоящие из унифицированных(~на 80% узлов и деталей) и специальных узлов(служащих для высокопроизводительной многоинструментальной многопозиционной и многосторонней обработки путем сверления резбонарезания фрезерования растачивания подрезки торцев и других операций в крупносерийном и массовом производстве)

Классификация:

1. по форме

2. по размерам

Особенности:

1. быстрое проектирование и изготовление сокращение сроков наладки- переналадки.

2. низкая стоимость

3. возможность автоматизации циклов обработки.

Кондукторные плиты угольники и подставки.

Классификация:

1.малогобаритная с мощностью главного привода до 0,75кВт

2.средние габариты до 3кВт

3. агрегатные станки больших размеров

По наличию транспортировки устройств для периодического перемещения заготовок



Станочные модули и станочные системы

Производительность и гибкость обратно-пропорциональны. Если t на выпуск изделия = 100% от идеи до воплощения; 1%- изделия находится в цехе; 99%- время на проектирование, созданий технологий, планирование.

5% из1%- изделие находится на станке, а 95% из 1%- транспортирование ожидание на складе, окраска, ТО и др.

15-35% из 5%- непосредственное формообразование обработка резанием.

ГПС служат для понижения 99,999% потерь.

ГПС: это совокупность управляемого от вычислительной техники технологического оборудования в различных его сочетаниях, автоматизированных систем технологической подготовки производства, систем обеспечения функционированием, обладающая свойством автоматики перенастраиваться на выпуск изделий произвольной номенклатуры при условии, что технические параметры находятся в пределах технических характеристик и технологических возможностей оборудования.

Системы обеспечения функционирования:

Автоматизированные транспортно-складские системы (АТСС), автоматизированные системы инструментального обеспечения (АСИО), системы автоматического контроля САК, автоматизированной системы управления технологическим оборудованием, автоматизированной системы управления ТП-АСУТП.

ГСП строится по принципу повышения уровня организации ГПМ(ГПЯ)(низкий уровень)>ГАЛ(ГАУ)(линия- участок автоматизации) >ГАЦ(цех).

ГПМ(ГПЯ)- отдельная единица технологического оборудования оснащенная дополнительными устройствами , приспособлениями и возможностями ЧПУ для работы в автономном режиме и в составе ГПС.

Наибольшее соответствие ГПМ многоцелевой станок (УАСИ, ЧПУ, УАСЗ, устройство подачи и отвода СОЖ, удаления стружки).

А также 4) кранбалка устанавливает заготовку на стол; 6) отводит на рабочую позицию станка 10 позиция настройки инструмента.

Замена инструмента роботом через инструментальный склад.

Дополнительные устройства и приспособления для ГПМ:

1) накопитель столов- спутников

2) устройство замены вышедших из строя инструментов с помощью робота из инструментального склада, емкостью несколько сотен инструментов

3) устройство настройки и контроля инструментов- позиция 1

4) автоматически настраиваемая на размер инструментальная оснастка

5) устройство контроля обрабатываемых заготовок позиция 5

6) устройство контроля различных параметров, определяющих состояние механизмов станка и обработки (датчики, системы диагностики).

7) Автоматизированное устройство станка, изоляция от шума

Тележки:

1) рельсовые (грузоподъемность до 10-12 т.) достоинства: надежность, грузоподъемность недостатки: трудность изменение маршрута

2) безрельсовые(грузоподъемность до 1.5 т.) достоинства: работа без подзарядки 10-12 часов от аккумуляторных батарей,›гибкость и возможность изменение маршрутов.

Принцип работы: фотоэлектрический; фотоимпульсный

2 ГПМ связанный смами обеспечения производственных систем 7- тележка обслуживает 2 станка

ГАЛ- не менее 2единиц технологического оборудования, в состав которой может входить ГПМ, станок с ЧПУ, ГПЯ, робототизированный технологический комплекс.

Принцип работы- от станка к станку. Оборудование в порядке выполнение ТТ.

Достоинства: упрощение транспортной системы

Недостатки: простой оборудование, 1 из единицы линии выходит из строя.

ГАУ- ГАЛ, оборудование установлено произвольно

станок>склад>станок>склад….>склад

Транспортный потоки усложняются, но простоя оборудования нет.

Рис - ГАС с многоцелевыми и специальными станками.

ГАУ=ГАУ+ГАЛ+ Робототизированные технологические линии участки в разных сочетаниях.

Контроль инструмента в ГПС

Прямой и косвенный с помощью датчиков встроенных в различные узлы станка шпинделя узел или привод подач.

Прямой бывает: контактный (с помощью измерительных головок и щупов, которые контактируют с режущей кромкой инструмента. Головка вставляется вместо инструмента в шпиндель для контроля размера обработанной детали) и бесконтактный (с помощью датчиков т.е. многолезвийный вращающийся инструмент- по зазору между деталью и инструментом).



Шлифовальный станок

Для обработки наружных и внутренних цилиндров, конических, фасонных и плоских поверхностей, специальных профилей (резьба, шлицы, зубчатые колеса) финишной обработки.

Инструмент: абразивный материал- шлифовальные или алмазные круги обеспечивающие высокую производительность, высокую точность размеров (до 3-5 мкм), высокую точность формы (до 3-5 мкм), низкую шероховатость; припуск при обычном шлифовании до 0.5 мм, глубинном шлифовании до 3-5 мм.

Виды обработки:

1) круглое шлифование (центровое- круглые шлифовальные станки и бесцентровое- бесцентрошлифовальные станки)

2) внутреннее шлифование (внутришлифовальный станок)

3) плоское шлифование (ПСИС)

4) резьбо-, шлице- и зубошлифовальные станки для специальных профилей

5) обдирочные (черновое) шлифование на обдирочном станке

6) станок для финишной обработки: притирочные, хонинговальные , доводочные

7) специальные и специализированные (одно и многошпиндельные)

Круглошлифовальные станки

1) врезное шлифование Н›В Vшк=30-50м/с

Sk -подача зависит от вида шлифования, свойств материала и пр, регулируемая

t- подача на глубину, непрерывный характер, пока не получен заданный размер Дизд

2) Шлифование с продольной подачей

t- подача на глубину прерывистая, после 1 прохода осуществляется следующий съем металла.

Станок мод. 3М1S1

Дмах заг= 200 мм

Дмах круга= 600мм

Можно шлифовать наружные цилиндры и торцевых поверхностей, конических и фасонных поверхностей и врезное и с продольной подачей шлифование. Передние и задние бабки перемещаются вместе со столом - Sпр.

Особенность станины и стола: 2 стола верхний поворотный 9 и нижний 13. который связан со штоком 5 и 11 ГЦ7. За счет поворота стола может шлифовать конические поверхности.

Рис - шлифовальная бабка

Особенности: гидродинамические подшипники (разрез А) в задней и передней опоре.

Главное движение М2- асинхронный 1 скоростной Vкр=const:

Sкр от М1 - электродвигатель постоянного тока высокомоментный 2,1,6,5 >вращение на заготовку.

Особенности:

Шпиндель неподвижный с установленный в нем центром вращения, на заготовку с помощью поводкового патрона, кот вместе со шкивом 5.

Исключает биение в подвижных опорах.

Натяжение ременных передач роликом и эксцентричный втулки

(М1>клинорем. 2 ремня>на шпиндель 4 ремня)

Sпр 2 привода от ГЦ и маховика наружной подачи МРП>30/29>рейка.

Приводы блокированы. Храповый механизм для перемещения гайки с пинолью на глубину врезания.

Бесцетровое шлифование

Особенности: Используется для обработки длинных нежестких заготовок в том числе бесцентровые отверстий в крупносерийном и массовом производстве. Легко автоматизируется для загрузки и выгрузки и более производительнее по сравнению с другим круглошлифованием.

Бесцентровое шлифование:

1) Наружное с продольной подачей (на проход)

Vш=30-50м/с б=1-6є- черновое шлифование

nв=10-500 м/мин б?1є- чистовое шлифование

Vш/Vв=60-100 Sпр=Vв* sinб

Дш/Дв?2 Sкр=Vв* cosб

Дзаг= 0.2-320 мм

2)Врезное (с поперечной подачей)

б=0-1 є

t- непрерывная подача на глубину Нкр?Lзаг

3) С базированием на башмаках.

Шлифование наружных гладких и ступенчатых, цилиндрических, конических, фасонных поверхностей и тел вращения.

Шлифовальный круг > ведущего

М1- постоянная частота вращения, переменного тока.

М2- пост. Тока регулируется по частоте, он более мягкий, чем шлифований

Главное движение- шлифовального круга

Оба круга вращаются в гидродинамических подшипниках.

t- подача на глубину от работы 2-х

ГЦ: Ц1 (скорость, подача вращения), Ц2- источник движения

Подача до упора У (регул. Р1 и Р2).

Если осуществляется 1 схема без t, то Ц2 в крайнем правом положении, шлифовальный круг не перемещается.

Правка круга: М4- продольная подача

Совпадение центра тяжести вращения масс с осью вращения балансировка: статическая и динамическая(В/Д?0.3- в 2-х плоскостях; В/Д?0.3- в одной плоскости)

При статической балансировке:

Если центр тяжести не совпадение с осью, круг двигается, если В/Д>0.3, то в 1 и 2 плоскостях. Динамическая- в процессе вращения, более точная.

Внутришлифовальный станок

1) В патроне

2) На башмаках

3) Неподвижная установка (с планетарным движением круга)

а- величина износа после обработки 1 детали или после правки

?- величина зазора

д- припуск за 1 проход, тогда t1=?+ д+a -после шлифования 1 детали

t2=?+ д+2a

Точное дозировочное перемещение за счет храпового механизма.

Для шлифования цилиндрических и конических отверстий, сквозных и глухих, внутренних и наружных торцов в мелкосерийном и серийном производстве.

Дотв=20-100 мм

Lмах=120 мм

Nш=9000,12000,18000,24000.

Nизд=140-1000 1/мин

Sпр.=1-7м/мин

ШБ- от М1, 1- скорость, перемещение тока. Заготовка от М2 постоянного тока.

Sпрод от ГЦ Ц1 либо вручную от Р4.

T от ГЦ не показанного, вручную Р5, Р6 для толкового ручного перемещения (храп.)

Шлифование торцев: круг от М3 с постоянной частотой.

Sпрод вручную от Р9.

Ц3- подвод и отвод торца шлифовального круга

Правка Ц5

Конические поверхности: ось заготовки повернуть на угол конуса Р1.

Особенности:

Станок точный (в), широкое применение соединений качений в опорах всех шпинделей, в направляющих стола и ШБ, винт- гайка качения ШБ, механизме тонкого продольного перемещения.

Шлифовальная головка рис 6.16 устанавливается на ШБ Дкр<Дотв

Дкр=0.8 Дотв

L /Дотв=10-12

Окончательная обработка без подачи на глубину (выкрашивание) - точность размера, формы и понижается шероховатость.

Вращение через шкив 9.

ШГ в подшипниках качения радиально- упорные с автоматическим созданием натяга (пружина 6) в заданной опоре и в переднюю поровну.

Рис - электрошпиндель (асинхронный двигатель)

N=60f/Р

где f- частота сети (50Гц), Р- число пар полюсов двигателя.

Генератор следовательно f?100Гц частоту можно плавно увеличивать в большом диапазоне n?96000 об/мин

Ограничение по конструкции робота и по быстроходности подшпиндель.

Vрот?1500м/мин

N?144000 об/мин

Основные недостатки электрошпинделя- нагрев- понижение теплостойкости подшипников влияет на точность существования непрерывного охлаждения.

Электромагнитные опоры применяются редко.

Можно смещать шпиндель за счет СУ на величину зазоров за оборот- овальные детали- поршни цилиндра имеют небольшой овал.

Закрепление заготовки в опорах рис 6.17

Электромембранные патроны: винтовые кулачковые.

dзаг-dвыст?0.1 мм

Если приложить F-осевую силу (напр., за счет штока) мембрана деформируется и заготовка вынимается.

dзаг=10-300 мм (винтовой), а д- кулачковый dзаг=300-4000 мм .Патроны применяются в крупносерийном и массовом производстве.

?dзаг=1-2 мм

Кулачковый патрон обеспечивает большую поверхность контакта>деф-ция понижается, точность повышается.

Плоскошлифовальные станки

1) С прямоугольным столом:

А) Периферией круга

А6.19

Б) Торцом круга

2) С круглым столом

А)периферией круга Sкр?30 м/мин

Б) торцом круга А6.22

Sкр=3-5 м/мин

Используется для однопроходного и многопроходной обработки

Если 2 круга, то черновой и чистовой съем.

Особенности: При шлифовании торцом круга более высокая производительность обеспечивает большей дугой контакта круга с поверхностью заготовки, при этом возрастает усилие, мощность, выделенное тепло, т.е. понижается качество поверхности, следовательно более точные тонкостенные деформированные заготовки лучше обработать переферией.

Sпр от ГЦ или рукоятки Р1, Sпоп от М2 или маховика Р3, или Р4 для точного

Вертикальное перемещение ШБ ускоренное от М4, работы t- отМ3 (шаговый)

ШК от электрошпинделя

При использовании больших кругов и Дзаг?1250 мм за час снимается до 400 кг чугуна, 150 кг стали, износ до 30 кг.



Магнитная плита для зажима заготовки бывают:

1) Электромагнитные, сила притяжения повышается и повышается деформации, особенно тонкостенных заготовок, сложнее электроподвод.

2) С постоянным магнитом - более слабый

Размещено на Allbest.ru

...