Проект фрезерно-сверлильно-расточного обрабатывающего центра с ЧПУ

Размещено на http://www.allbest.ru/

3

Аннотация

Хижняк Н.А. ТМ-02

Проект фрезерно-сверлильно-расточного обрабатывающего центра с ЧПУ

Курсовой проект МС 151001.2012.10.00.000.ПЗ, ЮЗГУ, содержит 2 листа графической части формата А1, 3 листа графической части формата А2, 46 страниц пояснительной записки, 12 рисунков, 5 таблиц, 14 литературных источников, 1 приложение.

В курсовом проекте выполнены кинематические расчеты схемы коробки скоростей; силовые расчеты схемы коробки скоростей, включающие в себя приближенные расчеты валов на прочность, расчеты зубчатых передач на прочность, уточненные расчеты валов на прочность; кинематический расчет коробки подач станка.

В графической части курсового проекта разработаны: конструкция станка, кинематическая схема станка, сборочный чертеж коробки скоростей.

Содержание

Введение

1. Сравнительный анализ существующих конструкций станков

2. Общетехническая часть

3. Расчетная часть

3.1 Кинематический расчет привода главного движения

3.2 Приближенный расчет валов

3.3 Расчет зубчатых передач на прочность

3.4 Уточненный расчет вала на прочность

3.5 Расчет подшипников

3.6 Расчет шлицевых соединений

3.7 Расчет шпоночных соединений

3.8 Кинематический расчет продольных подач

3.9 Кинематический расчет осевых подач

3.10 Расчет клиноременной передачи

4. Описание конструкции и принципа работы проектируемого оборудования

4.1 Описание системы смазки станка

4.2 Описание механизма переключения скоростей

4.3 Описание механизма загрузки и закрепления инструмента

4.4 Принцип работы станка

Заключение

Библиографический список

станок зубчатый подшипник

Введение

Технический уровень всех отраслей народного хозяйства в значительной мере определяется уровнем развития машиностроения. На основе развития машиностроения осуществляется комплексная механизация и автоматизация производственных процессов в промышленности, строительстве, сельском хозяйстве, на транспорте.

В наше время перед машиностроителями поставлена задача значительного повышения эксплуатационных и качественных показателей продукции при непрерывном росте объема ее выпуска. Одним из направлений решения этой задачи является совершенствование конструкторской подготовки студентов высших технических учебных заведений.

Выполнение курсового проекта по «Металлорежущим станкам» продолжает общетехнический цикл подготовки студентов. Это самостоятельная творческая инженерная работа, при выполнении которой активно используются знания из ряда пройденных предметов: механики, сопротивления материалов, технологии металлов, деталей машин и др.

Всё большее развитие получают станки с программным управлением, в том числе многоцелевые, обеспечивающие высокую мобильность производства, точность и производительность обработки. Автоматика всё шире применяется не только для повышения производительности процесса обработки, но и для получения его высоких качественных показателей. К конструкциям станков предъявляют высокие требования по качеству, производительности, надёжности и безопасности в эксплуатации.

Объектом курсового проекта является проектирование нового координатно-расточного станка с ЧПУ. Координатно-расточные станки предназначены для обработки отверстий с высокой точностью взаимного расположения относительно базовых поверхностей в корпусных деталях, кондукторных плитах, штампах в единичном и мелкосерийном производстве. На этих станках выполняют практически все операции, характерные для расточных станков. Кроме того, на координатно-расточных станках можно производить разметочные операции. Для точного измерения координатных перемещений станки снабжены различными механическими, оптико-механическими, индуктивными и электронными устройствами отсчета, позволяющими измерять перемещения подвижных узлов с высокой точностью -- 0,003...0,005 мм. Станки снабжены универсальными поворотными столами, дающими возможность обрабатывать отверстия в полярной системе координат и наклонные отверстия.

1. Сравнительный анализ существующих конструкций станков

Для сравнения конструкций станков проанализируем технические характеристики детали типа «стойка» (МС 151001.65.2012.00.100). По своим конструктивным признакам относится к классу сложнопрофильных деталей. Стойка представляет собой корпусное тело с двумя отверстиями Ш6 мм, 2 пазами шириной 15х25х5 и одним пазом Ш30х5 мм для размещения элементов других деталей в сборке. Форма детали образована сочетанием простых поверхностей (плоских, цилиндрических) и сложных поверхностей (контур детали, выемки, сопряжения). Для усиления конструкции предусмотрено ребро жесткости толщиной 4 мм.

Технологический процесс обработки детали :

Отрезать заготовку от полосы - Абразивно-отрезной автомат;

Фрезеровать две широкие поверхности в Д + 0.3 под шлифование и две поверхности Б окончательно - Вертикально фрезерный ;

Зачистить заусенцы после фрезерования - Машина для снятия заусенцев;

Шлифовать две широкие поверхности - Плоскошлифовальный станок;

Фрезеровать пазы- Вертикальной фрезерный станок;

Сверлить два отверстия - Вертикально сверлильный станок;

Зачистить заусенцы - Машина для снятия заусенцев;

Промыть деталь - моечная машина



Станок вертикальный сверлильно-фрезерно-расточный (400V)

Станок вертикальный сверлильно-фрезерно-расточный с автоматической сменой инструмента (АСИ) и числовым программным управлением (ЧПУ) модели 400V предназначен для комплексной обработки деталей из различных конструкционных материалов в условиях единичного, мелкосерийного и серийного производства.

Выполняет операции сверления, зенкерования, развертывания, получистового и чистового растачивания отверстий, нарезания резьбы метчиками и фрезами, фрезерования.

Область применения: машиностроительные предприятия различных отраслей промышленности

	Высокая точность позиционирования
	Высокоскоростная обработка
	Ускоренный ход до 60* м/мин
	Возможность оснащения поворотным столом для четырехкоординатной обработки
	Возможность оснащения щупами для измерения детали и инструмента
	Инструментальный магазин:20 инструментов, 2,5 сек.

Технические характеристики
Параметры cтола
Размер рабочей поверхности стола, мм	400x900
Параметры рабочей поверхности стола	Т-образные пазы 3x18H7, шаг 160js 14мм
Наибольшее расстояние от торца шпинделя до стола, мм	650
Наибольшая масса обрабатываемой детали, кг	400
Шпиндель
Конус шпинделя (DIN 69871)	SK 40 (HSK 63)*
Пределы частот вращения шпинделя, об/мин	0-8000
Номинальный крутящий момент на шпинделе, Нм	44,6
Перемещения
Наибольшие перемещения по осям, мм
- продольное перемещение салазок (Х)	530
- поперечное перемещение колонны (Y)	400
- вертикальное перемещение шпиндельной бабки (Z)	435
Точность позиционирования по всем осям, мм	± 0,005
Предельные рабочие подачи, мм/мин	1…15000
Ускоренные хода по всем осям	15…30 (60)*
Инструментальный магазин
Емкость инструментального магазина, шт.	20
Время смены инструмента, сек .	7 (2,5)
Наибольший диаметр инструмента, устанавливаемого в магазине, мм (без пропуска гнезд)	125 (80)
Наибольшая длина инструмента, устанавливаемого в шпинделе станка, мм	250
Наибольшая масса оправки, устанавливаемой в магазине, кг	10
Характеристика электрооборудования
Мощность двигателя главного привода, кВт	7
Номинальная частота вращения, об/мин	1500
Максимальная частота вращения, об/мин	9000
Суммарная мощность установленных на станке электродвигателей, кВт	23,9
Система ЧПУ (стандартное исполнение)	SIEMENS SINUMERIK 802D
Прочие характеристики
Габаритные размеры, мм	2400x2200x2640
Общая площадь станка в плане, кв.м., не более(с учетом открытых дверей шкафа)	6,1
Масса, кг	4000

Вертикальный обрабатывающий центр HARDINGE VMC600II

Размеры стола: (длина х ширина), мм	750 х 510
Максимальная масса обрабатываемой заготовки, кг	700
Максимальные перемещения
Продольное перемещение (по оси Х), мм	600
Поперечное перемещение (по оси Y), мм	510
Вертикальное перемещение (по оси Z), мм	510
Максимальные рабочие подачи, м/мин	12
Скорости быстрых перемещений по осям: (X/Y/Z), м/мин	30/30/30
Мощность привода шпинделя, кВт	13
Тип конуса шпинделя (NST)	№40
Частота вращения шпинделя, об/мин	8000
Инструмент
Емкость инструментального магазина, шт.	20
Точность позиционирования: по осям (X/Y/Z), мкм	±5/±5/±5
Точность повторяемости операций, мкм	±2
Габариты станка: (длина Ч ширина Ч высота), мм	2260Ч2464Ч2576
Масса станка, кг	4619
Электропитание (3 фазы)	380В, 25кВА

Станок модели 2254ВМФ4

Сверлильно-фрезерно-расточный станок с ЧПУ модели 2254ВМФ4 предназначен для выполнения сверлильных, фрезерных и расточных операций при обработке плоских сторон деталей средних размеров.

На станке могут быть обработаны изделия из чугуна, стали, легких сплавов, цветных металлов, пластмасс и др.

Станок производит черновое и чистовое фрезерование плоскостей и криволинейных поверхностей, а также сверление, растачивание, зенкерование и развертывание точных отверстий, нарезание резьбы метчиками и резцами.

Основные технические данные:

Размеры рабочей поверхности стола, мм 500x630

Конус шпинделя с конусностью 7:24 N50AT5

Максимальные координатные перемещения по осям X, Y, Z, мм 500

Пределы частот вращения шпинделя, 1/мин 2-3150

Регулирование скоростей шпинделя Бесступенчатое

Регулирование продольных, поперечных и вертикальных подач Бесступенчатое

Пределы продольных, поперечных и вертикальных подач, мм/мин 0,1-10000

Емкость инструментального магазина, шт 30

Мощность двигателя привода главного движения, кВт 10

Точность позиционирования (линейного), мм 0,016

Тип системы ЧПУ CNC

Габариты станка, мм 4610x4510x3235

Вес станка, кг 7000

Таблица 1.1 Технические характеристики станков

Модель станка	400V	VMC600II	2А450АФ10	Проектируемый станок
Мощность привода главного движения, кВт	7	10	4	6
Число инструментов	20	20	30	18
Диапазон частот вращения шпинделя, мин-1	0-8000	0-8000	2-3150	20-2000
Число ступеней подач шпинделя	Бесступ.	Бесступ.	Бесступ.	Бесступ.
Диапазон подач шпинделя, мм/об	1,25-1000 мм/мин	1-1200 мм/мин	0,1-2000	0,01-7,5
Класс точности станка	А	А	А	А

2. Общетехническая часть

На фрезерных станках обрабатывают с помощью фрез плоские и фасонные поверхности, в особенности на рычагах, планках, корпусных и других деталях, не являющихся телами вращения, делают местные вырезы и срезы, прорезают прямые и винтовые канавки, а в отдельных случаях нарезают резьбы и зубья колёс. Вращение фрезы является главным движением, относительное перемещение фрезы и заготовки (обычно прямолинейное) - движение подачи. Заготовку устанавливают на стол, почти всегда прямоугольный. Размеры рабочей поверхности стола являются основными. В данном курсовом проекте необходимо обеспечить размер ширины стола (Вст=350 мм).

Фрезерные станки классифицируются по компоновке (количество и распределение шпинделей, распределение движений) или по назначению: горизонтально-фрезерные консольные станки, вертикально-фрезерные, продольно-фрезерные, копировально-фрезерные станки, фрезерные станки непрерывного действия, в том числе карусельно-фрезерные и др.

Наибольшими возможностями обладают вертикально-фрезерные станки.

Отклонение округлости отверстий, полученных фрезерованием с использованием систем ЧПУ составляет около 30мкм.

При использовании дополнительных сменных узлов (фрезерных головок, планшайб и др.) можно производить фрезерование взаимно перпендикулярных плоскостей, растачивать канавки при радиальном перемещении ползушки планшайбы, установленной в шпинделе, обрабатывать наружные цилиндрические поверхности.

Современные станки имеют индивидуальный привод подач от высокомоментных двигателей для каждой оси. Величина рабочих подач достигает 12000 мм/мин, а ускоренных - 15000 мм/мин. Применяют контурное управление с числом осей от 3до8. Точность линейного позиционирования узлов составляет около 15…30 мкм на длине 1 м. Зона нечувствительности - около 5 мкм, а повторяемость около 10 мкм.

В ходе курсового проекта необходимо спроектировать сверлильно-фрезерный на базе вертикально-фрезерного с ЧПУ, обеспечив при этом требования, указанные в задании.

3. Расчетная часть

3.1 Кинематический расчет привода главного движения

Выбираем электродвигатель по заданным значениям

Nрасч=7 кВт nшп max=3000мин-1; nшп miп=25 мин-1.

Тип электродвигателя 4ПФ132М:

Nэд=9кВт, nmax эд=6000 мин-1, nнoм эд=132 мин-1.

Примем стандартное значение ц=1,26.

Определяем число частот вращения шпинделя

(3.1)

Выбираем из нормали Н 11-1 «Стандартные ряды чисел в станкостроении» предпочтительные ряды чисел:

Таблица 3.1 Стандартный ряд чисел

				6300	5000
4000	3150	2500	2000	1600	1250
1000	800	630	500	400	315
250	200	160	125	100	80
63	50	40	31.5	25

Вычисляем диапазон регулирования электродвигателя.

. (3.2)

.

Определяем диапазон регулирования коробки.

(3.3)

Определяем число интервалов, которое содержит диапазон регулирования электродвигателя:

. (3.4)

.

Определяем m - число групп передач, которое будет иметь коробка скоростей:

. (3.5)

,

принимаем 1.

Диапазон регулирования такой группы можно определить по следующей формуле:

. (3.6)

.

При проектировании коробок скоростей следует руководствоваться общепринятыми рекомендациями, что диапазоны регулирования групп передач по цепи от электродвигателя к шпинделю должны увеличиваться. Поэтому в качестве первой конструктивной группы следует выбрать группу, имеющую неполный диапазон регулирования, а последующие полный.

Если принять диапазоны регулирования групп одинаковыми, то их значения можно определить следующим образом:

Определяем число интервалов lg ц, которое будет иметь на ГЧВ первая конструктивная группа.

. (3.7)

.

Две полных группы будут иметь по 9 интервалов Кп=9.

Определим общее число интервалов на ГЧВ:

. (3.8)

Следовательно, логарифмическая сетка будет иметь 24 горизонталей.

Если проводить проектирование из условий, что диапазоны регулирования групп передач одинаковы, то число интервалов каждой группы можно определить из формулы:

.

В таком случае передачи каждой группы будут пересекать по 6 интервалов. Число горизонталей на логарифмической сетке будет таким же и равным 24.

Строим график частот вращения (рис. 3.1)



Рисунок 3.1

По ГЧВ определяем передаточное отношение первой (ременной) передачи:

Рекомендуемое значение iо = 0,5 … 1.

В нашем случае это условие выполняется. Поэтому принимаем диаметры шкивов по [4], равными:

Определим передаточное отношение второй (зубчатой) передачи:

Принимаем следующие числа зубьев:

Определяем по ГЧВ передаточные отношения передач.

Числа зубьев зубчатых колёс подбираем по таблице 3 [1].

Sz = 100.

Рисунок 3.2 Кинематическая схема коробки скоростей

3.2 Приближенный расчет валов

На ГЧВ определяем расчётную цепь (цепь наибольшей редукции). Номер расчётной цепи на последней вертикали определяется по формуле

j>z/4 (3.9)

j=25/4=6,25

Принимаем j =6, то есть шестая снизу ступень. Ветвь ГЧВ, приходящая в эту точку, является расчётной для последней группы передач. Для остальных групп расчётными являются нижние ветви.

Рисунок 3.4 Расчетная цепь на ГЧВ

Определяем общий КПД от электродвигателя до каждого вала

№ вала	Общий к.п.д. зi
II	зI = зp . зп = 0,96 . 0,99 = 0,95
III	зII = зp . зп4 . зз = 0,96 . 0,992 . 0,98 = 0,92

Расчётные крутящие моменты на валах рассчитываются по формуле

Mki=9470•Nэ/д/npi i (3.10)

где npi - расчётная частота вращения i-го вала (определяется по точкам, выделенным на ГЧВ);

i - общий КПД до соответствующего вала.

Мk3=9740•(9/1000)•0,92=80.65 Н•м;

Мk2=9740•(9/3000)•0,95=27,76 Н•м;

Для каждого вала определяем расчётные полярные моменты сопротивления Wki по допускаемым напряжениям кручения.

[k]=(25…30)•106 Н/м2.

Условие прочности при кручении

(3.11)

Для вала II

см3.

Для вала III

см3.

По справочным данным подбираем параметры валов из условия:

Таблица 3.2 Параметры валов

№ вала	Wk расч, см3	Шлицевый вал	Гладкий вал со шпонкой
		zxdxD, мм	Wk табл, см3	d, мм	Wk табл, см3
II	0.99	6x18x22	1.483	20	1,44

Последний вал.

Подбираем для вала III:

шлицевый вал 6x26x30 ( Wк табл = 3.93 см3 );

Последний вал для вертикально-фрезерных станков на прочность не рассчитывается его диаметр в передней опоре выбирается в зависимости от мощности.

Для нашего станка при мощности 7 кВТ от 70 до 105 мм, принимаем 75мм.

n max Ч dп == (мм •мин-1).

Конец шпиндельного вала выбираем по ГОСТ 12595-85, принимаем №3.

3.3 Расчет зубчатых передач на прочность

Расчет производится для наиболее нагруженных передач, выделенных на графике частот вращения. В каждой передаче рассчитываем шестерню. Полученные значения модулей принимаем для остальных передач рассматриваемой группы.

Используя данные предыдущих расчетов, составляем таблицу исходных данных (табл. 3.3).

Таблица 3.3 Исходные данные

Рассчитываемая передача	zш	y	Mk	nш	i
20 60 z3/z4;	20	0,100	80.65	1000	3

Первая группа передач (20/80).

Предварительный расчет модулей производим по формуле:

. (3.14)

Ориентировочно принимаем ш=10:

Принимаем m=2.5 мм.

Окружная скорость шестерни:

(3.15)

Условие прочности по напряжениям изгиба:

, (3.16)

Коэффициент динамической нагрузки Kd=1,2.

.

Условие прочности по контактным напряжениям:

(3.17)

;

Материал: Сталь 45, цементация и закалка ([уи]=2,6?106 МПа, [уk]=14,5?106 МПа).

Диаметры окружностей: D0 - делительная окружность, De - окружность выступов, Dr - окружность впадин определим по следующим формулам и занесем в таблицу 3.4:

, (3.18)

, (3.19)

. (3.20)

Таблица 3.4 Параметры зубчатых колес

Зубчатые колеса	m мм	ш	Ширина зуба В В=ш·m	D0 мм	De мм	Dr мм	Материал и твердость
Z1	2.5	10	25	100	105	94	Сталь 45 HRC 48-55
Z2				100	105	94
Z3				50	55	44
Z4				150	155	144

3.4 Уточненный расчет вала на прочность

Расчет проводим для вала III.

Определяем окружные и радиальные силы в зубчатых зацеплениях:

,

.

Определяем усилия, действующие на вал, опорные реакции и изгибающие моменты (рис. 3.5):

Рисунок 3.5 Расчетная схема и эпюры моментов

Горизонтальная плоскость (Х):

Условия равновесия:

Изгибающие моменты:

Вертикальная плоскость (Y):

Условия равновесия:

Изгибающие моменты:

Суммарный изгибающий момент в каждом сечении:

Это сечение является опасным.

Условие прочности /5/:

, (3.21)

где W - момент сопротивления изгибу в опасном сечении;

[ и ] -допускаемые напряжения изгиба.

Выбираем шлицевый вал 6x26x30 материал вала: Сталь 35 улучшенная.

3.5 Расчет подшипников.

Принимаем рекомендуемое значение расчётной долговечности по [4, табл.70, с.90];

Lh=12000ч.

Рассчитываем подшипники для наиболее нагруженной опоры В (III вал).

Частота вращения вала n=3000 мин-1. Диаметр посадочных поверхностей вала d=28 мм. Максимальная длительно действующая сила

по условиям работы коэффициент безопасности ; температурный коэффициент .

Эквивалентная динамическая нагрузка

Предварительно принимаем подшипник шариковый однорядный 305 (С=22500 Н; С=11400 Н). Требуемая динамическая грузоподъёмность

С<С (12,3 кН<22,5 кН).

Сопоставим требуемую и базовую долговечность.

Предварительно принятый подшипник подходит.

3.6 Расчет шлицевых соединений

Боковые поверхности зубьев шлицевого соединения работают на смятие, а основание их - на изгиб и срез.

Для применяемых соотношений элемента шлицевых соединений решающее значение имеет расчёт на смятие:

(3.22)

где Т - крутящий момент, передаваемый соединением; ш=0,9 - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения усилий по рабочим поверхностям зубьев; F - площадь всех боковых поверхностей зубьев с одной стороны на 1мм длины;

,

здесь z - число зубьев; D - наружный диаметр зубьев вала; d - диаметр отверстия шлицевой втулки; f - радиус фаски; r- радиус закругления; l - рабочая длина зуба;

r=

допускаемое напряжение смятия []=15МПа.

Вал III:

Выбранное соединение подходит.

3.7 Расчет шпоночных соединений.

Шпонки призматические со скруглёнными торцами. Размеры сечений шпонок, пазов и длины шпонок по ГОСТ 23360-78.

Материал шпонок - сталь 45 нормализованная.

Напряжения смятия и условие прочности по формуле

. (3.23)

Допускаемые напряжения смятия при стальной ступице - []=100…120МПа.

В случае установки 2-х противоположно расположенных шпонок вводят поправочный коэффициент 0,75.

Вал II

d=20 мм; bЧh=6Ч6 мм; t=3.5 мм; длина шпонки l=20мм; момент на валу Т=22,76•10Н•мм.

Условие выполняется.

3.8 Кинематический расчет продольных подач

Исходные данные: ; ;

Рисунок 3.6 Кинематическая схема продольных подач



Рисунок 3.7 График частот вертикальных подач

Расчётные перемещения конечных звеньев

(3.24)

Уравнение кинематического баланса

(3.25)

(3.26)

Определяем значения частот вращения вала двигателя при получении диапазона подач от до :

>

Выбираем тип двигателя ПБВ132М, для которого Рном=1,1кВт, n=2000мин.

3.9 Кинематический расчет осевых подач

Исходные данные: ; .

Кинематическая схема привода подач:

Рисунок 3.8 Кинематическая схема привода подач



Рисунок 3.9 График частот вертикальных подач

Расчётные перемещения конечных звеньев

(3.25)

Уравнение кинематического баланса

(3.26)

(3.27)

Определяем значения частот вращения вала двигателя при получении диапазона подач от до :



Назначаем передаточное отношение зубчатой цилиндрической прямозубой передачи

.

Передаточное отношение червячной передачи

Выбираем тип двигателя ПБВ112, для которого Рном=1,1 кВт, nном=500 мин n=2000 мин.

3.10 Расчет клиноременной передачи

Для нашего случая Р=9 кВт выбираем сечение ремня Б по [4, с.120].

Число ремней

(3.28)

где Р=9 кВт - мощность, передаваемая передачей;

Р=3 кВт - мощность, передаваемая одним ремнём;

k=1; k=1 - поправочный коэффициент.

; принимаем z=3.

Межосевое расстояние

(3.29)

где d=100 мм - диаметр большего шкива;

k=1,2.

Расчётная длина ремня

Принимаем L=480мм.

Окончательно межосевое расстояние

4. Описание конструкции и принципа работы проектируемого оборудования

4.1 Описание системы смазки станка

Система смазки, применяемая на данном станке - циркуляционная импульсная централизованная дроссельного дозирования (рис. 4.1). Циркуляционная система обеспечивает повторное применение смазочного материала после его очистки. Импульсная система подает смазочный материал ко всем поверхностям трения одновременно. Централизованная система обеспечивает подачу смазочного материала ко всем точкам смазывания. Система дроссельного дозирования регулирует объем смазочного материала, подаваемого к смазываемой точке.

Рисунок 4.1 Схема смазочной системы станка: 1 - указатель уровня смазочного материала; 2 - приемный фильтр; 3 - насос; 4 - фильтр напорной магистрали; 5 - манометр; 6 - смазочный дроссельный блок с ротаметрическими указателями; 7 - реле расхода смазочного материала; 8 - точки смазывания; 9 - указатель потока; 10 - точки смазывания с форсунками; 11 - точки смазывания; 12 - смазочный дроссельный блок; 13 - сливной магнитосетчатый фильтр; 14 - предохранительный клапан; 15 - реле уровня; 16 - воздушный фильтр резервуара; 17 - резервуар

В состав смазочной системы входят смазочная станция, контрольно-регулирующая аппаратура и импульсные питатели, подключенные к смазочной системе параллельно. После одновременного срабатывания всех питателей давление в напорной линии повышается. Через определенное время по команде прибора управления электродвигатель смазочной станции выключается, напорная линия соединяется с баком, давление в ней снижается, питатели перезаряжаются. В следующем цикле доза масла от каждого питателя поступает к смазочным точкам /9/.

В качестве смазочного материала в станке применяется масло индустриальное И-30А ГОСТ 20199-75 /6, 9/.

При проектировании станка были применены такие методы снижения температурных деформаций, вызываемых нагревом станка, как выбор рациональной его компоновки, уменьшение теплообразования в передачах и опорах, интенсивный отвод теплоты из зоны образования, искусственное выравнивание температурного поля, взаимная компенсация температурных деформаций ответственных узлов.

Разрабатывая компоновку станка, наиболее интенсивный источник теплоты (электродвигатель привода главного движения) расположили в верхней части станка, вне его корпуса. Между шпиндельной бабкой и стойкой станка помещены планки, изготовленные из материала с низкой теплопроводностью. Из этого же материала изготовлены каналы для отвода смазочно-охлаждающей жидкости.

Снижение теплообразования в приводах, передачах и опорах достигнуто следующими способами: применением регулируемого электродвигателя с высоким коэффициентом полезного действия, уменьшением кинематических цепей, применением механизмов и опор качения, оптимизацией предварительных натягов, применением циркуляционной системы смазки дозированной подачей масла.

Теплоту из зоны резания отводят с помощью смазочно-охлаждающей жидкости, подаваемой не только поливом, но и в виде высоконапорной струи.

Наружные поверхности корпусных деталей снабжены ребрами. Обеспечено разбрызгивание масла на их внутренние поверхности. Теплота, выделяющаяся в опорах качения прецизионных шпинделей, отводится с помощью циркулирующего охлажденного масла /9/.

4.2 Описание механизма переключения скоростей

Система управления переключением скоростей автоматическая, что позволяет переключать передачи с помощью УЧПУ. Принцип работы данного устройства заключается в следующем. Вилка переключения блоков зубчатых колес движется с помощью гидропривода, предназначенного для данной цели. В проектируемой коробке скоростей содержится один блок зубчатых колес, который переключаются вилкой, управляемой гидроприводом. Перемещение блоков управляется УЧПУ.



Рис. 4.2 Схема гидравлического переключения блоков зубчатых колес

4.3 Описание механизма загрузки и закрепления инструмента

Обработка заготовок на проектируемом станке производится последовательно несколькими режущими инструментами, поэтому на станке имеется специализированное устройство смены инструмента, несущее до 10 инструментов.

В проектируемом станке инструмент, закрепленный в оправках, находится в инструментальном магазине, из которого он с помощью поворотного манипулятора-захвата извлекается и вставляется в шпиндель. Этим же захватом извлекается из шпинделя используемый инструмент. Закрепление оправки с инструментом в шпинделе осуществляется шариковым зажимом, который приводится в движение гидроприводом. Координация работы гидропривода зажима и смены и установки инструмента манипулятором осуществляется устройством ЧПУ.

Процесс использования режущих инструментов на станках с ЧПУ включает два основных этапа: комплектацию и сборку режущих инструментов, взятых на складе путем их установки в хвостовики и оправки; их последующую размерную настройку на специальных приборах в рамках разработанных унифицированных инструментальных систем (соответственно для фрезерных и многоцелевых станков ЧПУ); складирование собранных и настроенных иснтрументальных блоков, подборку необходимого комплекта собранного и настроенного инструмента на складе, его установку в инструментальный магазин на станке; последовательный выбор в процессе обработке заготовки нужного инструмента, его автоматическую смену с установкой и закреплением на рабочем органе станка; раскрепление, съем и возврат инструмента в магазин; возврат инструмента после обработки партии заготовок на склад, а при необходимости его разборку для повторной заточки или замены.

4.4 Принцип работы станка

Фрезерно-сверлильно-расточной обрабатывающий центр на базе вертикально-фрезерного станка с ЧПУ, в отличие от аналогичных станков с ручным управлением, оснащен крестовыми столами, автоматически перемещающими обрабатываемую заготовку по координатным осям x, y, z, в результате чего отпадает необходимость в кондукторах или в предварительной разметке деталей. Вертикальная подача осуществляется консолью.

Проектируемый станок оснащен переключаемой по управляющей программе десятипозиционной револьверной головкой (магазин) и механизмом автоматической смены инструмента.

Основные узлы проектируемого станка указаны на черт. МС 151001.65.2012.10.00.000 СЧ . На основании установлена колонна, по прямоугольным направляющим которой перемещается консоль. В колонне смонтирована коробка скоростей. В консоли расположены приводы подач горизонтального и вертикального перемещения. Станок имеет подвесной пульт управления.

Основные узлы станка (см. черт. МС 151001.2012.10.00.000.СБ «Станок сверлильно-фрезерный с ЧПУ Сборочный чертеж»): 1 - станина, 2 - салазки, 3 - стол, 4 - инструментальный магазин, 5 - стойка, 6 - пульт ЧПУ, 10 - коробка скоростей.

Заключение

В результате выполнения данного курсового проекта был спроектирован фрезерно-сверлильно-расточной обрабатывающий центр с числовым программным управлением. В том числе, были выполнены кинематические расчеты двух схем коробки скоростей; силовые расчеты выбранной схемы коробки скоростей, включающие в себя приближенные расчеты валов на прочность, расчеты зубчатых передач на прочность, уточненные расчеты валов на прочность, расчеты подшипников зубчатых колес и опор валов, расчет шпоночных соединений, в результате которых была выбрана наиболее рациональная кинематическая схема коробки скоростей, которая и была применена в данном станке; а также был выполнен кинематический расчет коробки подач станка, разработаны системы смазки и охлаждения станка.

Спроектированный фрезерно-сверлильно-расточной обрабатывающий центр с числовым программным управлением имеет ряд достоинств по сравнению с серийно выпускающимися в настоящее время фрезерными станками (см. п. 1). Данный станок является конкурентоспособным в данное время и, несомненно, найдет свое применение в машиностроительном производстве, а, следовательно, его проектирование экономически оправдано.

Выполнение данного курсового проекта неразрывно связано с применением ЭВМ. В частности, для выполнения графической части проекта применялся комплекс автоматизированных систем Компас 13, для оформления расчетно-пояснительной записки - текстовый редактор Microsoft® Word®.

Библиографический список

1. Кучер А.М. Металлорежущие станки. Альбом общих видов, кинематических схем и узлов. - Л.: Машиностроение,1973.-256с.

2. Проектирование приводов металлорежущих станков: Методические указания по дисциплинам «Металлорежущие станки» и «Расчет и конструирование станков» / Курск. гос. техн. ун-т; Сост.: С.Г. Емельянов, Е.И. Яцун, А.А. Фадеев. Курск, 2004. 99 с.

3. Справочник по электрическим машинам. В 2 т.: Т. 1/ Под ред. И.П. Копылова и Б.К. Клокова. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 456 с.

4. Справочник по электрическим машинам. В 2 т.: Т. 2/ Под ред. И.П. Копылова и Б.К. Клокова. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 328 с.

6. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3 т.: Т. 1. - 8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И.Н. Жестковой. - М.: Машиностроение, 2001. - 920 с.

7. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3 т.: Т. 2. - 8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И.Н. Жестковой. - М.: Машиностроение, 2001. - 912 с.

8. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3 т.: Т. 3. - 8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И.Н. Жестковой. - М.: Машиностроение, 2001. - 864 с.

9. Кочергин А.И. Конструирование и расчет металлорежущих станков и станочных комплексов. Курсовое проектирование: Учеб. пособие для вузов. - М.: Высш. шк., 1991. - 382 с.: ил.

10. Металлорежущие станки: Учебник для машиностроительных вузов / Под ред. В.Э. Пуша. - М.: Машиностроение, 1985. - 256 с., ил.

11. Проников А.С. Металлорежущие станки и автоматы. Учебник для машиностроительных вузов / М.: Машиностроение, 1981. - 479., ил.

12. Металлорежущие станки: Метод. указания по курсовому проектированию / Курс. гос. тех. ун-т.; Сост. А.Н. Михно, Курск, 1990. - 57 с.

13. Опоры шпинделей металлорежущих станков: Альбом компоновочных чертежей для курсового проектирования / Курск. гос. тех. ун-т.; Сост. А.Н. Михно, В.Д. Путинцев, П.К. Шапочка, Е.И. Яцун, Курск, 1994. - 47 с.

14. Методические указания по оформлению пояснительных записок для курсового и дипломного проектирования / Курск. гос. техн. ун-т; Сост.: Е.И. Яцун, В.В. Пономарев. Курск, 2004. 12 с.

Размещено на Allbest.ru

...