Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

ЗАГОТОВКА, РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ, СТАНОК, РЕЖИМЫ РЕЗАНИЯ, ЗАТОЧКА, БАЛАНСИРОВКА, БЕЗОПАСНОСТЬ, ЭФФЕКТИВНОСТЬ

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 Возможные варианты изготовления заданной детали

1.2 Выбор и обоснование технологических операции получения детали

1.3 Вывод по разделу

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Последовательность технологических операций получения готовой детали

2.2 Выбор оборудования для заданного процесса обработки и его обоснование

2.3 Технические данные станка ФСА-1

2.4 Технологические операции, выполняемые на ФСА-1

2.5 Функциональная схема станка ФСА-1

2.6 Кинематическая схема ФСА-1

2.7 Краткое описание конструкции станка ФСА-1

2.8 Требования к качеству обработанной поверхности, факторы, влияющие на качество обработки

2.9 Обоснование линейных и угловых параметров режущего инструмента

2.10 Последовательность наладки и настройки станка

2.11 Требования техники безопасности работы на станке, экологические требования

2.12 Выводы по разделу

3. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Кинематический расчет механизмов резания (V, Vs)

3.2 Расчет полезной мощности механизма резания и подачи, исходя из технической характеристики привода станка

3.3 Расчет и анализ предельных режимов обработки: использование полной полезной мощности; получения установленного качества обработанной поверхности; производительности инструмента; устойчивости работы инструмента

3.4 Расчет фактических сил резания (составление расчетной схемы)

3.5 Построение графика скоростей подач для рассматриваемого оборудования

3.6 Расчет потребного количества дереворежущего и абразивного инструментов на год

3.7 Выводы по разделу

4. ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

В курсовом проекте представлен проект рациональных режимов резания при эксплуатации фрезерного станка ФСА-1, а так же приведены сведения его эксплуатации, мероприятия по охране труда и безопасности жизнедеятельности, охране окружающей среды; проведены необходимые расчеты, подтверждающие его экономическую эффективность.

Одной из основных задач резания древесины является определение режимов резания, обеспечивающих наилучшие технико-экономические показатели.

В данном курсовом проекте рассмотрен рациональный режим резания при изготовлении бруска с полугалтелью R=30 (древесина, ель с влажностью W=30%, 1400х80х60) на фрезерном станке ФСА-1, т.е. процесс фрезерования.

Фрезерование - процесс резания со снятием циклоидальной стружки вращающимся инструментом с резцами на цилиндрической или торцевой поверхности.

Процесс фрезерования очень похож на процесс пиления круглыми пилами: кинематика этих процессов одинакова. Различия между ними ( в конструкции режущего элемента и инструмента в целом, режимах резания, энергетических и качественных показателях) обусловлены, прежде всего различным технологическим назначением.

Станок ФСА-1 относится к станкам с нижним расположением шпинделя, на них производят следующие виды обработки деталей: продольную плоскую и. фасонную, криволинейную обработку прямых и фасонных кромок, по наружному и внутреннему контуру щитов и рамок, несквозную зарезку пазов, а также шипов и проушин.

Целью курсового проекта является разработка рациональных режимов резания, т.е. такого режима, при котором должна обеспечиваться высокая производительность, безопасность в работе, необходимая точность и класс шероховатости поверхности обработки при наименьших затратах древесины, труда и энергопотреблении.

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 Возможные варианты изготовления заданной детали

Для получения требуемого изделия можно использовать:

- четырехпроходный продольный фрезерный станок;

- фрезерный станок с нижним расположением шпинделя.

1.2 Выбор и обоснование технологических операции получения детали

На ниже приведенном рисунке изображен эскиз заготовки для получения профильного бруска рис.1.1. Его характеристики: брусок из ели, W=30%, размерами: 1400Ч80Ч60. Так как нам нужно получить профильный брусок с одной полугалтелью, т.е. обработать только один угол заготовки (остальные размеры соответствуют получаемому изделию на выходе) подойдет фрезерный станок ФСА-1. На нем осуществим выборку полугалтели за один проход, остальные размеры заготовки не изменяем.

Использование четырехпроходного станка нецелесообразно, т.к. нам нужно обработать только один угол заготовки т.е. в результате технологической операции будет задействована только одна режущая головка и сложный механизм подачи, что связано с большими энергозатратами.

Рис.1.1. Профильный брусок.

1.3 Вывод по разделу

В результате выполнения первого раздела был рассмотрен и выбран вариант станка для изготовления заданной детали - фрезерный станок с нижним расположением шпинделя ФСА-1.

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Последовательность технологических операций получения готовой детали

Готовой деталью в нашем случае является профильный брусок. Процесс получения профильного бруска 1400Ч80Ч60 заключается выборке фрезой полугалтели R=30 мм с левого верхнего угла заготовки по всей ее длине, за один проход. Цикл работы станка механический. Станочник берет заготовку 1 рис2.1., укладывает ее на стол 2, и прижимая к направляющей линейке, надвигает на фрезу. Необходимо внимательно следить за положением пальцев рук относительно фрезы и держать их на безопасном расстоянии. Затем ложит готовое изделие слева от себя 3.

Рис.2.1. Последовательность технологических операций.

2.2 Выбор оборудования для заданного процесса обработки и его обоснование

Так как нам нужно получить профильный брусок с одной полугалтелью, т.е. обработать только один угол заготовки (остальные размеры соответствуют получаемому изделию на выходе) выбираем универсальный фрезерный станок ФСА-1 из пяти станков представленных в таблице. На нем осуществим процесс обработки заготовки. Таблица сравнения станков 2.1.

Таблица 2.1

	ФСА-1		ФС-1		FS 550		ML-100T		KDR 401
Толщина обрабатываемого изделия, мм	100	+	100	+	85	-	95	-	93	-
Разнотолщинность последовательно обрабатываемых деталей, мм	до 20		до 20	+	до 18	-	до 19	-	до 17	-
Размеры стола (длина х ширина), мм	1000 х 800	+	1000 х 800	+	1000х720	-	700х 600	-	700x 560	-
Диаметр шпиндельной насадки, мм	32	+	32	+	40	-	30	-	30	-
Частота вращения шпинделя, мин-1	4500; 9000	+	4500	+	4 700; 8000	-	4900;7000	-	4900;7000	-
Вертикальное относительное перемещение шпинделя, мм	100	+	100	+	90	-	95	-	85	-
Наибольший диаметр режущего инструмента, мм	150	+	150	+	120	-	130	-	135	-
Мощность электродвигателей, кВт
шпинделя	4,7/5,5	+	4,7	-	4,2/5,2	-	4,0/5,3	-	2,2	-
подачи	0,55	+	-	-	0,51	-	0,47	-	-
Тип подающего органа	Авт. под.	+	-	-	Авт.под.		Авт.под.		-
Количество подающих роликов	3	+	-	-	2	-	3	=	-
Скорость подачи, м/мин.	8…25	+	-	-	10…22	-	8…20		-
Регулирование подачи	бесст-уп.	=	-	-	бесст-уп.	=	бесст-уп..	=	-
Частота вращения электродвигателя, мин-1
шпинделя	1450/2860	+	1450	-	1400/2500	-	1350/2400	-	1200	-
подачи	1420	+			1350	-	320	-
Габаритные размеры, мм:
длина	1085	=	1085	=	2510	+	850	-	800	-
ширина	1175	=	1175	=	1020	-	690	-	740	-
высота	1450	=	1450	=	1500	-	1200	-	1500	-
Масса, т	915	-	900	-	925	+	200	-	138	-

2.3 Технические данные станка ФСА-1

Таблица 2.2

Толщина обрабатываемого изделия, мм	100
Разнотолщинность последовательно обрабатываемых деталей, мм	до 20
Размеры стола (длина х ширина), мм	1000 х 800
Диаметр шпиндельной насадки, мм	32
Частота вращения шпинделя, мин-1	4500; 9000
Вертикальное относительное перемещение шпинделя, мм	100
Наибольший диаметр режущего инструмента, мм	150
Внутренний конус шпинделя (конус Морзе), номер	4
Мощность электродвигателей, кВт
шпинделя	4,7/5,5
подачи	0,55
Тип подающего органа	автоподатчик
Количество подающих роликов	3
Скорость подачи, м/мин.	8…25
Регулирование подачи	бесступенчат.
Частота вращения электродвигателя, мин-1
шпинделя	1450/2860
подачи	1420
Габаритные размеры, мм:
длина	1085
ширина	1175
высота	1450
Масса, т	0,915

2.4 Технологические операции, выполняемые на ФСА-1

Фрезерный станок ФСА-1 предназначен для выполнения разнообразных фрезерных работ по дереву: изготовление вагонки, половой доски, плинтуса, наличника, филенки и других столярных и мебельных изделий.

Обработка осуществляется по направляющей линейке,также, технологические возможности станка могут быть расширены за счет применения специальной оснастки - копировальной приставки, что делает возможным использование станка для объемно-копировальных работ.

Наличие наклоняемого шпинделя позволяет расширить операционные возможности станка, уменьшить номенклатуру применяемого инструмента, а также повысить качество обрабатываемой поверхности сложных профилей.

2.5 Функциональная схема станка ФСА-1

Заготовка 3 (рис 2.2.) базируясь боковой пластью по поверхности направляющей 2 линейки и по плоской поверхности рабочего стола, надвигается на инструмент 4 - насадную фрезу.

Для обеспечения надёжного базирования заготовка дополнительно прижимается прижимами.

Рис.2.2. Функциональная схема

1-задняя направляющая линейка 2-передняя направляющая линейка 3 -заготовка 4- режущий инструмент.

2.6 Кинематическая схема ФСА-1

Рис.2.3 Кинематическая схема ФСА-1.

На станине 1 рис.2.3, крепится стол 8 и шпиндельный суппорт (шпиндельная бабка) 5, шпиндель II которой заканчивается инструментальной оправкой V, выступающей

через отверстие в поверхности стола и служащей для крепления режущего инструмента 9. Привод шпинделя во вращение осуществляется от вала / двухскоростного асинхронного электродвигателя 18, установленного на задней стенке станины на поворотной плите, через плоский синтетический ремень 20 и шкивы 19 и 2.

Натяжение ремня регулируется маховиком 16 и винтом VII через тарированную цилиндрическую пружину сжатия 17. Шпиндельный суппорт представляет собой чугунный корпус, в котором на высокоточных подшипниках качения 3 и 6 смонтирован шпиндель.

Настроечные перемещения суппорта по высоте выполняются маховиком 13 через вал III, вращение которого через червячную пару 11 я 12 передается винту IV, зафиксированному в осевом направлении в упорных подшипниках 10 и 14. В результате ввертывания винта IV в неподвижно закрепленную на суппорте гайку 15 суппорт перемещается по высоте. Суппорт в заданном положении фиксируется винтом 4. Чтобы при настройке суппорта по высоте плоский ремень 20 не соскочил со шкива 2 последний выполняется длиннее шкива 19, закрепленного на валу электродвигателя, на максимальную величину перемещения.

Автоподатчик подвешивается на штанге при помощи поворотного кронштейна опорной колонны 36, закреплённой на столе 8 станка.

Привод подающих роликов 30 осуществляется от электродвигателя 21 через конусный диск 22, фрикционное кольцо сцепления 23, червячную и зубчатые передачи. Скорость подачи регулируется перестановкой конусного диска относительно кольца через винтовую передачу маховичком 32. Подающие ролики имеют независимую подвеску, а их прижим к обрабатываемому материалу обеспечивается пружинами. Автоподатчик переставляется по ширине через реечную передачу 35.

2.7 Краткое описание конструкции станка ФСА-1

Рис.2.4. Фрезерный станок с механической подачей, ФСА-1.

1-станина, 2 - стол, 3 - автоподатчик, 4 - бабка шпиндельная, 5 - насадка шпиндельная, 6 - электорооборудование, 7 - маховичок регулирования скорости, 8 - пульт управления, 9 - маховичок перемещения бабки шпиндельной, 10 - маховичок натяжения ремня.

Фрезерный станок ФСА-1.

Станок фрезерный с нижним расположением шпинделя имеет виброустойчивую станину - чугунную отливку коробчатой формы, на которой неподвижно установлен стол. Стол станка -- чугунная отливка, усиленная ребрами жесткости. Стол жестко крепится к станине. На задней стенке на поворотной плите смонтирован привод шпинделя, который состоит из двухскоростного электродвигателя и плоскоременной передачи. Натяжение ремня тарированное (тарировка осуществляется винтовойцилиндрической пружиной). В нише с левой стороны размещено электрооборудование.

В чугунном корпусе коробчатого сечения на подшипниках качения смонтирован шпиндель. Шпиндельная бабка вместе со шпинделем перемещается в вертикальной плоскости относительно стола по направляющим станины на 100 мм вращением маховичка с помощью червячной и винтовой передач и может быть зафиксирована рукояткой в любом промежуточном положении на высоте подъема. Режущий инструмент закрепляется на специальной насадке, которая крепится в конусном отверстии шпинделя дифференциальной гайкой, имеющей две резьбы одного направления: одну с мелким шагом, соответствующим резьбе на оправке, и вторую с большим шагом - на шпинделе.

Инструментальная оправка комплектуется набором простановочных колец, что позволяет закреплять на оправке фрезы различной высоты. При установке оправки или режущего инструмента на шпиндель последний стопорится от проворачивания относительно корпуса фиксатором, вставляемым в радиальное отверстие шпинделя. Положение фиксатора контролируется стопорным винтом, сблокированным с микровыключателем.

Ограждение инструмента состоит из чугунного корпуса, в котором имеется патрубок для вытяжки стружки и пыли в общецеховую систему, двух кронштейнов, передней и задней направляющих линеек для базирования обрабатываемого материала, а также механизма микронастройки линеек. Концы линеек армированы деревянными накладками, что обеспечивает безопасную работу при переналадке станка, а также более высокое качество обработки вследствие уменьшения зазора между линейкой и инструментом. Корпус ограждения рассчитан для работы с инструментом до 150 мм.

Безопасность работы повышает также защита инструмента, выполненная в виде штампосварного щитка, закрывающего переднюю выступающую часть фрезы. Подъём щитка до настроенного крайнего верхнего положения в процессе работы осуществляется передней гранью движущейся заготовки, а возврат в исходное положение - под действием его собственного веса, частично уравновешенного пружиной. Для предотвращения обратного выброса заготовки из станка предназначен тормозной сектор.

На колонке установлен поворотный кронштейн, к которому через штангу подвешен автоподатчик. Заготовка подается вращающимися роликами. Для настройки на толщину и ширину обработки автоподатчик можно переставлять по высоте и ширине. Кроме того, его можно повернуть относительно оси колонки и установить в нерабочее положение.

Автоподатчик используется при обработке больших партий прямолинейных заготовок. Он обеспечивает равномерную подачу деталей, повышает качество получаемого изделия и производительность и безопасность труда. Управление станком осуществляется кнопками пульта управления, установленного на кронштейне-стойке над столом.

На фронтальную часть станины вынесен выключатель и переключатель частоты вращения шпинделя. На боковой поверхности станины размещены маховички перемещения суппорта и натяжения ремня. Для освещения рабочего пространства на станке предусмотрена лампа.

2.8 Требования к качеству обработанной поверхности, факторы, влияющие на качество обработки

При резании различают следующие поверхности: обрабатываемая, обработанная и поверхность резания.

Качество обработанной поверхности характеризуется геометрически - величиной и формой неровностей поверхности, и физически - свойствами древесины в поверхностном слое детали.

Заготовка должна хорошо базироваться, для этого она должна быть плоской, также её толщина должна быть не более 100 мм. Ширина не более 230 мм.

К детали предъявляются следующие требования: шероховатость поверхности не должна превышать требуемую Rmmax40-100 мкм, точность обработки 12 - 14 квалитета.

На поверхности фрезерования в зависимости от состояния системы станок-инструмент-деталь, а также режимов резания могут иметь место неровности, разрушения и упругого восстановления, ворс и мшистость, кинематические и вибрационные неровности и даже макронеровности в виде заколов и вырывов.

Особо важное значение имеет подача на резец. Она влияет не только на волнообразование, но и на высоту неровностей разрушения. От подачи на резец зависит производительность станка. Уменьшение подачи на резец при остром резце благоприятно сказывается на шероховатости поверхности.

С увеличением припуска на обработку шероховатость обработки ухудшается, производительность уменьшается. При подаче на резец до 0,08-0,15 мм при фрезеровании образуется сливная стружка, при которой неровностей разрушения на фрезерованной поверхности не наблюдается даже при затупленном резце.

Вторым фактором, влияющим на качество обработки, является степень затупления резца. Тупой резец при внедрении в древесину создает обширную зону деформации, что приводит к образованию дефектов

обработки в виде ворса, мшистости, вырывов и упругого восстановления по годовым слоям (отслоение ранней древесины от поздней). Радиус кривизны лезвия 40 мкм считается критическим для фрезерного инструмента, так как при работе острыми резцами производительность и класс шероховатости обработки выше.

Объемный вес древесины влияет на образование ворса и упругого восстановления волокон. С уменьшением объемного веса величина деформации увеличивается. При фрезеровании хвойной древесины ворс образуется на ранней рыхлой древесине годичного слоя, на участке выхода ножа из волны.

При обработке дуба тупым инструментом ворс не образуется вследствие большой сопротивляемости волокон дуба перерезанию. Их легче вырвать, чем перерезать тупым резцом.

Изменение влажности древесины от W =12--15% и больше до W=8--10% сказывается на появлении ворса и упругого восстановления по годовым слоям.Скорость резания не оказывает заметного влияния на шероховатость поверхности. При больших скоростях могут возникнуть вибрационные риски, имеющие вид дугообразных выхватов - нерегулярных волн, длина которых значительно превышает длину кинематических волн. Они образуются также при фрезеровании вибрирующей заготовки, не имеющей достаточной жесткости и плохо сбазированной на станке. Часто такие неровности получаются при фрезеровании конца тонкой заготовки.

Глубина кинематических неровностей зависит от точности установки ножей в режущей головке. Если радиусы фрезерования всех резцов одинаковы, то высота кинематической волны в этом случае наименьшая.

На фрезерных станках обычно работают со сравнительно малой скоростью движения подачи (до 12 м/мин), но при большой частоте вращения фрезы (до 12000 об/мин), поэтому шероховатость поверхности обработки определяется глубиной не кинематических волн, а неровностей разрушения -- выколов. Самые глубокие неровности разрушения возникают при резании против волокон с углом встречи от 20° до 50°. Величину шероховатости по при продольно-торцовом фрезеровании Rmmax определяют по номограмме (рис), зная подачу на резец Sz и угол подачи ? под.

Рис.2.5. Номограмма для определения шероховатости по глубине неровностей разрушения при фрезеровании острыми резцами

По горизонтали расположена шкала угла подачи ? под., по вертикали -- шкала подачи на резец Sz. Все поле номограммы разделено на полосы - зоны шероховатости. Например, при ? под = 30° и Sz =l мм обеспечивается Rmmax=240 мкм, при ? под = 120° и Sz =l,2 мм -- Rmmax = 70 мкм.

2.9 Обоснование линейных и угловых параметров режущего инструмента

Выбор типового инструмента (графическая часть), подготовка его к работе (балансировка, правка, вальцевание, заточка, доводка, и т. д.)

Элементы фрезы. Фреза включает зубья 1 с передними гранями 3 и затылками 4. Между зубьями расположены межзубовые впадины 2 с задними гранями впадин 5. Для крепления на станке корпус фрезы имеет ступицы с опорными торцовыми поверхностями 6. Зубья снабжены главными 7 и боковыми 8 режущими кромками.

Основными параметрами фрезы служат наружный диаметр D, диаметр посадочного отверстия d, углы резания: передний ?, заострения ?, задний ? и угол резания ?; угол косой обточки затылка зуба ?, угол выхода затыловочного резца ?; величина падения кривой затылка зуба k, ширина зуба фрезы В.

Параметры фрезы зависят от многих факторов: скорости главного движения, шероховатости обработанных поверхностей детали, условий труда (ручная, механизированная подача), сложившихся традиций и практического опыта.

Скорость главного движения при фрезеровании имеет значения в пределах 20...40 м/с при частоте вращения фрезы 3000...12000 мин-1. Исходя из этого наружный диаметр D принимается из следующего ряда чисел.

Тип фрезерного станка	Легкий	Средний	Тяжелый
D, мм	60; 80; 100	100; 120; 140	140; 160

Диаметр посадочного отверстия d связан с наружным диаметром фрезы D соотношением

Полученное значение посадочного отверстия d округляют до нормализованного из ряда (ГОСТ 6636-74), мм:

22; 27; (30); 32; (35) ; 40; 50; 60; 70.

Число зубьев фрезы Z = 2; 4; 6. Меньшее значение Z принимают при работе на станке с ручной подачей. Для станков с механической подачей Z = 4; 6.

Выбор угловых параметров. Угловые параметры фрез приведены в табл. 1.

У фасонной фрезы режущие кромки на передней грани АВ (рис. 2.7), формирующие высоту обрабатываемого профиля h, имеют различные радиусы вращения. Так для наружных точек А радиус вращения равен R, а для нижних точек В радиус вращения равен R - h. В связи с этим при переходе от точки А к точке В углы задний ? и передний ? увеличиваются до ?н и ?н. Они математически связаны следующими формулами:



При проектировании фасонной фрезы надо стремиться к тому, чтобы значения ? и ?н, ? и ?н были близки к табличным. Для этого значения ? и ?, принятые по табл. 2.3., надо несколько уменьшить.

Таблица 2.3 Численные значения угловых параметров фрез

Назначение фрезы	Угол, град:
	передний ?	задний ?	обточки боковой поверхности (?)	поднутре-ния (?)
Фрезерование вдоль волокон: -мягких лиственных и хвойных пород; - твердых лиственных пород. Фрезерование поперек волокон твердых пород. Фрезерование в торец.	30 25 30 30	15 15 15 10...15	4 4 2 4	4 2...4 2 4

Величина падения кривой затылка зуба k, мм:



Угол выхода затыловочного резца. Затыловочным резцом обрабатывают затылки зубьев фрезы на токарно-затыловочном станке. Угол выхода ? необходим для того, чтобы затыловочный резец, обработав затылок предыдущего зуба, успел выйти в исходное положение для обработки затылка последующего зуба.

Значение ? = 0,3 ?0 для цилиндрических фрез и ? = (0,11...0,17) ?0 при обработке очень глубоких профилей. Здесь ?0 = 360?/Z. Минимально возможный угол ? = 10...12?.

Материал для изготовления фрез. Фрезы изготавливают из высоколегированных сталей марок Х12Ф, Х12М, 9Х5ВФ, Х6ВФ.

Выбор типового инструмента.

Фрезерный инструмент имеет многочисленные конструктивные формы. Это объясняется многообразием видов работ, выполняемых фрезами (формирование плоских и профильных наружных поверхностей деталей, обработка шипов. Пазов и гнезд, копирование, измельчение на щепу и т. д.).

Фрезы - основной режущий инструмент продольно-фрезерных, собственно фрезерных, шипорезных, сверлильно-фрезерных, фрезерно-копировальных, фрезерно-брусующих станков. Они различаются по форме, размерам и назначению и делятся на две основные группы: 1) насадные и 2) концевые. Насадные фрезы имеют центральное отверстие, которым они насаживаются на рабочий шпиндель и закрепляются. Концевые фрезы имеют хвостовик, который крепится в соответствующем отверстии шпинделя. Насадные фрезы бывают цельные, составные и сборные. Составные фрезы составляют из цельных фрез, сборные имеют корпус с укрепленными на нем ножами и другими режущими элементами. Насадные и концевые фрезы бывают затылованные и незатылованные. В затылованых фрезах заточка производится по передней грани для сохранения заданных угловых параметров фрезы. По технологическим признакам фрезы могут быть разделены на следующие группы: цилиндрические фрезы для обработки плоскостей; пазовые фрезы для обработки пазов; фасонные фрезы для получения профиля деталей; шипорезные - для обработки шипов; копировальные для копировальных работ.

Для получения заданного профиля наиболее подходящим инструментом является фреза цельная, затылованная, радиусная, для обработки полугалтелей, тип 2, из инструментальной стали Х6ВФ.

Фрезу выбираем в зависимости от требуемого профиля и посадочного диаметра. Выбираем фрезу фирмы с номенклатурным номером ДФ-08.00 рис.2.8. левого типа исполнения. Основные параметры фрезы приведены в таблице 2.4.

Таблица 2.4

D, mm	d, mm	B, mm	R, mm	Z	n
140	32	30 (35)	25(30)	4	9000

Рис. 2.8. Фреза ДФ-08.00, фасонная цельная насадная

Зубья фрезы в данном случае имеют поднутрение боковых поверхностей под углом = 1-2°, вследствие чего устраняется трение их о боковые поверхности паза.

Угловые значения зубьев: передний угол =20°,задний угол =15°, обточки боковой поверхности ? =4°, угол бокового поднутрения =4°.

Подготовка фрезы к работе.

Подготовка к работе фрез всех типов заключается в балансировке, заточке и установке в станок.

Балансировка фрезы. Различают два вида балансировки - статическую и динамическую. Насадные фрезы обычно балансируют статически, т.е. без вращения фрезы с рабочей скоростью.

Статическая балансировка. Она позволяет уравновесить силы, действующие на вращающуюся фрезу. Для этого необходимо чтобы центр массы фрезы располагался на оси вращения. Статическая балансировка насадных фрез выполняется на приспособлении, показанном на рис. 2.9. Фрезу насаживают на отбалансированную оправку, которую устанавливают на горизонтальные направляющие. Направляющие выверяют по уровню с

помощью регулируемых опор. Легким толчком руки фрезу с оправкой заставляют катиться по направляющим. Когда фреза остановится, замечают

ее положение (например, отмечая верхнюю точку мелом). Эту операцию повторяют 3--4 раза. Если фреза останавливается в различных положениях, то можно считать, что фреза уравновешена. Если фреза каждый раз останавливается в одном положении, центр массы смещен относительно оси вращения. Это смещение и заставляет фрезу разворачиваться тяжелой частью вниз.

Для определения величины неуравновешенности на легкую сторону (обращенную вверх) прикрепляют дополнительную массу С1 (гирьку или шарик из пластилина). Величину массы подбирают такой, чтобы фреза останавливалась в произвольном положении. Измеряют расстояние r1 от оси фрезы до центра массы груза. Степень неуравновешенности характеризуют величиной дисбаланса D= С1 r1. Затем в нерабочей тяжелой части фрезы стачивают или высверливают металл. Возможно также уравновешивание ввинчиванием специальных винтов на легкой части фрезы, перемещение сухариков в корпусе и др.

Рис. 2.9. Приспособление для статической балансировки фрез:

1- основание; 2 - направляющие; 3 - фреза; 4 - оправка; 5- уравновешивающий грузик; 6- регулируемая опора.

Во всех случаях массу дополнительного груза Gдоп рассчитывают по формуле:

где G1 -- масса уравновешивающего груза (пластилина, гирьки);

r1 -- расстояние от оси вращения фрезы до центра массы уравновешивающего груза;

r2 -- расстояние от оси вращения до центра массы дополнительного груза.

Точность статической балансировки зависит от трения оправки по направляющим приспособлениям: чем меньше трение, тем легче фреза развернется, тем легче фреза развернется тяжелой частью вниз. Остаточная неуравновешенность фрезы (остаточный дисбаланс, г•см) после статической балансировки может достигать величины, определяемой по формуле :

Dост=1000Gф •К

где: Gф -- масса с оправкой, кг;

К -- коэффициент трения качения оправки по направляющим.

К режущим элементам ножевых валов при выполнении статической балансировки предъявляются следующие требования:

1) парные ножи, устанавливаемые диаметрально противоположно, должны быть одинаковой массы. Разность в массе резцов не должна превышать 0,1% их суммарной массы;

2) центр тяжести каждого ножа должен быть расположен на геометрической середине.

Статическая балансировка ножей осуществляется на весах (рис. 2.10.).

При несоблюдении вышеописанных требований после установки ножей, имеющих различную массу, в ножевой вал возможно возникновение неуравновешенности (дисбаланса).

Рис. 2.10. Балансировочные весы:

1 - основание весов; 2 - груз-противовес; 3 - гайка-грузик; 4 - коромысло;

5 - упор; 6 - указатель положения ножа.

При использовании ножей одинаковой массы, но со смещенным центром масс относительно оси симметрии возникает динамический момент, который вызывает неравномерность нагружения подшипниковых опор.

Уравновешиванию подлежат также болты, гайки и прижимные клинья для крепления ножей в ножевом валу. Каждый комплект проверяют та технических весах с погрешностью до ±0,1 г при массе ножей до 500 г и ±0.5 г при массе ножей свыше 500 г. Разность в массе клиньев с ввернутыми в них винтами в одном комплекте должна быть не более 2 г.

Балансировка плоских ножей характеризуется высокой трудоемкостью операции. В связи с этим в некоторых случаях при балансировке фрезерных ножей ограничиваются лишь приведением парных ножей к одной массе и приведением центра тяжести к геометрической середине только по длине.

Разность в массе парных ножей не должна быть больше допустимой

Таблица.2.5.

Масса ножа, г	<50	50-100	100-350	>350
Допустимая разность в массе парных ножей	0,2	0,3	0,4	Не более 0,1% массы ножа

Динамическая балансировка. Она осуществляется на специальных балансировочных станках. Она позволяет с высокой точностью (остаточная неуравновешенность не более 1 г•см) уравновесить не только силы, но и моменты. Это особенно важно для инструментов, имеющих большие

размеры по длине (L>0,2D). Для динамической балансировки используют станок ДБ-10. Балансируемый инструмент закрепляют на предварительно уравновешенной оправке и устанавливают опоры. Опоры смонтированы на подпружиненных люльках. Вращение оправки с инструментом передается от электродвигателя через плоский ремень, накинутый на оправку. Неуравновешенные центробежные силы вызывают колебания опор, преобразуемые в электрический сигнал. Сигнал подается на прибор измерения величины дисбаланса. Стробоскопическая лампа освещает деления на оправке. Она вспыхивает каждый раз, когда амплитуда колебаний опор имеет максимальное значение. Частота импульсов равна частоте вращения фрезы, и все время освещено одно деление на оправке, определяющее место исправления. Неуравновешенность измеряют отдельно для левого и правого торцов инструмента, после чего фрезу снимают с оправки и вносят исправления в массу фрезы с обоих ее торцов. После этого фрезу повторно контролируют на балансировочном станке, добиваясь допустимой величины неуравновешенности.

Заточка фрезы. При заточке должны обеспечиваться неизменность профиля обработки, углов резания и равенство радиусов одноименных зубьев. Насадные цельные и составные затылованные фрезы затачивают по передней грани с сохранением величины переднего угла ?. Для этого ось фрезы должна быть смещена относительно рабочей плоскости шлифовального круга на расстояние H1 = Rsin?, где R - радиус

фрезы. Насадные цельные и составные незатылованные фрезы (с прямым затылком зубьев) затачивают по передней и задней граням. Переднюю грань затачивают так же, как и переднюю грань затылованных фрез. Заточка задней грани должна обеспечить неизменность заднего угла ?.

Для этого при чашечном шлифовальном круге зуб фрезы должен быть установлен вершиной ниже ее оси на величину H2 = Rsin?. При отсутствии чашечного круга допускается заточка плоским кругом большого диаметра. Тогда ось круга с радиусом Rк должна быть расположена выше оси фрезы на расстоянии H3 - Rкsin?.Точность и качество подготовки фрезы должны соответствовать требованиям, установленным стандартами. Допускаются следующие предельные отклонения параметров фрезы:

Радиальное биение зубьев, мм 0,05/-

Торцовое биение боковых поверхностей зубьев на сторону, мм 0,04/-

Продольный изгиб, мм -/0,05

Отклонения контурных действительных углов резания от номинальных, °, для лезвий: торцовых -/0,05 боковых ±1/±1

Отклонения углов поднутрения и косой боковой обточки при затыловывании от номинальных, ±0,5/-

Шероховатость заточенных передних, задних и боковых поверхностей зубьев Rа, мкм 1,25/1,25

Примечание. Норматив в числителе для фрезы насадной, в знаменателе - для концевой.

Для заточки применяют универсально-заточные станки ЗА64М, ЗБ642, ЗВ642. Кроме того, выпускаются также для заточки насадных фрез станки ТчФ, для заточки насадных фрез в автоматическом режиме ТчФА, для заточки насадных фрез (стальных и твердосплавных) в автоматическом режиме ТчФТ.

Рис.2.11. Схема установки фрезы при заточке по передней поверхности.

Установка фрезы. Для обеспечения эксплуатации фрез необходимо, чтобы деревообрабатывающее оборудование соответствовало установленным для него нормам точности. В первую очередь проверяют параметры узлов деревообрабатывающего оборудования, непосредственно связанных с работой инструмента: радиальное и осевое биение шпинделей (допуск не более 0,03 мм), торцовое биение опорных поверхностей и фланцев под инструмент (допуск не более 0,03 мм), параллельность осей горизонтальных и перпендикулярность осей вертикальных шпинделей рабочей поверхности стола (допуск 0,03 мм на длине 100 мм), перпендикулярность рабочих поверхностей стола и направляющих угольников (допуск 0,2 мм на 1000 мм).

При установке на шпиндель составных фрез с затылированными зубьями обязательно должны быть использованы патроны. При этом резьбовое соединение для закрепления фрезы на патроне должно иметь направление резьбы, противоположное направлению вращения.

2.10 Последовательность наладки и настройки станка

Состав операций, выполняемых при наладке, зависит от типа фрезерного станка, профиля и формы обрабатываемой детали.

При наладке необходимо подобрать фрезу и проверить качество ее подготовки, установить и закрепить режущий инструмент на шпинделе, установить направляющие линейки и ограничительные упоры, отрегулировать взаимное расположение режущего инструмента и направляющих линеек, опробовать станок на холостом ходу и обработать пробные детали.

Перед установкой инструмента на шпиндель следует проверить: соответствие типа инструмента требуемому профилю обрабатываемой детали, правильность заточки режущих зубьев и ножей и состояние опорных поверхностей (посадочных мест) для крепления, соответствие направления вращения фрезы направлению вращения шпинделя.

Радиальное биение зубьев цельных фрез, а также биение ножей в сборных фрезах допускается не более 0,02 мм. Фрезы должны быть отбалансированы.

Частота вращения шпинделей фрезерных станков 9000 или 12 000 об/мин. Поэтому установка фрез даже с небольшим дисбалансом приводит к значительным вибрациям шпинделя, повышенному шуму и снижению качества обработки.

Приспособление и приемы балансировки фрез такие же, как и при подготовке ножевых головок. Величина дисбаланса для фрез диаметром 120...180 мм в комплекте с оправкой и прокладочными кольцами допускается не более 30...50 г ? мм. Балансировку необходимо выполнять на балансировочных станках, порог чувствительности которых достигает 0,5...3 г ? мм.

Диаметр фрез по условиям гигиенических норм шума выбирают в зависимости от частоты вращения шпинделя и типа станка,(табл.2.6):

Таблица.2.6.

Частота вращения, об/мин	3500	4500	7000	9000
Диаметр фрезы, мм, не более	250	140	100	70
Рис.2.12. Крепление фрезы на оправке фрезерного станка.	Режущий инструмент крепят на шпинделе в зависимости от конструкции посадочных мест шпинделя и режущего инструмента. Наиболее распространено крепление с помощью съемной шпиндельной насадки -- фрезерной оправки. Шпиндель 1 (рис. 2.12.) имеет конусное отверстие, а конец оправки 5 -- хвостовик 2. Отверстие и хвостовик выполняют с конусом Морзе, который обозначают соответствующим номером. Конус Морзе делают у фрезерных станков ФС-1-- № 4.

Диаметр рабочей части оправки определяется диаметром посадочного отверстия фрезы и составляет 22, 27 и 32 мм.

Перед установкой оправки на шпиндель следует тщательно очистить от грязи и пыли отверстие в шпинделе и хвостовик оправки. Шпиндель

закрепляют фиксатором. Оправку соединяют со шпинделем дифференциальной гайкой 3 с двумя резьбами одного направления, но разного шага. Так как резьба на шпинделе больше, чем на оправке, то при завинчивании гайки оправка будет перемещаться относительно шпинделя. Конец оправки плотно входит в отверстие шпинделя, этим обеспечивается надежное их соединение.

Закрепив оправку, проверяют точность ее вращения индикатором. Биение оправки допускается не более 0,02 мм. При большом отклонении следует вторично проверить качество посадочных поверхностей и при необходимости заменить оправку.

Заданного расположения фрезы по высоте оправки достигают набором промежуточных (прокладочных) колец 6, которые надевают на шпиндель перед или после установки фрезы. Насадную фрезу 4 на оправке закрепляют, зажимая ее затяжной гайкой 7. деталь станок резание обработка

Кроме насадных фрез с непосредственной посадкой используют сборные фрезы с креплением на двух цангах гайками или на двух цангах через прокладочные кольца аналогично креплению инструмента на шпинделе продольно-фрезерного станка. Гайки при креплении следует затягивать с усилием, не превышающим допускаемое при данном диаметре шпинделя.

После установки инструмента следует расфиксировать шпиндель и проверить легкость его вращения от руки. При повороте шпинделя не должно быть заеданий и стука.

Шпиндель настраивают по высоте, перемещая суппорт так, чтобы при обработке было выдержано расстояние формируемого паза, фальца, плинтуса и т. д. от базовой поверхности детали. Предварительно суппорт следует расфиксировать, а также поднять кронштейн с верхней дополнительной опорой. После настройки суппорт необходимо закрепить стопорным устройством и опустить поддерживающий кронштейн так, чтобы подшипник вошел в сопряжение с верхней шейкой фрезерной оправки.

Положение направляющих линеек на столе станка регулируют в зависимости от диаметра фрезы и профиля обработки (рис. 2.13).

Рис.2.13. Настройка направляющих линеек.

Корпус 8 ограждения крепят на столе станка так, чтобы задняя направляющая линейка 3 располагалась по касательной к окружности резания фрезы. Корпус ограждения выверяют по контрольной линейке или бруску, уложенному на столе станка. Ближайшие к фрезе концы линеек должны быть на минимальном расстоянии от зубьев фрезы. Линейки оснащают съемными деревянными накладками 2. Линейки перемещают в продольном направлении, устраняя зазор между фрезой и накладками, и закрепляют фиксаторами 5.

Переднюю линейку настраивают на толщину срезаемого слоя вращением маховичка 11, а величину перемещения контролируют по лимбу 10 с ценой деления 0,03 мм. При повороте маховичка на один оборот линейка переместится на 1,5 мм. После настройки линейку следует зафиксировать ручкой 9.После выверки линеек приступают к наладке оградительных устройств, базирующих и предохранительных упоров.

Оградительный щиток, закрывающий вращающийся инструмент, устанавливают по ширине стола в зависимости от величины выступа фрезы и фиксируют в заданном положении зажимным винтом. Крайние верхнее и нижнее положения щитка по высоте регулируют в зависимости от толщины детали. Щиток в процессе работы поднимается передним торцом движущейся заготовки, а возвращается в исходное положение под действием частично уравновешенной пружиной массы щитка.

Тормозной сектор настраивают по высоте в зависимости от толщины обрабатываемой заготовки путем перестановки и крепления оси сектора в отверстии кронштейна. Для предотвращения вылета небольших заготовок в процессе обработки на передней линейке устанавливают предохранительный упор.

Если нужно выбрать паз, фалец не на всей длине детали, а частично, на направляющих линейках устанавливают упоры, ограничивающие подачу заготовок. При обработке паза с выходом на передний торец детали (рис. 2.14, а).

Упор 1 устанавливают на передней линейке на расстоянии L1 от оси фрезы, равном длине L детали плюс половина диаметра D фрезы. В этом случае передний упор не является базирующим и предназначен для предотвращения выброса заготовки из станка. Упор 2 на задней линейке крепят от оси фрезы на расстоянии равном длине паза.

Рис.2.14. Настройка ограничительных упоров фрезерного станка.

При выборке скрытого паза на передней и задней направляющих линейках устанавливают базирующие упоры 1 и 2 (рис. 2.14, б). Передний упор 1 крепят к линейке на расстоянии L1, равном длине детали L минус расстояние от переднего торца детали до начала выборки паза. Расстояние L2 между упорами равно сумме длин L детали и вырабатываемого в ней паза.

Наладка фрезерных станков с механической подачей. В этих станках дополнительно устанавливают автоподатчик. Требования к точности его установки такие же, как и для фуговальных станков. По высоте автоподатчик располагают так, чтобы расстояние от стола до подающих роликов было на 2...3 мм меньше высоты обрабатываемой заготовки.

Для обеспечения надежного прижима заготовки к направляющим линейкам автоподатчик поворачивают на небольшой угол вокруг вертикальной оси. Величину угла между направлением подачи и рабочей плоскостью линеек выбирают в зависимости от влажности древесины и толщины снимаемого слоя и принимают равной 1...3°.

После установки в требуемое положение автоподатчик следует закрепить стопорными устройствами.

Закончив наладку, проверяют наличие масла в подшипниках шпинделя, опробуют станок на холостом ходу и устанавливают частоту вращения шпинделя и скорость подачи. Частоту вращения шпинделя выбирают в зависимости от внешнего диаметра и массы установленной фрезы и определяют по формуле (об/мин)

где -- скорость резания (30...50 м/с); -- диаметр фрезы, мм.

Требуемую частоту вращения шпинделя устанавливают переключателем скорости вращения двухскоростного электродвигателя или путем подбора диаметров сменных приводных шкивов.

Скорость подачи на станках, оснащенных автоподатчиком, выбирают в зависимости от породы древесины, глубины паза и площади сечения фрезеруемого слоя по табличным данным.

Частоту вращения подающих роликов регулируют на холостом ходу бесступенчато путем вращения маховичка.

После обработки пробных заготовок контролируют готовые детали калибром, шаблоном или мерительным инструментом.

При отклонении размеров от заданных или неудовлетворительном качестве обработки в наладку вносят коррективы.

2.11 Требования техники безопасности работы на станке, экологические требования

Указания мер безопасности

Обслуживающий персонал обязан:

- знать устройство и назначение механизмов, частей станка, органов управления ограждений и предохранительных устройств, обеспечивающих безопасность эксплуатации станка;

- уметь определять неисправность механизмов и частей станка;

- иметь необходимые инструменты и материалы для уборки рабочего места и чистки механизмов станка;

- работать на станке в установленной спецодежде.

В помещении, где устанавливается станок, должен быть цеховой контур заземления, к которому станок подключается при помощи узла заземления, расположенного в нижней части станка.

Помещение должно быть оборудовано эксгаустерной системой для удаления древесной стружки и пыли, образующейся при работе станка.

При шуме на рабочем месте станка или вблизи от стоящего оборудования выше санитарных норм следует согласно: ГОСТ 12.1.003-83 применять индивидуальные средства защиты (шумопоглащающие наушники, вкладыши противошумные «Беруши», «Антифон»).

Безопасность при работе на станке обеспечивается:

а) В конструкции станка предусмотрено ограждение зоны нерабочей части режущего инструмента.

б) Для обработки криволинейных деталей по копиру предусмотрено специальное ограждение рабочих органов.

Поверхности защитных ограждений должны быть окрашены в желтый или оранжевый сигнальный цвет по ГОСТ 12.4.026.

В конструкции станка предусмотрено устройство для удаления отходов и направления их в систему транспортирования. Сечение присоединительного отверстия этого устройства должно быть установлено с учетом оптимального безопасного эффекта отсасывания.

Станок должен быть установлен в помещении класса П-II по ПУЭ.

Необходимо соблюдать все общие правила техники безопасности при работе на деревообрабатывающих станках, а так же указания безопасности, предусмотренные разделом 7 «Электрооборудование».

При обработке на станке деталей длиной больше рабочей части стола должны быть установлены дополнительные опоры.Работа на станке должна производиться только точно сбалансированным инструментом.

При установке фрез диаметром большим 200 мм необходимо использовать люнет.

К работе на станке можно приступить только после предварительной проверки режущего инструмента по качеству заточки.

Производительность стружкоотсоса должна быть не менее 1350 м/ч. При скорости резания 30-45 м/сек.

Запрещается - допускать к работе рабочих, не прошедших инструктаж по технике безопасности;

- работать на станке без очков и спецодежды;

- работать без заземления станка;

- устанавливать на станок плохо заточенный инструмент;

- работать с неисправным ограждением или без него;

- отводить ограждение при работающем станке;

- работать при слабой освещенности рабочего места;

- загромождать заготовками и деталями рабочую зону;

- засорять отходами рабочее место и стол станка;

- очищать станок от опилок и пыли, а также производить осмотр до его полной остановки;

- производить ремонт, регулировку и смазку станка при включенном вводном выключателе;

- работать на станке в рукавицах;

- обрабатывать мерзлую древесину, древесину с выпадающими сучками, большими трещинами, гнилями, прогибами;

- устранять неисправности электрооборудования лицами, не имеющими права обслуживания электроустановок;

- работать на станке без крепления оправки в кронштейне шпинделя.

- при диаметре фрез свыше 200 мм работать без люнета.

Первоначальный пуск станка.

Внимание!

К работе на станке допускается обслуживающий персонал, изучивший инструкцию по технике безопасности при работе на д/о станках, знающий устройство станка, прошедший инструктаж по технике безопасности и аттестованный в соответствии с принятой у потребителя системой аттестации. Требования безопасности, которые необходимо соблюдать при первоначальном пуске станка, изложены в разделах 7 и 9.

До начала работы станочник обязан проверить:

- наличие и исправность заземления;

- наличие и исправность оградительных и предохранительных устройств;

- исправность узло и механизмов, обеспечивающих нормальную работу станка;

- исправность режущего инструмента;

- состояние рабочего места у станка, которое не должно быть скользким и захламленным, должны отсутствовать отходы и

посторонние предметы на механизмах станка и самом рабочем месте;

- отсутствие в зоне вращения режущего инструмента посторонних предметов.После проверки состояния станка необходимо опробовать все механизмы станка на холостом ходу.

Требования безопасности при ремонтных работах.

Монтажные и ремонтные работы должны проводиться персоналом, ознакомленным с правилами эксплуатации станка.

При проведении ремонтных работ необходимо отключить станок от питающей сети и вывесить табличку «Не включать! Работают люди!».

2.12 Выводы по разделу

В данном разделе была рассмотрена технологическая часть курсового проекта, установлена последовательность технологических операций получаемого изделия, был выбран станок ФСА-1 на котором будет производиться изделие, были показаны его технические характеристики, функциональная и кинетическая схемы, его наладка и настройка, рассмотрены факторы влияющие на обработку изделия, а также был выбран режущий инструмент. В данном разделе представлены требования техники безопасности работы на станке.

3. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Кинематический расчет механизмов резания (V, Vs)

Определяем передаточное число плоскоременной передачи, учитывая явление упругого проскальзывания:

Up.n=

где d2 - диаметр ведущего шкива привода механизма резания станка d2 =252 мм, d3 - диаметр ведомого шкива, d3 =80 мм, ?? - коэффициент скольжения , ?=0,02

Up.n=

Определяем частоту вращения шпинделя станка при включении первой частоты вращения электродвигателя привода:

nш1=nдв1 Up.n ,

где nдв1- первая частота вращения вала электродвигателя привода механизма резания станка по техническому паспорту, nдв1 = 1500 мин-1,

nш1=1500 3 = 4500 мин-1.

Определяем частоту вращения шпинделя станка при вк...