Технологическое оборудование

Размещено на http://www.allbest.ru/

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Задание 1

Подобрать кинематическую схему токарного или сверлильного станка с ЧПУ. Описать как передаются движения рабочим органам станка.

Рассмотрим кинематическую схему на примере станка с ЧПУ 16К20Ф3.

Рис.1

Кинематическая схема станка:

Кинематическая схема станка мод. 16К20Ф3 представлена на рисунке 1. В качестве привода главного движения используют электродвигатель М1: регулируемый постоянного тока либо частотно-регулируемый асинхронный. В описываемой схеме двигатель М1- частотно-регулируемый асинхронный. От двигателя М1 посредством поликлиновой ременной передачи (со шкивами диаметрами 105 и 264 мм) вращение передается на вал I шпиндельной бабки, а затем через зубчатые колеса 1 и 2 - на вал II. Далее обеспечиваются три диапазона частоты вращения шпинделя (22,4 - 315; 63 - 900; 160 - 220 об/мин). В пределах каждого диапазона частоты вращения регулируется бесступенчато путем изменения частоты вращения электродвигателя М1. Для получения первого диапазона частот вращения движение от вала II (через зубчатые колеса 4 и 3) передается на вал III, затем (через зубчатые колеса 7 и 8) - на вал IV и далее (через зубчатые колеса 7 и 8) - на вал V (шпиндель). Для получения второго диапазона колесо 11 вводится в зацепление с колесом 6, а колесо 3 выводится из зацепления с колесом 4. Для получения третьего диапазона колесо 10 вводится в зацепление с колесом 5, а колесо 3 выводится из зацепления с колесом 4. Зубчатые колеса 12 и 13 служат для вращения датчика ВЕ-178 резьбонарезания. Зубчатое колесо 12 разрезное и служит для выборки зазора в зацеплении в целях предотвращения рассогласования положения шпинделя и датчика. В приводе подач суппорта по оси X (поперечное перемещение) при- меняют электродвигатель М2 (регулируемый высокомоментный постоянного тока). От двигателя М2 вращение (через зубчатые колеса 14 и 15) передается на шариковый винт (шаг Р=5 мм); обратная связь по пути осуществляется фотоимпульсным датчиком ВЕ-178. Цепь привода подач суппорта по оси Z (продольное перемещение): двигатель М3 - зубчатые колеса 16,17 -шариковый винт (шаг Р=10) - датчик ВЕ-178. Цепь поворота шестипозиционной револьверной головки: асинхронный электродвигатель М4 - зубчатые колеса 18 и 19 - червяк 20 - червячная шестерня 21.

Задание 2

Передачи для периодических движений: храповые и мальтийские механизмы

Храповые механизмы

Кроме непрерывного вращательного движения, в машинах очень часто применяется прерывистое вращательное движение. Такое движение осуществляется при помощи так называемого храпового механизма (рис. 2).

Основными частями храпового механизма являются: храповик (диск с зубцами), рычаг и собачка. Зубцы храповика имеют особую форму. Одна сторона у них сделана пологой, а другая отвесной или несколько поднутренной. Храповик насажен на вал неподвижно. Рычаг же, сидящий рядом с храповиком, может свободно качаться. На рычаге имеется собачка, которая одним концом лежит на храповике. С помощью шатуна или тяги от того или иного ведущего механизма рычаг приходит в качательное движение. При отклонении рычага влево собачка скользит свободно по пологому склону зубцов, не поворачивая храповик. При отходе вправо собачка упирается в уступ зубца и поворачивает храповик на некоторый угол.

Так, непрерывно качаясь в ту и другую сторону, рычаг с собачкой приводит храповик с валом в периодическое вращательное движение. Для надежного прилегания собачки к храповику собачка снабжается нажимной пружиной.

Но чаще бывает другое назначение храпового механизма - предохранения вала с храповиком от проворачивания. Так, у лебедки при подъеме груза храповик с собачкой не дают барабану провертываться обратно.

Иногда нужно получить вращение храповика не только в одну сторону, но и в другую. В этом случае зубцы у храповика делают прямоугольными, а собачку - перекидной (б). Перекинув собачку вправо или влево, можно изменить и вращение храповика.

Рис.2

Число зубцов на храповике зависит от требуемого угла поворота. На какую часть окружности поворачивается храповик, столько делают и зубцов. Например, если на 60° - одну шестую долю окружности, то берут 6 зубцов; на 30° - одну двенадцатую долю - делают 12 зубцов и т.д. Меньше шести зубцов на храповике обычно не бывает. Храповик должен быть небольшим. Большой храповик потребует увеличения размаха рычага и большого хода кривошипа, качающего рычаг. Высоту зубца храповика следует брать в пределах 0,35-0,4 от шага. Профиль зубца делают остроугольным, пологую сторону зубца - прямой, но ее можно и очерчивать по радиусу. Рычагов лучше брать два, помещая их по обеим сторонам храповика. При двух рычагах собачка и поводок от кривошипа встанут между ними и уменьшат перекос при работе. Нажим собачки можно осуществлять не только пружиной, но и резинкой. Конец собачки следует хорошо скашивать, чтобы она надежнее упиралась в зубец.

Конструктивно храповые механизмы делятся на нереверсивные с внутренним зацеплением (рис. 3) и с храповым колесом, а также реверсивные в виде зубчатой рейки.

Ведущим звеном может быть как храповое колесо внутреннего зацепления, соединенное с зубчатым колесом внешнего зацепления, так и втулка 4 с закрепленной на ней собачкой 3, подпружиненной к зубьям храпового колеса 1 пружиной 2. В нереверсивных механизмах (рис. 4) храповое колесо выполняют в виде рейки 1 в направляющих, и тогда собачка 2 сообщает рейке с храповым зубом прерывистое прямолинейное движение. В этом случае предусматривает устройство, которое возвращает рейку в начальное положение.

Мальтийский механизм (крест)

Мальтийские кресты широко применяются в машинных автоматах. Они относятся к механизмам прерывистого действия и предназначены для преобразования равномерного вращения ведущего звена в периодические с остановками ведомого звена, работают плавно без ударов (в отличие от храповых механизмов). токарный станок механизм

Рис. 6 Мальтийский механизм:

1 --ведущий кривошип; 2 -- ролик; 3 - мальтийский крест; 4 - паз мальтийского креста

Наиболее распространенные мальтийские механизмы с внешним зацеплением (рис. 6). Такой механизм состоит из ведущего кривошипа 7, ролика 2 на его конце, мальтийского креста 3. При вращении кривошипа 1 ролик 2 входит в паз 4 мальтийского креста 3 и возвращает его на заданный угол. После выхода ролика 2 из паза 4 угловое положение мальтийского креста фиксируется цилиндрической поверхностью диска. Мальтийские механизмы бывают правильные и неправильные.

У правильных механизмов крест имеет пазы с равномерным шагом; у неправильных углы между смежными пазами креста различные. В станках применяют, как правило, правильные мальтийские механизмы с внешним зацеплением и радиальными пазами. В мальтийском механизме при вращении кривошипа палец или ролик заходит в паз креста и за каждый оборот поворачивает его на (1/z) часть (z - число пазов), т.е. передаточное отношение мальтийского механизма i =1/ z; обычно z = 3...8.

Задание 3

Многоцелевые станки на базе токарных станков с ЧПУ. Назначение, особенности конструкции, механизмы смены режущих инструментов, технологические возможности.

Токарный МС 16А90МФ4 (рис. 7) предназначен для изготовления деталей диаметром до 800 мм, длиной до 250 мм и массой до 600 кг. Заготовку устанавливают в патрон 3, получающий вращение от шпинделя, расположенного в шпиндельной бабке 2, которая установлена на салазках 1. Кроме вращательного движения шпиндель с заготовкой может совершать круговую подачу, необходимую при обработке, например, криволинейных пазов. Инструментальный шпиндель 7 смонтирован в корпусе шпиндельной бабки 6. В этот шпиндель автоматически подаются инструменты из 32 - позиционного магазина. Шпиндельная бабка 6 перемещается верх - вниз вместе с салазками 5 по стойке 4 (ось Y), в горизонтальной плоскости вместе со стойкой (ось Z) и дополнительно на салазках (ось W). Шпиндель 7 обеспечивает частоту вращения инструмента 10…2800 мин-1, шпиндель заготовки - частоту вращения заготовки 6,3... 3800 мин-1.

Рис.7 Токарный МС 16А90МФ4

Наличие указанных шпинделей позволяют выполнять на МС все виды токарной работы (включая резьбонакатывание), а также сверление, растачивание, фрезерование.

Выпускают также специализированные МС, предназначенные для обработки заготовок определенных типоразмеров.

При проектировании МС широко применяют принцип агрегатирования.

МС выпускают классов точности П и В.

МС оснащается системами ЧПУ, которые имеют следующие особенности:

значительный объем УП,

большое число управляемых координат (до 7...8),

возможность обеспечить высокую точность позиционирования исполнительных органов станка (0,005...0,01 мм),

широкий диапазон регулирования частоты вращения шпинделя и скорости подач,

высокая надежность при эксплуатации,

возможность работы, как в автоматическом режиме, так и при управлении от ЭВМ верхнего уровня.

МС оснащают позиционными контурными и (чаше всего) позиционно-контурными УЧПУ типа CNC, как правило, взаимодействующими с ДОС.

Приводы главного движения МС обеспечивают регулирование частоты вращения шпинделя в широком диапазоне при максимальной частоте вращения 3000...4000 мин^-1. В этих приводах чаще всего используют двигатели постоянного тока с тиристорным управлением. Для малых и средних МС применяют приводы с асинхронными электродвигателями и коробками скоростей. Реже используют малогабаритные гидродвигатели.

Шпиндельные узлы МС сложны по конструкции. Во внутреннем отверстии шпинделя расположены зажимные устройства, предназначенные для автоматического зажима и освобождения инструментальных оправок. Зажим оправок (с помощью цанговых, байонетных устройств или устройств с радиально-движущимися элементами) чаше всего осуществляется пакетом тарельчатых пружин, освобождение - от гидроцилиндра. У большинства МС для повышения жесткости шпинделя исключено его осевое перемещение.

Привод подач МС чаще всего состоит из высокомоментного электродвигателя постоянного тока с бесступенчатым регулированием. Электродвигатель через редуктор соединяется с парой винт-гайка качения. В крупных станках вместо редуктора используют двухступенчатые коробки скоростей с электромагнитными муфтами. Применяют и гидроприводы подач.

Устройства автоматической смены инструмента(УАСИ) обеспечивают стабильное, точное, жесткое и надежное положение инструмента и минимальное время его смены.

По конструктивному и компоновочному исполнению УАСИ бывают трех видов:

с заменой всего шпиндельного устройства (револьверные шпиндельные головки, магазины шпиндельных гильз);

со сменой инструмента в одном шпинделе (инструментальные магазины);

комбинированные (магазины в сочетании с револьверной головкой, автоматическая, ручная смена).

Наиболее просты по конструкции и компактны револьверные шпиндельные головки, расположенные, как правило, на шпиндельной бабке МС.

Наиболее распространены УАСИ со сменой инструмента, в одном шпинделе, который состоит из:

инструментального магазина,

автооператора для переноса инструментов (из магазина в шпиндель и обратно):

транспортного устройства, передающего инструмент из магазина к автооператору.

Магазины могут располагаться на шпиндельной бабке, на колонне и за пределами станка на отдельной стойке. Наиболее часто магазины расположены на колонне станка, шпиндельной бабке или вне станка.

Инструментальные магазины выполняют дисковыми (рис. 8, а, б), барабанными (рис. 8, в), цепными (рис. 8, г), планетарными (рис. 8, д). Инструмент в магазинах может располагаться параллельно или наклонно к оси вращения магазина, а также в радиальном направлении.

Рис. 8 Инструментальные магазины: а,б - дисковый; в- барабанный; г -цепной; д - планетарный; 1-магазин 2- инструмент

Автооператоры УАСИ бывают однозахватные и двухзахватные. Однозахватный автооператор берет инструмент, вытаскивает его из шпинделя, поворачивает и вставляет в свободную ячейку инструментального магазина. Последний, вращаясь, подводит следующий инструмент в зону захвата. Затем автооператор совершает действия в обратной последовательности.

Использование двухзахватного автооператора (рис. 9, а) позволяет, значительно уменьшить время смены инструмента, т. к. инструменты одновременно захватываются в магазине и в шпинделе.

Рис. 9 Схема работы двухзахватного оператора

Существует две схемы работы такого автооператора.

Схема 1. При смене инструмента автооператор 1 (рис. 9, б) делает ход снизу верх, захватывает оправку с инструментом, находящуюся в гнезде магазина 2, и вытаскивает оправку в направлении ее оси. Оправка, находящаяся в шпинделе 3, забирается захватом при перемещении каретки автооператора вниз; затем автооператор ходом вдоль оси шпинделя вытаскивает оправку с отработавшим инструментом; поворачивается вокруг своей оси на 180° и подводит к шпинделю 3 другой инструмент; автооператор вставляет в шпиндель инструмент, в котором он автоматически закрепляется; автооператор перемещается верх для переноса отработавшего инструмента в магазин.

Схема 2 (рис. 9, в). Автооператор не имеет вертикального перемещения. При смене инструмента, он, поворачиваясь вокруг горизонтальной оси, захватывает инструменты одновременно из шпинделя и из магазина; затем вытаскивает инструменты ходом вдоль их оси; поворотом на 180° меняет инструменты местами и вставляет в шпиндель и магазин.

Цикл смены оканчивается поворотом автооператора в горизонтальное (нейтральное) положение, при котором он не мешает повороту магазина и вертикальному перемещению шпиндельной бабки 4 (рис.3.105,а). Схема 2 более проста, но имеет следующий недостаток: при повороте автооператор может задеть инструменты, расположенные в соседних гнездах магазина.

Во избежание этого, увеличивают расстояние между гнездами, поэтому вместимость магазина (при одинаковом диаметре инструментов) при работе по схеме 2 меньше, чем при работе по схеме 1.

В качестве привода автооператоров используют механические и гидравлические устройства.

Технические возможности МС значительно расширяются путем применения сменных шпиндельных головок.

Специальные МС (выполненные в основном на базе агрегатных станков), оснащенные такими головками используют в крупносерийном производстве; при этом увеличивается производительность обработки при сохранении заданной номенклатуры изготавливаемых деталей.

Рис.10 Схема многоцелевых станков с автоматической сменой многошпиндельных головок.

Многошпиндельные головки 2 устанавливают в магазинном устройстве 1 (рис. 10, а) или на поворотном столе 1 (рис. 10, б), заготовки 3 обрабатываются поочередно. Указанные МС оснащаются устройствами автоматической смены шпиндельных головок.

Для сокращения времени загрузки заготовок и съема готовых деталей в МС применяют устройства для автоматической смены;поворотные столы (ПС); маятниковые столы; несколько поворотных столов, работающих одновременно и др.

Рис. 11 Схемы смены обрабатываемых заготовок: а - на МС со сдвоенными поворотными столами; б - по маятниковому циклу

На (рис. 11, а) показан МС оснащенный сдвоенными поворотными столами 1 и 2. Загрузку разгрузку стола 1 осуществляют во время обработки инструментом 3 заготовки на столе 2. Иногда один из столов оснащают механизмом периодического поворота, обеспечивающим последовательную обработку заготовок с нескольких сторон; при этом второй стол может поворачиваться непрерывно для обработки цилиндрических и сложных криволинейных поверхностей.

Схема смены заготовок, размещенных на поворотном столе, показана на рисунке 11, б. В то время, когда ПС с закрепленной на нем заготовкой расположен на рабочей позиции 2, второй ПС загружается новой заготовкой на позиции 1. После окончательной обработки ПС с позиции 2 автоматически перемещается гидроцилиндром 4 в позицию 3 разгрузки, а на позицию 2 поступают ПС с позиции 1. Затем «маятниковое движение» ПС повторяется.

В целях уменьшения влияния тепловых деформаций на точность обработки МС оснащают системами стабилизации температуры смазочного материала (масла).

Задание 4

Подобрать модель современного токарного станка для обработки детали рис.12, учесть серийность. Обосновать свой выбор, привести основные характеристики станка, описать принцип работы станка.

Рис.12

Для обработки данной детали выбираем токарный станок с ЧПУ (CNC) HAAS OL-1, был изготовлен производителем станков HAAS. Станок HAAS OL-1, был построен в 2005 году.

Малогабаритные токарные станки HAAS серии OL-1,имея относительно небольшие размеры, обеспечивают достаточно большую рабочую зону. Используются для выполнения таких работ, как нарезание резьбы (правой и левой), наружное и внутреннее точение, обтачивание сложных деталей и т.д. Токарные станки имеют высокую производительность, сводят к минимуму ручной труд и обеспечивают высокую точность обработки деталей.

Применяются в серийном производстве для обработки деталей из прутков или из штучных заготовок.

Максимальная частота вращения шпинделя составляет 6000 оборотов в минуту. Максимальная мощность -- 5,6 кВт. Малогабаритный токарный станок HAAS OL-1 оснащен инструментальным столом с Т-образными пазами, осуществляющим рабочее перемещение по осям X и Z (обеспечивается серводвигателями с прямой передачей момента).

Токарные станки серии Office оснащаются системой ЧПУ HAAS-Fanuc, что обеспечивает высокую скорость обработки управляющих микрокоманд. Отображение рабочей информации осуществляется на жидкокристаллическом мониторе диагональю 15 дюймов. Имеется возможность подключения съемных носителей информации посредством имеющегося на токарных станках USB-порта.

Технические характеристики

Для изготовления детали ( рис. 12) необходимо выполнить наружное точение на диаметр 20 мм и длину 60мм. По техническим характеристикам максимальный диаметр обрабатываемого прутка 26,9 мм,а максимальная длина обработки 203мм - соответственно данный станок подходит для изготовления заданной детали.

Литература

1.Чернов Н.Н. Металлорежущие станки. - М.: Машиностроение, 1988.

2. http://int.haascnc.com/

3.http://stanki-katalog.ru/

4. http://www.chipmaker.ru/

Размещено на Allbest.ru