Металлорежущие станки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Технологическая часть

1.1 Анализ проектируемого типа станка

1.2 Приспособления для закрепления заготовки и инструмента

1.3 Определение технических характеристик станка

1.4 Определение необходимой мощности привода и выбор электродвигателя

2. Кинематический расчет привода

2.1 Разработка кинематической схемы, построение графика частот вращения привода

2.2 Расчет количества зубьев колес

2.3 Расчет модуля зубчатого зацепления

2.4 Расчет параметров зубчатых колес

2.5 Расчет параметров валов

2.6 Смазка коробки скоростей



Введение

станок привод заготовка инструмент

Металлорежущие станки - машины для изготовления частей других машин в основном путем снятия с заготовки стружки режущим инструментом. Многое из того, что производится в результате человеческой деятельности в настоящее время, делается на металлорежущих станках или с помощью машин, изготовленных с применением таких станков. Их спектр очень широк - от строгальных станков с ручным управлением до компьютеризованных и роботизованных систем. Более 500 разных типов существующих металлорежущих станков могут быть подразделены не менее чем на десять групп по характеру выполняемых работ и применяемому режущему инструменту: разрезные, токарные, сверлильные, фрезерные, шлифовальные, строгальные, зубообрабатывающие, протяжные, многопозиционные автоматические и др.

Режущий инструмент того или иного вида (резец, фреза и т.п.) снимает с обрабатываемого металлического, пластмассового, керамического изделия стружку. Материал режущего инструмента должен быть значительно более твердым и прочным, чем материал обрабатываемой детали. Станок оборудуется механизмом, обычно состоящим из салазок, шпинделей, ходовых винтов и столов с поперечным и продольным перемещением, который позволяет перемещать инструмент относительно обрабатываемой детали. На станках с ручным управлением такое относительное перемещение задает оператор, пользуясь маховичками подачи для перемещения суппорта с резцедержателем. На станках с числовым программным управлением (ЧПУ) перемещения задаются программой последовательных команд, записанной в памяти компьютера. Программа включает и выключает приводные механизмы, например электродвигатели и гидроцилиндры, которые осуществляют подачу суппорта с автоматическим регулированием взаимного положения обрабатываемой детали и режущей кромки.



1. Технологическая часть

1.1 Анализ проектируемого типа станка

Горизонтально-фрезерный станок предназначен для фрезерования всевозможных деталей из стали, чугуна и цветных металлов цилиндрическими, дисковыми и другими фрезами.

Предназначен для разнообразных фрезерных работ, в том числе для фрезерования винтовых канавок, для чего стол может поворачиваться вокруг своей вертикальной оси. Станок используют в условиях единичного и крупносерийного производства.

Технологические возможности станка могут быть расширены путем применения делительной головки и других приспособлений.

Технические возможности станка приведены в таблице 1.

Таблица 1. Техническая характеристика

Техническая характеристика	Величина
Размеры рабочей поверхности стола, мм	1250x320
Наибольшее перемещение стола, мм
- продольное	850
- поперечное	320
- вертикальное	370
Пределы частот вращения шпинделя, мин -1	50-2500
Расстояние от оси горизонтального шпинделя до рабочей поверхности стола, мм	280-650
Диапазон подач стола, мм/мин:
- продольных	12,5-1600
- поперечных	12,5-1600
- вертикальных	4,1-530

Общий вид станка горизонтально фрезерного станка приведен на рисунке 1.



Рисунок 1. Компоновка горизонтально фрезерного станка

Обозначение органов управления приведено в таблице 2.

Таблица 2. Обозначение органов управления

Номер позиции	Органы управления
1	2
1	Рукоятка включения поперечной и вертикальной подач стола
2	Переключатель ввода
3	Переключатель насоса охлаждения
4	Переключатель вращения шпинделя
5	Маховик ручного продольного перемещения стола
6	Рукоятка переключения скоростей шпинделя
7	Кнопка «Стоп»
8	Кнопка «Пуск шпинделя»
9	Стрелка-указатель скоростей шпинделя
10	Указатель скоростей шпинделя
11	Кнопка «Быстро стол»
12	Кнопка «Импульс шпинделя»
13	Переключатель освещения
14	Ручное перемещение хобота
15	Зажимы серег
16	Звездочка механизма автоматического цикла
17	Рукоятка включения продольных перемещений
18	Зажимы стола
19	Переключатель ручного или автоматического управления продольным перемещением стола
20	Маховик ручного продольного перемещения стола
21	Кнопка «Быстро стол»
22	Кнопка «Пуск шпинделя»
23	Кнопка «Стоп»
24	Маховик ручных поперечных перемещений стола
25	Лимб механизма поперечных перемещений стола
26	Кольцо-нониус
27	Рукоятка ручных вертикальных перемещений стола
28	Зажим поворотных салазок
29	Рукоятка включения поперечной и вертикальной подач стола
30	Кнопка фиксации грибка переключения подач
31	Грибок переключения подач
32	Указатель подач стола
33	Стрелка- указатель подач стола
34	Рукоятка зажима салазок на направляющих консоли
35	Рукоятка включения продольной подачи стола

1.2 Приспособления для закрепления заготовки и инструмента

Установленная на станке заготовка должна занимать определенное положение по отношению к фрезе. Совокупность поверхностей, линий или точек заготовки, по которым производится ее установка на столе станка, в тисках, в призмах, в угольниках и в других зажимных приспособлениях, называется установочной базой.

Определенность положения заготовки относительно фрезы достигается соприкосновением установочной базы с соответствующими поверхностями зажимного приспособления или стола станка или же путем выверки положения установочной базы. Базирование заготовки должно предшествовать ее закреплению для обработки, так как от точности базирования зависит успех обработки.

Чистота обработки и производительность станка во многом зависят от качества закрепления фрезы на станке. Способ закрепления фрезы на станке зависит от ее конструкции и размеров, а также от характера работы, выполняемые фрезой.

Основные способы крепления фрез:

- фрезу надевают на центровую оправку, один конец которой входит в коническое гнездо шпинделя, а другой поддерживается серьгой;

- фрезу надевают на концевую оправку, которая коническим концом входит в коническое гнездо шпинделя (рисунок 1) и закрепляется в нем натяжным винтом с тыльной стороны;

- фрезу с коническим хвостовиком устанавливают хвостовиком в коническое гнездо шпинделя;

- фрезу закрепляют цилиндрическим хвостовиком в гнезде шпинделя при помощи специальных патронов;

- фрезу надевают на выступающий передний конец шпинделя и закрепляют на нем;

Общий вид концевой оправки приведен на рисунке 2.

Рисунок 2. Концевая оправка

Устанавливаемая на фрезерный станок заготовка должна занимать определенное положение по отношению к фрезе. От установки заготовки зависят прежде всего точность обработки и взаимное расположение обработанных поверхностей. Кроме того, заготовка должна быть прочно и надежно закреплена.

В простейшем случае заготовку закрепляют непосредственно на столе станка. Это возможно тогда, когда заготовка имеет хорошую опорную поверхность. При правильном закреплении заготовка должна плотно соприкасаться с плоскостью стола опорной поверхностью. Стол станка имеет обычно три продольных паза, в которые заводят крепежные болты. Для крепления заготовки к столу пользуются прихватами (рисунок 2), которые прижимают болтами.

Прихваты (рисунок 2) служат для закрепления заготовок непосредственно на столе станка. По форме они подразделяются на: плиточные (риунок 2, а), вилкообразные (рисунок 2, б) и корытообразные (рисунок 2, в). Для закрепления заготовок прихватами используют болты, гайки и подкладки. На рис.6 г показано закрепление заготовки 3 прихватом 2, который одним концом опирается на заготовку, а другим - на подкладку 1.

Общий вид прихватов приведен на рисунке 3.

Рисунок 3. Прихваты



Упоры и прижимы применяются для закрепления заготовок больших габаритных размеров при обработке верхней поверхности.

Общий вид упоров и прижима приведен на рисунке 4.

Рисунок 4. Упоры и прижимы

Заготовки круглого сечения устанавливают и закрепляют в призмах, которые в свою очередь крепят к столу станка болтами.

Общий вид закрепления заготовок на призмах приведен на рисунке 5.

Рисунок 5. Закрепление заготовок на призмах

В инструментальном деле (при изготовлении метчиков, разверток, концевых фрез) закрепляют заготовку между центрами делительной головки и задней бабки. Часто заготовку закрепляют в самом шпинделе делительной головки. Применяют также закрепление в патроне, который надевают на шпиндель делительной головки.

Широко распространенным способом крепления заготовки является зажим в машинных тисках (рисунок 5). По конструкции бывают трех основных видов: простые (рисунок 5, а), поворотные (рисунок 5, б) и универсальные (рисунок 5, в).

Рисунок 6. Машинные тиски

Когда же необходимо фрезеровать одинаковые заготовки в больших количествах, применяют специальные фрезерные приспособления, обеспечивающие большую точность установки и обработки, а также снижающие время на установку и зажим заготовки.

1.3 Определение технических характеристик станка

Исходные данные для расчета коробки скоростей горизонтально фрезерного станка представлены в таблице 3:



Таблица 3. Исходные данные

Исходный параметр	Значение
Максимальный диаметр обрабатываемой поверхности Dmax, мм	600
Максимальная скорость вращения шпинделя Vmax, об/мин	300
Минимальная скорость вращения шпинделя Vmin, об/мин	50

Минимальный диаметр Dmin, мм обрабатываемой поверхности определяем по формуле

(1)

где D_max, мм - максимальный диаметр обрабатываемой поверхности

;

Максимальную глубину резания tmax , мм определяем по формуле

(2)

=5,78 мм;

Минимальную глубину резания tmin, мм определяем по формуле

(3)

Максимальную частоту вращения шпинделя nmax, об/мин определяем по формуле

(4)



где v_max, м/мин - максимальная скорость вращения шпинделя

Минимальную частоту вращения шпинделя nmin, об/мин определяем по формуле

(5)

где v_min - минимальная скорость вращения шпинделя

Диапазон регулирования привода определяем по формуле

(6)

Знаменатель геометрической прогрессии определяем по формуле

(7)

=1.41;

Производим корректировку по учебному пособию В.А. Сусликова «Металллорежущие станки»

Производим расчет частот вращения каждой ступени и их корректировку по учебному пособию

коректируем = 31,5 мин^-1

коректируем = 45,0 мин^-1

коректируем = 63,0 мин^-1

коректируем = 90,0 мин^-1

коректируем = 125,0 мин^-1

коректируем = 180 мин^-1

коректируем = 250 мин^-1

коректируем = 355 мин^-1

коректируем = 500 мин^-1

коректируем = 710 мин^-1

коректируем = 1000 мин^-1

коректируем = 1400 мин^-1

Структурные сетки приведены на рисунке 7.

Рисунок 7. Структурные сетки



1.4 Определение необходимой мощности привода и выбор электродвигателя

Мощность резания N_рез, кВт определяем по формуле

(8)

где v, м/мин - скорость вращения шпинделя,

t, мм - глубина резания,

z - число зубьев шестерни.

;

На основе полученных данных выбираем асинхронный трехфазный электродвигатель 4А100L4У3. При выборе типа двигателя учитывали условия работы машины, ее назначение и возможности наилучшего использования мощности двигателя. Основные характеристики электродвигателя представлены в таблице 4

Таблица 4. Характеристики электродвигателя

Характеристика	Значение
Мощность, кВт	4,0
Частота вращения, мин-1	1430
КПД, %	84



2. Кинематический расчет привода

2.1 Разработка кинематической схемы, построение графика частот вращения привода

График частот вращения привода представлен на рисунке 8.

Рисунок 8. График частот вращения привода

2.2 Расчет количества зубьев зубчатых колес

Определяем основные параметры зубчатых колес. Зубчатые колеса представлены в таблице 5.

Таблица 5. Зубчатые колеса коробки скоростей

Номер по порядку	Z1	Z2	Z3	Z4	Z5	Z6	Z7
Количество зубьев	42	42	49	35	56	28	40

Номер по порядку	Z8	Z9	Z10	Z11	Z12	Z13	Z14
Количество зубьев	40	59	21	27	54	65	16

1 группа



z1гр. = Z₁ + Z₂ = Z₃ + Z₄ = Z₅ + Z₆ = const

z1гр. = 42 + 42 = 49 + 35 = 56 + 28 = const

z1гр. = 84 = 84 = 84 = const

2 группа

z2гр. = Z₇ + Z₈ = Z₉ + Z₁₀ = const

z2гр. = 40 + 40 = 59 + 21 = const

z2гр. = 80 = 80 = const

3 группа

z3гр. = Z₁₁ + Z₁₂ = Z₁₃ + Z₁₄ = const

z3гр. = 27 + 54 = 65 + 16 = const

z3гр. = 81 = 81= const

2.3 Расчет модуля зубчатого зацепления

Модуль зубчатого зацепления определяем по формуле

(9)

где - коэффициент учитывающий форму зуба,

- крутящий момент,

- коэффициент ширины шестерни,

z - количество зубьев шестерни

- вспомогательный коэффициент, который определяется по формуле

(10)

где - предельное напряжение

Крутящий момент М_кр, Нм определяем по формуле

Определяем крутящий момент первого зацепления

Определяем крутящий момент второго зацепления

Определяем крутящий момент третьего зацепления

Определяем модуль зубчатого зацепления для первого зацепления

Определяем модуль зубчатого зацепления для второго зацепления

Определяем модуль зубчатого зацепления для третьего зацепления



2.4 Расчет параметров зубчатых колес

По учебному пособию В.А. Сусликова «Металлорежущие станки» выбираем материал для зубчатых колес сталь 40Х

Ширина шестерни В, мм зубчатых колес определяется по формуле

(12)

где D, мм - делительный диаметр который определяется по формуле

(13)

где m - модуль зубчатого зацепления,

z - количество зубьев ведущей шестерни

Диаметр выступов определяется по формуле

(14)

Диаметр впадин определяется по формуле

(15)

Расчетное межосевое расстояние определяется по формуле

(16)

Определяем параметры зубчатых колес первой группы

= 42

= 42

= 49

= 35

= 56

= 28

Определяем параметры зубчатых колес второй группы

= 40

= 40

= 59

= 21

Определяем параметры зубчатых колес для третьей группы

= 27

= 54

= 65

= 16

2.5 Расчет параметров валов

Крутящий момент определяем по формуле

(17)

Диаметр валов d, мм определяем по формуле

(18)

где - допускаемое напряжение,20… 25 МПа

Определяем крутящий момент и диаметр первого вала

Определяем крутящий момент и диаметр второго вала

Определяем крутящий момент и диаметр третьего вала

Определяем крутящий момент и диаметр четвертого вала

2.6 Смазка коробки скоростей

Внимательное отношение к смазке, нормальная работа системы смазки является гарантией безотказной работы станка и его долговечности. На станке имеются две изолированные централизованные системы смазки:

Зубчатых колес, подшипников коробки скоростей и элементов коробки переключения скоростей;

Зубчатых колес, подшипников коробки подач, консоли, салазок, направляющих консоли, салазок и стола.

Масляный резервуар и насос смазки коробки скоростей находятся в станине. Масло в резервуар заливается через угольник 14 до середины масло указателя 4 (рисунок 9). При необходимости уровень масла должен пополняться. Слив масла производится через патрубок 13. Контроль за работой системы смазки коробки скоростей осуществляется посредством маслоуказателя 3. Масляный резервуар и насос смазки узлов, обеспечивающих движений подачи, расположены в консоли. Масло заливается в резервуар через угольник 11 до середины маслоуказателя 12. Превышать этот уровень не рекомендуется: заливка выше середины маслоуказателя может привести к подтекам масла из консоли и коробки подач. Кроме того, при переполненном резервуаре масло через рейки затекает в корпус коробки переключения, что может привести к порче конечного включателя кратковременного включения двигателя подач. При снижение уровня масла до нижней точки маслоуказателя необходимо пополнять через пробку 10, расположенную в нижней части консоли с левой стороны. Консоль за работой системы смазки коробки подач и консоли осуществляется маслоуказателем 6. Работа системы смазки считывается удовлетворительной, если масло каплями вытекает из подводящей трубки , наличие струйки или заполнение ниже указателя маслом свидетельствует о хорошей работе масляной системы. Направляющие стола, салазок, консоли, механизмы привода продольного хода, расположенные в салазках, смазываются периодически маслом от насоса, расположенного в консоли. Масло для смазки этих узлов поступает из резервуара консоли. Смазка направляющих консоли и направляющих салазок, стола и механизмов привада продольного хода производится нажатием на кнопки 8 и 9. Достаточность смазки оценивается по наличию масла на направляющих. Смазка должна производиться с учетом степени загрузки станка, как правило, перед работой (ориентировочно два раза в смену при длительности 15-20 с). Смазку подшипников концевых опор винта продольной подачи производят шприцеванием через точки 5. Смазка подшипников серьги - капельная. Залив масла производится через пробки 1 до середины маслоуказателя 2. Смазка считается достаточной, если на поверхность скольжения поступает одна капля через 2-3 минуты.

Рисунок 9. Карта смазки

Размещено на Allbest.ru

...