Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Воронежский государственный технический университет»

Факультет заочного обучения

Кафедра «Автоматизированное оборудование машиностроительного производства»

Контрольная работа

На тему: «Металлорежущие станки»

Выполнила: студентка группы ТМ - 131 Л.В. Кононова

Руководитель: Ю.Э. Симонова

Воронеж 2016



Содержание

Введение

1. Классификация движений на металлорежущих станках

1.1 Формообразующие движения

1.2 Установочные движения

1.3 Делительные движения

1.4 Вспомогательные движения

1.5 Управляющие движения

2. Сложные кинематические связи в металлорежущих станках

3. Направляющие скольжения. Конструктивные формы и материал

3.1 Типы направляющих

3.2 Направляющие смешанного трения (скольжения)

3.3 Конструктивные формы направляющих скольжения

3.4 Материалы направляющих

4. Кинематическая структура токарно-винторезного станка 16К20

Заключение

Список использованной литературы



Введение

Цель выполнения работы: проверка теоретических знаний, полученные при изучении дисциплины «Металлорежущие станки», выявление способности давать графическое пояснение конструктивных элементов и кинематических взаимосвязей станочного оборудования различных типов.

Задачи:

При выполнении контрольной работы получить навыки использования технической и справочной литературы, приобрести опыт в постановке и решении технологических и конструкторских задач.

Дать развернутый ответ на следующие вопросы: 1. классификация движений на металлорежущих станках; 2. сложные кинематические связи в металлорежущих станках; 3. направляющие скольжения, конструктивные формы и материалы; 4. привести кинематическую структуру токарно-винторезного станка 16К20.

металлорежущий станок кинематический скольжение



1. Классификация движений на металлорежущих станках

Все движения в металлорежущих станках называются исполнительными и по их целевому назначению делятся на:

1) формообразующие;

2) установочные;

3) делительные;

4) управляющие;

5) вспомогательные.

1.1 Формообразующие движения

Так как формообразующие движения участвуют в формообразовании, они являются одновременно движениями резания. Различают следующие движения резания.

Главное движение (движение резания) - это движение обеспечивающее отделение припуска, то есть подвод материала к режущему клину. Если в станке только одно формообразующее движение, то это движение резания. Это движение может быть как вращательным так и поступательным.

Движение подачи - это движение, обеспечивающее непрерывный подвод под режущую кромку новых участков заготовки. Если в станке два формообразующих движения, то одно из них, как правило, с меньшей скоростью, является движением подачи. Движений подач в станке может не быть совсем, в этом случае это движение реализуется инструментом, а может быть не- сколько это бывает в том случае, если для формообразования используется два метода формообразования.

Движение врезания - это движение, при котором происходит врезание инструмента на заданную ширину режущей кромки, или выход на заданный режим резания.

Перечисленные выше движения являются режимными, то есть скорость их рассчитывается в зависимости от основных параметров материала, инструмента и д.р.

Делительные формообразующие движения - это движения, которые осуществляют непрерывное деление поверхности заготовки в процессе резания. Скорость этого движения является функцией скорости главного движения или скорости подачи, а аргументами этой функции являются параметры инструмента или заготовки.

1.2 Установочные движения

Установочными называют движения заготовки и инструмента, необходимые для перемещения их в такое относительное положение, при котором становится возможным с помощью формообразующих движений получать поверхности требуемого размера. Примером установочного движения является поперечное движение резца для установления его в положение, позволяющее получить круговой цилиндр требуемого диаметра D.

1.3 Делительные движения

Делительными называют движения, необходимые для обеспечения равномерного расположения на заготовке одинаковых образуемых поверхностей. Например, при нарезании двухзаходной резьбы фасонным резцом. После нарезания одной винтовой канавки требуется повернуть заготовку на 180° для нарезания второй винтовой канавки. Поворот заготовки на 180° и будет делительным движением. Движением деления будет также движение поворота дисковой фрезы на определённый угол при затыловании ее зубьев. Делительные движения могут быть периодическими или непрерывными, что зависит в основном от конструкции режущего инструмента.

1.4 Вспомогательные движения

К вспомогательным движениям относятся движения, обеспечивающие установку, зажим, освобождение, транспортирование, быстрое перемещение заготовки и режущего инструмента в зону резания, смазывание, удаление стружки, правку инструмента и т. п.

1.5 Управляющие движения

К движениям управления относят те, которые совершают органы управления, регулирования и координирования всех других исполнительных движений станка. К таким органам относятся муфты, реверсирующие устройства, кулачки, ограничители хода и др. Любое исполнительное движение в станке можно охарактеризовать пятью пространственными параметрами:

-- траекторией;

-- скоростью;

-- направлением;

-- путем;

-- исходной точкой.

В зависимости от характера движения его настраивают по одному или нескольким параметрам. Наиболее важным параметром является скорость.



2. Сложные кинематические связи в металлорежущих станках

Каждое исполнительное движение в металлорежущем станке создается кинематической группой. Кинематической группой называется совокупность:

-- источника движения,

-- исполнительного органа;

-- кинематических связей,

-- органов настройки, обеспечивающих заданные параметры движения.

В качестве источника движения чаще всего используется электродвигатель. Исполнительными органами в станке являются: шпиндель; стол; салазки; суппорт; ползун и т.д. Кинематические связи представляют собой совокупность различных механических передач: зубчатых; червячных; ремённых и т.д. В качестве органов настройки используются гитары сменных колес, коробки скоростей и подач.

В зависимости от числа исполнительных движений, реализуемых кинематической группой, группы делятся на простые с одним движением, и на сложные с двумя или более жестко взаимосвязанными движениями. Количество исполнительных движений, необходимых для реализации кинематической группой, зависит от вида обрабатываемой поверхности и выбранного метода формообразования.

Сложные кинематические группы имеют внутреннюю кинематическую связь между исполнительными движениями, а, следовательно, между исполнительными органами, и связь наружную между источником движения и внутренней связью.

Совокупность кинематических групп, реализующих все исполнительные движения, образуют кинематическую структуру станка. Кинематическая структура наглядно показывает все исполнительные движения в станке и связи между источниками движений и исполнительными органами, а так же связь между отдельными исполнительными движениями.

Различают три типа кинематических структур: элементарные; сложные; комбинированные.

Сложные кинематические структуры -- это структуры, состоящие из сложных групп. Они обозначаются буквой С и двумя цифрами первая цифра обозначает количество групп, а вторая количество исполнительных движений.

В винторезном станке, структурная схема которого представлена на рис. 1, исполнительное движение формообразования Фv(В1П2) -- сложное, состоящее из двух взаимосвязанных элементарных движений.

Для создания этого движения привлекаются дополнительные связи между исполнительными звеньями (шпинделем и резцом) одного сложного исполнительного органа. Таким образом, чем сложнее исполнительное движение, тем больше механизмов участвуют в его обеспечении.

Рисунок 1. Структурная схема винторезного станка



3. Направляющие скольжения. Конструктивные формы и материал

3.1 Типы направляющих

Направляющие служат для перемещения по станине подвижных узлов станка, обеспечивая правильность траектории движения заготовки или детали и для восприятия внешних сил.

В металлорежущих станках применяются направляющие:

1. скольжения (смешанного трения);

2. качения;

3. комбинированные;

4. жидкостного трения;

5. аэростатические.

Область применения того или иного типа направляющих определяется их достоинством и недостатками.

В зависимости от траектории движения подвижного узла направляющие делятся на прямолинейные и круговые. В зависимости от расположения направляющие делятся также на горизонтальные, вертикальные, наклонные.

3.2 Направляющие смешанного трения (скольжения)

Направляющие смешанного трения (скольжения) характеризуются высоким и непостоянным по величине трением и применяются при малых скоростях перемещения по ним суппортов или столов. Разница значения силы трения покоя по сравнению с трением движения зависит от скорости движения и приводит к скачкообразному движению узлов при малых скоростях. Это явление не позволяет применять их в станках с программным управлением, а значительное трение вызывает износ и снижает долговечность направляющих.

Для устранения этих недостатков применяются:

-- специальные масла;

-- накладки из антифрикционных материалов;

-- термообработка до HRC 48…53 (повышает износостойкость);

-- специальные покрытия (хромирование);

-- напыление слоем молибдена;

-- наполненный фторопласт (с коксом, бронза).

3.3 Конструктивные формы направляющих скольжения

Конструктивные формы направляющих скольжения разнообразны. Основные формы представлены на рис. 2. Очень часто используют сочетание направляющих различной формы.

Треугольные направляющие (рис. 2, а) обеспечивают автоматический выбор зазоров под собственным весом узла, но сложны в изготовлении и контроле. Прямоугольные направляющие (рис. 2, б) просты в изготовлении и контроле геометрической точности, надежны, удобны в регулировании зазоров -- натягов, хорошо удерживают смазку, но требуют защиты от загрязнения. Они нашли применение в станках с ЧПУ. Трапециевидные (рис. 2, в) контактны, но очень сложны в изготовлении и контроле. Имеют простые устройства регулирования зазора, но они не обеспечивают высокой точности сопряжения. Цилиндрические направляющие (рис. 2, г) не обеспечивают высокой жесткости, сложны в изготовлении и применяют их обычно при малых длинах хода.



Рисунок 2. Конструктивные формы направляющих скольжения: а) треугольные; б) прямоугольные; в) трапециевидные; г) цилиндрические

3.4 Материалы направляющих

Непосредственный контакт сопряженных поверхностей в направляющих смешанного трения предъявляет высокие требования к выбору материала.

Материал во многом влияет на износостойкость направляющих и определяет плавность движения узлов. Для исключения явления -- схватывания, пару трения комплектуют из разнородных материалов.

Чугунные направляющие из серого чугуна, выполненные за одно целое с базовой деталью (станиной), просты и дешевы, но не обеспечивают долговечности. Для повышения износостойкости их подвергают закалке до твердости HRC 48…53 или покрывают хромом (при слое хрома толщиной 25…50 мкм обеспечивается твердость до HRCЭ 68…72, а также производят напыление на рабочие поверхности направляющих слоя молибдена или сплава с содержанием хрома. Для исключения схватывания покрывают одну из пар сопряжения, как правило, неподвижную.

Стальные направляющие выполняются в виде отдельных планок, которые крепятся к базовым деталям, к стальным станинам приваривают, а к чугунным прикрепляют винтами или приклеивают. Для стальных накладных направляющих применяют малоуглеродистые стали (сталь 20, 20Х, 20ХНМ) с последующей цементацией и закалкой до твердости HRCЭ 60…65, азотируемые стали 40ХФ, 30ХН2МА с глубиной азотирования 0,5 мм и закалкой до твердости HV800-1000.

Цветные сплавы типа бронз БрОФ10-1, Бр.АМц 9-2, цинковый сплав ЦАМ 10-5 в паре со стальными и чугунными направляющими обладают высокой износостойкостью, исключают задиры. Однако из-за высокой стоимости они применяются редко и используются только в тяжелых станках.

Для снижения коэффициента трения и повышения демпфирования в направляющих скольжения находят применение пластмассы, которые обладают хорошими характеристиками трения, но у них низкая износостойкость при абразивном загрязнении, и незначительная жесткость. Из пластмасс в станках для направляющих используют фторопласт, композиционные материалы на основе эпоксидных смол с присадками дисульфида молибдена, графита.



4. Кинематическая структура токарно-винторезного станка 16К20

Токарно-винторезный станок 16К20 предназначен для выполнения различных токарных работ и нарезания метрической, модульной, дюймовой и резьб.

По правилам обозначения станков модель 16К20 обозначает: 1 - группа - токарные станки, 6 - подгруппа - токарно-винторезные станки, К - поколение серии станков, 20 - главный параметр станка - высота центров над станиной (220 мм).

Кинематическая схема приведена для понимания связей и взаимодействия основных элементов станка. На выносках проставлены числа зубьев (г) шестерен (звездочкой обозначено число заходов червяка).

Общий вид токарно-винторезного станка 16К20 представлен на рис. 3.

Рисунок 3. Общий вид токарно-винторезного станка 16К20

Технические характеристики токарного станка 16К20 приведены в таблице 1.



Таблица 1 Технические характеристики токарного станка 16К20

Наибольший диаметр заготовки, мм:
над станиной 400 над поперечным суппортом 220
Наибольший диаметр прутка, мм 50
Расстояние между центрами, мм 710; 1000 1400; 2000
Наибольшая длина обработки, мм 640; 930; 1330, 1930
Частота вращения шпинделя, мин-1 12,5-1600
Подача, мм/об: продольная 0,05-2,8 поперечная 0,025-1,4
Нарезаемая резьба: метрическая, шаг, мм 0,6-112 дюймовая, число витков на 1 56-0,26 модульная, шаг в модулях 0,5-112 питчевая, шаг в питчах 56-0,25
Мощность главного электродвигателя, кВт 10

Кинематическая схема станка 16К20 приведена на рис. 4

Рисунок 4. Кинематическая схема станка 16К20

От электродвигателя Д1 через клиноременную передачу 148/268 вращение передается на входной вал II коробки передач станка. Муфта М1 на этом валу позволяет получить через двойной блок зубчатых колес 56/34 и 51/39 прямое вращение вала III или через зубчатые колеса 50/21 и 36/38 -- обратное вращение. Через блок зубчатых колес 29/47, 21/55 или 38/38 вал IV получает шесть частот вращения в прямом направлении (соответствует вращению шпинделя против часовой стрелки) и три частоты вращения -- в обратном. С вала IV через двойной блок зубчатых колес 60/48 или 30/60 шпиндель VII получает двенадцать высоких частот вращения (либо шесть - в обратном направлении).

Двенадцать низких частот вращения шпинделя передаются через валы IV и VI перебора с помощью двойного блока зубчатых колес 45/45и 15/60 и зубчатых передач 18/72 и 30/60/. Для включения этой цепи зубчатое колесо z=60 двойного блока сцепляется с зубчатым колесом z=30 вала VI.

На высоких частотах вращения шпинделя группа зубчатых колес на валах V и VI не участвует в передаче мощности от двигателя на шпиндель, что повышает динамические свойства привода главного движения. Всего в шпинделе передается 22 частоты вращения, так как две частоты совпадают. Минимальная частота вращения шпинделя 12,5 мм^-1; максимальная 1600.

Аналогично могут быть определены другие промежуточные частоты вращения. Перемещение суппорта при нарезании резьбы , при продольной или поперечной подаче осуществляется по кинематической цепи механизма подач. От шпинделя VII вращение передается валу VIII через зубчатые колеса 60/60. Для увеличения шага нарезаемой резьбы или подачи используется звено увеличения шага: вращение снимается с вала IV через зубчатые колеса 45/45, что позволяет увеличить подачу в 4 или 16 раз. Далее через колеса 30/45 или цепочку реверса 30/25.45, гитару сменных зубчатых колес a/b и c/d вращение передается на приемный вал Х коробки передач.

Через колеса 28/38 и зубчатые передачи 28/28, 28/35, 30/25 или 42/30 вал XII и через муфту М4 вал XIII получают четыре частоты вращения, используемые при нарезании метрических и модульных резьб. Дюймовые резьбы нарезаются через кинематическую цепь 28/38, муфту М3 и колеса 30/33. Вращение выходному валу XV передается через различные комбинации включения зубчатых колес на валах XIII, XIV, XV.

Настройка коробки подач на выбранную подачу или шаг нарезаемой резьбы производится перемещением блока зубчатых колес z=18 и z=28 и включением муфт М2, М3, М4 и М5. Муфта М5 передает вращение на ходовой винт XIX для нарезания резьб, а при отключенной муфте М5 через зубчатые колеса 23/40, 24/39, муфту обгона М6 и колеса 28/35 -- на ходовой валик XVI для работы с продольной и поперечной подачами.

С ходового валика XVI зубчатыми колесами 30/32/32/30 через муфту М7, червячную передачу 4/21 вращение сообщается зубчатому колесу z=36. Продольное перемещение суппорта осуществляется через зубчатые колеса z=41, муфты М8 или М9, зубчатые передачи 17/66 на реечную шестерню z=10. Для поперечного перемещения суппорта вращение от колеса z=36 передается через зубчатые колеса z=36, муфты М10 или М11, зубчатые передачи 34/29/16 на винт поперечных салазок XXI C c шагом 5мм.

Ускоренные продольные или поперечные перемещения суппорта осуществляется от двигателя Д2, связанного с ходовым валиком клиноременной передачей 85/127. Муфта обгона М6 не препятствует быстрому вращению валика от включенных зубчатых колес в коробке подач.

Направление подачи и быстрых перемещений суппорта определяется включением одной из четырех муфт М8…М11, управляемых одной рукояткой.



Заключение

При выполнении работы получены навыки использования технической и справочной литературы, приобретены опыт в постановке и решении технологических и конструкторских задач.

Дан развернутый ответ на следующие вопросы: 1. классификация движений на металлорежущих станках; 2. сложные кинематические связи в металлорежущих станках; 3. направляющие скольжения, конструктивные формы и материалы; 4. привести кинематическую структуру токарно-винторезного станка 16К20.



Список использованной литературы

1. Пуш, В.Э. Металлорежущие станки [Текст]: учеб. пособие / В.Э. Пуш, В.Г. Беляев и др.; под ред. В.Э. Пуша.- М.: Машиностроение, 1986. - 420 с.

2. Пачевский, В.М. Кинематика и исполнительные механизмы металлорежущих станков [Текст]: учеб. пособие / В.М. Пачевский, Л.Н. Дедушенко, Л.А. Федотова. - Воронеж: ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2004. - 202 с.

3. Справочник технолога-машиностроителя [Текст]. - В 2-х т. Т.2. / под ред. А.М. Дальского, А.Г. Суслова, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 2001. - 496 с.

4. Схиртладзе, А. Г. Технологическое оборудование машиностроительных производств [Текст]: учеб. пособие для машиностроит. спец. вузов / А.Г. Схиртладзе, В. Ю. Новиков; под ред. Ю. М. Соломенцева. - 2-е изд., перераб, и доп. - М.: Высш. шк., 2002. - 407 с.

5. Трофимов, В.В. Оборудование машиностроительного производства [Текст]: учеб. пособие / Трофимов В.В., Трофимов В.Т. - Воронеж: ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2002. - 160 с.

6. Черпаков Б.И. Металлорежущие станки [Текст]: учебник / Б.И. Черпаков, Т.А. Альперова. - М.: Academia, 2003. - 368 с.

7. Стандарт предприятия 62-2007. Текстовые документы (курсовые работы (проекты), рефераты, отчеты по лабораторным работам, контрольные работы). Правила оформления [Текст] / ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет».- Воронеж: ВГТУ, 2007. - 53 с.

Размещено на Allbest.ru

...