Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Проектирование сверлильно-фрезерного станка - файл РЕФЕРАТ.doc


Проектирование сверлильно-фрезерного станка
скачать (3040 kb.)

Доступные файлы (39):

~WRL1021.tmp
~WRL3365.tmp
~WRL3800.tmp
~WRL4091.tmp
РЕФЕРАТ.doc1863kb.29.05.2009 10:30скачать
Вал 3.frw
Вал 3 б.frw
Кинематическая схема.фрагмент.рис..cdw.frw
м1.frw
м2.frw
м3.frw
м4.frw
м5.frw
м6.frw
м7.frw
м8.frw
Натяжение ремня 5.2.1..frw
Расположение 1.frw
Расположение 2.frw
Гидравлика.cdw
Кинематическая схема станка.cdw
Коробка скоростей.cdw
Планшайба.cdw
поворотный стол.cdw
Расположение составных частей станкка.cdw
Расположение составных частей станкка Лист 2.cdw
СК36.cdw
л.1 СП.cdw
л.2 СП.cdw
л.3 СП.cdw
л.1 СП.cdw
л.2 СП.cdw
л.1 СП.cdw
л.2 СП.cdw
л.3 СП.cdw
Технологический лист.cdw
Червячная передача.cdw
Шпиндельный узел 1.cdw
Шпиндельный узел 2.cdw

содержание
Загрузка...

РЕФЕРАТ.doc

  1   2
Реклама MarketGid:
Загрузка...




РЕФЕРАТ

Объем пояснительной записки содержит 110 страниц, 8 таблиц, 15 рисунков, 3 приложения.

Объем графических документов 12 листов.
ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СХЕМА, ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА, КОНСТРУКЦИЯ, КОРОБКА СКОРОСТЕЙ, ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК, ПРИВОД ГЛАВНОГО ДВИЖЕНИЯ, ПРИВОД ПОДАЧ, СТАНОК, ШПИНДЕЛЬ, ПОДШИПНИКИ.
Целью дипломного проекта является разработка координатно-расточного - сверлильно - фрезерного станка.

В пояснительной записке произведен анализ и обзор станков аналогичного назначения. Произведено обоснование технических характеристик проектируемого станка. Выполнены кинематические расчеты привода главного движения, прочностные расчеты. В записке описана конструкция основных узлов станка. Произведено экономическое обоснование проектируемого станка. В записку вложены разделы стандартизации контроля качества продукции, охраны труда и безопасности жизнедеятельности, экологии.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение………………………………………………………………….....6

  1. Технологическое обоснование проекта……………………………....7

  2. Обзор и анализ конструкций станков аналогичного назначения…...9

    1. Станок модели TXK160 Fanuc …………………………………...10

      1. Основные технические данные…………………………………...10

    2. Станок модели TK611C…………………………………………...11

      1. Основные технические данные…………………………………...11

    3. Станок модели 2А622Ф4………………………………………….13

      1. Основные технические данные…………………………………...14

    4. Станок модели ИР500ПМФ4……………………………………..14

      1. Основные технические данные…………………………………...14

    5. Станок модели 2254ВМФ4……………………………………….15

2.5.1. Основные технические данные…………………………………...16

2.6. Станок модели 2А620Ф1-1……………………………………….16

2.6.1. Основные технические данные…………………………………...17

2.7. Станок модели 2А459АФ4………………………………………..18

2.7.1. Основные технические данные…………………………………...18

  1. Обоснование технических характеристик станка…………………..24

    1. Определение габаритных размеров обрабатываемых заготовок…………………………………………………………...24

    2. Выбор глубины резания…………………………………………..25

    3. Выбор предельных значений подач……………………………...26

    4. Выбор предельных скоростей резания…………………………..27

    5. Определение предельных частот вращения шпинделя…………29

  2. Расчет и выбор электродвигателей…………………………………..30

  3. Кинематический расчет привода главного движения……………...31

    1. Определение числа ступеней коробки скоростей……………….31

    2. Разработка кинематической схемы коробки скоростей………...33

    3. Построение графика частот вращения шпинделя……………….34

    4. Расчет чисел зубьев передач……………………………………...35

  4. Описание компоновки и кинематической схемы станка…………..36

  5. Прочностные расчеты приводов и узлов станка……………………45

    1. Расчет на прочность зубчатых передач………………………….45

    2. Расчет клиноременной передачи…………………………………48

    3. Расчет шпинделя на жесткость…………………………………...52

    4. Расчет валов на прочность………………………………………..54

    5. Определение долговечности опор………………………………..60

    6. Расчет на прочность болтового соединения шестерни Z = 88 с шестерней Z = 62………………………………………………………………...62

  6. Описание основных узлов станка, его конструктивных особенностей, наладки и работы………………………………………………..64

    1. Станина…………………………………………………………….64

    2. Стойка……………………………………………………………...65

    3. Стол………………………………………………………………...66

    4. Шпиндельная бабка……………………………………………….67

    5. Коробка скоростей………………………………………………...68

    6. Шпиндельный узел………………………………………………..69

    7. Устройство зажима инструмента………………………………...69

    8. Стол поворотный делительный кантуемый……………………..70

8.8.1. Технические характеристики……………………………………..71

  1. Описание гидравлической схемы……………………………………74

    1. Схема гидравлическая принципиальная…………………………74

      1. Описание работы…………………………………………………..76

    2. Система централизованной периодической смазки…………….80

      1. Описание работы системы централизованной периодической смазки ……………………………………………………………………………80

  2. Экономическое обоснование проекта………………………………83

  3. Стандартизация и контроль качества продукции………………….88

11.1 Карта технического уровня и качества проектируемого станка…89

11.2 Анализ унифицированных узлов проектируемого станка………..92

11.3 Средства активного контроля, использованные в проектируемом станке…………………………………………………………………………….92

11.4 Методика испытаний и приемки станка…………………………..93

  1. Охрана труда и техника безопасности……………………………100

    1. Анализ опасных и вредных производственных факторов……100

    2. Электробезопасность……………………………………………104

    3. Пожарная безопасность…………………………………………105

13. Экология……………………………………………………………..106

Заключение……………………………………………….……………...109

Библиографический список………………………………….…………110

Приложение 1. Спецификация………………………………………....111

Приложение 2. Спецификация…………………………………………113

Приложение 3. Спецификация…………………………………………116

ВВЕДЕНИЕ

Станки координатно-расточной группы предназначены для обработки корпусных деталей с высокой точностью. Получение высокой точности зависит от многих параметров. Динамическая точность станка оказывает существенное влияние на точность обработки. Современный рынок требует от производителя станков увеличения количества номенклатуры обрабатываемых изделий на станке, повышения скорости обработки, а так же повышения числа одновременно управляемых координат от ЧПУ станка в процессе обработки изделий.

В данной работе разработан сверлильно – фрезерный координатно расточной станок с повышением частоты вращения привода главного движения, а также повышением одновременно управляемых координат от ЧПУ станка.
^ 1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА

В современном машиностроении, для достижения высокого уровня качества производства, перед производителем стоит ряд вопросов, по решению которых он сталкивается с рядом проблем. Выбор номенклатуры изделий, способы получения заготовок, выбор оптимального технологического процесса, станочного оборудования, выбор средств контроля готовых изделий, решение по вопросу реализации изделий, ряд вопросов с вязанных с экологией и многих других. Безусловно, не должна оказаться без внимания и экономическая сторона на всех стадиях производства.

При выборе станочного оборудования, в первую очередь, должна оцениваться степень загруженности того или иного станка в цехе в целом. Для чего производиться анализ всех возможных вариантов обработки того или иного изделия.

В данном дипломном проекте производиться обработка корпусной детали основание люнета из материала Сч 20 ГОСТ1412–85, в которой обрабатываются два отверстия мм и два отверстия мм, расположенных под углом 12030'.[1]

Обработка данной детали имеет определенного рода сложность по достижению точного угла между осями обрабатываемых отверстий и точности самой обработки. Обработка на универсальном оборудовании внесла бы не мало хлопот по решению данного вопроса с последующим экономическим оттенком. Скорее всего, потребовалось бы проектирование специального приспособления, что неотразимо бы внесло свою лекту в экономическую часть, а так же наличие необходимого типа станков на предприятии, с достаточной степенью точности.

Существенно облегчило бы задачу наличие станка с ЧПУ и встроенным поворотным столом с числовой индикацией, что несказанно бы отразилось на времени и точности позиционирования детали в процессе обработки. На сегодняшний момент промышленность хорошо оснащена станками данного типа, с возможностью четырех координатной обработки и даже более, с достаточной степенью точности начинаю от класса В и вплоть до С. Без условно производство таких станков обходиться не дешево, гораздо легче и дешевле осуществить модернизацию уже имеющегося оборудования, за счет внедрения новых технологий, современных устройств, систем и т.д..

В данном дипломном проекте обработка детали производиться на координатном сверлильно-фрезерном расточном станке с числовым программным управлением модели 2А459АФ4 , который в свою очередь обладает всем рядом возможностей для достижения всех требований по обработке детали представителя. Станок обладает наличием поворотного стола с ценой деления 0,001 градусов и достаточным рядом чисел оборотов шпинделя для обработки деталей данного типа, массы и размера. Другие технические характеристики станка представлены ниже в разделе обзора и анализа конструкций станков аналогичного назначения.

Заготовка должна иметь минимальные деформации от действия сил резания, зажима и собственного веса. При обработке отверстия по седьмому квалитету точности первым технологическим переходом является черновое растачивание, а за ним следует чистовое растачивание.[1].

. (1.1)

При черновом растачивании отверстий  45 и  52 мм:

.

При чистовом растачивании отверстий  45 и  52 мм:

,

где Cv - коэффициент; Тm - стойкость резца; t - глубина резания; S - подача; К - поправочный коэффициент.

^ 2. ОБЗОР И АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ СТАНКОВ АНАЛОГИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Координатно-расточные станки предназначены для обработки отверстий с высокой точностью относительно базовых поверхностей в корпусных деталях, кондукторных плитах, штампах в единичном и мелкосерийном производстве. На них производятся практически все операции, выполняемые на расточных станках. Кроме того, на них можно производить разметочные операции. Для точного измерения координатных перемещений станки снабжены различными механическими, оптико-механическими, индуктивными и электронными устройствами отсчета.

По компоновке станки выполняются одностоечными и двух стоечными. Главным движением является вращение шпинделя, а движением подачи вертикальное перемещение шпинделя, продольное и поперечное перемещение стола или стойки (поперечное). Установочные движения в одностоечных станках - продольное и поперечное перемещение стола на заданные координаты и вертикальное перемещение шпиндельной бабки в зависимости от высоты детали; в двух стоечных станках - продольное перемещение стола, поперечное перемещение шпиндельной бабки по траверсе и вертикальное перемещение траверсы со шпиндельной бабкой.

Точность линейных перемещений 2 – 8 мкм, а угловых - до 5'. Станки необходимо устанавливать на специальных виброизолирующих фундаментах в термоконстантных помещениях с температурой воздуха 20 + 0,2 ° С. Для достижения высокой точности обработки к основным элементам станков предъявляют высокие требования к конструкции станка, качеству изготовления, монтажу и сборке, точности систем отсчета координат.

Анализ обработки корпусных деталей, наиболее трудоемких по характеру выполнения технологического процесса, показал, что на сверление отверстий и нарезание резьб затрачивается 70% времени обработки, на фрезерование - 20% и на растачивание - 10%. Поэтому одним из важнейших путей повышения производительности обработки на станках сверлильно-расточной группы является сокращение времени установки заготовки в рабочую позицию, смены и крепления инструмента, введение комплексной обработки различными инструментами. Это может быть достигнуто применением устройств предварительного набора координат, систем знаковой индикации, ЧПУ, предварительной размерной настройки инструмента вне станка, автоматической сменой инструмента, расширением возможностей станков за счет изменения конструкции станков с револьверными инструментальными головками или инструментальными магазинами с быстрой заменой инструмента. Производительность многооперационных станков в 3 – 8 раз выше по сравнению с универсальными станками

Ниже представлен обзор станков аналогичного назначения, включая модернизируемые станок модели 2А459АФ4.

^ 2.1 Станок модели TXK160 Fanuc

Горизонтально-расточной станок марки TXK160 с ЧПУ Fanuc (обеспечивает контроль по 4-м осям). На станках производится сверление, зенкерование, развертывание отверстий, растачивание отверстий консольными и двухопорными оправками, фрезерование плоскостей (в том числе по прямоугольному контуру), нарезание резьб, обтачивание торцов и цилиндрических поверхностей с помощью радиального суппорта планшайбы.

Увеличена площадь рабочего стола и горизонтальное перемещение.

На осях X/Y/Z используются прямолинейные направляющие, что обеспечивает высокую точность позиционирования.

^ 2.1.1 Основные технические данные

Размер рабочего стола, мм 1300 Х 600

Ширина Т образного паза, мм / количество пазов 18/5

Перемещение по оси X, мм 1050

Перемещение по оси Y, мм 800

Перемещение по оси Z, мм 500

Конус шпинделя ВТ 50

Максимальная скорость вращения шпинделя, об/мин 3000

Мощность электродвигателя основного вала,кВт 5.5/ 7.5

Скорость подачи X,Y,Z, мм/мин 1-3000

Ускорение свободного перемещения X,Y,Z, мм/мин 18000

Точность позиционирования по осям X,Y,Z, мм ± 0.015

Система управления Е60,М64AS, ANUC

Суммарная мощность кВт 20

Габариты 2550Х3000Х2500

Масса , кг 6000

^ 2.2 Станок модели TK611C/IV

TK611C/IV является горизонтально-расточным станком с системой ЧПУ. Произвольный контроль осей X, Y, Z и одновременный контроль всех трех осей, с ЧПУ Fanuc/Siemens. Станок может быть укомплектован четвертой осью. Благодаря вращающемуся столу можно производить обработку сложных и больших фигурных деталей и штампов.

^ 2.2.1 Основные технические данные

Диаметр шпинделя, мм 110

Размер рабочего стола, мм 1320X1010

Количество Т-образных пазов/ширина, мм 7/22

Расстояние между двумя отверстиями, мм 125

Максимальный вес загрузки стола, кг 5000

Расстояние от центра шпинделя до крышки стола, мм 5-1205

Продольный и поперечный ход стола, мм 1800X1300

Вертикальный ход шпиндельной бабки, мм 1200

Продольный ход шпинделя, мм 550

Максимальный диаметр растачивания, мм 240

Максимальный диаметр рассверливания, мм 50

Внутренний конус шпинделя BT50

Максимально допустимый вращающий момент

на шпинделе, Нм 1100

Максимально допустимый вращающий момент

на подрезной головке, мм 1100

Радиальный ход державки подрезной головки, мм 160

Максимальный рабочий диаметр державки

подрезной головки, мм 630

Максимально допустимая сила продольной

подачи на шпинделе, Н 13000

Увеличение скорости шпинделя Бесступенчатое

Увеличение скорости подрезной головки Бесступенчатое

Диапазон скоростей шпинделя, об/мин 12-1100

Диапазон скоростей подрезной головки, об/мин 4-130

Мощность основного двигателя , кВТ 11/15

Общие габариты (ДxШxВ), мм 5347X3420X3190

Вес брутто/нетто станка, кг 14500/16000

Быстрый ход осей X, Y, W, мм/мин 5000

Быстрый ход шпинделя, мм/мин 3600

Точность позиционирования (x, y, z) X: 0.04, Y: 0.05 Z: 0.06 мм

Точность пошагового позиционирования (x, y, z) X: 0.015 мм

Номинальный диапазон цифровых показаний, мм 0.001

Точность индексации вращения рабочего стола ±6''(на90°)

^ 2.3 Станок модели 2А622Ф4

2А622Ф4 - горизонтально-расточной с ЧПУ предназначен для обработки крупных деталей в условиях индивидуального и серийного производства, которым трудно сообщить вращательное главное движение. Обрабатываемую деталь закрепляют на столе станка или на плите. Возможно осуществлять черновое и чистовое растачивание отверстий, фрезерование плоскостей, сверление, зенкерование, развертывание отверстий, нарезание наружной и внутренней резьбы и другие технологические операции.

Горизонтально – расточной станок работает следующим образом: на станке осуществляется вращение шпинделя при выполнении всех основных видов работ и вращение планшайбы при обтачивании торцов радиальным суппортом. При сверлении, зенкеровании, развертывании и растачивании выдвижному шпинделю подачи (или столу) сообщают движение в продольном направлении. При растачивании отверстия резец устанавливают в борштанге, один конец которой закреплен в шпинделе, а другой вращается в подшипнике люнета стойки. При фрезеровании плоскостей осуществляют подачу выдвижного шпинделя, несущего фрезу, или стол получает перемещение в поперечном направлении. Станок даёт возможность осуществлять точные повороты стола на 900 и 1800.

Горизонтально – расточной станок имеет неподвижную переднюю стойку, прикрепленную к станине. По вертикальным направляющим стойки перемещается шпиндельная бабка, в которую вмонтирован выдвижной шпиндель, имеющий кроме вращательного движения и перемещение вдоль собственной оси. Поворотный стол станка с неподвижной передней стойкой имеет продольное и поперечное перемещения.

Предназначен для токарной обработки по программе цилиндрических,

торцовых, конических, ступенчатых и криволинейных поверхностей деталей из черных и цветных металлов и сплавов, а также для сверления и растачивания центральных отверстий, нарезания наружных резьб.

^ 2.3.1 Основные технические данные

Размеры рабочей поверхности поворотного стола, мм 250х1250

Наибольшая масса обрабатываемого изделия, кг 5000

Наибольшее продольное перемещение

выдвижного шпинделя, мм 710

Наибольшее продольное перемещение

поворотного стола, мм 1000

Наибольшее верхнее перемещение

выдвижного шпинделя, мм 1000

Номинальная суммарная потребляемая мощность

при полной нагрузке одновременно работающих

электродвигателей, кВт 40,6

Масса станка, кг 20500

^ 2.4 Станок модели ИР500ПМФ4

Горизонтальный сверлильно-фрезерно-расточной станок модели ИР500ПМФ4 с системой программного управления, автоматической сменой инструмента и столов-спутников предназначен для высокопроизводительной обработки корпусных деталей из различных материалов. Широкие диапазоны частоты вращения шпинделя и скоростей подач, наличие поворотного стола, высокая степень автоматизации вспомогательных работ расширяют технологические возможности станков и позволяют использовать их в составе гибких производительных систем.

^ 2.4.1 Основные технические данные

Размеры рабочей поверхности стола, мм 630х630;500х500

Количество крепежных отверстий на поверхности стола 25
Расстояние между крепежными отверстиями, мм 100
Диаметр крепежных отверстий, мм М20
Наибольшие программируемые перемещения

по координатной оси Х, мм 800
Наибольшие программируемые перемещения

по координатной оси Y, мм 500
Наибольшие программируемые перемещения

по координатной оси Z, мм 500
Конус для крепления инструмента в шпинделе 50
Частота вращения шпинделя, мин-1 20-4500
Пределы подач по осям X, Y, Z, мм/мин 1-3600
Мощность главного привода, кВт 18
Скорость быстрых установочных перемещений

по осям X, Y, Z, м/мин 10000-15000
Количество инструментов в магазине 30; 60
Наибольший диаметр смежных инструментов, мм 125
Наибольший диаметр используемого инструмента, мм 160
Число позиций устройства смены столов-спутников 2
Габариты станка, мм 4450х4635х3205
Масса станка, кг 12785

^ 2.5 Станок модели 2254ВМФ4

Сверлильно-фрезерно-расточный станок с ЧПУ модели 2254ВМФ4 предназначен для выполнения сверлильных, фрезерных и расточных операций при обработке плоских сторон деталей средних размеров.
На станке могут быть обработаны изделия из чугуна, стали, легких сплавов, цветных металлов, пластмасс и др.

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

^ 2.5.1 Основные технические данные

Размеры рабочей поверхности стола, мм 500x630
Конус шпинделя с конусностью 7:24 N50AT5
Максимальные координатные перемещения

по осям X, Y, Z, мм 500
Пределы частот вращения шпинделя, 1/мин 2-3150
Регулирование скоростей шпинделя Бесступенчатое
Регулирование продольных, поперечных и

вертикальных подач Бесступенчатое
Пределы продольных, поперечных и вертикальных

подач, мм/мин 0,1-10000
Емкость инструментального магазина, шт 30
Мощность двигателя привода главного движения, кВт 10
Точность позиционирования (линейного), мм 0,016
Тип системы ЧПУ CNC
Габариты станка, мм 4610x4510x3235
Вес станка, кг 7000

^ 2.6 Станок модели 2А620Ф1-1

Станок горизонтально-расточной модели 2А620Ф1-1 предназначен выполнения следующих технологических операций:

- фрезерование плоскостей, пазов, уступов;

- сверление, рассверливание, центрование и зенкерование отверстий;

- растачивание и развертывание отверстий;

- нарезание резьбы метчиками;

Станок оснащен устройством цифровой идентификации с преднабором по осям X,Y,Z, и B с применением высокоточных датчиков, обеспечивающих точное координатное перемещение подвижных узлов.
^ 2.6.1 Основные технические данные

Поворотный стол:

размеры рабочей поверхности, мм 1 120х1 250

грузоподъемность, кг 4 000

Расточный шпиндель:

диаметр, мм 90

конус шпинделя ISO 45;40

диаметр планшайбы, мм 630

Наибольшие перемещения

стола поперечно, X, мм 1 250

шпиндельной бабки вертикально, Y, мм 1 000

стойки продольно, Z, мм 1 000

шпинделя, W, мм 710

поворот стола, B, град неограниченно

Скорость вращения:

шпинделя, об/мин 10 - 1 600

планшайбы, об/мин 6.3-160

Пределы рабочих подач:

X, Y, Z, мм/мин 1,25 - 1 250

W, мм/мин 2 – 200

U, мм/мин 0,8-800

Установочные габаритные размеры:

длина, ширина, высота, мм 7 600х3 730х3 220

Мощность главного привода, кВт 11

Масса, кг 17 000

^ 2.7 Станок модели 2А459АФ4

Станок координатный сверлильно-фрезерный с числовым программным управлением модели 2А459АФ4 предназначен для выполнения в корпусных деталях станков, машин, штампов и приспособлений различных операций по обработке поверхностей и отверстий, к размерам, геометрической форме и положению которых предъявляются требования высокой точности: расточка, сверление, развертывание, подрезка торцов, фрезерование, нарезание резьбы, точная разметка и измерение в условиях индивидуального, мелкосерийного и крупносерийного производства.

Станок особо пригоден для обработки отверстий, расположенных на одной оси, параллельных, перпендикулярных или расположенных под произвольными углами параллельных зеркалу стола осях с высокой точностью, как по геометрии, так и по их взаимному расположению.

Характерной особенностью станка является наличие встроенного поворотного стола, что делает возможной обработку соосных отверстий в крупногабаритных деталях (используя точный поворот стола на 180) с высокой точностью. Кроме того. На станке можно производить обработку криволинейных контуров. Контурную обработку круглых отверстий фрезой.

Станок климатического исполнения УХЛ категории 4.1 по ГОСТ 15150-69. Но для работы при температуре 20±1С.

Класс точности станка – А (особо точные) по ГОСТ 8-82.

^ 2.7.1 Основные технические данные

Основные технические данные приведены в таблице 2.1. Основные размеры по ОСТ 2Н62-1-80.


Таблица 2.1

Основные технические данные

Наименование параметров

Данные

Размеры рабочей поверхности стола

по ОСТ 2Н62-1-78, мм

ширина

длина



1000h14

1000h14

Количество Т-образных пазов

7

Расстояние между пазами по ГОСТ 6569-75, мм

125±0,4

Ширина пазов по ГОСТ 6569-75, мм

направляющего

остальных


22Н8

22Н12

Наибольшая масса заготовки, устанавливаемой на столе, кг


2000

Наибольшее программируемое рабочее перемещение по координате:

X, мм

Y, мм

Z, мм

B, градусов



1250

1000*¹

800*²

360+1/1000

Наименьшее расстояние от оси шпинделя до рабочей поверхности стола, при установке стойки

на координату 330мм, мм



30

Пределы частот вращения шпинделя, об/мин

20…3150±10%

Количество частот вращения шпинделя:

в автоматическом режиме

в ручном режиме

бесступенчатое

с дискретой 1 об/мин

Наибольший крутящий момент на шпинделе, Нм

441



Продолжение табл.2.1

^ Наименование параметров

Данные

Диапазон регулирования частоты вращения шпинделя:

с постоянной мощностью

с постоянным моментом



80…3150

20…80

Внутренний конус шпинделя

Конус 40 АТ4

ГОСТ19860-74

Наибольший конус в переходной втулке

Морзе 4

Наибольший диаметр обрабатываемого отверстия без интерполяции (резцом), мм


500

Наибольший диаметр сверления

по стали, мм


50

Наибольший диаметр торцовой фрезы, мм

200

Пределы подач по координате:

X; Y; Z, мм/мин

B, град/мин


2…2500±10%

0,72…1000±10%

Количество ступеней подач

в автоматическом режиме

в режиме ручного ввода данных


бесступенчатое

с дискретой 1мм/мин

Скорость быстрого перемещения в автомат. режиме/ в режиме ручного ввода:

X; Y; Z, мм/мин

B град/мин



8000±10%/5000±10%

2000±10%/1000±10%

Максимальное усилие подачи при резании по координате Z, H


10000

Продолжение табл.2.1

^ Наименование параметров

Данные

Габаритные размеры станка без приставного оборудования не более, мм

длина

ширина

высота



4415

4265

3800

Габаритные размеры станка с приставным оборудованием не более, мм

длина

ширина

высота



5870

5350

3800

Площадь занимаемая станком с приставным оборудованием, м²


34,4

Масса станка без приставного оборудования не более, кг


14600

Масса станка с приставным оборудованием не более, кг


17900

Максимальный момент, удерживаемый зажимами от проворота стола, Нм


3000

Тип системы числового программного управления

2С42 (Фанук)

Число одновременно управляемых координат:

при линейной интерполяции

при круговой интерполяции


4

2+1

Вид числового программного управления

комбинированное позиционное и контурное)

Ввод информации

вручную с перфоленты



Продолжение табл.2.1

^ Наименование параметров

Данные

Код представления информации по ГОСТ13052-74

7-битный

Способ задания размеров

абсолютный и по приращениям

Пределы смещения нуля отсчета

на всей длине перемещения

Преобразователь измерительный по координате X, Y, Z, В

оптико – электронные растровые

Цена деления отсчетных устройств перемещений по координате:

X; Y; Z, мм

B градусов



0,001

0,001

Точность одностороннего позиционирования по координате:

X; Y, мм

Z, мм

В, угловых сек.в положениях 0,90,180,270

в остальных



0,01

0,02

4

8

Точность межосевых расстояний расточенных отверстий, мм


0,018

Род тока питающей сети

переменный трехфазный

Частота тока, Гц

50

Напряжение, В

380 (+10%/-15%)

Род тока электроприводов главного движения, перемещения салазок стола, стойки, шпиндельной бабки, поворота стола


Постоянный



Окончание табл.2.1

^ Наименование параметров

Данные

Род тока электроприводов гидроагрегата, холодильного агрегата, насоса станции охлаждения


Переменный

Станций гидропривода с насосными установками
производительность, л/мин

номинальное давление, МПа

СВ-М3А-40-3Н-1,5-3/6 УЧХЛ

3/6

6,3

Емкость бака, л

40

Наибольшее рабочее давление в гидросистеме, МПа


5,5

Гидроаккумулятор

тип

max рабочее давление, МПа

емкость. л


АГП-Б-10/200

20

10

Насос установки очистки СОЖ

тип

производительность, л/мин


БХ14-44

100

Марка масла для гидросистемы и системы смазки

ИГП-18

Примечание:

Допускается применение других комплектующих изделий импортного и отечественного производства, не ухудшающих технические характеристики станка.

*¹ При положениях координаты ^ Z в интервале координат от 0мм до 545мм и координаты В равной 0,90,180,270; при положениях координаты Z в интервале координат от 0мм до 395мм и координаты В равной 45,135,225,315.

*² При положениях координаты Y в интервале координат от 0мм до 925мм.

^ 3. ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СТАНКА

3.1 Определение габаритных размеров обрабатываемых заготовок

По заданным в задании данным:

обрабатываемому материалу - цв. сплавы, чугун, стали;

материалу РИ: быстрорежущие стали, твердые сплавы;

характеру производства - серийное.
При фрезеровании:

По заданным B и L определяются их предельные значения[2].

B – ширина стола; B = 1000 мм;

L – длина стола; L = 1000 мм.

(3.1)

(3.2)

(3.3)

(3.4)

Вычисляются средние значения максимальных и минимальных диаметров фрез.

Для торцовых фрез:

(3.5)

(3.6)

Рассчитанные диаметры фрез Dmax и Dmin сверяются с рядом предпочтительных чисел, после чего выбираются окончательно.
При сверлении:

По заданному наибольшему диаметру сверления D=50 мм определяют наименьший диаметр сверления Dmin:

(3.7)

.

При растачивании:

По заданному наибольшему диаметру растачивания D=500 мм определяют наименьший диаметр Dmin:

(3.8)



^ 3.2 Выбор глубины резания

Для чернового фрезерования максимальная глубина резания при обработке в один проход равна [2]:

, (3.9)

где Пmax – максимальный припуск на сторону (выбирается по таблице в зависимости от обрабатываемого материала и размеров обрабатываемой заготовки); Пчист – чистовой припуск. Для всех размеров обрабатываемых деталей равен Пчист = 0,5 мм.

Для стали: Пmax = 6 мм.

Для чугуна Пmax = 5 мм.

Для меди Пmax = 3 мм.
тогда:

Для стали

Для чугуна

Для меди
Глубина резания при чистовой обработке равна чистовому припуску:

Для стали

Для чугуна

Для меди
^ 3.3 Выбор предельных значений подач

Предельные значения подач Smax и Smin выбираются для всех обрабатываемых материалов и для всех материалов инструмента.

Формула для определения значений подач при фрезеровании:

(3.10)

где ST – табличное значение подачи на зуб, мм; КSU – коэффициент, учитывающий материал фрезы; КSR – коэффициент, учитывающий шероховатость обрабатываемой поверхности; КSФ – коэффициент, учитывающий форму обрабатываемой поверхности[2].

Для стали

Для чугуна

Для меди
Формула для определения значений подач при сверлении:

(3.11)

где ST – табличное значение подачи, мм/об; КSl – коэффициент, учитывающий глубину сверления; КSЖ – коэффициент, учитывающий жесткость технологической системы (КSЖ = 0,75); КSU – коэффициент, учитывающий материал инструмента; КSd – коэффициент, учитывающий тип обрабатываемого отверстия; КSМ – коэффициент, учитывающий марку обрабатываемого материала.

Для стали

Для чугуна

Для меди

Формула для определения значений подач при растачивании:

(3.12)

где ST – табличное значение подачи, мм/об; КSП – коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности; КSU – коэффициент, учитывающий материал инструмента; КSФ – коэффициент, учитывающий форму обрабатываемой поверхности; КSЗ – коэффициент, учитывающий влияние закалки; КSЖ – коэффициент, учитывающий жесткость технологической системы; КSМ – коэффициент, учитывающий марку обрабатываемого материала.

Для стали

Для чугуна

Для меди

^ 3.4 Выбор предельных скоростей резания

Предельные значения скоростей резания выбираются на основании справочных данных[2].

Скорости резания при торцовом фрезеровании выбираем по таблице:

Для стали

Для чугуна

Для меди
Скорости резания при сверлении, рассчитанные на обработку одним инструментом с заданным периодом стойкости при нормальном его затуплении и работе с охлаждением, выбираем по таблице:

Для стали

Для чугуна

Для меди
При растачивании скорость резания может быть определена по формуле:

(3.13)

где VT – табличное значение скорости резания, м/мин;

КVU – коэффициент, учитывающий свойства материала инструмента;

К – коэффициент, учитывающий влияния угла в плане (К = 0,9);

КVЖ – коэффициент, учитывающий жесткость технологической системы;

КVП – коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности;

КVО – коэффициент, учитывающий влияние СОЖ.

Для стали

Для чугуна

Для меди
Также необходимо учитывать нарезание резьбы на данном станке. Скорость резания при нарезании резьбы метчиком будет равна: Vmin = 3 – 4 м/мин.

^ 3.5 Определение предельных частот вращения шпинделя

Найденные по таблицам и указанным выше формулам предельные скорости резания позволяют определить предельные частоты вращения шпинделя станка. Они определяются по следующим формулам[4]:

(3.14)

(3.15)

Для фрезерования:



Для сверления:



Для растачивания:


Из всех выше рассчитанных предельных частот вращения шпинделя станка выбираем максимальную и минимальную частоты.

nmax = 3076 об/мин;

nmin = 13,4 об/мин.

Полученные значения сверяем со стандартными значениями по ОСТ Н11-1-72, после чего выбираются окончательно:

nmax = 3150 об/мин;

nmin = 20 об/мин.
^ 4. РАСЧЕТ И ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

При выборе нормативной мощности электродвигателя необходимо учитывать следующее:

режимы при черновой обработке tmax и Smax;

материал заготовки;

материал режущего инструмента – сплав с наименьшей стойкостью.

Мощность электродвигателя привода главного движения определяется по формуле[3]:

(4.1)

где η – КПД цепи главного движения, который для данного станка можно принять η =0,7–0,85; К–коэффициент перегрузки двигателя, который для универсальных станков примерно равен К = 1,25; Nнорм – нормативная мощность электродвигателя выбирается по таблице[3]:

при фрезеровании: Nнорм = 12,1 кВт;

при сверлении: Nнорм = 8,3 кВт;

при растачивании: Nнорм = 6,4 кВт.

Из выше перечисленных мощностей выбираем максимальную номинальную мощность. Полученные данные подставляем в формулу (4.1).



Мощность электродвигателя проектируемого привода целесообразно сравнить с мощностью электродвигателей, установленных на современных станках данного типоразмера и позволяющих обеспечить выполнение основного объема работ на станке.

В соответствии с [4] выбираем двигатель 2ПН160LУХ4:

N = 14 (кВт); nн = 800 (об/мин); nmax = 4000 (об/мин).

^ 5. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА ГЛАВНОГО ДВИЖЕНИЯ

5.1 Определение числа ступеней коробки скоростей

Исходные данные:

nш. max = 3150 об/мин;

nш. min = 20 об/мин.

Двигатель 2ПН160LУХ4:

Nдв = 14 кВт;

nн= 800 об/мин;

nmax= 4000 об/мин.
Требуемый диапазон регулирования частоты вращения привода[4]:

(5.1)
Расчетная частота вращения шпинделя:

(5.2)
Принимаем при .

Диапазон регулирования (при постоянной мощности) на шпинделе:

(5.3)
Диапазон регулирования двигателя:

(5.4)
Так как Rд. N < RN, то необходима коробка скоростей.
Число ступеней коробки скоростей определяем по формуле[4]:

(5.5)
Округляя полученное значение z в большую сторону, принимаем z=3.

Рассмотрим возможность сокращения числа ступеней привода за счет возникновения разрывов в характеристиках:

(5.6)
Таким образом упростить привод нельзя, так как в этом случае потери мощности в разрывах характеристики превысят 20%. Поэтому следует принять z =3.
^ 5.2 Разработка кинематической схемы коробки скоростей

Разработанная кинематическая схема коробки скоростей показана на рис.5.1.

Рис. 5.1 Кинематическая схема коробки скоростей


^ 5.3 Построение графика частот вращения шпинделя

Построим график частот вращения шпинделя (рис.5.2), исходя из обоснования технических характеристик станка приведенных ранее:



Рис. 5.2 График частот вращения шпинделя
Ряд чисел оборотов шпинделя получен путем бесступенчатого регулирования чисел оборотов электродвигателя и редукцией коробки скоростей.

^ 5.4 Расчет чисел зубьев передач

Из построенного графика частот вращения известны величины передаточных отношений, производим расчет чисел зубьев[4]:
Между валами I и II:

.

Между валами II и III:

;

; ; .

Между валами III и :

;

; ; ;
;

; ; .

Между валами II и :

;

; .
Производим проверку отклонений действительных значений частот вращения шпинделя от табличных, взятых по нормали H11 – 1. Отклонение не должно превышать величины допуска на отклонение = ±10(φ- 1) %.

При φ = 1,12 имеем:
(5.7)
; .

; .

; .

; .

; .

; .

; .

; .

; .

; .

; .

; .

; .

; .

; .

; .

; .

; .

; .

; .

; .

; .

; .

; .

; .

; .

; .

; .

; .

; .

; .

; .

; .

; .

; .

; .

; .

; .

; .

; .

; .

; .

; .

; .

; .


^ 6. ОПИСАНИЕ КОМПОНОВКИ И КИНЕМАТИЧЕСКОЙ СХЕМЫ СТАНКА

Основное требование, предъявляемое к базовым деталям станка с ЧПУ, - обеспечить в течение длительного времени правильное взаимное расположение и перемещение исполнительных органов, смонтированных на них.

Основной частью станка является станина, на которую монтируются узлы, механизмы и детали. Для увеличения жесткости станины, она имеет коробчатую форму с ребрами жесткости. Станина обладает виброустойчивостью, обеспечивает удобный отвод стружки и СОЖ. Аналогичные требования предъявляются к шпиндельной бабке, столу, салазкам. Базовые детали сварные (из стали). Сварные конструкции легче литых.

Направляющие базовых деталей станка, обеспечивают заданное движение исполнительных органов; характеризуются высокой и малой силой трения. В данном станке используются направляющие скольжения.

Работа привода главного движения осуществляется от двигателя постоянного тока. С него через вал I и ременную клиновую передачу движение передается на вал II. С вала II движение передается через коробку скоростей на вал I\/. Вал I\/ соединяется со шпинделем с помощью муфты.

Бесступенчатое регулирование частоты вращения осуществляется электродвигателем постоянного тока, частота вращения электродвигателя изменяется бесступенчато электронным блоком управления. Двигатель состоит в сочетании с трехступенчатой коробкой скоростей. Преимущества такого привода: простота конструкции и легкость управления.

Шпиндель станка изготовлен точным, жестким, с повышенной износостойкостью посадочных и базирующих поверхностей. Конец шпинделя стандартизирован. Шпиндель имеет отверстие для установки инструмента с конусом 7:24, и конусом Морзе.

Привод подач. Привод подач обеспечивает перемещение исполнительных органов станка в требуемую позицию согласно УП. К приводу предъявляются высокие требования. Он должен иметь минимальные зазоры, высокую жесткость; обеспечить плавность перемещений при малых скоростях и высокую скорость при вспомогательных перемещениях; обладать малым временем разгона и торможения, небольшими силами трения, уменьшенным нагревом его элементов, большим диапазоном регулирования. Указанные требования обеспечиваются с помощью шарико–винтовой передачи, направляющих скольжения.

Общий вид с обозначением составных частей станка показан на рис.6.1 и рис.6.2.

Перечень составных частей станка указан в таблице 6.1.

Кинематическая схема станка (См.лист СамГТУ.151002.060.020.006.КЗ).



Рис.6.1 Обозначение составных частей станка



Рис.6.2 Обозначение составных частей станка

^ Таблица 6.1

Перечень составных частей станка


Позиция


Наименование


Примечание

1

Станина




2

Телескопическая защита направляющих станины (стола)




3

Телескопическая защита направляющих станины (стойки)




4

Телескопическая защита направляющих станины (стойки)




5

Передача винт-гайка качения перемещения стола




6

Передача винт-гайка качения перемещения стойки




7

Стол




8

Редуктор




10

Стойка




11

Передача винт-гайка качения перемещения шпиндельной бабки




12

Зажим инструмента




13

Устройство предварительного натяга




14

Устройство шпиндельное




15

Бабка шпиндельная




16

Коробка скоростей




17

Устройство предварительного натяга




18

Опора регулируемая




19

Опора нерегулируемая




20

Устройство транспортирования гидро и электрокоммуникаций (к стойке)





Окончание табл.6.1

Позиция

Наименование

Примечание

21

Устройство транспортирования гидро и электрокоммуникаций (к столу)




22

Охлаждение зоны резания и смыв стружки




23

Охлаждение зоны резания




25

Разводка гидравлики




26

Гидроагрегат




27

Гидроцилиндр уравновешивания шпиндельной бабки




28

Цилиндр отжима инструмента




29

Гидробак




30

Цилиндр переключения шестерен




31

Цилиндр переключения блока




32

Электрошкафы




33

Пуль управления




34

Преобразователь измерительный по координате X, Y, Z (оптико – электронные растровые преобразователи ЛИР 8)


возмож. применение импортных преобразовате лей

35

Преобразователь измерительный по координате В (оптико–электронные растровые преобразователь ЛИР 1170 А)

возможно применение импортных преобразоват.

36

Датчик ориентации шпинделя (оптико– электронные преобразователь ЛИР 158 Д)




37

Устройство ЧПУ






^ 7. ПРОЧНОСТНЫЕ РАСЧЕТЫ ПРИВОДОВ И УЗЛОВ СТАНКА

7.1. Расчет на прочность зубчатых передач

Зубчатая передач 32/80: m = 3 мм; b1 = 30 мм; b2 = 25 мм.

Номинальный крутящий момент, передаваемый передачей[4]:

(7.1)

Расчетный крутящий момент:

Мр = к × Мкр = 1,5 × 204 = 306Нм. (7.2)

Расчетное число оборотов: .

Скорость скольжения:

. (7.3)

Скоростной коэффициент: .

Коэффициент формы зуба: для Z = 32; для Z = 80.

Коэффициент давления: С = 670.

Напряжение изгиба:

; (7.4)

;

. (7.5)

Удельное давление на рабочих поверхностях зубьев[4]:

.(7.6)

Для материала – Сталь 40Х ГОСТ 4543–71 HRc 24..28 зубья HRc 45..50

;

.

Вывод: прочность зубчатой передачи удовлетворительна.

Зубчатая передач 24/88: m = 3 мм; b1 = 34 мм; b2 = 30 мм.

Зубчатые колеса с угловой коррекцией:

Z = 24 – смещение исходного контура x = 0,4648;

Z = 88 – смещение исходного контура x = 0,6.

Номинальный крутящий момент, передаваемый передачей:

.

Расчетный крутящий момент:

Мр = 1,5 × 450 = 675Нм.

Расчетное число оборотов: .

Скорость скольжения:

.

Скоростной коэффициент: .

Коэффициент формы зуба: ; .

Коэффициент давления: С = 670.

Напряжение изгиба:

;

;

.

Удельное давление на рабочих поверхностях зубьев:

.

Для материала – Сталь 40Х ГОСТ 4543–71 HRc 24..28 зубья HRc 45..50

;

.

Вывод: прочность зубчатой передачи удовлетворительна.

Зубчатая передач 50/62: m = 3 мм; b1 = 35 мм; b2 = 30 мм.

Номинальный крутящий момент, передаваемый передачей:



Расчетный крутящий момент:

Мр = 1,5 × 450 = 675Нм.

Расчетное число оборотов: .

Скорость скольжения:

.

Скоростной коэффициент: .

Коэффициент формы зуба: ; .

Коэффициент давления: С = 670.

Напряжение изгиба:

;

;

.

Удельное давление на рабочих поверхностях зубьев:

.

Для материала – Сталь 40Х ГОСТ 4543–71 HRc 24..28 зубья HRc 45..50

;

.

Вывод: прочность зубчатой передачи удовлетворительна.
^ 7.2 Расчет клиноременной передачи ( Ремень Б–1120Т ГОСТ1284 – 68)

- диаметр малого шкива;

- диаметр большого шкива;

- количество ремней (профиль “Б”);

- площадь поперечного сечения ремня;

- межосевое расстояние;

- длина ремней.

Потребное количество ремней[4]:

, (7.6)

где N – мощность, которую надо передать; No – мощность, передаваемая одним ремнем; - коэффициенты (при =175).

Определяем количество ремней для различных режимов работы (таблица 7.1).
Таблица 7.1

^ Потребное количество ремней


Режим работы

Передаваемая мощность и потребное количество ремней

; ;

;

.


N = 6,7 кВт



; ;

;

.


N = 8,6 кВт



; ;

;

.


N = 13,3 кВт



; ;

;

.


N = 5,3 кВт



; ;

;

.


N = 2,7 кВт



; ;

;

.


N = 8,6 кВт




Вывод: для передачи номинальной мощности электродвигателя необходимое количество ремней Z = 4.
Необходимое натяжение одной ветви ремня:

, (7.7)

где - мощность, передаваемая ремнем; = 0,99; = 0,8;

– коэффициент, учитывающий скорость ремня; = 84 – численный коэффициент; = 0,008 – для профиля “Б”.
Для случая нагружения – 5:

.
Для случая нагружения – 6:

.
Общее натяжение ремня профиля ”Б”:

(ГОСТ1284–68); .
Натяжение ремня контролируют, определяя усилие Q, необходимое для оттягивания ветви ремня на величину, равную 1,55 мм на каждые 100 мм межцентрового расстояния рис.7.1.


Рис.7.1 Натяжение ремня
Для нового ремня “Б”, Со = 6 кгс:

. (7.8)
Для приработанного ремня:

; (7.9)

.
^ 7.3. Расчет шпинделя на жесткость

Расчет производится для шпинделя на жестких опорах.

Расчетная схема представляет собой консоль, так как в передней опоре установлен двухрядный подшипник качения. При расчете не учитывается действие защемляющего момента в подшипнике передней опоры, имеющей несколько рядов тел качения.

Определим силу резания, возникающую при работе с потреблением максимальной мощности на резание при фрезеровании стали фрезой из стали Р18 [2]. Значения Ср и показателей степеней взяты из [2]. Для фрезы из стали Р18 диаметром 50 мм и числом зубьев Z=6 при глубине резания t=5 мм имеем Sz=0,15 мм/зуб. Ширина фрезерования В=30 мм. Рабочие обороты: n= 200об/мин[4].

; (7.10)

; (7.11)

. (7.12)
Для определения среднего наружного диаметра на консоли используется зависимость:

, (7.13)

где d - диаметр участка вала; l - длина участка вала с одним диаметром.

.
Примем внутренний диаметр d = 40мм.

Моменты инерции сечений подсчитываются для кольцевого сечения.

; ; (7.14)

.
Прогиб на конце шпинделя и поворот в передней опоре определяется для варианта схематизации в виде консоли рис.7.2.



Рис. 7.2 Расчетная схема
Проведем расчет прогиба и угла поворота конца шпинделя.

Прогиб


. (7.15)
Угол поворота переднего конца шпинделя:

. (7.16)
Наибольший допустимый прогиб конца шпинделя и допустимый поворот сечения шпинделя в передней опоре:

(7.17)

.
Вывод: данный вариант шпинделя удовлетворяет требованиям жесткости, т.к. прогибы и углы поворота его конца не превышают допустимых значений.

^ 7.4. Расчет валов на прочность

Вал 

(1 вариант нагружения)


Рис. 7.3 Расчетная схема вала 

Усилия, действующие на вал[5]:
; (7.18)

; (7.19)

; (7.20)

. (7.21)
Опорные реакции и изгибающие момент в плоскости действия окружных сил:
; (7.22)

; (7.23)

; (7.24)

. (7.25)
Опорные реакции и изгибающие момент в плоскости действия радиальных сил:
; (7.26)

; (7.27)

; (7.28)

. (7.29)

Суммарные опорные реакции:
; (7.30)

; (7.31)
Суммарный изгибающий момент в сечениях:
; (7.32)

.
Приведенный момент в сечениях[5]:
; (7.33)

.

Вал 

(2 вариант нагружения)



Рис. 7.4 Расчетная схема вала 
Усилия, действующие на вал[5]:
; (7.34)

; (7.35)

; (7.36)

. (7.37)
Опорные реакции и изгибающие момент в плоскости действия окружных сил:
; (7.38)

; (7.39)

; (7.40)

. (7.41)
Опорные реакции и изгибающие момент в плоскости действия радиальных сил:
; (7.42)

; (7.43)

; (7.44)

. (7.45)


Суммарные опорные реакции:
; (7.46)

; (7.47)
Суммарный изгибающий момент в сечениях:
; (7.48)

.
Приведенный момент в сечениях[5]:
; (7.49)

.
Второй вариант нагружения вала  обладает большими приведенными моментами, поэтому расчет прогибов в сечениях производится для второго варианта нагружения.

Момент инерции сечения вала находим по формуле:

. (7.50)
Прогиб вала в сечении 1 – 1 и 2 – 2 в плоскости действия окружных сил[5]:

(7.51)
(7.52)
Прогиб вала в сечении 1 – 1 и 2 – 2 в плоскости действия радиальных сил:





Суммарный прогиб в сечениях:

; (7.53)

. (7.54)

^ 7.5 Определение долговечности опор

Подшипник № 207 35×72×17; С=20100 Н.

Долговечность подшипника в часах[4]:

; (7.55)

, (7.56)

где - расчетное число оборотов; р = 3 – степенной показатель для шариковых подшипников; - динамическая эквивалентная нагрузка; V = 1 – коэффициент вращения относительно вектора нагрузки внутреннего кольца радиального подшипника; Х = 1 для однорядных подшипников; = 1,2 – динамический коэффициент, учитывающий влияние динамических условий; = 1 – температурный коэффициент; = 0 – осевая нагрузка; - эквивалентная динамическая радиальная нагрузка.

; (7.57)

,

где - (средний режим в  диапазоне, 60% времени работает привод); - (средний режим в  диапазоне, 30% времени работает привод); ; ,

тогда ;

;

.

Вывод: долговечность подшипников удовлетворительна.
Подшипник 116 80×125×22; С=37400 Н.

= = 1;

= 1,2.

;



;

.
Подшипник №107 35×62×14; С=12500 Н.

= = 1;

= 1,2.

;

;

;

;

.
Подшипник 1000918 90×125×18; С=25800 Н.

= = 1;

= 1,2;

;

;

.

.

Вывод: долговечность подшипников удовлетворительна.

^ 7.6 Расчет на прочность болтового соединения шестерни Z = 88 с шестерней Z = 62

Максимальный крутящий момент, передаваемый шестерней:

Мкр = 450 Нм.
Расчетный крутящий момент:

Мр = 1,5 × 450 = 675 Нм.
Момент должен передаваться за счет трения по торцам шестерен. Сила трения создается затяжкой болтов М16, расположенных по окружности радиусом R = 65 мм, поставленных с зазором.

Для кольцевого стыка с наружным диаметром D1 = 162 мм и внутренним D2= 90 мм получаем:

, (7.58)

где Z = 6 – количество болтов ; F = 0,2 – коэффициент трения в стыке.

.
Приближенное геометрическое подобие резьб позволяет для ориентировочных расчетов пользоваться соотношением:

; (7.59)

.

Допустимый момент затяжки для болтов М16 из Стали 45 :

.
Вывод: прочность болтов М16 (6 шт.) из Стали 45 ГОСТ 4543–71 достаточна для передачи крутящего момента Мр = 675Нм.

^ 8. ОПИСАНИЕ ОСНОВНЫХ УЗЛОВ СТАНКА

8.1 Станина

Это базовая деталь коробчатой формы с внутренними ребрами жесткости. В верхней части станины расположены две направляющие скольжения. На V-образной и плоской направляющих расположен стол, что обеспечивает ему плавность перемещения салазок стола по направляющим станины.

Направляющие станины защищены от попадания грязи, стружки ленточной защитой. На переднем торце станины, ленты защиты закреплены жестко винтами, другие концы лент натягиваются винтами. Между направляющими станины установлен привод перемещения салазок стола.

Привод состоит из пары винт-гайка качения, соединенной безлюфтовой муфтой с электродвигателем. Благодаря этому обеспечивается весь диапазон подач подвижных узлов без применения редукторов. Ходовой винт установлен в двух опорах на подшипниках качения.

Слив отработанного масла (примерно один раз в неделю) с направляющих стойки, опор ходового винта, направляющих салазок и стола происходит через окно в станине и собирается в выдвижной лоток.

Для отсчета перемещения салазок стола (координата Х) применяется преобразователь линейных перемещений ЛИР-8. Линейка преобразователя закреплена на столе, считывающая головка на станине. Координата фактического положения подвижного органа высвечивается на экране устройства ЧПУ.

Станина устанавливается на фундаменте на трех опорах: одна не регулируемая и две регулируемые.

Для отключения перемещения салазок на станине установлены:

  • два микропереключателя, для отключения перемещения в крайних положениях салазок;

  • два микропереключателя – аварийные;

- микровыключатель, для выхода в референтную точку, т.е. на нулевую точку отсчета движения данного органа.

Отключение перемещения хода в крайних положениях записано в памяти устройства ЧПУ.

В корпусе станины предусмотрены два сквозных отверстия для транспортировки станка. Отверстия закрыты крышками.

8.2 Стойка

Стойка представляет собой коробчатую отливку с вертикальными V-образной и плоской направляющими скольжения для перемещения каретки шпиндельной бабки. Для предотвращения попадания грязи на направляющие скольжения предусмотрена телескопическая защита. Щитки защиты скользят по пазам планок.

В верхней части стойки установлен электродвигатель, соединенный безлюфтовой муфтой с ходовым винтом, с помощью которого перемещается шпиндельная бабка. Опоры винта закреплены на стойке. Гайка закреплена на шпиндельной бабке.

Электродвигатель имеет встроенный тормоз, тормозящий ходовой винт при отключении электропитания.

Имеются два кронштейна с блоками, к которым подвешивается противовес, предназначенный для уравновешивания веса шпиндельной бабки.

Противовес перемещается внутри стойки.

Для отключения перемещения шпиндельной бабки на стойке установлены:

- два микропереключателя, для отключения перемещения шпиндельной бабки в крайних положениях;

- два микропереключателя для аварийного отключения перемещения шпиндельной бабки;

- микропереключатель – для выхода в референтную точку, т.е. на нулевую точку отсчета движения данного органа.

Работа микропереключателей осуществляется от кулачков, установленных на шпиндельной бабке.

В основании станины имеются направляющие скольжения, V-образная и плоская для поперечного перемещения стойки по направляющим скольжения станины (координата Z). Для отсчета перемещений стойки применяется преобразователь линейных перемещений ЛИР-8. Линейка преобразователя расположена салазках, считывающая головка на станине.

Привод состоит из пары винт-гайка качения, соединенной безлюфтовой муфтой с электродвигателем. Благодаря этому обеспечивается весь диапазон подач подвижных узлов без применения редукторов. Ходовой винт установлен в двух опорах на подшипниках качения.

Координаты фактического положения подвижного органа высвечивается на экране устройства ЧПУ.

8.3 Стол

Стол имеет форму круга, на рабочей поверхности стола прорезаны Т-образные пазы для закрепления деталей.

Стол устанавливается на салазках продольного перемещенья.

Привод кругового вращения стола (координата В) состоит из червячно – винтовой пары, соединенной безлюфтовой муфтой с электродвигателем. Благодаря этому обеспечивается весь диапазон круговых подач стола.

Для отсчета круговых перемещений стола применяется преобразователь круговых перемещений ЛИР 1170А.

Координата фактического положения стола высвечивается на экране устройства ЧПУ.


^ 8.4 Шпиндельная бабка

Шпиндельная бабка перемещается в вертикальном направлении по направляющим стойки: одной V-образной и одной плоской. Перемещение осуществляется с помощью передачи винт-гайка качения. Винт в опорах укреплен на стойке, гайка на корпусе шпиндельной бабки.

Пара трения скольжения фторлон – чугун. На шпиндельной бабке расположено устройство освещения рабочей зоны.

В шпиндельную бабку входят следующие основные узлы: шпиндельное устройство, зажим инструмента, коробка скоростей. По роликам перемещаются тросы, на которых висит груз уравновешивания шпиндельной бабки.

Отключение перемещения шпиндельной бабки в крайних положениях осуществляется кулачком, взаимодействующим с микровыключателями, установленными на кронштейне, который закреплён на стойке.

Микровыключатели предназначены для подачи сигнала об отжатом или зажатом инструменте. На лицевой стороне шпиндельной бабки расположена панель, на которой установлены сигнальные лампы зажима и отжима инструмента

Для обеспечения необходимого минимальных давлений на направляющих и предотвращения отрыва шпиндельной бабки от направляющих стойки, на ней закреплены четыре устройства предварительного натяга. Силовое замыкание осуществляется роликами, которые катятся по соответствующим планкам стоики при перемещении бабки. Необходимое усилие прижима шпиндельной бабки к направляющим стойки обеспечивается поджимом пакета тарельчатых пружин.

Для отсчета перемещений шпиндельной бабки (координата У) применяется преобразователь линейных перемещений ЛИР-8. Линейка преобразователя закреплена на стойке, считывающая головка на шпиндельной бабке.

^ 8.5 Коробка скоростей

Коробка скоростей (См. лист СамГТУ.151003.060.020.008.СБ) связана муфтой со шпинделем. Привод коробки скоростей осуществляется от электродвигателя постоянного тока. Имеется три диапазона чисел оборотов выходного вала коробки скоростей. Переключение с диапазона на диапазон осуществляется одним трехпозиционным и одним двухпозиционным гидроцилиндрами.

Низший диапазон чисел оборотов достигается введением в зацепление зубчатых передач поз. и поз..

Средний диапазон чисел оборотов достигается введением в зацепление передач поз. и поз..

Верхний диапазон чисел оборотов достигается введением в зацепление зубчатой муфты поз. и выведением из зацепления блока поз.. В этом диапазоне вращение от электродвигателя передается через клиноременную передачу напрямую на шпиндель, минуя зубчатые передачи.

Внутри каждого диапазона изменение чисел оборотов бесступенчатое, а тиристорного привода постоянного тока. Электродвигатель привода главного движения закреплен на подмоторной плите, которая с помощью винта перемещается вверх для натяжки клиновых ремней. После натяжки ремней подмоторная плита притягивается к коробке скоростей четырьмя винтами через виброгасители.

Смазка шестерен и подшипников коробки скоростей осуществляется централизовано поливом от станции смазки. Слив масла происходит через телескопическое устройство на станину и далее через магистраль слива в станцию смазки.

Для ориентации шпинделя во время автоматической смены инструмента служит датчик ЛИР 158Д , связанный со шпинделем зубчатой передачей. Ориентация шпинделя производится при его медленном повороте до тех пор, пока рассогласование между задающим сигналом и сигналом с датчика не достигнет минимума.

Соосно с выходным валом со стороны клиноременной передачи установлен гидроцилиндр отжима инструмента.

Смазка зубчатых колес коробки скоростей – циркуляционная.

Масло – антискачковое ВНИИ-НП-40.

Смазка подшипников качения – ЦИАТ-ИМ-201 ГОСТ 6261-59.

^ 8.6 Шпиндельный узел

Шпиндельный узел (См. лист СамГТУ.151003.060.020.011.СБ) устанавливается в корпусе шпиндельной бабки и крепится к ней винтами. Он состоит из неподвижной гильзы и шпинделя. В качестве передней и задней опор шпинделя использованы прецизионные дуплексированные радиально-упорные шарикоподшипники. Натяг подшипников производится с помощью гайки.

Фиксация гайки от самопроизвольного откручивания осуществляется штифтом.

Периодичность замены смазки в подшипниках шпинделя через 6...8 тыс. часов работы станка.

^ 8.7 Устройство зажима инструмента

Устройство смонтировано внутри шпинделя (См. лист СамГТУ.151003.060.020.011.СБ). Зажим инструмента осуществляется тарельчатыми пружинами.

При зажиме тарельчатые пружины передают осевое усилие через толкатель, цанге, лепестки которой заходят во втулку сжимаются и запирают грибок, ввернутый в инструментальную оправку. Последняя притягивается к конической поверхности шпинделя.

Для предотвращения от проворота инструмента в шпинделе, в процессе обработки детали, на торце имеются два выступа. Отжим инструмента производится вручную при остановке всех возможных перемещений, нажав на кнопку на пульте управления "Отжим инструмента".

При отжиме инструмента шток гидроцилиндра через тягу перемещает тягу. Пакет тарельчатых пружин начинает сжиматься. Через 1 мм хода тяги, начинает перемещаться цанга и при дальнейшем перемещении она выходит из втулки.

В это время толкатель, связанный жестко с тягой, выталкивает инструмент из конуса шпинделя.

В цангу, находящуюся в свободном состоянии, вставляем грибок с инструментом. Нажимаем кнопку «Зажим инструмента», указанную на пульте управления. Подается сигнал на сброс давления в верхней полости гидроцилиндра. Срабатывают тарельчатые пружины - инструмент зажат.

Контроль за положениями "инструмент зажат" и "инструмент отжат" осуществляется с помощью микровыключателей и кулачка, жестко связанного со штоком гидроцилиндра отжима и зажима инструмента.

Микровыключатель сблокирован с двигателем главного движения. Следовательно, если инструмент после нажима кнопки «Зажим инструмента» не зажат, то вращение шпинделя не осуществляется.

^ 8.8 Стол поворотный делительный кантуемый

Стол поворотный делительный кантуемый (См. листы СамГТУ.151003.060.020.012.СБ, СамГТУ.151003.060.020.013.СБ, СамГТУ.151003.060.020.014.СБ ) с управлением от устройства ЧПУ станка с диаметром планшайбы 360 мм, является прецизионной оснасткой, эксплуатируется совместно с координатно – расточным или координатно – шлифовальным станками, оснащенными устройствами числового программного управления (ЧПУ) с резервным каналом управления и дополнительным электроприводом управления.

Стол предназначен для расточки, сверления, развертывания, нарезки резьб, чистового фрезерования.

Наличие точной измерительной системы отсчета стола позволяет выполнять высокоточные контрольно – измерительные операции.

Обеспечивает обработку корпусных деталей с заданными высокими требованиями к точности расположения обрабатываемых поверхностей.

Обработку деталей можно производить при горизонтальном и вертикальном положении планшайбы стола.

Столы пригодны для точной обработки деталей без специальной оснастки (в том числе для обработки кондукторов и приспособлений).

Стол может использоваться в случае обработки деталей с охлаждением.

Вид климатического исполнения УХЛ категории 4.1 по ГОСТ 15150.

Класс точности А.

^ 8.8.1 Технические характеристики

Стол должен удовлетворять требованиям ГОСТ 16163, ГОСТ 12.2.009, ГОСТ 12.2.029 и ГОСТ 12.2.049.

Основные технические данные и характеристики должны соответствовать требованиям, указанным в таблице 8.1.
^ Таблица 8.1

Основные технические данные



Наименование показателей


Размерность


Значение

Диаметр рабочей поверхности планшайбы

мм

360

Число Т – образных пазов

шт.

8

Ширина Т – образных пазов по ГОСТ 1574

мм

12Н12

Диаметр центрального отверстия планшайбы

мм

25Н7

Расстояние от основания стола до рабочей поверхности планшайбы


мм


225

Расстояние от основания стола до оси планшайбы, при вертикальном положении стола



мм



215

Наибольшая масса устанавливаемой заготовки:

- при горизонтальном положении

- при вертикальном положении


кг

кг


100

80

Наибольший угол поворота планшайбы

-

неограничен

Дискретность задания перемещения

градус(сек)

0,001(3.6)

Пределы частот вращения планшайбы

об/мин

0…10

Наибольшее допускаемое усилие при сверлении (при горизонтальном положении планшайбы на краю планшайбы)


Н



1870

Наибольший крутящий момент на планшайбе

Нм

150

Потребляемая мощность, не более

кВт

1,9

Окончание табл.8.1


^ Наименование показателей


Размерность


Значение

Измерительная система


-


оптоэлектронная

Вид привода поворота планшайбы


-


электрический

Зажим планшайбы


-


гидравли – ческий

Рабочее давление в гидроцилиндре зажима стола


МПа



5,0

Габаритные размеры, не более:

- длина

- ширина

- высота

- высота при вертикальном положении стола


мм

мм

мм

мм


647

405

225

405

Масса, не более

кг

200

Установленный срок службы до первого капитального ремонта


лет


10

Установленный ресурс по точности до первого ремонта, не менее



тыс. час


10

Класс точности стола

-

А


Примечание: нормы надежности обеспечиваются при соблюдении условий хранения, монтажа, транспортировки, эксплуатации и графиков планово – предупредительных ремонтов.


  1. ^ ОПИСАНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

    1. Схема гидравлическая принципиальная

См.лист СамГТУ.151002.060.020.07.ГЗ.

Перечень аппаратуры гидросистемы станка таблица 9.1.

^ Таблица 9.1

Перечень аппаратуры гидросистемы


Поз. Обозначение


Наименование


Количество

А

Гидроагрегат в том числе насос 3БГ12–41А (N=3/6 л/мин, Рном=10 МПа )

1

АК

Пневмогидроаккумулятор

АПГ – Б – 10/20 ТУ2 – 053 – 1655 – 86


2

ДР1

Блок дроссельный смазочный БДИ2

1

ДР2

Блок дроссельный смазочный БДИ4

1

ДР3

Гидродроссель

1

ДР6

ДКМ 6/3

1

К01

Гидроклапан обратный КОМ 6/3

1

КП1

Гидроклапан предохранительный КПМ 6/3 – В2

1

КП2

Гидроклапан предохранительный КПМ 6/3 – В1

1

КР1

Гидроклапан редукционный КРМ 6/3 В2Р

1

КР2

Гидроклапан редукционный

1

КР3

КРМ 6/3 В1Р

2

МН1

Манометр ДМ 1001 – 06 МПа – 2,5

1

МН2

Манометр ДМ 1001 – 2,5 МПа – 2,5

1

МН3

Манометр ДМ 1001 – 10 МПа – 2,5

1

МХ

Машина холодильная ХМСОЖ – 4

ТУ26 – 03 – 332 - 76


1
  1   2



Скачать файл (3040 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации