37374

Анализ конструкции и наладка станка мод. МР315

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Выбор станка и анализ его конструкции. Назначение станка техническая характеристика устройство станка. Компоновка станка и его кинематическая схема.

Русский

2013-09-24

4.63 MB

84 чел.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

КУРГАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ТМСИ

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Оборудование автоматизированного производства»

Тема: Анализ конструкции и наладка станка мод.МР315

Студент группы Т-4136: Клявлин Ф.Н.                          

Руководитель: Рохин В.Л.                                                  

Курган 2010

Содержание

Содержание …………………………………………………………………….…2

Введение ………………………………………………………………………..…3

1. Типовая деталь и технология ее изготовления ……..………………...….4

2. Выбор станка и анализ его конструкции ….…………………………...…9

2.1. Назначение станка, техническая характеристика, устройство станка….9

2.2. Компоновка станка и его кинематическая схема ………….…………...10

2.3. Привод главного движения………………………………………………20

2.4. Привод подач…………………………………………………………...…26

3. Выбор приспособлений и режущего инструмента ……...…………..…33

3.1. Выбор приспособлений к станку ………………………...…………...…33

3.2. Выбор режущего и вспомогательного инструмента ………………..….36

3.3. Расчет режимов резания……………………………………………….…38

4. Настройка станка ………………………………………………………....41

4.1. Задачи настройки станка ...………………………………………………41

4.2. Анализ поверхностей детали и выбор схем их обработки …………….42

4.3. Разработка расчетно-технологической карты ………………………….42

Заключение ……………………………………………………………………...43

Список литературы ……………………………………………………………..44

Приложение 1. Чертеж детали «Зубчатая муфта», А3

Приложение 2. Кинематическая схема и график частот вращения, А3

Приложение 3. Карта наладки станка, А4

Приложение 4. Расчетно-технологическая карта, А3

Введение

Важнейшим достижением научно-технического прогресса в области машиностроения стало появление большого числа современных видов высокоэффективного металлорежущего оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ), предназначенного для решения различных производственных задач.

Знание устройства и грамотное использование тех или иных видов станков, инструментов, технологической оснастки, полученных навыков наладки и настройки оборудование на выполнение конкретных операций необходимо для повышения эффективности производства, достижения оптимальных показателей качества и себестоимости выпускаемой продукции.

Целью данной курсовой работы является проверка и закрепление знаний, полученных при изучении курса «Оборудование автоматизированного производства». В ходе выполнения курсовой работы необходимо овладеть навыками проведения самостоятельного анализа конструктивных особенностей и назначения современного технологического оборудования, широко применяемого в автоматизированном производстве, выработать умение применения методик по расчету силовых, кинематических и динамических параметров оборудования.

1. Типовая деталь и технология ее изготовления

Конструктивно муфта представляет собой полый цилиндр с центральным шлицевым отверстием и достаточно сложной конфигурацией наружных поверхностей, включая зубчатый венец. Наиболее высокие требования поточности обработки и шероховатости поверхности предъявляются к шлицевому отверстию и цилиндрической наружной поверхности. Технические требования по точности расположения поверхностей указаны на эскизе детали. Деталь изготовлена из легированной хромоникелевой стали марки 12ХНЗА, твердость HRC345...48.

Технологический процесс изготовления муфты для условий крупносерийного производства приведен в табл. 1. Особенностью процесса является использование высокопроизводительного оборудования и прогрессивного режущего инструмента. Учитывая необходимость плавного входа и выхода муфты из зацепления, в технологическом процессе после формирования зубчатого венца предусмотрена операция зубозакругления.

Исходной заготовкой является штамповка с прошитым центральным отверстием, полученная на горизонтально-ковочной машине в горячем состоянии.

Рис 1. зубчатая муфта

Таблица 1. Технологический маршрут изготовления муфты

№ операции

Наименование операции и ее содержание

Станок (оборудование)

Технологические базы, приспособление

05

Специальная сверлильная. Подрезать торец начерно и начисто, рассверлить и зенкеровать отверстие, снять в нем фаску

Специальный сверлильный 4 позиционный автомат модели 4А806

Патрон трехкулачковый

10

Вертикально сверлильная, снять фаску

Вертикально сверлильный станок модели 2Н118

Патрон трехкулачковый

15

Горизонтально протяжная, протянуть шлицевое отверстие

Горизонтально протяжной полуавтомат модели 7Б55

Протяжное специальное

20

Моечная, промыть деталь и обдуть сжатым воздухом

Моечная машина

25

Снять заусенцы, притупить острые кромки

Слесарный верстак

30

Токарная автоматная. Точить начерно и начисто, цилиндрические и торцевые поверхности, снять фаски

Станок модели МР315

Патрон быстропереналаживаемый ПЗК250Ф6

35

Контрольная, контроль предыдущей обработки: проверка технологических требований

Контрольный стол

Приспособление контрольное

40

Зубофрезерная фрезерование зуба

Зубофрезерный автомат модели 5К31П

Оправка шлицевая

45

Зубозакругляющая, закруглить зубья деталь

Зубозакругляющий полуавтомат, закруглить зубья модели 5А580

Оправка шлицевая

50

Слесарная , снять заусениц притупить острые кромки

Слесарный верстак

Слесарь

55

Моечная промыть деталь и обдуть сжатым воздухом

Моечная машина

60

Контрольная, контроль зубчатого венца по точности и шераховатости

Контрольный стол

65

Термическая, цементировать и закалить деталь

Термический цех

Печь закалочная

70

Кругошлифовальная шлифовать поверхность 1

Кругошлифовальный станок модели 3М153

Оправка разжимная

75

Зубоприрабатывающая, приработать муфту с сопрягаемым зубчатым колесом

Стенд специальный для приработки зубчатых колес

Оправка шлицевая

80

Моечная, промыть деталь и обдуть сжатым воздухом

Моечная машина

85

Контрольная , окончательный контроль детали

Контрольный стол

Приспособление контрольное

2. Выбор станка и анализ его конструкции

2.1. Назначение станка, техническая характеристика, устройство станка

Двухшпиндельный фронтальный токарный станок с ЧПУ МР315

предназначен для многооперационной обработки в патроне заготовок  типа коротких тел вращения (дисков, фланцев шкивов и т.п.)

Техническая характеристика станка МР315

1)Наибольшая длина обрабатываемой заготовки………………………..200 мм

2)Наибольшая глубина растачивания……………………………………..120 мм

3)Наибольший диаметр заготовки:  

- устанавливаемой над станиной…………………………………………..500мм

- обрабатываемой в патроне………………………………………………..315мм

4)Пределы частот вращения шпинделя…………………….об/мин.31.5 — 2000

5)Пределы прод. и поперечных рабочих подач суппорта…...мм/мин.1 — 4000

6)Ускоренные продольные и поперечные подачи суппорта....................4м/мин

7)Дискретность отсчёта по осям координат…………………………....0,001 мм

8)Количество позиций инструмента……………………………………….......12

9)Конец шпинделя по ГОСТ 12523-67……………….………………………..8M

10)Количество револьверных головок на станке………………..……………. 2

11)Мощность главного привода…………………………………………...37 кВт

12)Габаритные размеры, мм:  

- длина………………………………………………………………………...4570

- ширина………………………………………………………………………4285

- высота……………………………………………………………………….2107

13)Масса…………………………………………………………………..12500кг  

2.2. Компоновка станка и его кинематическая схема

РТК типа МРК50, созданные на базе двухшпиндельного фронтального токарного станка с ЧПУ мод. МР315, предназначены для многооперационной обработки в патроне заготовок типа коротких тел вращения (дисков, фланцев, шкивов и т. п.).Общий вид РТК и его техническая характеристика приведены на рис. 2.

Комплекс состоит из: накопителя 1 заготовок магазинного типа, установленного наклонно над шпинделем левой части станка, которая обслуживается автоматическим манипулятором (автооператором) 3; магазинного накопителя 4 для обработанных деталей, загрузка которого осуществляется манипулятором 5, обслуживающим правую часть станка поворотного устройства 6 для кантования детали, снимаемой манипулятором 3 из патрона шпинделя 2, а затем передаваемых манипулятором 5 в патрон шпинделя 7 правой части станка.

Каждая часть станка имеет независимо управляемые крестовые суппорты 8, перемещающиеся по наклонным направляющим станины. На суппортах монтируются четырехгранные револьверные головки 9, имеющие 12 позиций для крепления инструментов (на листе 14 левый крестовый суппорт с револьверной головкой закрыты ограждением 10). Транспортирование стружки за пределы рабочей зоны осуществляет конвейер 11, общий для обеих частей станка.

Шпиндели приводятся во вращение регулируемыми электродвигателями 12 постоянного тока. Блоки управления двигателями и электроавтоматики каждой части станка размещены в электрошкафах 13. Устройства ЧПУ (поз. 14) типа «Электроника НЦ-31Т» обеспечивают независимое управление левой и правой частями станка. Работа станка в автоматическом цикле осуществляется в соответствии с алгоритмом, приведенным на рис. 1.

После контроля наличия заготовки в накопителе 1 манипулятор 3 загружает ее в патрон левого шпинделя 2. Обработанную в левой части станка деталь манипулятор 3 переносит из патрона в кантователь 6, который поворачивает ее на 180º. Манипулятор 5 снимает деталь с кантователя и загружает ее в патрон шпинделя 7. Обработанную в правой части станка деталь манипулятор 5 снимает из патрона и загружает в накопитель 4 готовых деталей.

Благодаря разделению рабочих зон левой и правой частей станка возможна параллельная обработка двух одинаковых или различных изделий при одной их установке и независимой загрузке шпинделей, а также последовательная обработка сложных деталей с одной стороны за два установка (при отключении привода поворота кантователя).

На рис. 3 показаны технологическая схема обработки, операционно-технологическая карта и фрагмент управляющей программы для типового изделия, обрабатываемого на РТК типа МРК50. Здесь же приведена наладочная схема станка (рис. 3), определяющая взаимные положения револьверной головки (с инструментальной наладкой) и руки манипулятора относительно шпинделя (вместе с зажимным патроном) в процессе автоматической смены заготовки.

Принципиальная гидравлическая и кинематическая схемы РТК показаны на рис. 2.

Работа гидросхемы в автоматическом цикле поясняется таблицей состояния электромагнитов управления гидрозолотниками.

Кинематическая   схема   механизма  привода главного движения в левой и правой частях станка включает в себя двухваловую (валы II и III) шпиндельную коробку, которая клиноременной передачей связана с валом I электродвигателя М1 постоянного тока, обеспечивающего бесступенчатое регулирование в диапазоне от 100 до 2000 мин-1. Переключение диапазонов 1, 2 и 3 шпиндельной коробки осуществляется автоматически  от трехпозиционных  гидроцилиндров Ц7.1, Ц7.2 через зубчатый  сектор   (Z = 120)   и  рейку   на  подвижный блок шестерен Z = 23; 48 и 35. Графики частот вращения шпинделя и изменения мощности привода также приведены на рис. 2.

Движение подачи  -  продольной (ось Z) или поперечной (ось X) - осуществляется   от высокомоментного электродвигателя М2 (или М3) через зубчатую ременную передачу (Z = 16/ Z = 40) на шариковый винт с шагом t = 10 мм.

Перемещения  (продольное   и   угловое) руки манипулятора осуществляются от гидроцилиндров Ц2.1, Ц2.2, Ц3.1, Ц3.2. Шток гидроцилиндра ЦЗ выполнен  в виде рейки,  зацепляющейся с зубчатым колесом Z = 35, которое закреплено на гильзе руки.

Зажим и разжим схватов рук  осуществляется от гидроцилиндров Ц4.1, Ц4.2, на штоке которых нарезана зубчатая рейка, поворачивающая колесо Z = 20 вместе с валом.   На   валу неподвижно установлен диск (на схеме не показан) с тремя криволинейными пазами, в которые входят ролики ползушек с закрепленными на них кулачками механизма схвата. Поворот кантователя относительно вертикальной оси выполняется   гидроцилиндром Ц5, шток-рейка   которого  зацепляется с зубчатым колесом Z = 39. Разжим детали в поворотном устройстве осуществляется  от  гидроцилиндра Ц6, со штоком   которого неподвижно соединена тяга с прижимом. Зажим детали в кантователе осуществляется под действием пружины.

С помощью гидроцилиндров Ц1.1, Ц1.2 выполняется зажим и разжим патрона стакана при снятии и установке заготовки.

Контроль   положений   механизмов   манипулятора   и   поворотного устройства, а также механизмов переключения диапазонов частот вращения шпинделя и зажима патрона станка осуществляется при помощи конечных выключателей, которые показаны на кинематической схеме (рис. 2).

Шпиндельная   коробка   станка   имеет   два   исполнения – левое  и правое.

В шпиндельной коробке расположены зубчатые механизмы привода главного движения с устройством автоматического переключения диапазонов частот вращения и шпиндельный узел станка.

Электродвигатели главного привода установлены на отдельной подставке с задней стороны станка вместе с электрошкафами управления (рис. 1). Конструкция двухваловой шпиндельной коробки достаточно  проста   и  не  требует дополнительного  пояснения к описанию кинематической схемы станка.

Датчик резьбонарезания типа ВЕ178.2 (см. лист 16) приводится во вращение от шпинделя через ременную передачу Z44/Z44. Импульсные сигналы датчика, поступающие в устройство ЧПУ, характеризуют угол поворота и частоту вращения шпинделя. Поэтому при задании шага резьбы они определяют соответствующую подачу.

На станке установлены левый и правый крестовые суппорты, отличающиеся друг от друга зеркальным расположением конструктивных элементов.

Конструкция правого крестового суппорта с приводом поперечной подачи показана на рис. 4. Каждый крестовый суппорт состоит из корпуса (крестовины) 1, ползуна 2 и основания (салазок) 3.

Крестовина  1 имеет направляющие 4 поперечного перемещения, а основание 3 – продольные направляющие 5 суппорта. Стальные закаленные направляющие прямоугольного профиля контактируют с фторопластовыми накладками 6, прикрепленными к сопрягаемым плоскостям ползуна и крестовины.

Привод продольной и поперечной подачи крестового суппорта осуществляется посредством шариковых винтовых пар, гайки 7 и 8 которых установлены в расточках кронштейнов 9 и 10, прикрепленных соответственно к крестовине и ползуну. Передняя и задняя опоры шарикового винта 11 поперечной   подачи   смонтированы   в   подшипниках, расположенных в расточках плиты 12 и стакана 13. Аналогичную конструкцию имеют опоры шарикового винта 14 продольной подачи (на рис. 4 не показаны).

Привод вращения винта осуществляется от высокомоментного электродвигателя 15 через зубчатую ременную передачу 16. Контроль перемещений по координатным осям осуществляется фотоэлектрическими импульсными датчиками 17, соединенными с помощью упругой муфты с хвостовиком шариковых винтов.

Направляющие и шариковые винты крестового суппорта закрыты защитными фартуками 18. Электрические кабели, а также шланги для подачи охлаждающей жидкости и централизованной смазки уложены в гибкие металлорукава (на рис. 4 не показаны).

На листе 18 приведены общий вид и основные разрезы 12-позиционной револьверной головки станка МР315.

От встроенного в корпус 1 электродвигателя 2 вращение через зубчатые колеса 3 и 4 передается на вал 5, а с него через зубчатую пару 6 и 7 – на вал-шестерню 8. Вал-шестерня 8 через промежуточные зубчатые колеса 9 и 10 зацепляется с венцом 11, имеющим внутреннюю зубчатую нарезку. Относительно корпуса 1 зубчатый венец 11 может вращаться на шарикоподшипниках  12. При повороте зубчатого венца 11 на угол 80° упор 13, входящий в фигурный паз на наружной поверхности венца, смещает вниз зубчатую полумуфту 14, которая жестко прикреплена к его нижнему торцу. При сцеплении трапецеидальных кулачков полумуфт 14 и 15 упор 16 наклонной плоскостью зуба входит в отверстие в неподвижном корпусе 1. Наружный корпус револьверной головки 17 при этом поднимается под действием пружин 18: происходит расцепление плоской зубчатой полумуфты 19 на нижнем торце головки с полумуфтой на основании 20 и расфиксация головки.

Конечный микровыключатель 21 дает при этом команду на поворот револьверной головки 17. При прохождении заданного углового положения (перебеге на 3...5º) срабатывает соответствующий микровыключатель 22, который дает команду на реверс электродвигателя 2; поворотная  часть  револьверной   головки 17 движется в обратную сторону до упора 16. После остановки корпуса револьверной головки 17 зубчатый венец 11 продолжает вращение на угол 80°. Кулачки полу муфт 14 и 15 находят друг на друга, опуская корпус револьверной головки до фиксации ее плоской зубчатой полумуфтой 19 относительно основания 20. Микровыключатель 21 при этом дает команду на останов электродвигателя 2.

Общий вид автоматизированного загрузочно-разгрузочного устройства РТК показан на листе 19.

Магазины-накопители   заготовок 1 и обработанных деталей 2 выполнены в виде наклонных желобов с боковыми направляющими планками. Магазины собираются из унифицированных секции, число которых зависит от необходимой вместимости накопителя. Движение заготовок или деталей по желобу магазина осуществляется под действием силы тяжести до упорных кронштейнов 3 и 4 в торцевой части. В позициях разгрузки и загрузки в боковых планках имеются окна, через которые заготовка или деталь могут быть сняты и установлены в магазин схватами 5 манипуляторов 6. Схваты выполнены в виде трех кулачковых зажимных механизмов с гидроцилиндрами  и зубчато-реечными     передачами (см. кинематическую схему на листе 16). Работа манипуляторов и кантователя загрузочно-разгрузочного устройства пояснена таблицей состояния управляющих электромагнитов золотников гидросхемы (см. лист 16).   


Рис 2 Общий вид РТК МРК50

 

Рис. 2 Принципиальная гидравлическая и кинематическая схемы.

 Рис 3 Технология обработки типовой детали и наладочная схема

Рис. 4 Конструкция револьверной головки.

Рис. 4 Крестовый суппорт и привод подач.


  1.  Привод главного движения

Модернизация привода главного движения станка с ЧПУ мод. МР 315

Описание станка приведено в пособии “Металлорежущие станки с ЧПУ”, при расчетах рекомендуется использовать учебно-методические материалы для самостоятельной работы “Оборудование автоматизированного производства”.

Анализ кинематической схемы станка МР 315 показывает, что привод главного движения включает электродвигатель постоянного тока типа 2ПФ250МГУХП4, коробку скоростей с тройным подвижным блоком, обеспечивающим передаточные отношения  ,  ,  , шпиндель (вал III). Двигатель с входным валом II коробки скоростей соединяется через ременную передачу с передаточным отношением  .

Двигатель, как следует из графика мощностей и моментов, имеет номинальную частоту вращения 1000 об/мин, максимальную 2000 об/мин и минимальную 100 об/мин. Двигатели с двухзонным регулированием в диапазоне от  до  имеют постоянную мощность P,кВт и переменный крутящий момент. Номинальный момент  и номинальная мощность двигателя связаны соотношением:

,

где  - Вт;  - нм;  - об/сек.

По заданию привод главного движения необходимо модернизировать с целью расширения диапазона регулирования частот вращения шпинделя. Для этого применим электропривод  “Мезоматик  V”, двигатель с частотным регулированием типа V160L, структуры привода сохраним, т.е. оставляем тройной блок и ременную передачу. Возможно, по результатам расчета, необходимо будет изменить их передаточные отношения при сохранении межосевого расстояния между валами.

Таблица 2  Характеристики двигателя V160L:

Тип

двигателя

Номиналь-ная

мощноcть

Рн, кВт.

Номиналь

ная

скорость,

об/мин

Максимальная

скорость, об/мин

Номиналь-ный

момент

Мн, Н·м

Номиналь-

ный ток

Iя, А

Момент

инерции

J, кг/м2

Масса,

кг

при Рн

при

сниженииРн

V160L

45

1500

3000

3750

286

123

0,373

292

  1.  

1.  Рассчитаем максимально возможную частоту вращения шпинделя. Эта частота не должна превышать . Поэтому примем ее меньше, чем 3750 об/мин.

Частоты вращения шпинделя стандартизированы, их нельзя назначать произвольно. Воспользуемся таблицей 3 “Нормальные ряды чисел в станкостроении” приведенной в пособии “Оборудование автоматизированного производства”. В столбце со знаменателем  1,26 находим число 31,5. Все частоты вращения подчиняются принципу удвоения и удесетярения. Поэтому в нормальном ряду частот вращения шпинделя должны присутствовать частоты  об/мин и  об/мин. Примем максимальную частоту вращения шпинделя об/мин, как удовлетворяющую условию  об/мин.

Построим график частот вращения шпинделя. Для этого проведем горизонтальные линии соответствующие валам I, II, III коробки скоростей и вертикальные линии, соответствующие частотам вращения шпинделя от  об/мин до  об/мин. Т.к. на графике откладываются не частоты вращения, а их логарифмы, то расстояние между вертикальными линиями одинаковы и равны . Из таблицы 3 переписываем частоты вращения шпинделя, соответствующие знаменателю и наносим их на график.

Дальнейшие расчеты проводим по методике изложенной в пособии “Оборудование автоматизированного производства” в разделе “Особенности конструкций и кинематический расчет приводов главного движения”.

1.Расчетная частота вращения шпинделя, при которой он получает от двигателя полную мощность и полный момент

об/мин.

Примем ближайшее меньшее стандартное число оборотов шпинделя за расчетное, тогда  об/мин

2. Рассчитаем диапазон регулирования шпинделя с постоянной мощностью  

 

3. Назначим диапазон переключения в группе передач коробки скоростей

 

Примем значение и  близкими к предельно допустимым, т.е. , , тогда:

.

Диапазон регулирования двигателя с постоянной мощностью равен

4. Определим число ступеней скорости в механической части привода главного движения (коробка скоростей)

 

Примем количество передаточных отношений в коробке  , т.е. оставляем в коробке скоростей тройной блок. Наибольшее и наименьшее передаточные отношения назначены выше , . Выразим эти передаточные отношения через знаменатель ряда

 

Третье передаточное отношение в тройном блоке назначим  

Нанесем передаточное отношение на график частот вращения.

Максимальная частота вращения шпинделя nz=3150. Максимальное

(повышающее) передаточное отношение imax =i33. Нанесём на график (рис3.) это передаточное отношение, отложив три клетки между валами II и III.

Получаем, что второй вал должен вращаться с частотой  n18=1600 об/мин, чтобы обеспечить шпинделю частоту n22=3150 об/мин. Нанесем на график imin=i1=1/4=1/1.266, отложив в сторону уменьшения частот вращения шпинделя6 клеток, получим n13=400об/мин. Нанесем  i2=1, получим  n19=1600об/мин.

Определим, при какой частоте вращения второго вала шпиндель будет иметь  n1=31.5об/мин. Для этого из точки n1=31.5об/мин проведем  луч i1=1/1.266, получаем n7=125об/мин. Из этой точки проводим лучи, соответствующие передаточным отношениям i3=1.263 и i2=1.

Найдем значения передаточного отношения ременной передачи iрем. При nдmax=3750об/мин вал II должен иметь n19=1600об/мин. Тогда значение передаточного отношения iрем=1600/3750=0.51. Примем iрем=1/2. Выразим iрем=1/2 через ϕ: 1/2=1/1.263. Нанесем  iрем на график, соединив точки с частотами вращения 3750 и 1600 об/мин. Включим nн двигателя, равное 1500об/мин. Нанесем передаточные отношения iрем, i1, i3, получаем график частот вращения, где частоты вращения выражены  знаменатель ряда ф=1.26. Таким образом, переключая частоты вращения двигателя в диапазоне от nдmin=300об/миндо nдmax=3750об/мин, получаем на шпинделе частоты от 31,5 до 3150об/мин, причем полная мощность на шпинделе будет от 160об/мин до 3150об/мин.

Следующий этап расчета – определение чисел зубьев зубчатых колес, обеспечивающих получение передаточных отношений  iрем =0.5; i1=0.25; i3=2.

Передаточное отношение ременной передачи определяется диаметрами шкивов. Зададимся диаметром шкива на двигателе D1=180мм. Тогда шкив на входном валу коробки скоростей находим из соотношения D1/D2=iрем.

Отсюда D2=D1/iрем=180/0.50=360мм

Примем D2=360мм.

Для расчета чисел зубьев в коробке скоростей необходимо задаться величиной межцентрового расстояния между вторым вылом и шпинделем. Это расстояние задают косвенно, через сумму зубьев зацепленных колес. В станке МР315 межцентровое расстояние задано суммой зубьев   Действительно, в соответствии с графиком частот вращения станка 48+48=35+61=23+73=96. Примем также  Для определения количества зубьев в конкретных передачах воспользуемся таблицей 1 «Определение чисел зубьев колес» пособия. Находим  И в столбце i отыскиваем значение знаменателя ф, возведенного в соответствующую степень. Напротив ф3=1.26=2  видим в столбце  число z1=32. Следовательно, передаточное отношение i3=2=64/32 обеспечивается при z1=64; z2=32. Аналогично для i1=1/1.266=1/4: в столбце i находим число близкое к 4, это 3.98. Получаем i1=19/77. Второе передаточное отношение i2=48/48. Нанесем на график передаточное отношения, выраженные  через числа зубьев и диаметры шкивов.

График моментов

Рис 3. График частот вращения шпинделя

(i1=1/46=1/1.266=1/4; i2=ϕ0=1.260; i3=ϕ3=1.263=2)

2.4. Привод подач

Для привода подач токарных станков с ЧПУ выделяют следующие основные силы: нагрузку при наиболее тяжёлых режимах(черновое точение), которую принимают с некоторым запасом на случай отклонения от нормальных условий работы, нагрузку при наиболее быстром обратном ходе после обработки. Одновременно с нагрузками следует определить также время их действия

Qmax величина наибольшего усиления продольной и поперечной подачи для станка МР315 равна 18000Н

Составим графики частот вращения ходового винта и осевых нагрузок за время эксплуатации станка.

Для черновой обработки

Заданная подача S=0,8мм/об

Заданная скорость резания V=208м/мин

Число оборотов шпинделя =434.76об/мин

Величина минутной подачи Sm=S*n=347,8мм/мин

Число оборотов ходового винта  

Для чистовой обработки

Заданная подача S=0,1мм/об

Заданная скорость резания V=113,1м/мин

Число оборотов шпинделя =175,56об/мин

Величина минутной подачи Sm=S*n=43,4мм/мин

Число оборотов ходового винта  

 Рис 6 график частот вращения ходового винта

Рис 5  График осевой нагрузки на ходовой винт

Рассчитаем величину динамической грузоподъемности ШВП с учётом эквивалентных частот вращения винта и эквивалентных нагрузок за период Lh

Lh примем 10000 часов

На основании  выберем ШВП

Номинальный диаметр

Шаг

Тип гайки FL

Динамическая нагрузочная способность

Статическая нагрузочная способность

Минимальная жёсткость

Максимальный аксиальный люфт 0,00мм

Число нагруженных оборотов 4+4

Основной диаметр 39,6мм

Неосновной диаметр 34мм

Максимальная длина 6000мм

Вес винта 8,3

Размеры гаек

D1=63мм        D4=78мм        D5=9мм      D6=11мм

L=142мм      L1=16мм      L3=7мм   L7=14мм     L8=70мм          

Масса гайки 1,5кг

Диаметр шарика Dw=7.144мм  

Рис 6  гайка

Рис 7 Передача винт-гайка качения в сборе

Рис8 Концевая цапфа типа С

Таблица 4 Характеристики концевых цапф

40

30

28.6

M30x1

25

21

16

1.6

117

85

64

17

53

8x50x4

Рассчитаем критическую гармоническую скорость вращения винта при которой начнутся колебания винта  при ускоренном вращении

Определим критическую нагрузку, которая может вызвать изгиб стержня винта и нарушить его работу

коэффициент, зависящий от способов закрепления ходового винта в подшипниках в нашем случае

                 

Для ходовых винтов станков с ЧПУ необходимо рассчитать осевую жёсткость стрежня винта с учётом жёсткости в стыке “Шарик-винтовая канавка винта и гайки”.

откуда

Жёсткость всей системы “винт-опоры”

               

Необходимо рассчитать величину упругого смещения этой системы под влиянием силы подачи Q

Рекомендуемые значения допустимых деформаций

Выберем муфту для соединения вала двигателя с винтом привода подач

Таблица 5  Размеры втулки

Исполнение втулки

C

35

41.5

M8

Таблица 6  Параметры сильфонной муфты

Тип муфты

Исполнение втулок

Н*М

Н*М

L

D

d1

KSS52

C;D

520

1040

0.0038

127

122

70

Рис 9  сильфонная муфта

3. Выбор приспособлений и режущего инструмента

3.1. Выбор приспособлений к станку

Для зажима данной детали используем патрон ПЗК-315Ф8 (рисунок 10).

Патроны для станков токарной группы должны обеспечивать:   

    1) сокращение   времени,   затрачиваемого   на смену (установку и съем) заготовок, на переналадку или замену кулачков при переустановке заготовок или смене объекта  обработки,  на  смену  патронов, а также на переналадку станка с патронных   на   центровые   работы;

    2) соосность оси заготовки относительно оси шпинделя  станка в процессе обработки, что предъявляет к патронам  требование  стабильной  точности центрирования    заготовок,    а   также жесткости   узлов   патронов;

    3) силу зажима,   гарантирующую  в   процессе обработки неизменное положение заготовки, достигнутое при базировании, т. е.  препятствовать повороту и смещению заготовки  под действием  моментов и сил резания;

    4) снижение или даже исключение влияния центробежных  сил  на  силу  зажима  заготовок кулачками;

    5) достаточный   размер центрального отверстия для  возможности обработки в одном  и том же патроне как штучных, так и прутковых заготовок;

    6) возможность установки в одном патроне заготовок различной конфигурации.

Патрон самоцентрирующийся клиновой  быстропереналаживаемый конструкции ЭНИМСа (рисунок 10) предназначен для центрирования и закрепления заготовок на токарных станках в условиях серийного производства. Патрон состоит из корпуса 4, двух кулачков (незакаленного 1 и основного 2), крышки 3, штифта 7, эксцентрикового устройства 8, с помощью которого осуществляется закрепление зажимных кулачков прижимом 6 после их переустановки и штока 5. Зажим и разжим заготовки в патроне производится от механизированного привода, установленного на заднем конце шпинделя станка. Применение эксцентрикового устройства позволило в 30 раз сократить время на переустановку кулачков. После переустановки каждого кулачка 1 на требуемый диаметр кулачки растачиваются. Сокращение времени, затрачиваемого на растачивание незакаленных кулачков после их установки в патроне на станках с ЧПУ, может быть достигнуто за счет растачивания кулачков автоматически по заданной программе.

Рис 10. Патрон быстропереналаживаемый

Техническая характеристика патрона ПЗК315Ф8

Диаметр наружный 315

Диаметр присоединительного конуса 139,719

Высота патрона H 125

Диаметр изделия, зажимаемого в прямых кулачках:

наименьший   30

наибольший 140

Диаметр изделия, зажимаемого внутренними ступенями кулачков:

наименьший   100

наибольший 315

Диаметр изделия, зажимаемого наружными ступенями кулачков:

наименьший   100

наибольший 300

Сила зажима, кН, не менее   60

Масса патрона, кг 75,8

3.2. Выбор режущего и вспомогательного инструмента

В качестве режущего и вспомогательного инструмента выбираем систему агрегатно-модульного инструмента с СМП из различных материалов.

Для черновой обработки поверхностеи  и проточки канавок  возьмём СМП из твёрдого сплава Т15К6. Краткая характеристика этого материала следующая:

  1.  Твёрдость – HRA: 90
  2.  Теплостойкость - 850° - 90.

3) Скорость резания – 300 – 350 м/мин

 Для чистовой обработки поверхностеи и нарезания резьбы возьмём СМП из сверхтвёрдого материал – BN3 – кубанит. Краткая характеристика этого материала следующая:

  1.  Твёрдость – HV: 104
  2.  Теплостойкость - 1200° - 1500°.
  3.  Скорость резания  – 100–200  м/мин

Выбор вспомогательного инструмента

Станок модели 1П756ДФ3 оснащен револьверной головкой, позволяющей крепить режущий инструмент с помощью  вспомогательного  инструмента  с  базирующей призмой (рисунок 14). В головке могут устанавливаться одновременно до 8 режущих инструментов.

Для крепления проходного резца к револьверной головке используем резцедержатель 1 (рисунок 14).

Рис 13. Набор вспомогательного инструмента с призматическим хвостовиком для станков с ЧПУ токарной группы

Рис 14. Резцедержатель с базирующей призмой и открытым пазом

Таблица 7. Параметры резцедержателя

Обозначение

h

h1

b

B

L

191811001

32

115

32

60

115

  1.  Расчет режимов резания

Выбор подачи

Черновая обработка

При черновой обработке следует стремиться выбрать максимально возможную подачу. Ограничениями при этом являются :

-  мощность станка,

-  жесткость системы "станок – приспособление – инструмент - заготовка"

-  несущая способность выбранной режущей пластины с учетом геометрии передней поверхности.

Экономически целесообразны при черновой обработке такие режимы, при которых большой удельный съем металла достигается за счет комбинации большой подачи и умеренной скорости резания.

Зададим величину подачи S=fn=0.8 мм/об.

Чистовая обработка

Величина чистовой подачи в зависимости от требуемого качества обработанной поверхности следует помнить, что полученное теоретическим путем значение чистовой подачи, обеспечит на практике требуемое качество обработанной поверхности только при соблюдении следующих условий:

-  используемая геометрия передней поверхности пластины обеспечивает устойчивое стружкодробление,

-  скорость резания выбрана достаточно высокой, чтобы избежать наростообразования,

-  отсутствуют вибрации.

Зададим величину подачи S=fn=0,1 мм/об.

Выбор скорости резания

Выбор скорости резания начинается с определения начальной скорости резания Vсо. Затем определяется действительная скорость резания Vс с учетом требуемой стойкости инструмента и отклонений твердости обрабатываемого материала.

Для черновой обработки:

Исходными данными для выбора скорости резания являются:

1) марка твёрдого сплава;

2) марка обрабатываемого материала и его твёрдость;

3) величина подачи.

 Vco – начальная скорость резания;

 Vc – действующая скорость резания.

 Vc=Vco*KHB*Kt

Для черновой обработки:

При  S=fn=0.8 мм/об: Vco =78 м/мин.

КНВ - поправочный коэффициент на твёрдость.

Для НВ=210 (Ст.12ХНЗА):

Мощность, расходуемая на преодоление сил резания, определяется по формуле:

Nc=кВт,

где Кс0.4 – удельная сила резания, зависит от вида и свойств обрабатываемого материала и равна нормальной силе резания при срезании стружки сечением 1 мм2 с подачей 0,8 мм/об.

Для стали: Кс0.4=2100 Н/мм2.

Кpf – поправочный коэффициент на величину подачи.

Для S=fn=0,1 мм/об: Кpf=1,49. Для S=fn=0.8 мм/об: Кpf=0,77.

К – поправочный коэффициент на угол в плане.

Для ψ=90 град.: К=1.

Для чистовой обработки Nc=271*0.1*2100*0.5*1.49/60000=0.8 кВт.

Для черновой обработки Nс=78*5*0.8*2100/(60000)=10.8 кВт

Составляющие силы резания (тангенциальную , радиальную  и осевую ) при наружном продольном точении рассчитаем исходя из следующей формулы: N =  ,кВт

Тогда, Pz черн =  = 847 кг

Pz чист =  = 13,6 кг

Рх≈Ру≈0,4*Рz

Рх черн≈Ру черн= 338,8 кг

Рх чист≈Ру чист= 5,44 кг

4. Настройка станка

4.1. Задачи настройки станка

Под наладкой станка понимают процесс подготовки его к обработке деталей, включающий выбор и установку приспособлений, режущего инструмента, заготовки, ввод управляющей программы и расстановку рабочих органов станка в исходное положение.

В данной курсовой работе, исходя из параметров заготовки и выбранной модели станка, подобрали соответствующие приспособление (зажимной патрон), режущий инструмент, вспомогательный инструмент. Составили карту наладки. Разработали расчетно-технологическую карту, по которой в дальнейшем будет формироваться управляющая программа для станка с системой ЧПУ.

4.2. Анализ поверхностей детали и выбор схем их обработки

Поверхности деталей, обрабатываемых на станках с ЧПУ, подразделяются на плоскости, перпендикулярные к оси вращения, конусы, сферы, торы и поверхности вращения с произвольной образующей, а также винтовые поверхности, формирующие резьбы. Образующими этих поверхностей являются прямые, окружности и линии, заданные последовательностью точек. Контур образующей детали поэтому представляет собой последовательность геометрических элементов: отрезков прямых, дуг окружностей и кривых, заданных в табличной форме. С технологической точки зрения эти геометрические элементы и соответствующие им поверхности принято делить на основные и вспомогательные.

К основным элементам контура детали относят образующие поверхностей, которые могут быть обработаны резцом для контурной обработки с главным углом в плане φ=95˚ и вспомогательным углом в плане  φ1=30˚. Для наружных и торцовых поверхностей такой резец принадлежит к числу проходных, а для внутренних – к числу расточных.

Элементы образующих поверхностей, формообразование которых не может быть выполнено указанным резцом, принадлежит к числу вспомогательных. К ним относятся торцовые и угловые канавки для выхода шлифовального круга, канавки на наружной, внутренней и торцовой поверхностях, резьбовые поверхности, желоба под ремни и т.п.

4.3. Разработка расчетно-технологической карты

В расчётно-технологической карте указываем, каким инструментом будем обрабатывать деталь, по какой траектории инструмент подводится и отводится от детали.

Расчётно-технологическая карта приведена в приложении лист 4.  

Заключение

В данной курсовой работе приведен пример наладки токарного станка с ЧПУ на обработку типовой детали. Была произведена модернизация приводов подачи и главного движения с целью расширения возможностей станка. Был проведен анализ подобранного для изготовления детали станка, разобраны типовые конструкции станка. Подобран режущий и вспомогательный инструмент. Разработана Расчетно-технологическая карта и карта наладки.

Список литературы

  1.  Кузнецов Ю.И., Маслов А.Р., Байков А.Н. Оснастка для станков с ЧПУ: Справочник. – М. «Машиностроение», 1990. – 512 с.
  2.  Рохин В.Л. Оборудование автоматизированного производства. Учебно-методические материалы для самостоятельной работы студентов. КГУ, 2007. – 198 с.
  3.  Орлов В.Н. Технология изготовления деталей транспортных машин. КГУ, 2000. – 262 с.
  4.  Рохин В.Л. Металлорежущие станки с числовым программным управлением КГУ, 2008.-55с.
  5.  Рохин В.Л., Переладов А.Б. Анализ конструкций металлорежущих станков с ЧПУ и их типовых узлов: методические указания. КГУ, 2004-14с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

55379. Розвиток комунікативних навичок школярів при вивченні іноземної мови шляхом впровадження проектної технології 40 KB
  Готуючись до такого проекту дитина демонструє свій досвід і погляд на навколишній світ тим самим розвиває свої комунікативні навички. Прикладом такого проекту може бути...
55381. Услуги компьютерных сетей 100 KB
  Задачи урока: Образовательные: Обобщить представления учащихся об услугах компьютерных сетей; Проверить правильность полноту и осознанность приобретенных ранее знаний;...
55382. Выражения с квадратными корнями 616 KB
  Цели: - повторить определение квадратного арифметического корня, его свойства, - продолжить работу над выработкой умений проводить тождественные преобразования выражений, содержащих квадратные корни, - развивать интерес к изучению алгебры, - развивать навыки самостоятельной работы.
55383. Нахождение значений тригонометрических функций от аркфункций 94 KB
  Тип урока: комбинированный, состоит из 6 учебно-воспитательных моментов: организационный момент, проверка домашнего задания и подготовка к изучению нового материала, изучение и закрепление нового материала, итог урока.
55384. Реорганизация и ликвидация юридического лица 92.5 KB
  Воспитательные задачи: развитие активности самостоятельности ответственности за принятие решений; развитие сотрудничества в коллективной деятельности; Развивающие задачи: развитие критического творческого мышления у обучающихся; развитие аналитических и коммуникативных навыков...
55386. Ключи к познанию прошлого 47 KB
  Цели занятия: Знакомство обучающихся с новым предметом – история. Развивать у обучающихся интерес к предмету, умения анализировать, рассуждать, аргументировать свою точку зрения. Учить ребят работать с учебником, с текстом, работать в группе, высказывать свою точку зрения, слушать мнение других.
55387. Письмо другу 52 KB
  Цели урока: создание условий для того чтобы научить ребят писать сочинения; развитие устной и письменной речи памяти творческих способностей детей;...