Кинематический анализ и расчёт токарно-винторезного станка 1К62

курсач.Doc

Назначение оборудования. Технологические операции (схемы обработки) выполняемые на оборудовании заданного типа с указанием движений инструмента и заготовки4
Компоновка станка заданной модели. Структурная схема станка. Состав и функциональное назначение узлов станка. Основные технические характеристики станка5
Кинематический анализ металлорежущего станка14
1. Общая характеристика станка14
2. Составление кинематического уравнения15
3. Анализ картины частот оборотов18
4. Лучевая диаграмма скоростей19
5. Изучение кинематики механизмов подач20
5.1. Кинематическая цепь продольных подач суппорта20
5.2. Кинематическая цепь поперечных подач суппорта21
Расчёт рациональных режимов резания22
1. Выбор токарного резца22
2. Назначение глубины резания22
3. Назначение величины подачи23
4. Определение скорости резания23
5. Проверка по мощности привода шпинделя станка25
Технико-экономическая эффективность27
1. Коэффициент основного времени27
2. Коэффициент использования станка по мощности27
Требования техники безопасности и экологии при использовании станка28
Токарный станок — станок для обрабатывания резанием (точением) заготовок из металлов и других материалов в виде тел вращения. На токарных станках осуществляют следующие токарные работы: обточку и расточку цилиндрических конических и фасонных поверхностей нарезание резьбы подрезку и отделку торцов сверление зенкерование и развертывание отверстий и т. д. Заготовка принимает вращение от шпинделя резец — режущий инструмент — передвигается вместе с салазками суппорта от ходового вала или ходового винта приобретающих вращение от механизма подачи. В состав токарной группы станков входят станки осуществляющие различные операции точения: обдирку снятие фасок растачивание и т. д.
Значительную долю станочного парка представляют станки токарной группы. Она включает согласно классификации ЭНИМС девять типов станков различающихся по предназначению конструктивной компоновке степени автоматизации и прочим признакам. Станки предопределены основным образом для обработки наружных и внутренних цилиндрических конических и фасонных поверхностей нарезания резьб и обработки торцовых поверхностей деталей типа тел вращения с помощью разнообразных резцов свёрел зенкеров развёрток метчиков и плашек. Использование на станках добавочных специальных устройств (для шлифования фрезерования сверления радиальных отверстий и прочих видов обработки) существенно расширяет технологические возможности оборудования.
Токарные станки полуавтоматы и автоматы в зависимости от местоположения шпинделя несущего приспособление для установки заготовки отрабатываемой детали делятся на горизонтальные и вертикальные. Вертикальные предопределены преимущественно для отделки деталей большой массы значительного диаметра и относительно малой длины. Самым популярным токарным станок в советское время был 16К20.
Целью данной работы является произвести расчёт кинематической схемы токарно-винторезного станка 1К62 а также расчёт рациональных режимов резанья.
Назначение оборудования. Технологические операции (схемы обработки) выполняемые на оборудовании заданного типа с указанием движений инструмента и заготовки
Станок 1К62 предназначен для выполнения разнообразных токарнях работ: для нарезания метрической дюймовой модульной питчевой правой и левой с нормальным и увеличенным шагом одно- и многозаходной резьб для нарезания торцовой резьбы; для точения торцевых цилиндрических конических фасонных поверхностей растачивания внутренних цилиндрических и конических поверхностей сверления развертывания а также для копировальных работ (с помощью прилагаемого к станку гидрокопировального суппорта).
Компоновка станка заданной модели. Структурная схема станка. Состав и функциональное назначение узлов станка. Основные технические характеристики станка
Ниже на рисунке 1 показан токарно-винторезный станок 1К62. Станина 1 установленная на передней 2 и задней 3 тумбах несет на себе все основные узлы станка. Слева на станине размещена передняя бабка 4 в ней имеется коробка скоростей со шпинделем на переднем конце которого закреплен патрон 5. Справа установлена задняя бабка 6. Ее можно перемещать вдоль направляющих станины и закреплять в зависимости от длины детали на требуемом расстоянии от передней бабки. Режущий инструмент (резцы) закрепляют в резцедержателе суппорта 7.
Рисунок 1 - Токарно-винторезный станок 1К62
Продольная и поперечная подачи суппорта осуществляются с помощью механизмов расположенных в фартуке 8 и получающих вращение от ходового вала 9 или ходового винта 10. Первый используют при точении второй — при нарезании резьбы. Величину подачи суппорта устанавливают настройкой коробки подач 11. В нижней части станины имеется корыто 12 куда собирается стружка и стекает охлаждающая жидкость.
Станина станка 1К62 коробчатой формы с поперечными П-образными ребрами имеет две призматические и две плоские закаленные направляющие. Передняя призматическая и задняя плоская направляющие служат для перемещения каретки передняя плоская и задняя призматическая - для перемещения задней бабки.
В нише правого торца станины размещен электродвигатель привода быстрых ходов суппорта.
Станина устанавливается на две пустотелые ноки. В левой ножке на плите имеющей вертикальное перемещение для натяжения ремней смонтирован электродвигатель главного движения.
Сзади станка на правой ножке установлен электронасос производительностью 22 лмин подающий охлаждающую жидкость из резервуара размещенного в правой ножке к месту обработки изделий.
Вращение от главного электродвигателя передается ведомому шкиву сидящему на валу I. Этот вал несет реверсивную фрикционную муфту от которой движение на вал II передается или через блок z = 56 — z = 51 или через колесо z = 50 и промежуточный блок z = 24 — z = 36 сидящий на консольной оси.
Рисунок 2 - Кинематическая схема передней бабки станка 1К62
С вала II на вал III вращение передается через тройной блок z = 47 — z = 55 — z = 38. В левом положении блока z = 43 — z = 52 сидящего на шпинделе движение с вала III передается на шпиндель непосредственно через колеса z = 65 — z = 43 а в правом положении этого блока — через перебор установленный на валах IV и V. Все валы вращаются на опорах качения которые смазываются как разбрызгиванием так как коробка скоростей залита маслом так и принудительно — с помощью насоса. Движение подачи от шпинделя VI передается валу VII трензеля и далее на механизм подач.
Задняя бабка имеет плиту 12 и может перемещаться по направляющим станины. В отверстии корпуса 3 задней бабки имеется выдвижная пиноль 6 которая перемещается с помощью маховика 10 и винтовой пары 7—8. Рукояткой 5 фиксируют определенный вылет пиноли а вместе с ней и заднего центра 4. Корпус 3 бабки с помощью винтовой пары 1 может смещаться в поперечном направлении относительно плиты 12. Болтом 14 и башмаком 2 задняя бабка может закрепляться на станине станка. Это также можно сделать с помощью рукоятки 9 эксцентрика 11 и башмака 13. В конусное гнездо пиноли можно установить не только задний центр но и режущий инструмент для обработки отверстий (сверло зенкер и др.).
Рисунок 3 - Кинематическая схема задней бабки станка 1К62
Суппорт состоит из следующих основных частей: нижних салазок 1 для продольного перемещения суппорта по направляющим 2 станины поперечной каретки 3 и резцовых салазок 4. Поперечная каретка перемещается в направляющих нижних салазок с помощью винта 5 и безлюфтовой гайки 6. При ручной подаче винт вращается с помощью рукоятки 7 а при автоматической — от зубчатого колеса 8. В круговых направляющих поперечной каретки 3 установлена поворотная плита 9 в направляющих которой перемещаются резцовые салазки 4 с четырехпозиционным резцедержателем 10. Такая конструкция позволяет устанавливать и зажимать болтами поворотную плиту с резцовыми салазками под любым углом к оси шпинделя. При повороте рукоятки 11 против часовой стрелки резцедержатель 10 приподнимается пружиной 12 — одно из нижних отверстий его сходит с фиксатора. После фиксации резцедержателя в новом положении его зажимают повернув рукоятку 11 в обратном направлении.
Рисунок 4 - Схема суппорты станка 1К62
Механизм фартука расположен в корпусе привернутом к каретке суппорта. От ходового вала через ряд передач вращается червячное колесо 3. Вращение с вала I передается зубчатыми колесами валов II и III. На этих валах установлены муфты 2 11 4 и 10 с торцовыми зубьями которыми включается перемещение суппорта в одном из четырех направлений. Продольное движение суппорта осуществляется реечным колесом I а поперечное — винтом вращающимся от зубчатого колеса 5. Рукоятка 8 служит для управления маточной гайкой 7 ходового винта 6. Валом с кулачками 9 блокируется ходовой винт и ходовой вал чтобы нельзя было включить подачу суппорта от них одновременно.
Рисунок 5 - Кинематическая схема фартука станка 1К62
Коробка подач закреплена на станине ниже передней бабки имеет несколько валов на которых установлены: ступенчатый блок механизма Нортона 3 блоки зубчатых колес 6 и 13 и переключаемые муфты 1 2 4 5 7 8 14 15. В правом положении муфты 7 получает вращение ходовой винт 9 а в левом ее положении (как показано на рисунке) через муфту обгона 11—12 вращается ходовой вал 10.
Рисунок 6 - Кинематическая схема коробки подач станка 1К62
На рисунке 7 показан механизм переключения фрикционной пластинчатой муфты станка 1К62.
Включить прямое и обратное вращение шпинделя и остановить его можно одной из двух рукояток 9 и 3. Первая рукоятка 9 расположена у коробки подач вторая 3 находится у фартука с правой его стороны. Обе рукоятки установлены на валике 1 расположенном параллельно ходовому валу и ходовому винту. При перемещении фартука вдоль станины рукоятка 3 также перемещается с ним будучи соединенной с валиком 1 шпонкой 2. Эта рукоятка позволяет токарю останавливать вращение шпинделя или менять его направление не отходя от суппорта станка. При повороте рукоятки 3 в направлении стрелки А или В поворачивается валик 1 а вместе с ним и рукоятка 9. Эта рукоятка при помощи тяги 6 коромысла 5 и валика 4 вращает зубчатое колесо 10 находящееся в зацеплении с рейкой 11. На левом конце этой рейки закреплена вилка 13 конца которой соединены с муфтой 14. При перемещении этой муфты вдоль полого вала 17 она поворачивает двуплечий рычаг 15. Одновременно нижний выступ 28 этого рычага перемещает на небольшую величину тягу 16 которая соединена штифтом 21 с кольцом 25. При перемещении тяги 16 и кольца 25 влево происходит сжатие фрикционных дисков 22 и 23 благодаря чему включается вращение зубчатого колеса 24 передающего шпинделю станка прямое вращение. При перемещении тяги и кольца вправо имеются фрикционные диски 19 и 20 и включается вращение зубчатого колеса 18 передающего шпинделю обратное вращение. Для быстрого останова вращающегося шпинделя служит ленточный тормоз установленный на валу коробки скоростей станка. Включение этого тормоза связано с переключением фрикционной муфты. При передвижении рейки 11 выступ 12 имеющийся на ее середине нажимает на двуплечий рычаг 29 благодаря чему натягивается стальная лента 26 на тормозном диске 27 установленном на валике 30 и происходит сначала торможение а потом останов шпинделя. При включении одной из половин фрикционной муфты выступ 12 рейки 11 сходит с конца рычага 29 и последний освобождает тормоз от натяжения ленты 26.
Рисунок 7 - Кинематическая схема шпинделя станка 1К62
На станке модели 1К62 предусмотрено реле времени для автоматического отключения электродвигателя станка от сети при работе станка на холостом ходу в течении более чем 3-8 мин. Для этой цели на валике 4 установлен кулачок 7 который при нейтральном положении рейки 11 т.е. при работе станка на холостом ходу включает реле времени 8 заранее настроенное на определенное (в пределах 3-8 мин) время. По истечении этого времени реле отключает цепь питания электродвигателя станка.
На рисунке 8 показана четырех позиционная резцовая головка токарно винторезного станка 1К62. Она установлена на центрирующем буртике 6 верхней части суппорта 2. С одной стороны головки размещен конический фиксатор 9 с пружиной 10 а с другой шариковый фиксатор 4 с пружиной 5 и резьбовой пробкой 17. В отверстие верхней части суппорта запрессовывается палец 7 на которые насаживается кулачок 18 храповая муфта 15 и пружина 13 прижимающая торцовыми зубьями 16 храповую муфту к соответствующим зубьям кулачка 18. На резьбу 11 пальца 7 навертывается рукоятка 12 которой поворачивают фиксируют и закрепляют резцовую головку путем прижима нижней плоскости ее к верхней части суппорта 2. В гладкой цилиндрической отверстие рукоятки 12 запрессовывается втулка 14. В отверстии этой втулки имеются шлицы по которым может скользить вверх и вниз храповая муфта 15 имеющая аналогичные шлицы на своей наружной поверхности.
Рисунок 8 - Кинематическая схема резцедержателя станка 1К62
При вращении рукоятки 12 против часовой стрелки она перемещается по резьбе 11 пальца вверх освобождая резцовую головку 1 от прижима к верхней части суппорта 2. Одновременно с рукояткой 12 вращаются втулка 14 храповая муфты 15 и кулачок 18. При этом винтообразный скос кулачка 18 вначале соприкасается с лапкой фиксатора 9 а затем приподнимает ее так что нижний конец фиксатора выходит из конического отверстия гнезда 8. При дальнейшем вращении рукояткой 12 кулачка 18 стенка его выреза упирается в штифт 3 который поворачивает резцовую головку 1 примерно на 90°. В начале поворота резцовой головки шарик 4 отжимается кверху а в конца поворота он заскакивает в коническое отверстие гнезда осуществляя предварительную фиксацию головки 1. После этого начинают вращать рукоятку 12 в обратном направлении т.е. по часовой стрелке. При этом кулачок 18 освобождает лапку фиксатора 9 в нижний конец его под действием пружины 10 заскакивает в соответствующее отверстие гнезда окончательно фиксирую поворот резцовой головки на 90°. При дальнейшем повороте рукоятки 12 кулачок 18 упирается другой стенкой того же выреза в штифт 3 и останавливается а храповая муфта 15 отжимаясь зубьями 16 вверх вращается вместе с рукояткой 12 пока резцовая головка 1 не будет прижата и закреплена к верхней части суппорта 2.
Основные технические характеристики токарно-винторезного станка 1К62 представлены в таблице 9.
Таблица 9 - Основные технические характеристики токарно-винторезного станка 1К62
Наибольший диаметр обрабатываемой детали мм
над низшей частью суппорта
Наибольший диаметр обрабатываемого прутка мм
Расстояние между центрами мм
Число частот вращения шпинделя шт
Пределы частот вращения шпинделя обмин
Число подач суппорта
Пределы величин подач суппорта ммоб
Шаги нарезаемых резьб
дюймовой (число ниток на 1'')
модульной модуль 6 мм
Скорость быстрого продольного перемещения суппорта ммин
Мощность главного электродвигателя кВт
Кинематический анализ металлорежущего станка
1. Общая характеристика станка
Токарно-винторезный станок 1К62 является универсальным станком и предназначен для выполнения разнообразных токарных работ в том числе для нарезания левых и правых резьб: метрических дюймовых модульных питчевых и архимедовой спирали с шагом 38'' 716'' 8 10 и 12 мм.
Токарно-винторезный станок 1К62 может использоваться для обработки закаленных заготовок так как шпиндель станка установлен на специальных подшипниках обеспечивающих его жесткость. Токарная обработка разнообразных материалов может производиться с ударной нагрузкой без изменения точности обработки.
Высокая мощность главного привода станка большая жесткость и прочность всех звеньев кинематических цепей главного движения и подач виброустойчивость широкий диапазон скоростей и подач позволяют выполнять на токарно-винторезном станке 1К62 высокопроизводительное резание твердосплавным и минералокерамическим инструментом.
Станок 1К62 относится к лобовым токарным станкам т.е. позволяет обрабатывать относительно короткие заготовки большого диаметра.
Конструкция задней балки токарного станка позволяет осуществлять поперечное ее смещение благодаря чему на станке может осуществляться обработка пологих конусов. Есть возможность соединения задней балки и нижней частью суппорта с помощью специального замка что иногда требуется при сверлении задней балкой и использовании механического перемещения балки от суппорта.
На токарный станок 1К62 могут устанавливаться следующие люнеты: подвижный диаметр установки которого 20-80мм и неподвижный его диаметр установки 20-130мм.
Зубчатые колеса служащие для передачи движения от передней бабки к коробке передач на станке 1К62 являются сменными.
Продольное перемещение каретки станка 1К62 может быть ограничено специальным упором устанавливаемым на передней полке станины. Таким образом при установленном упоре скорость движения суппорта не может превышать 250мммин.
Максимальный диаметр заготовки при установке над станиной – 400мм. Максимальный диаметр прутка который возможно обработать на токарном станке 1К62 – 45мм. Станок 1К62 имеет 23 скорости вращения шпинделя (минимальная – 125 обмин максимальная – 2000 обмин).
В качестве главного привода применен короткозамкнутый асинхронный двигатель мощность которого 75 кВт при скорости 1440 обмин. Регулировка скорости вращения шпинделя а так же величин продольной и поперечной передачи суппорта осуществляется благодаря переключению шестерней коробки скоростей (для регулировки скорости шпинделя и подач суппорта используются разные рукояти управления).
Для обеспечения быстрого перемещения суппорта в токарно-винторезном станке 1К62 используется дополнительный асинхронный двигатель. Его мощность 10кВт при скорости вращения 1410 обмин.
Токарный станок 1К62 оснащен тепловыми реле которые осуществляют защиту двигателей от длительных перегрузок а также плавкими предохранителями которые являются защитой от коротких замыканий.
Особенности конструкции токарного станка 1К62 (он отличается надежностью прочностью виброустойчивостью оснащен главным приводом высокой мощности) позволяют в равной степени использовать станок как для скоростного так и для силового резания.
В конструкции токарного станка 1К62 для установки шпинделя предусмотрены специальные подшипники благодаря чему обеспечиваются требуемая жесткость и высокая точность обработки заготовок. По ГОСТу 8-82 токарный станок 1К62 относится к классу точности Н. Точность обработки будет обеспечена даже в режиме ударных нагрузок.
Токарный станок 1К62 благодаря отличному сочетанию качества и надежности работы а также неприхотливости при обслуживании является одним из самых популярных на мелкосерийном и единичном производствах.
На токарном станке может использоваться трехкулачковый самоцентрирующий патрон диаметром 250мм или четырехкулачковый патрон диаметр которого 400мм.
Базовая модель серии - универсальный токарно-винторезный станок 1К62Д который является усовершенствованным прототипом хорошо зарекомендовавшего себя во многих странах мира станка 1К62 выпускавшегося ранее заводом "Красный пролетарий".
Токарно-винторезный станок 1К62 отличает превосходное сочетание качества работы и неприхотливость в обслуживании.
Компоновка станка позволяет оснащать его промышленным роботом и встраивать в автоматические линии.
2. Составление кинематического уравнения
Теоретически число ступеней частот вращения шпинделя может бытьравно 30 но практически из-за совпадения ряда передаточных отношений имеется 23 расточных ступени частот вращения.
От электродвигателя мощностью N = 10кВтс частотой вращения n = 1450обмин через клиноременную передачу142254 передается вращение на вал II коробки скоростей. На валу II свободно сидят двойной блок зубчатых колес 56-51 и зубчатое колесо 50 которые могут поочередно
соединяться с валом I при помощи пластинчатой фрикционной муфты. При прямом ходе вал III получает две различные скорости вращения через двойной подвижный блок 34-39. При обратном ходе валу III сообщается вращение с одной скоростью колесами 50-24 и 36-38. Наличие тройного блока шестерен 47-55-38позволяет получить при прямом ходе на валу IV шесть различных частот вращения. Последние могут быть переданы шпинделю либо непосредственно через шестерни 65-43 когда двойной блок шестерен 43-34включен влево либо через перебор когда блок 43-34включен вправо. В этом случае вращение шпинделю V от вала VI передается двумя двойными блоками 88-45и 22-45 позволяющими получить три различных передаточных отношения: 1; 14; 116 (четвертое передаточное отношение совпадает со вторым) и зубчатой передачей 27-54.
Пределы чисел оборотов шпинделя при прямом вращении определяются из уравнений:
В результате переключения блоков получается 24 скорости но в действительности число скоростей шпинделя 23 так как некоторые числа оборотов совпадают. Обратное (левое) вращение шпинделя осуществляется через передачи 50-24 и 36-38 а далее как при правом вращении.
Рассчитаем частоту вращения шкива:
гдеnэд – частота вращения электродвигателя
D1 D2 – соответственно диаметры первого и второго шкивов
γ – коэффициент полезного действия γ = 0985.
Частоты вращения коробки скоростей можно представить схематично:
Рассчитаем все частоты вращения:
3. Анализ картины частот оборотов
По точкам на последнем валу (шпинделе) определяется фактическое число ступеней частот оборотов Zф при этом точки совпадающие (линии передач на валу сходятся в одну точку) и очень близко расположенные принимаются за одну следовательно
По фактическим nmax и nmin на шпинделе и фактическому числу ступеней определяется знаменатель геометрического ряда. Диапазон регулирования станка рассчитывается по формуле:
Если число частот вращения шпинделя равно Z то соответственно знаменатель геометрического ряда:
Принимаем стандартное значение φ = 126 тогда теоретический ряд будет: 125 16 20 25 315 40 50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000.
Далее определяем допустимое отклонение по формуле:
Рассчитанный ряд сопоставляем с фактическим (на схеме частот оборотов). Определяются наиболее значительные отклонения частот фактического ряда от теоретического:
В нашем примере наибольшее отклонение наблюдаем на двадцать первой ступени для которой:
Таким образом отклонения фактического ряда от теоретического находятся в допустимых пределах.
Определяем вид структуры коробки скоростей – множительная или сложенная.
Для множительной структуры структурная формула имеет вид:
где k – число групп передач в коробке скоростей
Р123 k – число передач 123 k-й группы.
Положение каждой группы в формуле определяется конструктивным расположением их в коробке скоростей. Валы IIIII состоят из двух передач. Они составляют первую множительную группу. Вторую множительную группу составляют валы IIIIV состоящие из трёх передач. И третья множительная группа – валы IVV состоящие из двух передач.
4. Лучевая диаграмма скоростей
Лучевая диаграмма скоростей представляет собой графическую зависимость скорости резания от диаметра заготовки или диаметра инструмента и частоты оборотов для всех частот станка.
Аналитическая зависимость выражается уравнением:
где V – скорость резания ммин
D – диаметр заготовки или инструмента мм
n – частота вращения шпинделя обмин.
Лучевая диаграмма скоростей служит для быстрого определения n по заданным V и D.
Рассчитаем скорости:
По рассчитанным значениям строим лучевую диаграмму скоростей (показана на чертеже).
5. Изучение кинематики механизмов подач
5.1. Кинематическая цепь продольных подач суппорта
Продольное перемещение суппорта осуществляется следующим образом: от шпинделя через передачу 60-60 далее через реверс с колесами 42-42 или 28-56 либо 35-2828-35 и через гитару сменных колес 42-9595-50 вращается вал IX коробки подач. Подключив муфту колесо МФ2 начинает вращать конус шестерен 26 28 32 36 40 44 48 и от него накидное колесо 36. Далее через передачу и включенную муфту МФ3 вращается двойной блок 1828 осуществляющий отношения 18-45 и 28-35 затем через двойной блок 15-48 и 35-28 и через передачу 28-56 вращается ходовой вал по которому вместе с фартуком перемещается колесо z = 27. Далее движение передается через передаточные отношения колес фартука 27-2020-284-2040-3714-66 на реечное колесо z = 10 (модуль зацепления m = 3 мм). Колесо 10 находясь в зацеплении с рейкой прикрепленной к станине катится по ней и перемещает фартук с суппортом.
Включением муфт МФ8 или МФ9 колесо z = 14 вращается вправо или влево меняя направление движения суппорта. Общее уравнение кинематической цепи продольных подач определяется исходя из расчетного периода одного оборота шпинделя:
Пределы величин продольных подач при включении соответствующих блоков составляют 007 – 013; 014 – 026; 028 – 052; 057 – 104; 114 – 208; 228 – 416 ммоб. Последняя группа подач получается включением звена увеличения шага резьбы (эти подачи настраиваются перемещением блока Б7 в левое положение при котором в зацепление вступает пара колес 42-42). Таким образом пределы величин продольных подач составляют 007 416 ммоб.
5.2. Кинематическая цепь поперечных подач суппорта
До червячной передачи фартука кинематическая цепь не отличается от предыдущей цепи. Далее через колеса 40-37 или 40-4545-37 включением муфт МФ10 или МФ11 и через передачи 40-6161-20 вращается винт поперечной подачи суппорта. Шаг резьбы винта 5 мм резьба левая. Уравнение кинематической цепи аналогичное как и для продольных подач. Величины подач в 2 раза меньше соответствующих величин продольных и составляют от 0035 до 208 ммоб.
Расчёт рациональных режимов резания
1. Выбор токарного резца
Исходя из общего припуска на обработку и требований к шероховатости поверхности обработку проводим в три прохода (черновое - 1 и чистовое точение - 2). Подбираем материал пластинки из твердого сплава:
для чернового точения - Т5К10
для чистового точения - Т15К6.
Для станка 1К62 с высотой центров 200 мм размеры сечения державки резца принимаем: НхВ = 25х16 мм.
Для обработки выбираем проходной прямой отогнутый резец с пластинкой из твердого сплава размеры которого приведены в таблице 10: резец 2102 - 0055 ГОСТ 18877-73.
Таблица 10 – Размеры проходных отогнутых резцов с пластинкой из твёрдого сплава
Сечение резца НхВ мм
Форма пластинки ГОСТ 2209-69
2. Назначение глубины резания
Глубину резания t следует брать равной припуску на обработку на данной операции.
где D – диаметр заготовки мм;
d – диаметр после обработки мм.
При черновом точении:
При чистовом точении:
3. Назначение величины подачи
При черновой обработке подачу выбираем в зависимости от обрабатываемого материала диаметра заготовки и глубины резания в пределах 06-12 ммоб. Принимаем S1 = 08 ммоб.
При чистовой обработке подачу выбираем в зависимости от шероховатости поверхности и радиуса при вершине резца который принимаем равным 12 мм
Выбранные подачи уточняем по паспортным данным станка. Назначаем следующие подачи: S1 = 078 ммоб S2 = 011 ммоб S3 = 007 ммоб.
4. Определение скорости резания
Определяем скорость резания v ммин. по формуле:
где Cv - коэффициент зависящий от условий обработки (для черновой обработки Cv1 = 340; для чистовой – Cv2 Cv3= 420);
Т - стойкость резца мин (принимаем T1=T2=T3= 30 мин);
х у m - показатели степени;
Kv - общий поправочный коэффициент представляющий собой произведение отдельных коэффициентов каждый из которых отражает влияние определенного фактора на скорость резания.
Для резцов с пластиной из твердого сплава Kv равно:
где Kv- общий поправочный коэффициент учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала (Kγ = 1 и n = 1):
Knv - поправочный коэффициент учитывающий состояние поверхности заготовки (при черновой обработке Knv1 = 08 при чистовой обработке - Knv2 = Knv3 = 10);
Kuv - поправочный коэффициент учитывающий материал режущей части (Kuv1 = 065; Kuv2 = Kuv3 = 10);
Kφv - поправочный коэффициент учитывающий главный угол в плане резца (для φ = 45° Kφv1 = Kφv2 = Kφv3 = 10);
Kov - поправочный коэффициент учитывающий вид обработки (Kov = 10).
Общий поправочный коэффициент для резцов (чернового и чистового) равен:
Показатели степени х у и m:
для черновой обработки – y1 = 043; m1 = 02 (при S свыше 07 ммоб)
для чистовой обработки – y2 = y3 = 02; m2 = m3 = 02 (при S до 03 ммоб).
Скорость резания vр ммин равна:
Определяем частоту вращения шпинделя обмин по расчетной скорости резания:
Уточняем частоту вращения шпинделя по паспорту станка
Для черновой обработки выбираем 18 ступень коробки скоростей для чистовой обработки выбираю 22 и 23 ступени коробки скоростей.
Определяем фактическую скорость резания vф ммин:
5. Проверка по мощности привода шпинделя станка
Мощность затрачиваемая на резание Nр должна быть меньше или равна мощности на шпинделе Nшт:
где Nэ - мощность электродвигателя токарного станка кВт (для станка 1K62 Nэ = 75 кВт);
- КПД привода токарного станка для станка 1К62 = 075.
Мощность резания определяется по формуле:
где Pz - сила резания Н;
vф- фактическая скорость резания мс.
Для определения мощности резания определяю силу резания при черновой обработке. Силу резания при точении рассчитываю по следующей формуле:
где Ср - коэффициент учитывающий свойства обрабатываемого материала материал режущей части резца а также условия обработки(Ср = 300);
Кр - общий поправочный коэффициент численно равный произведению ряда коэффициентов каждый из которых отражает влияние определенного фактора на силу резания:
где Кмр - поправочный коэффициент учитывающий влияние качества обрабатываемого материала:
Кфр — поправочный коэффициент учитывающий главный угол в плане резца (Кфр = 10);
Кγр - поправочный коэффициент учитывающий передний угол резца (Кγр =
Кλр - поправочный коэффициент учитывающий угол наклона главного лезвия (Кλр = 10).
Поправочный коэффициент Кrp учитывающий радиус при вершине резца определяется для резцов из быстрорежущей стали.
Тогда общий поправочный коэффициент равен:
Показатели степени х у и n принимаем для черновой обработки: х = 10; у = 075; n = - 015.
Сила резания при точении равна:
Мощность резания кВт
Мощность на шпинделе равна:
Так как Np Nшт (368 5625 кВт) то выбранный режим резания удовлетворяет условию по мощности на шпинделе станка.
Технико-экономическая эффективность
1. Коэффициент основного времени
Коэффициент основного времени
Данные говорят о том что при выполнении операции точения относительно много времени отводится для вспомогательных действий поэтому следует провести организационные или технологические мероприятия по механизации процессов сокращению вспомогательного времени и т.д.
2. Коэффициент использования станка по мощности
где KN – коэффициент использования станка по мощности;
Np – мощность резания Np = 368 кВт;
Nст – мощность главного привода станка Nст = 75 кВт;
Чем ближе KN к 1 тем более полно используется мощность станка. В моем случае коэффициент использования станка по мощности не высок.
Требования техники безопасности и экологии при использовании станка
Общие и специальные требования по технике безопасности на металлорежущих станках:
Обязанности станочника при работе на станке:
перед началом работы убедиться что пуск станка никому не угрожает опасностью;
привести в порядок рабочую одежду надеть головной убор;
приняв станок убедиться хорошо ли он убран и убрано ли рабочее место;
о неисправности станка заявить мастеру до устранения неисправности к работе не приступать;
приготовить ключи и другие необходимые инструменты не применять крючок с ручкой в виде петли.
Проверить наличие и исправность:
ограждений зубчатых колёс валиков приводов а так же токоведущих частей электрической аппаратуры.
1. Заземляющих устройств:
предохранительных устройств для защиты от стружки СОЖ;
устройств для коррекции инструмента;
режущего измерительного крепёжного инструмента и приспособлений и разложить их в удобном для использования порядке;
если при обработке металла образуется отлетающая стружка то при отсутствии специальных защитных устройств на станке надеть защитные очки;
проверить на холостом ходу станок;
исправность органов управления;
исправность системы смазки и охлаждения;
исправность рычагов включения и выключения;
для предупреждения кожных заболеваний рук при применении на станках охлаждающих масел и жидкостей перед началом работы смазывать руки специальными пастами и мазями;
проверять доброкачественность ручного инструмента при получении его из кладовой;
ручка напильника и шабера должна иметь металлическое кольцо предохраняющее его от раскалывания;
зубило и другой ударный инструмент должны быть длинной не менее 150 мм кернер – 100 мм не иметь наклёпа на бок;
пользоваться режущим инструментом имеющим правильную заточку; применение неисправного инструмента и приспособлений не допускается;
проверить и обеспечить достаточную смазку станка при смазке использовать только соответствующие приспособления;
запрещается охлаждать режущий инструмент мокрыми тряпками или щётками;
не допускать разбрызгивание масла и жидкости на пол;
устанавливать между стенками защитные щиты.
2. Обязанности станочников во время работы:
выполнять указания по обслуживанию и уходу за станком изложенные в «Руководстве по станку» а так же требования предупредительных таблиц имеющихся на станке;
устанавливать и снимать режущий инструмент только после полного останова станка;
не удалять стружку от станка непосредственно руками или инструментом;
при установке пил для исключения порезов необходимо проявлять максимальную осторожность;
при установке детали на станок нельзя находиться между деталью и станком;
при отрезании тяжёлых частей детали или заготовки нельзя придерживать отрезаемый конец руками;
остерегаться заусенцев на обрабатываемых деталях.
3. Обязательно остановить станок и выключить электродвигатель при:
уходе от станка даже на короткое время;
временном прекращении работы;
перерыве подачи электроэнергии;
уборке смазке чистке станка;
обнаружении неисправности в оборудовании;
установке изменении и съёме детали.
При обработке деталей применять режимы резанья указанные в операционной карте для данной детали.
Не превышать установочные режимы резанья без ведома мастера.
Обязанности станочника по окончанию работы:
привести в порядок рабочее место убрать со станка стружку инструмент приспособление очистить станок от грязи вытереть и смазать трущиеся части станка аккуратно сложить готовые детали и заготовки;
убрать инструмент в отведённые для этого места;
после окончания работы на станке доложить мастеру о замеченных недостатках имевших место во время работы;
о всякой замеченной опасности заявить мастеру производственного обучения;
вымыть руки тёплой водой принять душ.
Стружку от металлорежущих станков следует убирать только при помощи специальных механизированных средств. Вводной выключатель под нагрузкой не выключать. Это допустимо только в аварийных случаях. При осмотре или ремонте электроаппаратуры вводной выключатель выключить.
Менять скорость и инструмент только при остановке шпинделя. Не использовать инструменты с забитыми и изношенными хвостовиками. Обрабатываемые детали надежно закреплять в приспособлении или на столе станка.
В ходе выполнения курсового проекта был произведено ознакомление с технологическими возможностями станка способами крепление инструмента и заготовок устройством и принципом действия станка его кинематической схемой. Был произведён кинематический расчёт токарно-винторезного станка модели 1К62 знаменателя геометрического ряда частот расчёт частот каждой ступени выбран оптимальный вариант структурной сетки построен график частот вращения. Также было произведено ознакомление с правилами эксплуатации и технического обслуживания станка и требованиями безопасности при работе не нём.
При выполнении курсового проекта были использованы знания о кинематике станков построении структурных сеток станков расчёте знаменателя геометрического ряда частот и расчёте частот вращения каждой ступени; использовались ГОСТы нормативные документы и справочная литература.
Станок токарно-винторезный 1К62. Руководство по эксплуатации – Челябинск: Станкостроительный завод им. С. Орджоникидзе 1977. – 98с.
Токарно-винторезный станок модели 1К62. Руководство по уходу и обслуживанию – Москва: Министерство станкостроительной и инструментальной промышленности СССР 1966. – 63с.
Металлорежущие станки: учеб. пособие для выполнения курсового проекта В.Н. Жарков В.В. Морозов В.Г. Гусев; Владим. гос. ун-т. – Владимир: ВлГУ 2005.
Кучер И.М. Металлорежущие станки И.М. Кучер. – М.: Машиностроение 1969. – 720с.
Металлорежущие станки: метод. указания и контрольные задания для выполнения курсового проекта студентами заочного отделения спец. 120100 сост.: Р.АТихомиров В.Н. Жарков. Владим. гос. ун-т. – Владимир: ВлГУ 2003. – 73 с.
Металлорежущие станки: метод. указания к самостоятельному изучению общего курса и кинематики станков для Студенов заочников В.Н. Жарков. Владим. гос. ун-т. – Владимир: ВлГУ 2004. – 148 с.
Конструирование узлов и деталей машин: учеб. пособие для студ. техн. спец. вузов П.Ф. Дунаев О.П.Леликов. – 8-е изд.. перераб. и доп. – М.: Издательский центр «Академия» 2003. – 496 с.

1К62 а1.cdw

Кинематическая схема
токарно-винторезного
КР.ТО.МО-41.03.00.00
Кинематическая схема токарно-винторезного станка 1К62
Диаграмма частот оборотов станка
Лучевая диаграмма скоростей