Токарный многоцелевой станок 17А20ПФ40

Kursovoy_stanki (2).docx

Обоз конструкций современных токарных многоцелевых станков9
Анализ конструкции станка и его технологических возможностей18
1 Назначение станка и особенности компоновки18
2 Методы образования поверхностей деталей на станке20
3 Технологические операции выполняемые на станке21
Оценка технического уровня станка24
1 Расчет параметров режима резания для типовых операций выполняемых на станке24
1.1 Расчет параметров режима резания при точении24
1.2 Расчет параметров режима резания при сверлении25
2 Диапазоны регулирования частот вращения шпинделя и привода подач26
3 Составляющие силы резания27
4 Расчёт мощности главного привода движения30
5 Определение крутящего момента на валу двигателя привода подач Ms30
6 Предельные размеры обрабатываемых на станке деталей31
7 Габариты рабочего пространства31
8 Технические характеристики станка32
Кинематическая структура станка33
1 Структурно-кинематическая схема станка 33
2 Кинематические цепи движений формообразования36
3 Двигатели приводов станка и их характеристика37
4 График частот вращения шпинделя и график подач38
Анализ конструкции основных узлов и систем станка37
1 Шпиндельный узел37
2 Привод подачи каретки41
3 Инструментальный магазин43
4 Приспособления оснастка и вспомогательный инструмент применяемые на станке45
В курсовой работе приведены материалы по конструкциям и техническим возможностям токарных многоцелевых станков. Детально изучена конструкция токарно-револьверного станка модели 17А20ПФ40 его кинематика основные узлы и выполнены патентно-информационные исследования . Выполнены оценка технического уровня станка и анализ основных узлов системы и станка. Приведены графические материалы.
Иллюстраций 29. Страниц 51. Таблиц 2.
Изготовление большинства деталей машин работающих в любой отрасли промышленности невозможно без применения металлообрабатывающих станков.
Развитие машиностроения непосредственно связано с совершенствованием технологических машин и в первую очередь станков и станочного оборудования.
В условиях рыночной экономики развитие машиностроения должно осуществляться интенсивными методами в первую очередь за счёт автоматизации и механизации использования прогрессивных технологий. Постоянное обновление ассортимента продукции при высокой производительности труда и снижения затрат на производство предусматривается использование станков с ЧПУ обрабатывающих центров и автоматических линий на их основе.
Современное серийное производство подразумевает использование оборудование оснащённое системами ЧПУ. Применение числового программного управления не только изменило характер организации производства но и коренным образом повлияло на конструкцию самих станков. Изменился принцип построения кинематических схем и компоновок станков. Разветвлённые кинематические связи уступили место элементарно простым связям с автономным приводом по каждой из координат перемещения.
Все большее развитие получают станки с программным управлением в том числе многоцелевые обеспечивающие высокую мобильность производства точность и производительность обработки. Автоматика все шире применяется не только для повышения производительности процесса обработки но и для получения его высоких качественных показателей. Управление от ЭВМ группой станков возможность оптимизировать процесс обработки и автоматически устанавливать необходимые режимы обработки с учетом изменяющихся условий также характерно для автоматических систем современных станков. Конструкции станков и автоматов постоянно совершенствуются с учетом все возрастающих требований к их техническим характеристикам и прежде всего к точности и производительности. При создании новых станков используются достижения станкостроительной промышленности и науки а также смежных областей техники. Например на конструкцию станка влияет создание новых типов электродвигателей (высокомоментных регулируемых) появление новых датчиков (преобразователей) положения совершенствование электрогидравлической и оптической аппаратуры создание новых методов управления от специализированных ЭВМ и т. п. Советское станкостроение развивается быстрыми темпами. В решениях партии и правительства по развитию станкостроения особое внимание обращено на опережающее развитие выпуска станков с числовым программным управлением развитие производства тяжелых и уникальных станков. В десятой пятилетке значительно увеличен выпуск специальных станков автоматических линий и технологических комплексов управляемых от ЭВМ. К конструкциям станков предъявляются высокие требования по качеству производительности надежности и безопасности в эксплуатации.
С учетом долгосрочных тенденций развития станкостроения определены следующие основные направления развития конструкций металлорежущих станков: повышение производительности станков путем интенсификации режимов обработки и сокращения вспомогательного времени; повышение точности обработки путем расширения номенклатуры прецизионных станков а также создание новых конструкций отвечающих требованию отраслей машиностроения в том числе оснащенных средствами активного контроля; повышение уровня механизации и автоматизации металлорежущих станков за счет существенного расширения в типаже номенклатуры станков-автоматов и полуавтоматов и сокращения номенклатуры станков с ручным управлением; расширение освоения номенклатуры и повышение технического уровня станков с цикловым и числовым программным управлением; создание конструкций станков с ЧПУ на базе широкой унификации и агрегатирования в том числе многоцелевых станков с автоматической сменой инструмента; создание универсальных станков оснащенных упрощенными устройствами ЧПУ позволяющими осуществлять ручной ввод программ их корректировку на станке и повторное воспроизведение; создание станков с ЧПУ с возможностью оснащения их промышленными манипуляторами а также пригодных для встройки в автоматизированные участки управляемые от ЭВМ; расширение технологических возможностей металлорежущих станков за счет комплектации их необходимой номенклатурой принадлежностей и приспособлений; повышение надежности и долговечности станков за счет совершенствования их конструкций и технологии изготовления а также широкого применения современных комплектующих изделий и материалов; создание новых специализированных станков отвечающих требованиям массового и крупносерийного производства. При проектировании новых моделей станков необходимо учитывать повышение технологических возможностей металлорежущего инструмента с применением минералокерамики твердых сплавов с износостойкими покрытиями абразивных инструментов из синтетического алмаза эльбора и др. Решение обширных задач стоящих перед станкостроением требует развития науки о станках и подготовки высококвалифицированных специалистов в данной области.
Наука о станках формировалась под воздействием тех требований которые выдвигала практика когда необходимо было решить задачи по созданию прецизионных экономичных высокопроизводительных станков автоматических линий и комплексов. Можно указать следующие основные направления без которых было бы невозможно успешное развитие станкостроения: разработка методов кинематического расчета станков; создание методов оценки и расчета точности станков; исследования в области жесткости станков и их элементов; развитие методов расчета механизмов и деталей станков; разработка теории производительности и автоматизации станков; исследования и разработка научных основ по динамике станков; исследования в области программного (в том числе адаптивного) управления станками; разработка методов расчета станков на надежность долговечность и износостойкость.
Многоцелевые станки (МЦ) - станки с числовым программным управлением и автоматической сменой инструмента для выполнения нескольких различных видов обработки резанием. Кроме МЦ существуют и другие станки с ЧПУ с автоматической сменой режущих инструментов которые не называют многоцелевыми.
Многоцелевые станки отличаются особо высокой концентрацией обработки. На них производят черновую получистовую и чистовую обработку сложных корпусных заготовок содержащих десятки обрабатываемых поверхностей выполняют самые разнообразные технологические переходы: фрезерование плоскостей уступов канавок окон колодцев; сверление зенкерование развертывание растачивание гладких и ступенчатых отверстий; растачивание отверстий инструмента с тонким регулированием на размер; обработку наружных и внутренних поверхностей и др.
Для осуществления этих операций на станке необходимо иметь большой запас металлорежущих инструментов. У станков с ЧПУ и автоматической сменой инструмента запас инструментов создается обычно в револьверных головках. Среди них фрезерные и сверлильные станки предназначенные для изготовления главным образом таких корпусных и плоских деталей для обработки которых достаточно иметь пять-десять различных инструментов. Многоцелевые станки имеют инструментальные магазины с запасом в 15-30 а при необходимости в 50-100 и более инструментов.
Еще одна важная особенность большинства многоцелевых станков - наличие стола или делительного приспособления с периодическим или непрерывным (по программе) делением. Это обязательное условие для обработки заготовки с нескольких сторон без переустановки. Станки новых конструкций оснащают дополнительными столами и устройствами для автоматической смены заготовок. Заготовки предварительно закрепляют на приспособлении-спутнике и вместе с ним они попадают с дополнительного стола на основной. Установку заготовки в спутник и снятие обработанной детали производят во время работы станка. Таким образом вспомогательное время затрачиваемое на загрузку станка сводится к минимуму.
Обзор конструкций современных токарных многоцелевых станков.Технические характеристики конструкций
ТОКАРНЫЕ МНОГОЦЕЛЕВЫЕ СТАНКИ SPINNER
Рассмотрим токарные многоцелевые станки SPINNER а в частности станки моделей ТС77 и ТМ.
Рисунок 1 - Общий вид токарного многоцелевого станка SPINNER ТС77
Основные технические характеристики станка:
Максимальный диаметр обработки – 500 мм
Условный размер переднего конца шпинделя – 8
Мощность привода главного движения – 26 кВт
Максимальная частота вращения шпинделя – 4000 обмин
Ход суппорта: продольного – 980 мм
поперечного – 360 мм
Скорость быстрых перемещений суппортов – 15000 мммин
Максимальный диаметр прутка – 77 мм
Число инструментов в револьверной головке – 12
Точность при повороте - ±0002 мм
Объем системы охлаждения – 200 л
У всех универсальных станков SPINNER очень жесткая чугунная станина с широкими упрочненными и шлифованными направляющими скольжения которые являются гарантией долгого срока службы стабильности и точности работы оборудования.
Рисунок 2- Общий вид токарного многоцелевого станка SPINNER ТМ
Максимальный диаметр обработки – 80 мм
Диаметр переднего конца шпинделя – 110 мм
Мощность привода главного движения – 11 кВт
Максимальная частота вращения шпинделя – 6000 обмин
Скорость быстрых перемещений – 20000 мммин
Максимальный диаметр прутка – 42 мм
Число инструментов в револьверной головке – 24
Точность при повороте - ±0001 мм
Углы поворота оси В – 00001-360
Модель ТМ – это обсолютно новый тип станков для комплексной обработки при высочайших требованиях к точности и качеству небольших партий деталей.
Токарно-фрезерный обрабатывающий центр ТМ соединяет вместе все возможности 5-ти координатного фрезерного станка и двухшпиндельного токарного центра. Два идентичных шпинделя S1C1 и S2C2 расположены друг напротив друга и перемещаются по осям Z1 и Z2. Между двумя шпинделями расположена 24-х позиционная револьверная головка перемещающаяся по осям X и Y а также поворачивающаяся под любым углом по оси В. Длагодаря этому возможна комплексная токарная и фрезерная обработка любых объемных геометрий используя одновременно до пяти осей.
Особенности конструкции:
- жесткая конструкция чугунной станины;
- охладитель масла шпинделей и револьверной головки;
- жесткие роликовые направляющие по осям
- револьверная головка на 24 инструмента.
Особенности обработки:
Вследствии перемещения револьверной головки по осям XY и В и перемещения заготовок по осям Z1C1 и Z2C2 любой инструмент может быть повернут на любой угол и перемещен в любую точку зоны обработки. Один и тот же инструмент может использоваться для подрезки торца детали в левом шпинделе и для продольного точения в правом шпинделе.
Используя специальное программное обеспечение возможно одновременно обрабатывать двумя резцами две различные геометрии. Это осуществляется за счет 4-х осевой интерполяции осей Z1Z2X и В используя 2 инструмента и только одну револьверную головку.
ТОКАРНЫЕ МНОГОЦЕЛЕВЫЕ СТАНКИ BOEHRINGER
Рассмотрим токарные многоцелевые станки BOEHRINGER а в частности станок модели VDF 25M.
Рисунок 3 - Общий вид токарного многоцелевого станка
Максимальный диаметр обработки – 600 мм
Мощность привода главного движения – 40 кВт
Пределы частот вращения шпинделя – 25 4000 обмин
Ход суппорта: продольного –650 мм
поперечного – 340 мм
Конструкция станины.
Станина представляет собой двухкомпонентную конструкцию (верхняя часть из михенайт-чугуна нижняя часть из силикатного бетона) и отличается высокой жесткостью и хорошими демпфирующими свойствами.
Наклоненные назад нижние направляющие позволяют свободное падение стружки.
Рисунок 4 – Станок без защитного ограждения
Благодаря широким направляющим возникает низкое удельное давление что позволяет длительное сохранение высокой точности.
Новое расположение шпиндельной бабки гарантирует стабильные термические свойства и высокую точность обрабатываемого диаметра.
Прифланцованная к шпиндельной бабке двухступенчатая коробка передач позволяет сохранить высокую мощность в широком диапазоне чисел оборотов а также высокий крутящий момент.
Задняя бабка и люнет.
Для обработки валов на станке имеется задняя бабка с отдельным приводом и числовым программным управлением. Благодаря скорости ускоренного хода (10ммин) значительно сокращается вспомогательное время.
Задняя бабка позволяет программирование 27-ми или 30-ти различных усилий прижима (от1000 н до 14000 и или 15500 н) которые могут изменяться по программе в процессе обработки что в значительной степени повышает качество обработки.
Автоматический зажим при достижении заданной позиции распознавание ошибок зажима смещение нулевой точки и автоматическая смена упорного центра - являются дальнейшими свойствами задней бабки которые повышают эксплуатационную надежность и качество при обработке деталей типа валов.
Рисунок 5 – Рабочая зона станка
Для обработки длинных валов с малыми потерями вспомогательного времени имеется возможность применить на станке люнет с собственным приводом и управлением от системы ЧПУ. Если люнет не нужен то можно расположить его под шпиндельной бабкой таким образом что он почти не ограничивает рабочую зону станка.
ОБРАБАТЫВАЮЩИЕ ЦЕНТРЫ DECKEL MAHO
Рассмотрим горизонтальный обрабатывающий центр DECKEL MAHO а в частности станок модели DMC 60H.
Рисунок 6 – Общий вид станка DECKEL MAHO DMC 80H
Размеры рабочей поверхности стола – 400×500 мм
Максимальная частота вращения шпинделя – 15000 обмин
Мощность привода главного движения – 20 кВт
Наибольшее программируемое перемещение узлов мм
Пределы рабочих подач мммин
Скорость быстрых перемещений – 60000 мммин
Число инструментов в магазине – 40
Анализ конструкции станка и его технологических возможностей
1 Назначение станка; особенности компоновки станка рабочая зона станка устройство станка
А20ПФ40 общий вид которого показан на рисунке 1 предназначен для токарной обработки наружных и внутренних цилиндрических конических сферических и торцевых поверхностей деталей типа тел вращения со ступенчатым и криволинейным профилем а также для нарезания резьб в автоматическом режиме. Данный станок применяется преимущественно в крупносерийном и массовом производстве для обработки больших партий деталей.
Станок 17А20ПФ40 (рисунок 1). В состав РТК входят: токарный патронно-центровой станок с ЧПУ мод. (поз. 1); встроенный в станок ПР мод. М10П62.01 или ПР напольного типа мод. М20П40.01 (поз. 2) тактовый стол типа СТ220 (поз. 3) на платформы (поз. 4) которого устанавливаются в ориентированном виде заготовки; инструментальный магазин барабанного типа (поз. 5) с набором сменных режущих блоков автоматически устанавливаемых в револьверной головке станка при помощи ПР; устройства ЧПУ станка (поз. 6) различного типа с возможностью оперативной подготовки и редактирования управляющих программ и ПР (поз. 7) типа «Контур-1» объединенных в единую систему управления РТК тара для стружки (поз. 8). отводимой конвейером (поз. 9) из рабочей зоны станка. При работе данного РТК в составе ГПС он дополнительно оснащается устройствами для активного контроля обрабатываемого изделия при помощи измерительной щуповой головки установленной на инструментальном диске револьверного суппорта станка а также устройствами для измерения и контроля инструментов с их автоматической заменой при износе или поломке.
Рисунок 7 Общий вид станка
Рисунок 8 Компоновка станка 17А20ПФ40
– шпиндельная бабка; 2 –задняя бабка; 3 – станина; 4 – коробка скоростей;
– шпиндель; 6 – направляющие; 7 – револьверная головка; 8 - суппорт
2 Методы образования поверхностей деталей на станке формообразующие движения
Поверхности на токарном-многоцелевом станке формируются технологическим методом формирования поверхности заготовок точениемсверлением или фрезерованием характеризуюшимися наличием 2-х движений: вращательным движением заготовки (скорость резания) и поступательным движением режущего инструмента (движение подачи).
Производящие линии для поверхностей получаемых на данном станке образуются двумя методами:следа и копирования.
Метод следа (рисунок ) заключается в том что форма производящей линии получается как след оставленный материальной точкой режущего лезвия инструмента на обработанной поверхности при относительном смещении заготовки и инструмента.
-образующая линия 2-направляющая линия
Рисунок 9 –Метод следа
Метод копирования (рисунок ) заключается в том что производящая линия полностью соответствует по форме и размерам режущей кромке инструмента. При этом методе используют фасонный инструмент.
Рисунок 10 –Метод копирования
3 Технологические возможности станка
На станках данного класса изготавливаются детали из прутка представляемых собой тела вращения сложной конфигурации с применением различных токарных сверлильных расточных резьбонарезных и других инструментов. Весь инструмент на станке крепится в револьверной головке установленной на продольном суппорте. Инструмент расположен в необходимой по технологическому процессу последовательности обработки.
сверление зенкерование развертывание
Рисунок 11- Эскизы операций сверления зенкерования развертывания
Рисунок 12- Эскизы выполняемых операций точения
Рисунок 13. Обработка плоскости концевой фрезой.
На станках данной группы чаше всего обрабатываются цилиндрические поверхности 1 торцовые поверхности 2 токарные станки позволяют нарезать резьбу 3 обрабатывать конусную поверхность 4 а также сферическую поверхность 5. Это основные элементы (рисунок 2) которые обрабатываются на станках данной группы.
Рисунок 14 Типовые элементарные поверхности обрабатываемые на станках данной группы.
Оценка технического уровня станка
1 Расчёт параметров режимов резания
Согласно паспорту станка модели 1П365 наибольший диаметр заготовки устанавливаемой в патроне -365мм. В качестве обрабатываемого материала принимаем сталь ШХ15 с твёрдостью 179 – 207 НВ =730 МПа. Расчет по [4 стр. 263].
Определяем скорость резания для точения:
где = 420- коэффициент скорости;
T =35 мин.- стойкость лимитирующего инструмента;
t=0.3мм.- глубина резания;
s = 030 обмин.- подача
где – коэффициент на обрабатываемый материал;
– коэффициент на инструментальный материал =115;
– коэффициент учитывающий глубину сверления =06.
где =1- коэффициент характеризующий группу стали по обрабатываемости;
= 09- показатель степени.
Определяем силу резания:
-длина лезвия резца;
-поправочный коэффициент.
kp=kMp*kфр*kYp*kлр*kгр (5)
кмр-поправочный коэффициент учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые зависимости;
kфр -поправочный коэффициент учитывающий влияние главного угла в плане;
kYp -поправочный коэффициент учитывающий влияние переднего угла;
kлр - поправочный коэффициент учитывающий влияние угла наклона главного лезвия;
kгр - поправочный коэффициент учитывающий влияние радиуса при вершине.
Для тангенциальной составляющей Pz :
Ср=200 х=1 у=0.75 n=0 кмр=0.96 kфр=1.0 kYp=1.0 kлр=1.0 кrр=0.93
Для радиальной составляющей Pу :
Ср=125 х=0.9 у=0.75 n=0 kфр=1.0 kYp=1.0 kлр=1.0 кrр=0.82
kp=1.0*1.0*1.0* 0.82=0.82
Для осевой составляющей Px :
Ср=67 х=1.2 у=0.65 n=0 kфр=1.0 kYp=1.0 kлр=1.0 кrр=0.1
kp=1.0*1.0*1.0* 1.0=1.0
Скорость резания при сверлении:
V=Cv*Dq(Tm*sy)*kv (6)
где -коэффициент скорости;
q=0.4 y=0.70 m=0.20-показатели степени;
T=45мин.-период стойкости инструмента;
t=10мм.-глубина сверления;
D=20мм-диаметр сверла;
где -коэффициент на обрабатываемый материял;
=1.15- коэффициент на инструментальный материал;
=1.0-коэффициент учитывающий глубину сверления.
Крутящий момент при сверлении:
Mкр=10*CM*Dq*sy*kp (8)
где CM =0.0345-коэффициен;
q=2.0 y=0.8-показатели степени;
kp =0.96-коэффициент учитывающий фактические условия обработки.
Mкр=10*0.0345 *202*0.280.8*0.96=36.55 Н*м.
Осевая сила при сверлении:
где Сp=68-коэффициент осевой силы;
q=1.0 y=0.7-показатели степени;
kp=0.96- коэффициент учитывающий фактические условия обработки.
Определяем мощность резания:
частота вращения инструмента и заготовки:
n=1000*V(3.14*D)=1000*38.44(3.14*20)=612.10 обмин. (11)
2 Расчет диапазона регулирования частот вращения шпинделя и величины подачи
Диапазон регулирования частот вращения шпинделя рассчитываем по формуле
где Rn – диапазон регулирования частот вращения шпинделя;
Диапазон регулирования величины подачи:
где – диапазон регулирования величин подач;
3 Составляющие силы резания
При обработке резанием металл оказывает сопротивление режущему инструменту. Это сопротивление преодолевается силой резания приложенной к передней поверхности инструмента. Сила резания направлена перпендикулярна передней поверхности резца.
Сила резания затрачивается на отрыв элемента стружки от основной массы металла и его деформацию а также на преодоление трения стружки о переднюю поверхность резца и задней поверхности резца о поверхность резания.
Сила Рz –вертикальная составляющая силы резания или просто сила резания. Действует в плоскости резания в направлении главного движения. По силе Рz определяют крутящий момент на шпинделе станка эффективную мощность резания деформацию изгиба заготовки в плоскости ХОZ изгибающий момент действующий на стержень резца а также ведут динамический расчет механизмов коробки скоростей станка.
Сила РУ –радиальная составляющая силы резания. Действует перпендикулярно оси обрабатываемой заготовки в плоскости ХОУ. По силе Ру определяют величину упругого отжатия резца от заготовки ведут расчет технологической системы на жесткость. Сила Ру стремится оттолкнуть резец от заготовки и деформировать ее. Учитывается при расчете прочности станины и суппорта способствует появлению вибраций.
Сила РХ – осевая составляющая силы резания. Действует вдоль оси заготовки параллельно направлению продольной подачи. По силе Рz рассчитывают механизм подачи станка а также изгибающий момент действующий на стержень резца.
Равнодействующая силы резания определяется как диагональ параллепипеда построенного на составляющих сил
Осевая сила при сверлении рассчитывается по формуле (14):
Значения коэффициентов принимаем по таблицам:
Главная составляющая силы резания при фрезеровании – окружная сила определяется по формуле (15):
Рисунок 16 - Схема сил действующих на сверло во время сверления
4 Расчет мощности привода главного движения и выбор двигателя
Мощности привода определяется по формуле:
где Nv – эффективная мощность резания кВт
- КПД привода =07÷085
5 Расчет крутящего момента на валу двигателя привода подачи
Крутящий момент на валу двигателя:
где = - мощнось электродвигателя кВт;
= - номинальная частота вращения электродвигателя мин-1;
6 Предельные размеры обрабатываемых на станке деталей
Наибольший диаметр обрабатываемого прутка мм 80
Наибольший диаметр изделия устанавливаемого над станиной мм 500
Наибольший диаметр изделия устанавливаемого над суппортом мм 320
7 Габариты рабочего пространства станка
Рисунок 17 Габарит рабочего пространства
8 Техническая характеристика станка
Высота центров мм ..250
Наибольший диаметр изделия устанавливаемого в патроне мм:
над верхней частью поперечного суппорта 320
над нижней частью поперечного суппорта .450
Расстояние от торца шпинделя до револьверной головки мм:
Мощность главного электродвигателя кВТ 15
Таблица 1 – технические характеристики станка
Рисунок 17 Структурная схема токарного многоцелевого станка с ЧПУ модели 17А20ПФ40
Рисунок 18 Кинематическая схема токарного станка с автономной шпиндельной бабкой с ЧПУ модели 17А20ПФ40
2 Кинематические цепи движений формообразования
Цепь главного движения
Вращение шпинделю сообщается от электродвигателя постоянного тока М1 через поликлиновую ременную передачу с диаметрами шкивов 190 214 мм зубчатые передачи z=20-56 и z=31-45 далее на поликлиновую зубчатую передачу с диаметрами шкивов 187 236 мм
Конечные звенья: электродвигатель М1 шпиндель с заготовкой.
Расчётные перемещения: nм1 мин-1электродвигателя М1nшп мин-1 шпинделя.
(2004500)=(345-775)
nminnmax –максимальная и минимальная частоты вращения шпинделя
D1D2 D3D4- диаметры шкивов ременной передачи мм;
D1=190 мм D2=214 мм D3=187мм D4=236 мм
zj-числа зубьев колёс.
z1=20 z2=56 z3=31 z4=45
Цепь продольной подачи
Движение продольной подачи происходит от электродвигателя постоянного тока М2.Далее через ременную передачу на ходовой винт с шагом pхв=10мм который вращаясь перемещает гайку закрепленную в продольных салазках в результате чего продольные салазки получают поступательное движение.
Конечные звенья: электродвигатель М2продольные салазки.
Расчётные перемещения: nМ2 мин-1 электродвигателя М2Sпр мммин перемещения продольных салазок
(18-1500) 10=(135-7750)
где nМ2 – максимальная и минимальная частоты вращения электродвигателя М2 мин-1;
zj-числа зубьев колёс;
sпр – перемещение продольных салазок мммин.
Привод поперечной подачи суппорта
Движение поперечной подачи происходит от электродвигателя М3 в остальном привод аналогичен приводу продольной подачи.
Цепь поперечной подачи:
Конечные звенья: электродвигатель М3 поперечные салазки.
Расчётные перемещения: nМ3 мин-1 электродвигателя М3Sпоп мммин перемещения поперечных салазок
(18-2000) 5=(675-700)
где nМ3 – максимальная и минимальнаячастоты вращения электродвигателя М3 мин-1;
sпоп – перемещение поперечных салазок мммин.
3 Кинематические характеристики передач
В станке для передачи движения используются две зубчатые передачи а также 4
Рисунок 20 – кинематические характеристики передач
Таблица 2 Передаточные отношения станка 17А20ПФ40
4Двигатели приводов станков и их характеристика
На станке установлены 6-ть электродвигателей приводов подач.
Вращение шпинделя осуществляется от двигателя М1. Продольное и поперечное перемещение суппортов осуществляется от регулируемых высокомоментных двинателей М3..М6
Электродвигатель главного движения:
частота вращения обмин .1500;
Характеристика двигателя М1.
Механической характеристикой называется зависимость частоты вращения ротора от момента на валу n = f (M2). Так как при нагрузке момент холостого хода мал то M2 M и механическая характеристика представляется зависимостью n = f (M). Если учесть взаимосвязь s = (n1 - n) n1 то механическую характеристику можно получить представив ее графическую зависимость в координатах n и М
4 График частот вращения шпинделя
Рисунок 20 - График частот вращения шпинделя
Анализ конструкции основных узлов и систем станка
1 Шпиндельный узел станка и механизм привода главного движения
На лицевой стороне консольной части станины 1 (рисунок 21) станка крепится кронштейн 2 на котором установлена шпиндельная коробка 3. Привод монтируется на поворотной плите которая болтами крепится к основанию станка. На кронштейне 2 шарнирно установлен редуктор 4 механизма привода главного движения связанный с электродвигателем поликлиновой ременной передачей со шкивом 5. Вращение от выходного вала 6 редуктора передается шпиндельной коробке 3 через ременную передачу с двумя поликлиновыми ремнями 7. Натяжение ременной передачи осуществляется качанием корпуса редуктора 4 на оси кронштейна 2 с помощью гидроцилиндра 8.
Гидроцилиндр 8 натяжения ремней подключен к гидросистеме по дифференциальной схеме: полости его соединены с полостями гидроцилиндра 9 управления редуктором главного движения. Таким образом усилие натяжения ремней — переменное и зависит от переключения диапазона частот вращения шпинделя. В первом диапазоне (до 630 или 800 мин-1) оно равно 10 кН а во втором диапазоне (до 2500 или 3150 мин-1) – 4 кН. При включении гидросистемы пружина 10 встроенная в гидроцилиндр 8 создает предварительное усилие натяжения ремней равное 1 кН.
Переключение диапазонов частот вращения шпинделя осуществляется гидроцилиндром 9. Шток 11 гидроцилиндра связан с вилкой 12 перемещающей зубчатый блок 13 и дополнительный венец 14 с внутренними зубьями который зацепляется с валом-шестерней 15. Промежуточные зубчатые колеса 16 и 17 вместе с блоком 13 обеспечивают дополнительную редукцию для получения 1-го диапазона частот вращения. Контроль переключения зубчатых передач редуктора осуществляют конечные выключатели 18.
Шпиндельная коробка 3 станка выполнена в виде жесткого литого корпуса 19 в расточке которого смонтирован шпиндель 20 на двух подшипниковых опорах 21 и 22 с предварительным натягом. В задней части шпинделя на шпонке установлен ведомый шкив 23 поликлиновой ременной передачи. К торцу крепится шкив 24 зубчато-ременной передачи привода датчика резьбонарезания а также гидромеханизм 25 привода зажимного патрона.
Базирование шпиндельной коробки 3 на кронштейне 2 а кронштейна — на станине 1 обеспечивает возможность регулирования положения оси шпинделя 20 в горизонтальной и вертикальной плоскостях.
Рисунок 21 Шпиндельный узел
Рисунок 22 Шпиндельный узел
2Механизм привода продольной подачи каретки
Высокомоментный электродвигатель 1(рисунок 23) привода подачи уставлен на фланце 2 который закреплен в корпусе 3 на верхней горизонтальной плоскости станины 4. Вал двигателя с помощью сильфонной муфты 5 напрямую соединен с шариковым винтом 6 который смонтирован в комбинированных упорно-радиальных подшипниках 7 и 8. Подшипники установлены в расточках корпусов 3 и 9 на станине станка. Шариковая гайка состоящая из двух полугаек 10 смонтирована в стальном корпусе 11 который крепится к каретке 12 и выставляется соосно с опорами корпусов 3 и 9 винта с помощью компенсатора 13.
В корпусах опор параллельно ходовому винту 6 устанавливается линейка 14 с пазами для крепления кулачков 15 ограничивающих перемещения каретки по оси Z и определяющих исходное положение револьверной головки с инструментами.Для ручного перемещения каретки служит валик 16 соединенный с винтом 6.
Рисунок 23 привод продольной подачи
3 Инструментальный магазин
На рисунке 24 показан общий вид инструментального магазина барабанного типа с горизонтальной осью вращения. Магазин имеет 12-позиционный барабан в каждой позиции которого могут быть установлены в ряд пять или десять (в зависимости от исполнения) инструментальных блоков. Общая вместимость магазина – 60 или 120 инструментальных блоков которые автоматически с помощью ПР заменяются в револьверной головке станка. Для каждого типа инструментальных блоков используются две позиции барабана: одна для новых а другая — для изношенных инструментов. Барабан 1 выполненный в виде чугунной отливки устанавливается на подшипниках 2 в корпусе 3. В продольных пазах на периферии барабана размешены инструментальные блоки 4. После установки барабана в заданную угловую позицию он фиксируется специальным механизмом с защелкой 5. Инструментальная рейка 6 с помощью гидроцилиндра 7 сдвигается в крайнюю левую позицию и переместившись вверх гидроцилиндром подъема 8 передвигает одновременно все блоки данного ряда на одну позицию вправо. Из крайнего правого положения блок захватывается механизмом схвата ПР который переносит его в зажимное устройство револьверной головки. Затем рейка 6 опустившись с помощью гидроцилиндра 8 перемещается гидроцилиндром 7 в исходное положение. После расфиксации барабан вновь поворачивается выводя очередной ряд блоков в загрузочную позицию. Цикл установки блоков из револьверной головки в магазин выполняется аналогично при периодическом перемещении рейки на один шаг влево из крайнего правого положения.
Контроль выполнения цикла смены инструментальных блоков в магазине осуществляется бесконтактными конечными выключателями S1 S5.
Датчики S1 и S2 контролируют положение инструментальной рейки а датчик S3 — положение фиксатора барабана. Датчики S4 контролируют наличие инструментальных блоков в крайнем правом и предшествующем ему положениях. С помощью датчиков S5 осуществляется кодирование угловых положений барабана в позиции смены инструментов.
На рисунке 4 показана конструкция механизма поворота инструментального магазина. В качестве приводного двигателя могут использоваться (в зависимости от исполнения): электродвигатель постоянного или переменного тока с червячным или зубчатым редуктором гидродвигатель с червячной или зубчато-ременной передачей. На рисунке показан вариант механизма привода с асинхронным электродвигателем 1 редуктором 2 цепной 3 и зубчатой 4 передачами. Вращение вала электродвигателя передается зубчатому венцу 5 закрепленному на заднем торце барабана 6.
Рисунок 24 Инструментальный магазин
4 Приспособления оснастка и вспомогательный инструмент применяемые на станке
Конструкция вспомогательного инструмента для станков с ЧПУ определяется его основными элементами: присоединительными поверхностями для крепления его на станке и для крепления режущего инструмента. Устройства автоматической смены инструмента определяют конструкцию хвостовика который должен быть одинаковым для всего режущего инструмента к данному станку. Для получения размеров деталей без пробных проходов в соответствии с управляющей программой (УП) необходимо в конструкции вспомогательного инструмента (иногда и режущего тоже) предусмотреть элементы обеспечивающие регулирование положения режущих кромок т. е. настройку инструмента на определенный вылет. Этим объясняется наличие у станков с ЧПУ разнообразных переходников (адаптеров). Хвостовик переходника предназначен для конкретного станка а передняя зажимная часть — для режущего инструмента со стандартными присоединительными поверхностями (призматическими цилиндрическими и коническими по форме с размерами регламентированными стандартами на инструмент). Переходники образуют комплект вспомогательного инструмента (резцедержатели патроны оправки и втулки различных конструкций) обеспечивающий крепление требуемой номенклатуры режущего инструмента. Такой комплект в сочетании с прибором предварительной настройки должен обеспечить наладку инструмента для работы на станке с ЧПУ.
Разнообразие типов станков с ЧПУ предполагает и разнообразие способов установки и смены инструмента. В связи с этим разрабатывают системы вспомогательного инструмента которые можно характеризовать как наборы универсального применения и унифицированной конструкции обеспечивающие качественное закрепление стандартного режущего инструмента необходимое для полной реализации технологических возможностей различных станков с ЧПУ.
К системе вспомогательного инструмента предъявляются следующие требования: номенклатура и стоимость инструмента входящего в систему должны быть сведены к экономически обоснованному минимуму; элементы системы должны обеспечивать применение режущего инструмента с требуемой точностью жесткостью и виброустойчивостью; элементы системы должны обеспечивать в необходимых случаях регулирование положения режущих кромок инструмента относительно координат системы СПИД;
должны быть удобными в обслуживании (при необходимости быстросменными) и технологичными в изготовлении.
Системы вспомогательного инструмента предназначены для компоновки специальных функциональных единиц — инструментальных блоков (комбинаций режущего и вспомогательного инструмента) каждый из которых служит для
выполнения конкретного технологического перехода.
Основным инструментов участвующим в обработке металлов является режущий инструмент (рисунок 25). Он предназначен для удаления слоя металла. Основной режущий инструмент: токарные резцы свёрла зенкера зенковки резьбонарезной инструмент развёртки и т. д. Схема построения инструментального комплекса указана на рисунке 26конструкция базовых оправок приведена на рисунке 27.
Рис.25 Комплект инструмента для токарного станка.
Рис.26 Схема построения инструментального комплекса.
Рис. 27 Конструкции базовых оправок.
Ящерицын П.И. Металлообрабатывающие станки линии и инструменты.
-Мн.: ”Вышейшая школа “ 1979-574 с.
Пуша В.Э. Металлорежущие станки. - М.: Машиностроение 1985.-378 с.
Глубокий В.И. Кочергин А.И. Металлорежущие станки и промышленные работы. Учебное пособие для студентов специальности технология машиностроения металлорежущие станки и инструменты. Проектирование приводов станков. – Мн.;БГПА 1987-119
Бушуев В.В. Станочное оборудование автоматизированного производства. Т.2. - М.: Станкин 1994г.
Лещенко В.А. Станки с числовым программным управлением (специализированные). - М.-.Машиностроение 1979г.
Косилова А.Г. Справочник технолога–машиностроителя. В 2–х т.т2.
-М.: Машиностроение 1986-495 с.

Станок токарный многоцелевой 17А20ПФ40.cdw

Станок токарный многоцелевой
Схемы формообрзования
Револьверная головка
Габариты рабочего пространства
Кинематическая схема станка
График частот вращения шпинделя
Структурно-кинематическая схема станка