Поперечно-строгальный станок СПС-01

кинематическая схема.dwg

структурная сетка.dwg

резец строгальный.dwg

Режущая часть изготовлена из Р9 по ГОСТ 19265-85
Державка резца изготовлена из стали 45 по ГОСТ 1050-85
Твердость рабочей части 63 66
Припой из марки ПЖ60НХБ
Технические требования по ГОСТ 10047-62
товарный знак завода-изготовителя
Сталь 45 ГОСТ 1050-85

общий вид.dwg

Техническая характеристика станка:
Размеры рабочей поверхности стола: 458 х 520 мм.
Наибольший угол поворота
верхней части стола - 15 град.
Наибольшее перемещение стола
горизонтальное: 660 мм.
вертикальное: 380 мм.
Пределы велечины хода ползуна: 100-700 мм.
Количество скоростей движения ползуна: 8.
Приделы чисел двойных ходов ползуна в минуту: 8-100.
Количество велечин подач стола: 10.
Пределы велечин подач стола за один двойной ход ползуна: 0
Наибольшее перемещение суппорта: 160 мм.
Пределы поворота суппорта: +45
Количество велечин подач суппорта: 0
Пределы велечин подач суппорта за один двойной ход ползуна: 5 мм.
Мощность электродвигателя привода станка: 10 кВт.
Основные органы управления:
- место установки рукоятки для поперечного перемещения стола;
- рукоятка для изменения направления подачи стола;
- рукоятка для закрепления поперечины на направляющих станины;
- рукоятка пуска и остановки станка;
- рукоятка перемещения суппорта;
- место установки рукоятки для изменения места хода ползуна;
- кнопочная станция;
- рукоятка включения подачи и быстрых перемещений стола;
- рукоятка для скрепления ползуна с кулисой;
- штурвал для изменнения величины подачи стола;
- рукоятки управления коробкой скоростей;
- квадрат для установки рукоятки изменения величины хода ползуна
- место установки рукоятки для вертикального перемещения стола;
- место установки рукоятки для поворота стола;
Основные основные узлы станка::
А - поддерживающая стойка;
Б - универсальный стол;
В - поворотный суппорт;
Г - механизм подачи суппорта;
Е - электродвигатель привода;
Ж - коробка скоростей с кривошипно-кулисным механизмом;
механизм подач стола
Л - основнание станины.
станка модели СПС-01

график частот двойных ходов.dwg

титульник.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ
«БАРАНОВИЧСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
студент (факультет курс группа)
фамилия имя отчество
(фамилия имя отчество)

РЕФЕРАТ.docx

Курсовой проект: 42 с. 8 рис. 1 табл. 7 источников.
КИНЕМАТИЧЕСКАЯ СХЕМА ГРАФИК ЧАСТОТ СТРОГАЛЬНЫЙ РЕЗЕЦ.
Объектом и предметом исследования является станок модели СПС-01и его кинематическая схема.
Цель работы: подробно рассмотреть кинематическую схему поперечно- строгального станка модели СПС-01 и сделать ее анализ и спроектировать к данному станку один на выбор режущий инструмент.
При выполнении работы использованы методы аналитического и графического расчета геометрических и конструктивных параметров режущего инструмента.
Автор подтверждает что приведенный в работе расчетно-аналитический материал правильно и объективно отражает состояние исследуемого процесса а все заимствованные из литературных и других источников теоретические методологические и методические положения и концепции сопровождаются ссылками на их авторов.

содержание.docx

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКАХ 6
1 Обзор конструкции современных металлорежущих станков аналогичных проектируемому . 7
2 Назначения принципа работы конструкций и системы управления станка прототипа . . 8
3 Расчёт и обоснование основных технических характеристик проектируемого узла 12
4 Описание назначения и принципа работы проектируемых узлов 13
5 Обоснование конструкции основных базовых элементов (станин направляющих) станка и выбор материала 17
КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СТАНКА .20
1 Описание кинематической схемы станка 20
2 Кинематический расчет построение структурной сетки и графика двойных ходов 22
3 Расчёт мощности привода и крутящих моментов на валах .25
ЭКСПЛУАТАЦИЯ И ОБСЛУЖИВАНИЕ ПРОЕКТИРУЕМОГО СТАНКА
ТРЕБОВАНИЯ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ НА СТАНКЕ
ОБОСНОВАНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ СТАНКА
ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА ПРИМЕНЯЕМОГО НА СТАНКЕ . 33
1 Назначение режущего инструмента элементы конструкции и технические требования предъявляемые к режущему инструменту 33
2 Расчет геометрических параметров режущего инструмента . .38
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 42

пояснительная записка.docx

Большинство деталей машин из различных материалов приобретает окончательную форму и размеры в результате механической обработки. Важная роль в этом принадлежит обработке материалов резанием особенно в случаях когда требуется получить детали с высокой точностью и малой шероховатостью обработанных поверхностей. Поскольку обработка может выполняться различными режущими инструментами из разнообразных инструментальных материалов и с различными геометрическими параметрами изучение закономерностей процесса резания следует проводить неотрывно от установления основных путей совершенствования.
Развитие машиностроения тесно связано с совершенствованием конструкций технологических машин металлорежущих станков и в частности режущего инструмента.
От качества надёжности и работоспособности станков применяемых в машиностроении в значительной степени зависит качество и точность детали её шероховатость производительность и эффективность процесса обработки в особенности в наше время при использовании в автоматизированном производстве в условиях гибких производственных систем.
Данная курсовая работа включает в себя разделы по общим сведениям о металлорежущих станках расчету базовых элементов станка кинематическому анализу станка указаниям по эксплуатации и обслуживанию станка требованиям техники безопасности режущему инструменту.
Цель работы: подробно рассмотреть кинематическую схему
поперечно-строгального станка и сделать ее анализ и спроектировать к данному станку один на выбор режущий инструмент.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКАХ
Металлорежущие станки обеспечивают изготовление деталей разнообразной формы с высокой точностью размеров и заданной шероховатостью поверхности. Металлорежущие станки классифицируются по следующим признакам.
По степени специализации: 1—универсальные применяемые для обработки деталей широкой номенклатуры; 2 — специализированные предназначенные для обработки однотипных деталей сходных по конфигурации но имеющие различные размеры; 3 — специальные применяемые для обработки деталей одного типоразмера. Специализированные и специальные станки используют в крупносерийном и массовом производстве а универсальные — в единичном и мелкосерийном производстве.
По точности: нормальной точности — класс Н; повышенной точности — класс П; высокой точности — класс В; особо высокой точности — класс А; прецизионные — класс С.
По массе: легкие — до 1 т средние — до 10 т тяжелые — свыше 10 т. Тяжелые станки в свою очередь делятся на крупные (от 10 до 30 т) тяжелые (от 30 до 100 т) и особо тяжелые (более 100 т).
По виду выполняемых работ и применяемых режущих инструментов все выпускаемые станки согласно классификации делят на девять групп каждая группа разделена на десять типов станков.
Обозначение модели серийно выпускаемых станков состоит из сочетания трех или четырех цифр иногда с добавлением букв. Первая цифра обозначает номер группы по классификационной таблице вторая указывает тип станка. Третья а иногда и четвертая цифра характеризуют
параметры станка которые различны для разных групп станков. Буквы указывают на модернизацию или модификацию основной базовой модели станка.
В моделях станков с программным управлением для обозначения степени автоматизации добавляется буква «Ф» с цифрой: Ф1—станки с цифровой индикацией и преднабором координат; Ф2 — станки с позиционными и прямоугольными системами; ФЗ — станки с контурными системами; Ф4 — станки с универсальной системой для позиционной и контурной обработки. Для станков с цикловыми системами программного управления введен индекс Ц.
1 Обзор конструкции современных металлорежущих станков аналогичных проектируемому
Относительно невысокая производительность строгальных станков объясняется потерей времени на холостой ход а также трудностями повышения скоростей главного рабочего движения из-за возрастания инерционных усилий при реверсировании.
В целях повышения производительности станков этой группы многие предприятия прибегают к их модернизации которая осуществляется по трем основным направлениям:
-упрощение управления станками;
-использование обратного хода для строгания;
-расширение технологических возможностей станков.
Таким образом современные конструкции продольно-строгальных станков располагают возможностями быстрого перемещения стола - со скоростью до 75 ммин. а также сокращения его перебегов за счет уменьшения перемещающихся масс стола и совершенствования способов торможению. Также современные станки имеют гидравлический привод и на них легко устанавливается система ЧПУ.
2 Назначения принципа работы конструкций и системы управления станка-прототипа.
В качестве станка прототипа выберем поперечно-строгальный станок модели СПС-01.
Универсальный поперечно-строгальный станок модели СПС-01 предназначен для обработки строганием горизонтальных вертикальных и наклонных плоскостей линейчатых фасонных поверхностей а также пазов различного профиля у деталей небольших размеров и среднего веса в условиях индивидуального и мелкосерийного производства.
Обрабатываемая деталь закрепляется на верхней плите или на боковой поверхности корпуса стола. Для строгания наклонных плоскостей обрабатываемая деталь может быть путем поворота корпуса и верхней плиты стола в двух взаимно перпендикулярных направлениях установлена так чтобы обрабатываемая плоскость точно заняла горизонтальное положение.
Резец закрепляется в резцедержателе суппорта. В зависимости от длины строгания с помощью квадрата устанавливается необходимая длина хода ползуна а в соответствии с расположением обрабатываемой детали вращением квадрата устанавливается место хода ползуна.
Ползуну с резцом сообщается прямолинейное
возвратно-поступательное движение причем при ходе ползуна вперед (рабочий ход) происходит снятие стружки с обрабатываемой детали а при ходе назад (холостой ход) снятие стружки не производится.
Во избежание повреждения обработанной поверхности и режущей кромки резца последний совместно с откидной доской несколько приподнимается вверх.
Периодическая подача стола с обрабатываемой деталью производится в конце холостого хода ползуна. При обработке вертикальных и наклонно расположенных плоскостей подача сообщается суппорту который поворачивается на соответствующий угол относительно головки ползуна. В этом случае поворотная доска смещается в сторону для обеспечения отвода резца от обработанной поверхности при холостом ходе ползуна.
Технические характеристики станка приведены в таблице 1. Основные узлы станка изображены на рисунке 1 основные органы управления изображены на рисунке 2.
Таблица 1 – Технические характеристики станка
Размеры рабочей поверхности в мм
Наибольший угол поворота в град
Наибольшее перемещение стола в мм
Пределы величины хода ползуна в мм
Количество скоростей движения ползуна
Пределы чисел двойных ходов ползуна в минуту
Количество величин подач стола
Пределы величин подач стола в мм за один двойной ход
Наибольшее перемешен не суппорта в мм
Пределы поворота суппорта в град
Количество величин подач суппорта
Пределы величин подач суппорта в мм за одни двойной
Мощность главного электродвигателя в кВт
Рисунок 1 – Основные узлы поперечно-строгального станка модели СПС-01
А – поддерживающая стойка; Б – универсальный стол;
В – поворотный суппорт; Г– механизм подачи суппорта; Д – ползун;
Е – электродвигатель привода станка; Ж – коробка скоростей с кривошипно-кулисным механизмом; 3 – механизм подач стола;
И – поперечина; К – станина; Л – снование станины.
Рисунок 2 – Органы управления поперечно-строгального станка модели СПС-01
– место установки рукоятки для поперечного перемещения стола; 2 – рукоятка для изменения направления подачи стола; 3 – рукоятка для закрепления «поперечины на направляющих станины; 4 – рукоятка пуска и остановки станка; 5 – рукоятка перемещения суппорта; 6 – место установки рукоятки для изменения места хода ползуна; 7 – кнопочная станция; 8 – рукоятка включения подачи и быстрых перемещений стола; 9 – рукоятка для скрепления ползуна с кулисой; 10 – штурвал для изменения величины подачи стола; 11 12 – рукоятки управления коробкой скоростей; 13 – квадрат для установки рукоятки изменения величины хода ползуна; 14 – место установки рукоятки для вертикального перемещения стола; 15 – место установки рукоятки для поворота корпуса стола.
Виды движения в станке
Движение резания – прямолинейное возвратно-поступательное движение ползуна с суппортом и резцом.
Движения подач – прерывистое прямолинейное поступательное перемещение стола с обрабатываемой деталью в поперечном и вертикальном направлениях и прерывистое прямолинейное поступательное перемещение суппорта с резцом.
Вспомогательные движения – быстрые механизированные и ручные установочные перемещения стола в поперечном и вертикальном направлениях ручное перемещение суппорта поворот стола в двух взаимно перпендикулярных направлениях радиальное перемещение кулисного камня для изменения длины хода ползуна и поступательное перемещение ползуна относительно кулисы для изменения места хода ползуна.
3 Расчёт и обоснование основных технических характеристик проектируемого узла
Рассматриваемый узел — привод главного движения. Максимальная
частота двойных ходов суппорта .ходмин минимальная .ходмин. Число ступеней частот принимаем .
Определяем диапазон регулирования частот двойных ходов [5]:
где nmax nmin — соответственно максимальное и минимальное числа двойных ходов суппорта.
Определяем знаменатель геометрического ряда чисел двойных ходов
где Zn — число ступеней частот.
Принимаем стандартное значение .
Из нормали станкостроения Н11-1 для знаменателя геометрического ряда выписываем стандартный ряд частот двойных ходов .ходмин: n1 = 8 n2 = 14 n3 = 18 n4 = 26 n5 = 33 n6 = 50 n7 = 66 n8 = 100.
4 Описание назначения и принципа работы проектируемых узлов
Кривошипно-кулисный механизм. На (рис.3б) показана схема кривошипно-кулисного механизма. Кривошип R получает равномерное вращение против часовой стрелки относительно точки О1. Кулиса Ка шарнирно связана в точке В с ползуном П. По средним направляющим кулисы скользит кулисный камень Кк который соединен шарниром А с кривошипом R. Нижние направляющие кулисы охватывают опорный камень Б свободно вращающийся на неподвижной оси О2.
При равномерном вращении кривошипа R кулиса Ка получает сложное качательное движение а ползун П – прямолинейное возвратно-поступательное движение. Как видно из графика скоростей (рис. 3 а) ползун непрерывно изменяет свою скорость движения от нуля до максимума и вновь до нуля. Нулевые скорости движения ползун имеет при конечных положениях механизма когда шарнир В находится в точках b' и b" а шарнир А соответственно в точках а' и а".
За время хода ползуна вперед кривошип R вращаясь против часовой стрелки переместится из положения O1 а' в положение O1 а"т. е. повернется на угол а. При обратном ходе кривошип R продолжая вращаться из положения O1 а' вновь займет положение повернувшись на угол .
Из схемы видно что угол а всегда больше угла и соответственно время хода ползуна вперед будет больше времени хода назад. Однако путь проходимый ползуном при ходе вперед и при ходе назад остается одинаковым и следовательно средняя скорость рабочего хода будет существенно меньше скорости обратного хода.
Механизм подачи стола. Составной частью привода подач в станках строгальной группы является храповой механизм или муфта свободного хода. Изменение величины подачи обеспечивается различными методами. В станках устаревших конструкций для этой цели изменяли величину радиуса кривошипа за счет перестановки пальца кривошипа в радиальном пазу приводного диска.
Такая конструкция привода подач требует сравнительно большой затраты времени на изменение величины подачи.
Несколько более современной конструкцией привода подач является привод с перекрывающим щитком. В этом случае изменение величины подачи достигается поворотом щитка с таким расчетом чтобы в пределах угла качания храповой собачки зубья храпового колеса оставались открытыми только в том количестве которое необходимо для осуществления выбранной подачи.
В станке модели СПС-01 применена одна из наиболее современных конструкций привода подач (рис.3в). Приводной вал 12 связанный с кулисным колесом сообщает непрерывное вращение эксцентрику 10. который закреплен на валу 12 шпонкой 13. Нажимая на шарикоподшипник 9 эксцентрик 10 приводит в качательное движение ось 8 и двуплечий рычаг 6 закрепленный на валу 7. С рычагом 6 связана ось 5 на которой установлена собачка 4 находящаяся в постоянном зацеплении с храповым колесом 3. При качании рычага 6 в направлении стрелки а собачка упираясь в один из зубьев храпового колеса 3 увлекает его за собой поворачивая на определенный угол. Во время движения рычага 6 в обратном направлении под действием пружины 11 (по стрелке б) собачка скользя по спинкам зубьев приподнимается и не поворачивает храповое колесо. От храпового колеса 3 движение через вал 2 и коническую шестерню 1 передается по кинематической цепи подач ходовому винту стола.
Заданная подача устанавливается штурвалом 16 путем его поворота до совмещения риски нужной величины подачи с указателем 17. Со штурвальным диском посредством втулки 15 жестко связан эксцентрик 14. Поворот штурвала вызывает изменение положения эксцентрика 14 против которого на оси 8 установлен ролик 18. От положения эксцентрика 14 зависит размах качания рычага 6 а соответственно и величина подачи.
Механизм подачи суппорта. Для осуществления механических подач суппорта в станке модели СПС-01 использован механизм изображенный на (рис.3г). В ползуне 1 на эксцентричной оси 9 установлен секторный кривошип 10. На секторную часть кривошипа наклепана накладка. И из фрикционного материала. В середине кривошипа имеется радиальный паз а в котором перемещается переставной палец 8. Последний может быть закреплен с помощью гайки 6 и планки 7. Для создания нужной силы трения кривошип 10 путем поворота эксцентричной оси 9 плотно прижимается своей секторной частью к продольной планке 12 привинченной к станине станка.
Кривошип 10 вследствие трения между накладкой 11 и планкой 12 при каждом изменении направления движения ползуна 1 совершает качательное движение которое через шатун 5 и палец 13 передается коромыслу 4. В корпусе коромысла имеется собачка 16 находящаяся в зацеплении с храповым колесом 15. жестко закрепленным на валу 14. Собачка 16 в своей рабочей части с одной стороны имеет прямой срез а с другой стороны — скос.
При качании коромысла в направлении прямого среза собачки происходит поворот колеса 15 и соответственно подача суппорта. При обратном качании коромысла собачка благодаря скосу приподнимается вверх и проскакивая по зубьям не производит поворота колеса 15.
Выключение подачи осуществляется подъемом собачки 16 за пуговку 3 и поворотом ее на 90°.
Кулачковая шайба 2 предназначена для фиксации рабочего и холостого положений собачки.
Рисунок 3 – Узлы поперечно-строгального станка модели СПС-01
5 Обоснование конструкции основных базовых элементов (станин направляющих) станка и выбор материала
Металлорежущие станки должны обеспечивать возможность высокопроизводительного изготовления без последующей ручной доводки деталей удовлетворяющих современным непрерывно возрастающим требованиям к точности. Поэтому проектирование станков и их наиболее ответственных деталей и механизмов в частности деталей несущей системы в значительной степени подчиняется критерию точности. К этому критерию относятся: точность изготовления сохранение точности в работе (обеспечиваемое малостью приведенных упругих температурных деформаций и амплитуд колебаний) и сохранение точности за установленные межремонтные периоды (обеспечиваемое малым износом и короблением от остаточных напряжений).
Несущая система станка образуется совокупностью элементов станка через которые замыкаются силы возникающие между инструментом и заготовкой в процессе резания. К элементам несущей системы рассматриваемым в настоящем учебном пособии относятся станины и корпусные детали станков.
Несущие системы станков должны обеспечивать и сохранять в течение срока службы станка возможность обработки с заданными режимами и требуемой точностью. Исходя из этого основными критериями работоспо-собности несущей системы являются жесткость а также виброустойчивость в смысле обеспечения возможности устойчивой работы станка при заданных режимах и ограничения уровня амплитуд вынужденных колебаний допустимыми пределами.
Обоснование вида направляющих станка и выбор материала
Направляющие являются опорами обеспечивающими требуемое взаиморасположение и возможность относительного перемещения узлов несущих инструмент и заготовку. Направляющие для перемещения узла должны допускать одну степень свободы движения. Это достигается соответствующей конструкцией направляющих или путем силового замыкания (действия сил тяжести подпружиненных элементов и т.п.).
Непосредственный контакт сопряженных поверхностей в направляющих скольжения определяет непостоянство и большие силы сопротивления. В зависимости от нагрузки скорости вида смазочного материала и его количества направляющие могут работать в режимах трения без смазочного материала и с ним. Существенную разницу для этих направляющих составляют силы трения покоя по сравнению с силами трения
движения. Значительное трение вызывает изнашивание и следовательно снижает долговечность направляющих. Достоинства направляющих с полужидкостной смазкой – высокая контактная жесткость и хорошие демпфирующие свойства. Кроме того они обеспечивают надежную фиксацию подвижного узла станка после его перемещения в заданную позицию.
Материал направляющих в значительной мере определяет износостойкость и плавность движения узлов. Этим обеспечивается длительное сохранение точности так как при движении копируется форма неподвижных направляющих. Направляющие из серого чугуна выполненные как одно целое с базовой деталью наиболее просты но при интенсивной работе не обеспечивают необходимой долговечности. Их износостойкость повышают закалкой с нагревом токами высокой частоты или газопламенным методом. Закалкой одной из сопряженных поверхностей до HRCэ 48-53 можно повысить износостойкость более чем в 2 раза. Легирующие присадки к чугунным направляющим дают повышение износостойкости только при последующей закалке. Значительного повышения износостойкости чугунных направляющих можно добиться применением специальных покрытий. Хромирование направляющих слоем толщиной 25-50 мкм обеспечивает твердость до HRCэ 68-72 4-5 раз повышает износостойкость и существенно уменьшает коэффициенты трения покоя и трения движения. В данном станке направляющие выполнены из серого чугуна СЧ 21-40 ГОСТ 1412-85 с добавлением легирующих присадок и с хромированным покрытием.
Обоснование конструкции станины и выбор материала
Станиной называется базовая деталь станка на которой установлены и закреплены все его детали и узлы и относительно которой ориентируются и перемещаются подвижные детали и механизмы. Основным требованием предъявляемым к станинам является длительное обеспечение правильного взаимного положения узлов и частей смонтированных на ней при всех предусмотренных режимах работы станка в нормальных эксплуатационных условиях. Горизонтальные станины тяжелых станков устанавливают непосредственно на фундамент по всей опорной поверхности. Станины легких станков устанавливаются на ножки или на небольшую опорную поверхность основания станины. Для горизонтальных применяется либо открытый профиль когда две стенки соединены ребрами той или иной формы либо полуоткрытый когда у станины имеется верхняя и нижняя стенка. Станины выполнены литыми из чугуна марки СЧ 21-40. В особо ответственных случаях применяют высокопрочный чугун с шаровидным графитом. Литые станины при прочих равных условиях более виброустойчивы так как чугун имеет большой коэффициент внутреннего трения и обладает способностью гасить возникающие колебания. Чугун обладает хорошими литейными свойствами мало коробится но имеет сравнительно низкие механические свойства. В поперечно-строгальном станке модели СПС-01 применяется станина с двойными стенками т.к. она обеспечивают большую жесткость.
Коробчатые базовые детали(шпиндельные бабки коробки передач коробки подач фартуки) чаще имеют форму параллелепипеда реже цилиндрическую форму(многошпиндельные токарные автоматы).
Жесткость коробок увеличивают за счет увеличения жесткости стенок непосредственно в месте приложения нагрузки путем постановки бобышек и ребер однако увеличения диаметра бобышек более 14 – 16 диаметра отверстия и высоты бобышки более 25 – 3 толщины стенки большого эффекта не дает. Отверстия в стенках снижают жесткость коробок пропорционально соотношению площадей отверстия и стенки. Базовые детали типа суппортов и салазок предназначены для перемещения заготовки или инструмента и имеют две системы направляющих. Конструктивные формы суппортов и салазок определяются формой и расположением направляющих конструкцией регулирующих элементов и механизма привода требования к размерам по высоте. При конструировании салазок и суппортов приходится учитывать противоречивые требования: уменьшение массы и размеров по высоте с одной стороны и увеличение жесткости которое достигается увеличением высоты сечения салазок с другой. Основными материалами базовых деталей удовлетворяющими условиям стабильности жесткости и виброустойчивости являются чугун и низкоуглеродистая сталь. Значительно реже применяют бетон да и то в качестве материала для оснований или станин. Чугун наиболее распространенный материал для изготовления базовых деталей. Чаще всего применяют чугун СЧ 15.
Технический расчет суппортов салазок консолей и столов большой
жесткости и их направляющих производится следующим образом [7]:
Определяются реакции граней направляющих и средние давления
Определяются моменты воспринимаемые отдельными
направляющими и наибольшие давления на гранях по формулам (7.3) и
графикам фиг. 146 и 147 [7].
Определяются упругие перемещения отнесенные к инструменту
в результате контактных деформаций в направляющих по формулам^
(7.1) (7.2) (7.4) — (7.7) и формулам приведенным в табл. 51 [7].
Коэффициенты контактной податливости к выбираются в соответствии с
рекомендациями приведенными на стр. 270 [7].
КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СТАНКА
1 Описание кинематической схемы станка
На рисунке 4 представлена кинематическая схема поперечно-строгального станка модели СПС-01 имеющая три основные цепи: движения резания движения подач и вспомогательного движения.
Вращение от электродвигателя мощностью 10 кВт (рис.4) передается клиноременной передачей 220—410 приводному шкиву закрепленному на полом валу 1. Последний может быть связан с полым валом 2 посредством многодискового фрикциона Ф1. На конце вала 2 жестко закреплена шестерня 23 которая через колесо 33 передает вращение промежуточному валу 3.
В зависимости от положения подвижного блока 5 вал 4 получает от вала 2 вращение с четырьмя различными скоростями. При крайнем нижнем (по рисунку) положении блока Б торцовые кулачки шестерни 23 закрепленной на полом валу 2 посредством кулачковой муфты M1 сцепляются с блоком Б1 и вращение от вала 2 непосредственно передается валу 4. При двух средних положениях блока Б1 вращение валу 4 передается либо шестернями 23—33 и 27—29. либо шестернями 23—33 и 23—33. В верхнем положении блок Б1 входит в зацепление посредством кулачковой муфты М2 с торцовыми кулачками шестерни 38 и тогда вращение валу 4 передается шестернями 23—33 и 18—38. От вала 4 вращение передается валу 5 посредством двойного подвижного блока Б2 через колеса 37—39 (как показано на схеме) или шестернями 16—60 когда блок Б2 передвинут вниз что в совокупности обеспечивает валу 5 вращение с восемью различными скоростями.
Кулисное колесо 120 получает вращение от шестерни 25 жестко закрепленной на валу 5. По радиальным направляющим кулисного колеса может перемещаться кривошипный палец П на котором установлен кулисный камень Кк скользящий в прорези кулисы.
При вращении кулисного колеса приходит во вращение кривошипный палец сообщающий кулисе сложное качательное движение. Последняя будучи связана с ползуном сообщает ему прямолинейное возвратно-поступательное движение.
Конический тормоз Тк служит для быстрой остановки станка.
Движение подачи стола и поперечины заимствуется от эксцентрика К1 жестко закрепленного на полом валу 6. Эксцентрик К1 через шариковый подшипник воздействует на рычаг храпового механизма сообщая ему одно двойное качание за полный оборот кулисного колеса При холостом ходе ползуна эксцентрик К1 отводит рычаг храпового механизма в переднее крайнее положение при этом собачка захватывает храповое колесо и производит подачу стола. При рабочем ходе ползуна рычаг под действием пружины занимает исходное положение; угол поворота рычага а соответственно и величина подачи зависят от положения кулачка К2 устанавливаемого штурвалом Р9.
При включении кулачковой муфты М3 влево вращение от храпового колеса 60 передается через коническую передачу 32—32 шарнир Гука шлицевый валик 10 и конический реверс 28—28—28 валу 11 и далее в зависимости от положения подвижной шестерни 42 либо ходовому винту 12 для сообщения поперечной подачи столу либо через шестерни 42—28 валик 13 коническую передачу 20-38 ходовому винту 14 для сообщения вертикальной подачи стола с поперечиной. Изменение направления подачи осуществляется переключением муфты М4 конического реверса.
При наибольшем размахе качания коромысла храповое колесо 60 повернется на 10 зубьев и соответственно максимальная подача стола за один двойной ход ползуна составит 3 мм.
Подача суппорта производится от качающегося сектора С. При каждом ходе ползуна сектор С вследствие трения о планку закрепленную на станине поворачивается на своей оси на некоторый угол и через шатун Ш и храповой механизм валик 17 конические передачи 15—15 и 15—15 сообщает вращение маточной гайке Г благодаря чему суппорт перемещается на величину зависящую от положения кривошипного пальца сектора С.
Наибольший размах качания сектора С обеспечивает поворот храпового колеса 40 на 5 зубьев и соответственно максимальную подачу суппорта на один двойной ход ползуна в 0625 мм.
Вспомогательные движения
Быстрое перемещение стола и поперечины осуществляется путем включения кулачковой муфты М3 вправо. В этом случае шлицевый вал 10 получает вращение не от храпового механизма а от вала 1 через клиноременную передачу 205—205 вал 7 червячную передачу 2—40 и вал 13
Вал 15 и червячная передача 1—67 служат для поворота корпуса стола относительно продольной оси а вал 16 и червячная передача 1—28 для поворота верхней плиты стола относительно поперечной оси.
Величина хода ползуна зависящая от радиуса кривошипа может изменяться вращением рукоятки Р4 которая через валик 22 конические шестерни 17—17 и ходовой винт 23 перемещает по направляющим кулисного колеса кривошипный палец П.
Место хода ползуна относительно стола может быть изменено вращением рукоятки Р2 которая через валик 20 конические шестерни 22—30 и ходовой винт 21перемещает ползунок А закрепляемый рукояткой Р3.
Рукоятка Р1 служит для ручного перемещения суппорта а рукоятка Р5 для переключения муфты М3.
Рисунок 4 – кинематическая схема поперечно-строгального станка модели СПС-01
2 Кинематический расчет построение структурной сетки и графика двойных ходов
Принимаем вариант структуры кинематической цепи с механизмом перебора. Здесь сложены две кинематические цепи структуры которых имеют вид:
Группы колес являются общими для двух цепей и поэтому образуют основную структуру. Они сообщают напрямую суппорту 6 частот двойных ходов и через переборную группу сообщают суппорту 2 частоты двойных ходов.
Структурную сетку строим для каждой структуры отдельно первая обеспечивает ряд частот вторая (рисунок 5).
Структурная сетка строится следующим образом на равном расстоянии друг от друга проводим горизонтальные линии число которых должно быть на единицу больше чем число групповых передач. Проводим ряд вертикальных параллельных прямых с интервалом φ число вертикальных прямых равно числу частот двойных ходов Zn=8. На первой левой горизонтальной линии разделив ее на две части и на середине каждой части наносим точки O1 и O2 из которой симметрично в соответствии с числом передач в группах по принятой структурной формуле проводим лучи. Расстояние между лучами должно быть равно Xi — характеристике соответствующей группы. Структурная сетка содержит следующие данные о приводе: число групп передач число передач в каждой группе диапазон регулирования групповых передач и всего привода.
Порядок построения графика частот вращения:
На равных расстояниях проводим столько горизонтальных линий сколько валов в коробке.
На равных расстояниях проводим вертикальные линии и присваиваем им (слева направо) порядковые частоты вращения начиная с n1.
Далее смотрим на структурную сетку и учитываем допустимые числа интервалов для коробок скоростей а также рекомендации по
уменьшению крутящих моментов веса.
График строим так чтобы лучи не накладывались друг на друга. При наложении лучей шестерни используются не эффективно повторяя друг друга т.е. увеличивается масса коробки.
Если на схеме лучи идут сверху вниз на лево – это передача на замедление. При вертикальном луче передаточное число равно 1. При наклоне луча сверху вниз на право передача работает на ускорение.
Минимальная частота 8 дв. ходмин.
Максимальная частота 100 дв. ходмин.
Из кинематики станка определим предельные частоты двойных ходов и строим график.
На рисунке 6 представлен график частот двойных ходов.
Рисунок 4 –Структурная сетка поперечно-строгального станка модели СПС-01
Рисунок 6 –график двойных ходов поперечно-строгального станка модели СПС-01
3 Расчёт мощности привода и крутящих моментов на валах
По заданию курсовой работы максимальная частота двойных ходов суппорта .ходмин минимальная .ходмин мощность двигателя .
Определим эффективную мощность резания без учета перегрузки двигателя [2]:
где — КПД пары подшипников качения;
— КПД цилиндрической (конической) зубчатой передачи;
— КПД клиноременной передачи.
Для определения крутящих моментов на валах в коробках скоростей приводов главного движения универсальных станков в качестве расчётной частоты принимается не nmin а подсчитывается для строгальных станков по формуле [2]
В качестве расчётной частоты принимаем ближайшее значение (см. график двойных ходов рис. 4): nр = n3 = 18 мин–1 расчётная цепь на графике выделена штриховой линией.
Определим расчётные крутящие моменты на валах по расчётной цепи [6]:
-на валу V преобразующем вращательное движение в движение двойных ходов
где — передаточное отношение между валами IV — V;
где — передаточное отношение между валами III —
где — передаточное отношение между валами II —
где — передаточное отношение между валами I —
ЭКСПЛУАТАЦИЯ И ОБСЛУЖИВАНИЕ ПРОЕКТИРУЕМОГО СТАНКА
Наличие в достаточном количестве различного даже первоклассного оборудования еще не решает задачу высокопроизводительной ритмичной работы предприятия. Кроме надлежащей организации производства исключительно важное значение имеет правильная эксплуатация оборудования.
Задачей правильной эксплуатации является получение от станка наибольшей производительности при условии обеспечения его долговечности и точности. Наибольшую производительность от станка получают в результате правильного выбора и высокого качества режущего инструмента назначения необходимых режимов резания правильной настройки и наладки станка.
Станок должен обеспечивать устойчивую высокопроизводительную работу во время их эксплуатации. Требования правильной эксплуатации станков включает точное и правильное осуществление упаковки транспортирования установки в цехах эксплуатации паспортизации ремонта и модернизации станков. Правильные упаковка и транспортирование исключают порчу и поломку станков. Соблюдение всех условий верной установки станка способствует качественной его работе. Испытание станков необходимо для статической и динамической точности проверки на мощность жесткость и виброустойчивость станка и т.д.
Производственная эксплуатация станка включает мероприятия по чистке и смазке станков выбору смазочно-охлаждающих жидкостей сбору и восстановлению отработанных смазочных и обтирочных материалов и т.п. Паспорт позволяет правильно использовать станок по всем его показателям и назначению.
Современный и качественный ремонт оборудования является важным условием ритмичной работы предприятий. Устаревшие станки должны модернизировать что значительно увеличивает срок использования станков до окончательного морального их износа. При эксплуатации станка большое значение имеют мероприятия по технике безопасности.
Однако главным в успешном использовании станочного оборудования является высокая общая и техническая грамотность работников заводов занимающихся эксплуатацией станков. Для этого все рабочие должны иметь основные представления об устройстве станка правильном уходе за станком
своевременной смазке и регулировке узлов и т.д. Знания по эксплуатации станков также необходимы инженерно-техническим работникам предприятий.
Станок предназначен для использования в цехах механической обработки в различных отраслях промышленности в условиях эксплуатации УХЛ 4 по ГОСТ 15150—69. При этом нижнее рабочее значение температуры окружающего воздуха должно быть не ниже плюс 5°С в соответствии с требованиями ГОСТ 21552—84 которыми оснащен станок верхнее рабочее значение температуы окружающего воздуха — не выше плюс 33° С относительная влажность должна быть не более 80%. Запыленность помещения в пределах санитарной нормы. Станок не должен подвергаться воздействию местного нагрева и сильных температурных перепадов. Вблизи станка не должно быть шлифовальных станков работающих без охлаждения крупного обдирочного и кузнечно-прессового оборудования. В помещениях для установки станка необходимо прокладывать шину соединенную с низкоомным контуром заземления для присоединения проводов заземления станка. Сопротивление контура заземления не должно превышать 4 Ом. Станок подключается к трехфазной сети переменного тока напряжения 380-15%+10 и частотой 50±1 Гц. Должно быть обеспечено достаточное пространство для удобной уборки станка от стружки и своевременного ее удаления. Станок должен быть установлен на фундаменте согласно указаниям в настоящем руководстве.
ТРЕБОВАНИЯ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ НА СТАНКЕ
Безопасность труда на станке обеспечивается его изготовлением в соответствии с требованиями ГОСТ 12.2009-80 СТ СЭВ 538-77 СТ СЭВ 539-77 СТ СЭВ 540-77.
Требования безопасности труда при эксплуатации станка устанавливаются настоящим разделом руководства по эксплуатации оборудования.
) Меры безопасности для окружающего персонала.
Персонал допущенный в установленном на предприятии порядке к работе также к работам по программированию наладке эксплуатации и ремонту станка обязан:
получить инструктаж по технике безопасности в соответствии с заводскими инструкциями разработанными на основании руководства по эксплуатации типовых инструкций по охране труда «правил технической эксплуатации станков с устройством числового программного управления».
ознакомиться с общими правилами эксплуатации и ремонта станка и указаниями по безопасности труда которые содержатся в настоящем руководстве руководстве по эксплуатации электрооборудования и эксплуатационной документации прилагаемой к устройствам и комплектующим изделиям входящим в состав станка;
ознакомиться с конструктивными и технологическими особенностями станка и пройти специальный инструктаж по работе на станке данной модели
) Меры безопасности при транспортировании и установке станка.
- При монтаже и демонтаже станка для надежного замаливания и перемещения следует пользоваться схемой транспортирования приведенной в разделе руководства «Порядок установки» с подъемом за станину стайка. Не допускается подъем станка за отверстия под рым-болты предусмотренные в отдельных узлах станка для монтажа и демонтажа узлов при сборке и ремонте станка.
- При замаливании и транспортировании транспортера стружка удаления следует пользоваться схемой подъема и транспортирования приведенной в сопроводительной документации на транспортер.
- Перед транспортированием станка в распакованном виде необходимо убедиться в надежности закрепления подвижного ограждения при транспортном или крайнем левом рабочем положении зажиме задней бабки рукояткой на станине станка.
- При расконсервации станка следует руководствоваться требованиями безопасности по ГОСТ 9.014—78 «ЕСЗКС» Временная противокоррозионная защита изделий. Общие технические требования».
- Подключить станок к низкоомному цеховому контуру заземления в строгом соответствии с указаниями в «Руководстве по эксплуатации электрооборудования».
- Сопротивление заземления не должно превышать 01 Ом.
) Меры безопасности при подготовке станка к работе.
- Установить защитное ограждение рабочей зоны из транспортного в рабочее положение регулировкой положения роликов обеспечить надежное крепление ограждения на направляющих скалках и усилие перемещения ограждения 3—4 кгс.
- После регулировки натяжения ременной передачи главного привода установить на место все кожухи неподвижного ограждения левого торца станка.
- Проверить правильность работы блокировочных устройств при работе станка на холостом ходу:
вращение шпинделя станка в автоматическом режиме должно включаться только при закрытом положении подвижного ограждения;
при отодвигании подвижного ограждения во время обработки в автоматическом цикле должны отключаться рабочая подача и вращение шпинделя (проверяется в левом положении переключателя 1 табл. 12 14 или 8 табл. 17);
при включенном приводе главного движения не должны включаться привода управления патроном и перемещением пиноли при нажиме на педаль управления;
на станках с механизированным закреплением заготовки включение вращения шпинделя должно осуществляться только после окончания ее закрепления;
вращение шпинделя должно включаться только при соответствии заданного и установленного диапазона частот вращения;
при воздействии на соответствующие конечные выключатели ограничения перемещений каретки и суппорта должны даваться команды на останов подачи и аварийное отключение электропривода станка;
при нажиме на кнопку «Стоп» (аварийную) должно производиться
при повороте переключателя «Стоп подачи» и «Стоп шпинделя» должны производиться последовательно остановка подачи и вращения шпинделя.
) Меры безопасности при работе станка.
- Категорически запрещается снимать какие-либо защитные ограждения предусмотренные конструкцией станка.
- Категорически запрещается деблокировать или отключать блокировки предусмотренные электросхемой станка.
- При переналадке станка необходимо проверять положение кулачков действующих на конечные выключатели ограничения перемещений каретки и суппорта и переставлять их в случае изменения длины или диаметра устанавливаемого изделия.
Совокупность технических и организационных мероприятий позволяющих свести к минимуму или исключить загрязнение окружающей среды и его вредное влияние называют методами охраны окружающей среды от загрязнения отходами производства. Различают пассивные и активные методы борьбы с загрязнением окружающей среды.
Задачи охраны окружающей среды успешнее решают с помощью активных методов поэтому им уделяют больше организационного и правового внимания [9].
ОБОСНОВАНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ СТАНКА
Универсальный поперечно-строгальный станок модели СПС-01 предназначен для широкого применения в промышленности.
Благодаря своей универсальности станок находит применение везде где требуется обработка строганием от ремонтного цеха до мелкосерийного производства.
На станке можно вести обработку строганием горизонтальных вертикальных и наклонных плоскостей линейчатых фасонных поверхностей а также пазов различного профиля у деталей небольших размеров и среднего веса
Применение приспособлений и специального инструмента значительно повышает производительность станка и расширяет круг возможных операций например строгание наклонных плоскостей.
Станок имеет жесткую конструкцию основания и узлов не допускающую смещение оси резца при работе станка. Периодическая подача стола с обрабатываемой деталью производится в конце холостого хода ползуна. При обработке вертикальных и наклонно расположенных плоскостей подача сообщается суппорту который поворачивается на соответствующий угол относительно головки ползуна. В этом случае поворотная доска смещается в сторону для обеспечения отвода резца от обработанной поверхности при холостом ходе ползуна что также обеспечивает высокую производительность работы и снижает утомляемость оператора. Широкий диапазон чисел двойных ходов и подач обеспечивает высокопроизводительную работу при любых сочетаниях обрабатываемых материалов инструмента размера и т.д.
Поперечно-строгальный станок модели СПС-01 имеет наибольшую экономическую эффективность при применении его в условиях единичного и мелкосерийного производства.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА ПРИМЕНЯЕМОГО НА СТАНКЕ
1 Назначение режущего инструмента элементы конструкции и технические требования предъявляемые к режущему инструменту
Одним из наиболее простых и распространенных металлорежущих инструментов является резец.
Строгальные резцы бывают прямые и изогнутые. Прямые резцы просты в изготовлении но менее виброустойчивы по сравнению с изогнутыми. Поэтому они применяются при малых величинах вылета. В случае работы с большими вылетами рекомендуется пользоваться изогнутыми резцами которые получили широкое распространение в промышленности. В процессе строгания резец под воздействием усилий резания изгибается. При изгибе прямого резца его режущая часть будет углубляться в материал заготовки и резец будет работать с заеданием что снижает качество обработки и дополнительно нагружает инструмент. При изгибе же изогнутого резца его режущая часть будет отходить от заготовки и срезать меньший слой металла. Это обеспечивает более спокойное протекание процесса резания особенно при резких колебаниях усилий резания вызываемых изменениями сечения срезаемого слоя локальными изменениями свойств обрабатываемого материала и т. п.
Рисунок 7 – параметры строгальных резцов
По роду выполняемой работы строгальные резцы разделяются на проходные (обдирочные и чистовые) отрезные подрезные пазовые и специальные (рис. 7). Проходные строгальные резцы (рис. 7.1а) предназначены для строгания плоскостей с горизонтальной подачей а подрезные резцы (рис. 7 б) — для обработки вертикальных плоскостей с вертикальной подачей. Отрезные и прорезные строгальные резцы (рис. 7.1 в) используются при отрезке и прорезке узких пазов. Чистовые широкие лопаточные резцы (рис. 7 г) применяются для чистовой обработки плоскостей с большой подачей. Для обеспечения плавного врезания и выхода инструмента целесообразно применять строгальные резцы с углом наклона режущей кромки К который в зависимости от условий обработки может колебаться от 10 до 60°.
Технические требования предъявляемые к режущему инструменту
Строгальные резцы как и всякий режущий инструмент должны обладать высокой твердостью которая должна быть выше твердости обрабатываемых материалов. Вместе с тем материал резца должен быть достаточно вязким чтобы режущие кромки не выкрашивались под давлением стружки. Необходимо также чтобы резцы имели высокую износоустойчивость.
В процессе резания возникает трение по передней и задней поверхностям инструмента. Стружка истирает переднюю а деталь точнее ее поверхность резания заднюю поверхность инструмента. Это приводит к затуплению резца а при обработке длинных деталей кроме того сказывается и на размерах последних. Отсюда следует что основным качеством режущих инструментов для их производительной работы должны быть твердость и износоустойчивость. Но этого еще недостаточно.
Дело в том что в процессе резания выделяется много теплоты. Часть ее поступает в инструмент и постепенно разогревает его режущие кромки и поверхности. Когда температура резца достигает определенного значения он теряет свою первоначальную твердость и быстро выходит из строя. Резцы изготовленные из различных материалов имеют неодинаковую устойчивость к действию теплоты. Одни теряют свои режущие свойства при температуре 200—250° С а другие способны резать при температуре 1000° С и более.
Таким образом третьим требованием предъявляемым к материалам для режущих инструментов является высокая теплостойкость или температуроустойчивостъ. Чем выше теплостойкость резца тем более высокими при прочих равных условиях могут быть режимы резания тем выше производительность при резании.
ТВЕРДОСТЬ. Чтобы внедриться в поверхностные слои обрабатываемой заготовки материал режущих лезвий рабочей части инструментов должен иметь высокую твердость.
Твердость инструментальных материалов может быть природная т. е. свойственная этому материалу при его образовании и может быть получена специальной обработкой. Так инструментальные стали поставляются с металлургических заводов в отожженном состоянии и в этом состоянии они легко поддаются обработке резанием. Механически обработанные инструменты подвергают термообработке шлифованию и заточке. В результате термообработки существенно повышаются прочность и твердость инструментальных сталей. Твердость термообработанных инструментальных сталей измеряется по шкале Роквелла и выражается в условных единицах HRC. При твердости термообработанных инструментов изготовленных из инструментальных сталей в пределах HRC 63 64 достигаются наиболее устойчивая их работа и наименьшая изнашиваемость лезвий.
При меньшей твердости возрастает изнашиваемость лезвий инструментов а при большей твердости лезвия начинают выкрашиваться из-за чрезмерной хрупкости.
Твердые сплавы минералокерамика и применяемые для изготовления режущих частей инструментов синтетические инструментальные материалы имеют высокую природную твердость существенно превышающую твердость термообработанных инструментальных сталей.
Твердость минералокерамики и твердых сплавов измеряется по шкале Роквелла и находится в пределах HRA 87 93. Твердость синтетических инструментальных материалов настолько велика что сопоставима с твердостью природного алмаза. Поэтому оценку твердости этих материалов производят по их микротвердости которая находится в пределах 85 94 ГПа.
Конструкционные металлы имеющие твердость HRC 30 35 удовлетворительно обрабатываются инструментами выполненными из инструментальных сталей термообработанных до HRC 63 64 т.е. при отношении твердостей примерно равном двум. Конструкционные металлы термообработанные до HRC 45 55 могут быть обработаны твердыми сплавами. Синтетические инструментальные материалы благодаря своей высокой твердости способны производить обработку закаленных сталей.
ПРОЧНОСТЬ. В процессе резания на рабочую часть инструментов действуют силы резания достигающие значений более 10 кН. Под действием этих сил в материале рабочей части возникают большие напряжения. Чтобы эти напряжения не приводили к разрушениям рабочей части инструментальные материалы должны быть достаточно прочными.
Из всех инструментальных материалов наилучшим сочетанием прочностных характеристик обладают инструментальные стали. Отношение между их пределами прочности на изгиб и растяжение равно 13 16 а отношение между пределами прочности на сжатие и растяжение — 16 20. Благодаря этому рабочая часть инструментов выполненных из инструментальных сталей успешно выдерживает сложный характер нагружения и может работать на сжатие кручение изгиб и растяжение.
Затем в порядке убывания прочностных характеристик следуют: твердые сплавы минералокерамика синтетические инструментальные материалы и алмазы. Все эти материалы достаточно хорошо выдерживают сжимающие напряжения. Однако их существенным недостатком является низкое значение прочности на изгиб (аи = 03 10 ГПа).
Предел же прочности на растяжение у этих материалов настолько мал что вообще не позволяет производить обработку резанием при действии в них растягивающих напряжений. При использовании этой группы инструментальных материалов необходимо за счет соответствующей геометрии рабочей части добиваться чтобы в процессе резания в них действовали только сжимающие напряжения.
ТЕМПЕРАТУРОСТОЙКОСТЬ. Интенсивное выделение теплоты в процессе резания металлов ведет к нагреву лезвий инструмента причем наибольшая температура развивается на контактных поверхностях лезвий. После нагрева вплоть до этой температуры и охлаждения инструментальные материалы не изменяют своих свойств. При нагреве выше критической температуры в инструментальных материалах происходят структурные изменения и связанное с этим снижение твердости. Критическая температура называется температурой красностойкости. В основе термина «красностойкость» лежит физическое свойство металлов в нагретом до 600 °С состоянии излучать темно-красный свет. По сути своей термин «красностойкость» означает температуростойкость инструментальных материалов. Различные инструментальные материалы имеют температуро- стойкость в широких пределах — от 220 до 1800 °С. В порядке убывания температуростойкости инструментальные материалы располагаются в следующем порядке:
а) синтетические инструментальные материалы; б) минералокерамика;
в) твердые сплавы; г) инструментальные быстрорежущие стали;
д) инструментальные углеродистые стали.
ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ. Увеличение работоспособности режущего инструмента может быть достигнуто не только за счет повышения температуростойкости инструментального материала но и благодаря улучшению условий отвода теплоты выделяющейся в процессе резания на лезвии инструмента и вызывающей его нагрев до высоких температур. Чем большее количество теплоты отводится от лезвия в глубь массы инструмента тем ниже температура на его контактных поверхностях. Присутствие в стали таких легирующих элементов как вольфрам и ванадий снижает теплопроводящие свойства инструментальных сталей а легирование титаном молибденом и кобальтом наоборот заметно повышает. Это же относится и к твердым сплавам в состав которых входит карбид титана. Они более теплопроводны чем твердые сплавы содержащие только карбид вольфрама.
КОЭФФИЦИЕНТ ТРЕНИЯ. Значение коэффициента трения скольжения конструкционных металлов по инструментальным материалам зависит от химического состава и физико-механических свойств контактирующих пар а также от контактных напряжений на трущихся поверхностях и скорости скольжения.
В процессе резания металлов значения нормального напряжения на контактных
ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ. Взаимодействие инструмента с обрабатываемым материалом протекает в условиях подвижного контакта. При этом оба тела образующих трущуюся пару взаимно изнашивают друг друга. Материал каждого из взаимодействующих тел обладает: рованные частицы инструментального материала.
Элементы конструкции и геометрические параметры инструмента
Резец состоит из рабочей части называемой головкой и тела - державки. Срезание слоя металла осуществляется главной кромкой имеющей прямую или фасонную форму. Образующаяся в процессе работы стружка сходит по передней поверхности резца. Державка служит для закрепления инструмента в держателе станка и обычно имеет квадратную или прямоугольную форму поперечного сечения.
2 Расчет геометрических параметров режущего инструмента
При выборе параметров резцов следует обратить внимание на материал режущей части углы в плане передний угол задний угол радиус вершины резца.
Материал режущей части инструмента выбирают в зависимости от стадии обработки глубины резания и обрабатываемого материала.
Выбор главного и вспомогательного углов в плане зависит от типа обработки. При черновой обработке необходимо применять резцы с главным углом в плане а при чистовой и отделочной – использовать резцы с углами в плане близкими к 90°.
При указанных параметрах углов при черновой обработке меньше нагрузка на механизм привода подач от сил резания а на чистовой – радиальная составляющая силы резания минимальна.
Вспомогательный угол в плане и радиус вершины резца оказывают влияние на шероховатость обработанных поверхностей: чем меньше вспомогательный угол в плане и чем больше радиус вершины резца тем меньше шероховатость. Однако при этом снижается виброустойчивость технологической системы.
Передний и задний углы определяют прочность режущей части резца. Для черновой обработке целесообразно применять резцы с малыми (или отрицательными) передними углами а для чистовой – с большими значениями этих углов.
После выбора инструмента необходимо его распределить по револьверной головке обеспечив равномерную нагрузку.
Основные элементы геометрии резца:
– главная задняя поверхность;
– передняя поверхность;
– главная режущая кромка;
–вспомогательная режущая кромка;
– вспомогательная задняя поверхность;
Рисунок 8 – строгальный резец
Геометрическая форма лезвия резца определяется следующими геометрическими параметрами: Главный передний угол γ главный задний угол α угол заострения угол резания главный угол в плане φ.
Эти параметры выбирают по справочникам исходя из физико-механических свойств заготовок характера обработки назначения резцов их размеров и материала режущей части. Угол γ может быть положительным отрицательным и = 0. Угол наклона главной режущей кромки λ может быть положительным отрицательным и = 0.
Его значение влияет на прочность режущей кромки лезвия и направление схода стружки. При прерывистом резании угол λ должен быть положительным до 200 т.к. в момент резания нагрузка будет приложена не к вершине лезвия а на участок режущей кромки удаленый от неё.
При положительном λ стружка отводится в направлении противоположном движению подачи.
Передний угол γ – это угол между передней поверхностью режущего клина и основной плоскостью. Он положительный если лежит вне тела режущего клина.
Задний угол α – это угол между задней поверхностью режущего клина и плоскостью резания.
Угол между передней и задней поверхностями называется углом заострения : .
Угол между передней поверхностью и плоскостью резания называется углом резания : .
Положение режущей кромки определяется углом в плане и углом наклона.
Угол в плане – это угол между проекцией реж.кромки на основную плоскость и направлением подачи.
Угол наклона режущей кромки – это угол между режущей кромкой и основной плоскостью. Для главной режущей кромки он положительный если вершина режущего клина – самая низкая точка режущей кромки по отношению к основной плоскости.
В большинстве случаев передний и задний углы задаются в секущей плоскости нормальной к проекции режущей кромки на основную плоскость и называются нормальными. Но при изготовлении и измерении инструментов приходится оперировать углами γ и α в продольной или поперечной плоскостях к телу инструмента.
Данная курсовая работа позволила закрепить теоретические положения курса излагаемые в лекциях углубить навыки пользования справочным материалом стандартами ЕСКД. Целью данной курсовой работы являлось изучение кинематического анализа станка и поисковое конструирование инструмента т.е. технические характеристики станка описание кинематической схемы обоснование экономической эффективности станка.
В данном работе были использованы материалы которые необходимы при практической работе технолога в плане расчёта металлорежущего инструмента.
Все приводимые в курсовой данные расположены в последовательности удобной для работы в производственных условиях.
В курсовой работе имеются некоторые сведения по требованиям техники безопасности и экологии при работе на станке.
В ходе курсовой работы был сделан вывод что повышение эффективности машиностроения достигается за счет изменения структуры парка металлорежущего оборудования и инструмента внедрения новых технологий обработки металлов резанием.
Полученные знания позволяют грамотно использовать МРС при разработке технологических процессов и помогут в дальнейшем изучении отечественного и зарубежного станкостроения.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Металлорежущие станки. Учеб. Пособие для вузов Н.С. Колев Л.В. Красниченко Н.С. Никулин. – М.: Машиностроение 1980. – 500 с.
Режущий инструмент. Курсовое и дипломное проектирование Под общ.ред. Е. Э. Фельдштейна – Мн.: Дизайн ПРО 1997. – 384 с.
Металлорежущие станки. Под общ.ред. В.К. Тепинкичиева – М.: Машиностроение 1973. – 472 с.
Руководство по курсовому проектированию металлорежущих инструментов Под общ.ред. Г.Н. Кирсанова – М.: Машиностроение 1986. – 288 с.
Справочник технолога-машиностроителя Под общ.ред. А.Н. Малова Том 2 – М.: Машиностроение 1973. – 568 с.
Ящерицын П.И. Еременко М.Л. Жигалко Н.И. Основы резания материалов и режущий инструмент – Мн.: Выш. шк. 1975. – 528 с.
Каминская В. В. Станины и корпусные детали металлорежущих станков (расчет и конструирование) – М.: МАШГИЗ 1960. – 365 с.