Токарно-винторезный станок 1А616

Введение.docx

Министерство образования и науки Республики Казахстан
Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова
(должность ученая степень)
Общая характеристика станка
Технологические возможности станка
Способы установки заготовок на станке
Способы закрепления режущего инструмента на станке
Мерительный инструмент
Формообразование на станке
Методы получения производящих линий на станке
Составление кинематической структуры станка
Анализ кинематической структуры станка
Оценка формирования станком погрешности обработки
Обоснование технической характеристики станка
Нарезание резьбы метчиком
Кинематический расчет привода главного движения
Определение числа скоростей привода главного движения
Построение графика частот вращения
Определение чисел зубьев зубчатых колес
Расчет элементов привода
Предварительный расчет валов
Расчет модулей зубчатых передач
Определение размеров зубчатых колес
Расчет клиноременной передачи
Уточненный расчет вала
Подбор подшипников качения
Проверка шлицевого соединения
Проверка прочности шпоночного соединения
Расчет шпиндельного узла на жесткость
Расчет шпиндельного узла на точность
Список использованной литературы
Металлорежущий станок и станочный модуль являются основой для построения современных технологических систем и производств в том числе гибких.
Трудно представить себе более разнообразные машины по размерам конструктивному оформлению техническим характеристикам и принципам действия чем металлорежущие станки. При их создании используются все достижения машино- и приборостроения электротехники и электроники автоматики и информатики.
Постоянный поиск новых решений для достижения прецизионности производительности надежности экономичности и других требований потребителей приводит к частой смене моделей станков к непрерывному появлению конкурирующих конструкций. Преимущество получает та фирма которая обеспечивает более высокие технические характеристики и расширяет технологические возможности станка и станочной системы дает гарантию сохранения показателей качества станка в течение всего периода эксплуатации и в возможно более короткий срок осуществляет выпуск новой работоспособной конструкции.
Поэтому создатели новой техники должны использовать все достижения науки о станках анализировать тенденции развития станкостроения широко применять автоматизированные методы расчета и проектирования владеть методологией позволяющей принимать правильные решения для достижения поставленных целей использовать накопленный опыт оперативно применять справочные материалы и стандарты находить оптимальные пути для обеспечения высших технических характеристик создаваемых моделей станков и в первую очередь из качества надежности и производительности при наименьших затратах времени и рациональном использовании средств.
Курсовое проектирование — важная составная часть учебного процесса. В ходе курсового проектирования студенты приобретают опыт самостоятельного решения практических задач изучают современные конструкции технических устройств и тенденции их развития приобретают навыки использования средств вычислительной техники при решении задач. Работа над курсовым проектом является тем процессом который дает возможность студентам проявить свои творческие способности интуицию и фантазию поскольку принятие решений в проектах мало связано с применяемостью материалов и комплектующих изделий.
1 Технологические возможности станка
- токарная обработка сравнительно небольших деталей из различных материалов: продольное точение прорезка канавок отрезка заготовок подрезка торцов точение конических поверхностей растачивание отверстий;
- сверление рассверливание зенкерование и разворачивание осевых отверстий;
- нарезание резцом метрической дюймовой модульной и питчевой резьбы;
- нарезание резьбы метчиком плашкой.
На станке также можно производить обработку заготовок методами поверхностного пластического деформирования такими как обкатывание раскатывание и др.
Обработка ведется как быстрорежущими твердосплавными инструментами так и инструментами оснащенными СТМ и минералокерамикой.
Станок применяется в условиях индивидуального и серийного производства.
На станке применяется следующий режущий инструмент:
Резцы: проходные расточные канавочные отрезные подрезные резьбовые фасонные и др.;
Осевой инструмент: сверла зенкеры развертки метчики плашки.
2 Способы установки заготовок на станке
2.1 Установка на центрах. Применяется для валов барабанов цилиндров а также для различных заготовок закрепленных на оправках. В случае подрезания торца заготовки со стороны задней бабки используют полуцентр. Заготовки с отверстием устанавливают на центры увеличенного диаметра со срезанной вершиной конуса (грибковые центры). Применение рифленого центра позволяет полностью обработать гладкий вал по наружной поверхности и подрезать оба торца у заготовки так как обработку ведут без поводка.
Заготовки малого диаметра устанавливают на обратные центры используя при этом конусные фаски на наружной поверхности. Передача крутящего момента при чистовой обработке таких заготовок возможна без поводка.
Заготовки с отверстием большого диаметра устанавливают на центры с помощью пробок и крестовин. Установку на пробках выполняют с точностью 0.03 – 0.1 мм на сварных крестовинах - с точностью 0.2 мм.
2.2 Установка в патроне и на заднем центре. Применяют в случае обработки заготовок больших диаметра и длины при отсутствии центрового отверстия со стороны передней бабки. Точность установки в самоцентрирующихся патронах 0.05 – 0.1 мм; при использовании четырехкулачкового патрона установку выполняют с выверкой положения заготовки со стороны патрона по высоте и биения с точностью 0.05 мм.
2.3 Установка в патроне и на неподвижном люнете. Используется для обработки отверстия и торца заготовки а также участка заготовки расположенного между люнетом и патроном.
2.4 Установка в центрах с использованием подвижного люнета. Используют при обработке нежестких заготовок.
2.5 Установка в патронах. Используется для обработки заготовок небольшой длины. Установку в самоцентрирующихся патронах проводят без выверки с точностью 0.1 мм; в разрезной втулке или незакаленных кулачках – 0.03 мм; в четырехкулачковых патронах с выверкой по наружному диаметру и торцу – с точностью 0.05 мм.
2.6 Установка на концевых или центровых оправках. Применяется для обработки заготовок с отверстием при высоких требованиях к расположению баз и обрабатываемых поверхностей. Применяют оправки гладкие с зазором конические кулачковые шариковые роликовые самозаклинивающиеся цанговые с гидропластом упругими элементами гофрированного типа с натягом и др.
2.7 Установка на планшайбе. Применяется для обработки заготовок сложной формы (рычаги корпусные детали).
3 Способы закрепления режущего инструмента на станке
Режущий инструмент закрепляют:
- при точении прорезке канавок отрезке подрезке торцов нарезании резьбы резцом – в четырехпозиционном резцедержателе;
- при обработке осевых отверстий:
а) при сверлении рассверливании зенкеровании разворачивании нарезании резьбы метчиком – в задней бабке;
б) при растачивании: отверстий d70 при d>70 при при ld>10 применяют расточные головки с направляющими колодками.
4 Мерительный инструмент
4.1 Штангенциркули – универсальный мерительный инструмент предназначенный для измерения наружных и внутренних диаметров длин толщин глубин и т.д. позволяющий получать отсчет дробный долей миллиметра;
4.2 Микрометры. Служат для измерения наружных размеров заготовок и резьбы с точностью 0.01 мм;
4.3 Микрометрические нутромеры (штихмасы). Служат для измерения внутренних размеров заготовок точностью 0.01 мм;
4.4 Индикаторы. Предназначены для проверки на точность узлов токарного станка установки предварительно обработанных деталей проверки биения овальности конусности цилиндрических поверхностей;
4.5 Калибры – бесшкальные измерительные инструменты используемые для ограничения отклонений размеров формы и взаимного расположения поверхностей: калибры-пробки калибры-скобы конусные калибры-пробки и калибры-втулки резьбовые калибры;
4.6 Шаблоны: резьбовые радиусные.
1 Методы получения производящих линий на станке
При точении и растачивании цилиндрической поверхности на станке образующая производящая линия (окружность) получается методом следа реализуемого движением скорости резания Ф (В1).
Направляющая производящая линия 2 (прямая) получается также методом следа реализуемого движением подачи Фs(П2). В итоге для получения цилиндрической поверхности в целом необходимо создать два движения формообразования Ф (В1) и Фs(П2) .
При нарезании резьбы резцом винтовая линия получается также методом следа реализуемого движением скорости резания Ф(В1) и согласованным с ним поступательным перемещением суппорта с резцом Фs(П2) – движения подачи. Профиль резьбы образуется методом копирования формы режущих кромок резца на заготовку.
При сверлении рассверливании зенкеровании разворачивании осевых отверстий образующая производящая линия (окружность) получается методом следа реализуемого движением скорости резания Ф(В1) где В1 – вращение шпинделя с заготовкой направляющая производящая линия (прямая) – также методом следа реализуемого движением подачи Фs(П3) где П3 – поступательное перемещение пиноли задней бабки.
Помимо исполнительных движений на станке реализуются и неформообразующие исполнительные движения: врезания вспомогательные деления и управления. Например при нарезании многозаходной резьбы резцом для получения полного профиля резьбы необходимо периодически производить поперечное перемещение резца П3 то есть осуществлять движение врезания условная краткая запись которого имеет вид – Вр(П3). Возврат резца в исходное положение после очередного прохода осуществляется вспомогательными движениями Всп(П4) и Всп(П5). Также при нарезании многозаходной резьбы производят делительный поворот заготовки Д(В5) при разомкнутой кинематической цепи. Для управления циклом работы станка используются различные движения управления например У(В6) где В6 – поворот рукоятки для включения шпинделя на вращение в прямом направлении и т.д.
Рассмотрим кинематические группы создающие формообразующие движения на примере точения цилиндрической поверхности и нарезания резьбы резцом.
Как уже было сказано для получения цилиндрической поверхности необходимы 2 формообразующих движения: движение скорости резания Ф(В1) и движение подачи Фs(П2). Вращательное движение Ф(В1) получается с помощью кинематической пары 3 – 4 (шпиндель опоры качения) поступательное Фs(П2) - с помощью кинематической пары 5 – 6 (суппорт – направляющие станины). Для получения исполнительного движения необходим также источник движения в виде электродвигателя М для движения скорости резания. Для соединения источника движения М с внутренней связью имеется внешняя связь 1 2. Внешняя связь обеспечивает скорость резания.
Рисунок 2.1 – Кинематические группы станка при точении
Так как обе кинематические группы простые то структура станка будет иметь вид Э22 где Э означает что все кинематические группы станка простые 2 – количество кинематических групп 2 – количество исполнительных движений.
При нарезании резьбы резцом
Для получения винтовой линии необходимо создать движение скорости резания Ф(В1П2). Вращательное движение Ф(В1) получается с помощью кинематической пары 3 – 4 (шпиндель опоры качения) поступательное Фs(П2) - с помощью кинематической пары 5 – 6 (суппорт – направляющие станины) т.е. как при точении.
Рисунок 2.2 – Кинематические группы станка при нарезании резьбы резцом
Но для того чтобы нарезать резьбу надо иметь жесткую связь 2 7при помощи которой вращение шпинделя В1 непременно вызвало бы согласованное с ним поступательное движение П2. Связь 2 – 7 формирует траекторию исполнительного движения и является внутренней связью. Для получения исполнительного движения необходим также источник движения в виде электродвигателя М. Для соединения источника движения М с внутренней связью имеется внешняя связь 1 2. Внешняя связь обеспечивает скоростъ резания или скорость подачи.
При нарезании резьбы резцом структура станка будет иметь вид С12.
2 Составление кинематической структуры станка
2.1 Составление кинематической структуры станка при точении
Наносим схему обработки и элементарные движения В1 и П2. На схеме условно показывается закрепление детали (в центрах станка) и резца в резцедержателе суппорта с учетом обеспечения последующего движения врезания (поперечное перемещение). Далее наносится внутренняя связь 3 – 4 (шпиндель – опоры качения) кинематической группы создающей движение скорости резания Фv(В1) внешняя связь с органом настройки iv и источник движения – электродвигатель М. Внешняя связь содержит реверсивное устройство Р2.
Внутренняя связь кинематической группы создающей движение подачи Фs(П2) представляет собой кинематическую пару скольжения 5 – 6 (суппорт – направляющие станины). Источником движения является шпиндель.
Рисунок 3.1 - Кинематическая структура станка при точении
Конечным звеном обеспечивающим перемещение суппорта при точении является передача шестерня – рейка преобразующая вращательное движение через ходовой вал и червячную передачу в поступательное. Внешней связью рассматриваемой кинематической группы является связь 2 – 7 включая червячную и реечную передачи. Органом настройки является коробка подач is. В цепи 2 – 7 применяется реверсивное устройство Р1. На станке имеет место движение врезания Вр(П3) – поперечное перемещение каретки суппорта с резцом обеспечивающее установку вершины резца в заданное положение на расстояние радиуса детали R от оси центров станка.
2.2 Составление кинематической структуры станка нарезании резьбы резцом
Порядок составления кинематической структуры станка при нарезании резьбы аналогичен составлению кинематической структуры станка при точении только при нарезании резьбы используется ходовой винт обеспечивающий точное перемещение суппорта на каждый оборот шпинделя.
Рисунок 3.2 - Кинематическая структура станка при нарезании резьбы резцом
Компоновочная формула: СhOZХвwd где Сh –горизонтальный шпиндель О – стационарный блок – станина Z - суппорт Х – каретка суппорта в – пово- ротные салазки суппорта w - верхняя каретка суппорта d – четырехпозиционный резцедержатель.
Рисунок 4.1 – Компоновка токарно-винторезного станка модели 1А616
4 Анализ кинематической структуры станка
4.1 Анализ кинематической структуры станка при точении
Кинематическая группа создающая движение скорости резания Ф (В1)
4.1.1 Настройка траектории (окружность). Не осуществляется т.к. обеспечивается внутренней связью шпиндель – опоры качения.
4.1.2 Настройка скорости резания
где - передаточное отношение органа настройки на скорость резания – коробки скоростей.
- передаточное отношение реверсивного механизма
4.1.3 Настройка направления. Осуществляется реверсивным устройст-вом Р2.
4.1.4 Настройка на путь и исходное положение. Не осуществляется.
Кинематическая группа создающая движение скорости подачи Фs(П2)
4.1.5 Настройка траектории (прямая линия). Не осуществляется т.к. обеспечивается внутренней связью суппорт – направляющие станины.
4.1.6 Настройка скорости подачи
где - передаточное отношение реверсивного механизма;
- передаточное отношение органа настройки на скорость подачи – коробки подач;
- передаточное отношение червячной передачи.
4.1.7 Настройка направления. Осуществляется реверсивным устройством Р1.
4.1.8 Настройка на путь и исходное положение. Осуществляется оператором визуально по лимбу.
4.2 Анализ кинематической структуры станка при нарезании резьбы резцом
Кинематическая группа создающая движение скорости резания Фv(В1П2)
4.2.1 Настройка траектории (шага нарезаемой резьбы tн)
tхв - шаг ходового винта мм.
4.2.1 Настройка скорости резания
4.2.3 Настройка направления. Под направлением движения скорости резания Фv(В1П2) понимается направление перемещения суппорта справа налево при нарезании правозаходной резьбы и слева направо при нарезании левозаходной резьбы. Для обеспечения требуемого направления используется реверсивное устройство Р1 во внутренней связи которое изменяет направление вращения ходового винта не изменяя направление вращения шпинделя. Для возврата в исходное положение суппорта с резцом (вспомогательное движение) с целью осуществления нового рабочего хода используется реверсивное устройство Р2 во внешней связи.
4.2.4 Настройка на путь (длина резьбы). Осуществляется оператором визуально по лимбу.
4.2.5 Настройка исходного положения. Осуществляется оператором визуально по лимбу.
5 Оценка формирования станком погрешности обработки
На формирование погрешности обработки (отклонение размера формы расположения волнистости и шероховатости) в целом оказывают влияние взаимосвязанные компоненты технологической системы «станок – приспособление – инструмент – деталь».
При точении цилиндрической поверхности внутренней связью кинематической группы создающей движение скорости резания Фv(В1) будет кинематическая пара шпиндель – опоры качения. Следовательно отклонение от круглости в виде овальности трехгранности и т.д. будет определять погрешность подшипника и посадочной шейки шпинделя (радиальное биение оси шпинделя). Внутренней связью кинематической группы создающей движение подачи Фs(П2) будет кинематическая пара суппорт – направляющие станины. Следовательно отклонение от цилиндричности (корсетность бочкообразность) будет определять погрешность направляющих (отклонение от прямолинейности перемещения суппорта).
При нарезании резьбы резцом внутренней связью сложной кинематической группы создающей движение скорости резания Фv(В1П2) является кинематическая цепь связывающая вращение шпинделя и ходового винта. Поэтому погрешность траектории (винтовой линии) характеризуемой шагом резьбы будет определяться погрешностью передач связывающих шпиндель и ходовой винт (включая погрешность ходового винта).
Внешние связи кинематических групп обеспечивающие скорость резания или подачи непосредственно не оказывают влияния на точность обработки (отклонения размера формы и расположения). Однако изменение режимов обработки ведет к изменению качества поверхности (шероховатости).
К механизмам вспомогательных функций обеспечивающих точность обработки относят механизмы установочных движений врезания и индексации. Примером установочного движения на станке является установка поперечных салазок суппорта с резцом в заданное положении для получения диаметрального размера и т.д. Установочные движения обеспечивают получение заданного размера а следовательно формируют отклонение размера. Процесс установки режущего инструмента или заготовки на заданный размер в технологии машиностроения называют наладкой станка. Возникающую при этом погрешность называют погрешностью наладки станка на заданный размер. В свою очередь эта погрешность зависит от ряда факторов как станочного происхождения так и не по вине станка: цены деления лимба точности передачи ходовой винт-гайка или какой либо другой передачи степени износа соответствующих механизмов точности приспособления погрешности установки и закрепления качества режущего инструмента точности мерительного инструмента квалификации оператора и носит случайный характер.
Кроме формообразующих установочных движений и движений врезания станках создаются вспомогательные движения. Это необходимые транспортные перемещения заготовки и инструмента для осуществления на станке полного цикла обработки: установку закрепление освобождение и транспортирование заготовок и инструмента их быстрый подвод и отвод удаление стружки т.д. Вспомогательные движения как правило не оказывают влияния на формирование погрешности обработки станком.
Несущая система станка обеспечивает жесткое взаимное положение всех узлов станка и определяет его компоновку. Погрешность взаимного положения узлов станка определяет формирование взаимного положения траекторий формообразующих движений т.е. отклонение расположения.
Целью данного этапа является определение диапазона регулирования частот вращения шпинделя D
где - максимальная частота вращения шпинделя;
- минимальная частота вращения шпинделя.
Для нахождения минимальной и максимальной частот вращения определим необходимые для реализации процесса резания частоты вращения шпинделя при точении (черновом и чистовом) сверлении и нарезании резьбы метчиком а также найдем требуемую для этого мощность.
1.1 Черновое точение. Характеризуется большими значениями глубины резания и подачи а также работой по загрязненной поверхности или поверхности с коркой.
где - коэффициент при точении;
Т – период стойкости резца мин;
t – глубина резания мм;
– поправочный коэффициент.
где - коэффициент учитывающий качество обрабатываемого материала;
- коэффициент отражающий состояние поверхности заготовки;
- коэффициент учитывающий качество материала инструмента.
где - коэффициент характеризующий группу стали по обрабатываемости;
- предел прочности материала заготовки.
где - коэффициент при силе резания.
Частота вращения шпинделя
где D – диаметр обрабатываемой заготовки мм.
1.2 Чистовое точение. Характеризуется малыми значениями глубины резания и подачи а также работой по чистой поверхности.
2.1 Сверление сверлом 6 мм
где D – диаметр сверла мм.
2.2 Сверление сверлом 26 мм
3 Нарезание резьбы метчиком
где р – шаг резьбы мм.
Из найденных значений частот сращения шпинделя выбираем минимальную и максимальную частоты. Для расширения технологических возможностей станка примем минимальную частоту вращения шпинделя nmin=50 обмин максимальную частоту возьмем из расчета nmax=1247.3 обмин.
1 Определение числа скоростей привода главного движения
Частоты вращения шпинделя образуют отрезок геометрического ряда со знаменателем φ. Число ступеней частот – z.
Число ступеней частоты вращения шпинделя определяется по формуле
где φ – знаменатель геометрического ряда равный для токарных станков 1.26.
Определим значения частот вращения шпинделя
2 Построение графика частот вращения
Для возможности передачи шпинделю 16-ти частот вращений примем привод главного движения со сложенной структурой так как использование множительной структуры не позволяет реализовать коробку скоростей с 16-ю скоростями. Сложенная структура получается из двух определенным образом соединенных структур с последовательно соединенными групповыми передачами. Первая структура называется основной вторая – дополнительной. Структурная формула привода главного будет иметь вид
Исходя из структурной формулы построим структурную сетку. Вертикальными линиями обозначим валы привода горизонтальными – частоты вращения шпинделя. Точки пересечения вертикальных линий с горизонтальными соответствуют частотам вращения валов представленным в логарифмическом масштабе. Луч с наклоном вверх изображает повышающую передачу луч с наклонно вниз – понижающую горизонтальный луч – передачу с передаточным отношением равным 1. Параллельные лучи изображают одну и ту же передачу. Для обеспечения приемлемых радиальных размеров коробок скоростей вводя ограничения на передаточные отношения передач т.е для φ=1.26 луч изображающий передаточное отношение передачи может опускаться вниз максимум на 6 интервалов и подыматься вверх на 2.
Рисунок 4.1 – Структурная сетка Рисунок 4.2 – Структурная сетка
основной группы дополнительной группы
Опираясь на кинематическую схему привода главного движения станка-аналога и используя структурную сетку построим кинематическую схему. Так как числа зубьев зубчатых колес пока неизвестны все зубчатые колеса на кинематической схеме изобразим одинакового размера.
Рисунок 4.3 – Кинематическая схема привода главного движения
Используя кинематическую схему и структурные сетки построим график частот вращения шпинделя. Для его построения необходимо задаться передаточными отношениями передач. Условием для задания передаточных отношений является предпочтительность передач 1:1. С другой стороны средством уменьшения радиальных размеров служит равенство что приводит к симметричному расположению лучей.
Предварительно выберем электродвигатель для привода главного движения. Необходимо чтобы мощность двигателя превышала максимально требуемую мощность для осуществления процесса резания т.е. . Выберем двигатель А52-4 для которого n=1440 обмин N=4.5 кВт.
Рисунок 4.4 – График частот вращения
Определяем передаточные отношения передач
3 Определение чисел зубьев зубчатых колес
Числа зубьев зубчатых колес подбираем по таблицам 4.2 – 4.5 [6] исходя из найденных передаточных отношений передач.
1 Предварительный расчет валов
Крутящий момент на валу
– минимальная частота вращения i-вала обмин.
где - КПД ременной передачи;
- КПД пары подшипников;
- КПД зубчатой передачи;
х – показатель степени равный количеству соответствующих передач.
где – предел прочности материала вала при кручении МПа. Для стали =15 20 МПа.
Значение d округляем до ближайшего стандартного.
Остальные валы рассчитываются аналогично. Результаты расчетов:
2 Расчет модулей зубчатых передач
Модуль рассчитаем для первой и последней зубчатых передач т.е. найдем его минимальное и максимальное значение для промежуточной передачи возьмем промежуточное значение модуля.
2.1 Расчет модуля первой зубчатой передачи
где – модуль необходимый для обеспечения изгибной прочности зубьев зубчатых колес
- минимальное число зубьев зубчатого колеса в передаче;
- коэффициент равный отношению ширины зубчатого колеса к модулю ;
- допускаемое напряжение изгиба материала зубчатых колес.
При термической обработке материла зубчатых колес – улучшении - определяется по формуле
где – твердость материала зубчатых колес.
где – коэффициент динамичности нагрузки;
– коэффициент концентрации нагрузки. Учитывается только при определении .
Коэффициент К определяется только при окружной скорости большего колеса
где z – число зубьев большего колеса в передаче.
Для определения необходимо знать значение модуля который мы и пытаемся найти. Чтобы все-таки определить окружную скорость колеса для расчетов возьмем значение модуля зубчатых передач станка-аналога которое для станка 1А616 равно 2.
где - модуль необходимый для обеспечения прочности по нормальным напряжениям зубьев зубчатых колес
- допускаемое контактные напряжение материала шестерни;
- минимальное передаточное отношение зубчатой передачи.
Из найденных двух значений модуля выбираем наибольшее т.е m1=2 мм.
2.2 Расчет модуля последней зубчатой передачи
Для уменьшения модуля последней зубчатой передачи изменим вид термообработки зубчатых колес на закалку ТВЧ по контуру зубьев. Тогда
Модуль последней зубчатой передачи m3=4 мм. Для промежуточной передачи примем m2=2.5 мм.
3 Определение размеров зубчатых колес
Для примера рассчитаем параметры зубчатого колеса z1 для которого z=43 m=2 мм.
Делительный диаметр колеса
Диаметр окружности вершин колеса
Диаметр окружности впадин колеса
Остальные зубчатые колеса рассчитываются аналогично.
4 Расчет клиноременной передачи
В приводе главного движения станка применяются две клиноременные передачи. Для примера рассчитаем первую передачу.
4.1 Частота вращения меньшего шкива
4.2 По рисунку 7.3 [1 с.134] определяем сечение ремня – А.
4.3 Вращающий момент
4.4 Диаметр меньшего шкива
Полученное значение диаметра округляем по ГОСТ 17383-73 до ближайшего стандартного. .
4.5 Диаметр большего шкива
Полученное значение округляем по ГОСТ 17383-73 до ближайшего значения. .
4.6 Уточненное передаточное отношение
4.7 Межосевое расстояние в интервале
где - толщина клинового ремня мм.
Полученное значение округляем до ближайшего стандартного.
4.9 Уточненное межосевое расстояние
4.10 Угол обхвата ремнем меньшего шкива
где - коэффициент режима работы;
- мощность допускаемая для передачи одним ремнем кВт;
- коэффициент учитывающий влияние длины ремня;
- коэффициент угла обхвата;
- коэффициент учитывающий число ремней в передаче.
4.12 Натяжение ветви ремня
где - окружная скорость ремня мс;
- коэффициент учитывающий центробежную силу
4.13 Сила действующая на вал
1 Уточненный расчет вала
Выполним уточненный расчет второго вала.
1.1 Выбор материала вала. Вал быстроходный вращается в подшипниках качения. Имеет шлицы по которым перемещается зубчатый блок. Также на вал на шпонке посажен приводной шкив клиноременной передачи. Для обеспечения достаточной износостойкости трущихся поверхностей принимаем для вала по таблице 3.56 [9] материал сталь 20Х. Термообработка – цементация и закалка трущихся поверхностей до HRC 58..62.
Рисунок 6.1 – Второй вал коробки скоростей
1.2 Определение реакций в опорах. При расчете возможны две комбинации включения передач: первый – z1 – z2 второй – z3 – z4. Требуется выяснить какая из комбинаций дает более тяжелый случай нагружения.
Эквивалентные моменты
Рисунок 6.2 – Расчетная схема второго вала при включении передачи z1 – z2
Рисунок 6.3 – Расчетная схема второго вала при включении передачи z3 – z4
Из рассмотренных эпюр следует что в обоих случаях эквивалентный момент имеет наибольшее значение в опоре А под подшипником качения. Определим диаметр вала в этом сечении
где – допускаемое напряжение Па.
Остальные валы рассчитываются аналогично.
2 Подбор подшипников качения
Подберем подшипники для уже рассчитанного ранее вала. Из расчетов следует что наибольшая реакция наблюдается при включении передачи z3 – z4 в опоре А . Расчеты по выбору подшипника будем вести для этой опоры.
Требуемая динамическая грузоподъемность
где - желательная долговечность ч.
где – коэффициент вращения;
- коэффициент безопасности;
- температурный коэффициент.
По известному диаметру посадочной поверхности (рассчитан ранее
d=38 мм) и требуемой динамической грузоподъемности подбираем подшипник 208 для которого С0=17800 Н. Условие Стр С0 выполняется. В целях унификации подшипниковых узлов для опоры В принимаем тот же подшипник как и для опоры А.
Остальные подшипники рассчитываются аналогично.
3 Проверка шлицевого соединения
Проверим шлицевое соединение зубчатого блока с ранее рассчитанным валом. Проверка шлицевого соединения производится по напряжениям смятия.
где – расчетная поверхность смятия м2;
z – количество шлицев.
где D – диаметр выступов шлицев м;
d – диаметр впадин шлицев м;
l – длина ступицы м.
Условие выполняется. Остальные шлицевые соединения проверяются аналогично.
4 Проверка прочности шпоночного соединения
Проверим шпонку закрепляющую приводной шкив на втором валу. Шпонка призматическая 12х8х50 ГОСТ 23360-78.
где - предел прочности материала шпонки на смятие МПа. Для стали 45 ;
условие выполняется. Проверка остальных шпоночных соединений производится аналогично.
5 Расчет шпиндельного узла на жесткость
При расчете определяют упругое перемещение шпинделя в сечении его переднего конца. В перемещении учитывают только деформации тела шпинделя и его опор.
где - сила резания Н;
- длина консольной части шпинделя м;
- модуль упругости материала шпинделя Па;
- среднее значение момента инерции сечения консоли м4;
- среднее значение момента инерции сечения шпинделя в пролете между опорами м4;
- длина шпинделя между опорами м;
- коэффициент защемления;
– радиальная жесткость передней опоры ;
- радиальная жесткость задней опоры ;
– сила действующая на шпиндель со стороны привода Н;
- расстояние от точки приложения силы до передней опоры м.
Рисунок 6.4 – К расчету шпиндельного узла на жесткость
и определяем по рисунку 6.15 [6 с.177]. .
Угол поворота шпинделя в передней опоре
Определяем жесткость шпиндельного узла
Для токарных станков нормальной точности величина . Условие выполняется шпиндельный узел жесткий.
6 Расчет шпиндельного узла на точность
В результате этого расчета выбирают класс точности подшипников шпиндельного узла в зависимости от допускаемого радиального биения Δ. Для токарных станков нормальной точности величина Δ=10 мкм.
Зная величины ΔА и ΔВ определяем требуемые величины полей допусков отверстий под подшипники передней и задней опор
Таким образом для передней опоры примем подшипники класса точности 5 для задней опоры – на класс грубее т.е. 6.
При выполнении курсовой работы применялись пособия по курсовому проектированию металлорежущих станков многих технических вузов России а также материалы выпущенные в издательстве ПГУ им. С. Торайгырова. Изложенный в них материал может быть использован при выполнении индивидуальных и комплексных чисто учебных и реальных проектов. В пособиях даны основы конструирования главных приводов приводов подачи тяговых механизмов направляющих и других механизмов и устройств современных станков и станочных комплексов. Приведены рекомендации по конструированию агрегатных станков станков с числовым программным управлением гибких производственных модулей. Помещен обширный справочный материал с использованием которых студент получает возможность разрабатывать реальные конструкции станочных узлов и механизмов.
Эффективными инструментами инженера-конструктора являются средства вычислительной техники и системы автоматизированного проектирования; естественно их применение при выполнении курсовых проектов обязательно. Используя знания в области вычислительной техники программирования и математического моделирования а также изложенные в данном пособии алгоритмы расчета и проектирования узлов станков и станочных комплексов студент разрабатывает одну-две программы расчета на ЭВМ и производит соответствующие расчеты в диалоговом или пакетном режимах.
Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т.
Т. 1. – 8-е изд. перераб. и доп. Под ред. И.Н. Жестковой. –М.: Машиностроение 2001. -920 с.: ил.
Т. 2. – 8-е изд. перераб. и доп. Под ред. И.Н. Жестковой. –М.: Машиностроение 2001. -920 с.: ил.
Дунаев П.Ф. Леликов О.П. Детали машин. Курсовое проектирование: Учеб. Пособие для машиностроит. спец. техникумов. –М.: Высш. Шк. 1984. -336 с.: ил.
Зайцев Б.Г. Шевченко А.С. Справочник молодого токаря. –М.: Высш. Школа 1979. -397 с.; ил.
Колев Н.С. Красниченко Л.В. Никулин Н.С. и др. Металлорежущие станки. Учеб. Пособие для вузов. -2-е изд. перераб. и доп. –М.: Машиностроение 1980. -500 с.: ил.
Кочергин А.И. Конструирование и расчет металлорежущих станков и станочных комплексов. Курсовое проектирование: Учеб. Пособие для вузов. –Мн.: Выш. Шк. 1991. -382 с.: ил.
Кучер А.М. Киватицкий М.М. Покровский А.А. Металлорежущие станки (альбом общих видов кинематических схем и узлов). Машиностроение 1972 г. – 308 с.: ил.
Проников А.С. Аверьянов О.И. Аполлонов Ю.С. и др. Проектирование металлорежущих станков и станочных систем: Справочник-учебник. В 3-х т. Т. I: Проектирование станков; Под общ. ред. А.С. Проникова. –М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана: Машиностроение 1994. – 444 с.: ил.
Свирщевский Ю.И. Макейчик Н.Н. Расчет и конструирование коробок скоростей и подач. Минск Вышейш. школа 1976.
Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.1под ред.
А.М. Дальского А.Г. Косиловой Р.К. Мещерякова А.Г. Суслова. -5-е изд. перераб. и доп. –М.: Машиностроение-1 2001. -912 с.: ил.
Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2под ред.
А.М. Дальского А.Г. Косиловой Р.К. Мещерякова А.Г. Суслова. -5-е изд. перераб. и доп. –М.: Машиностроение-1 2001. -912 с.: ил.
Чернавский С.А. Боков К.Н. Чернин И.М. Ицкович Г.М.
Шумейко И.А.. Методические указания к выполнению практического занятия № 1 «Составление шифра модели станка и определение технологических возможностей» по дисциплине «Металлорежущие станки» для студентов специальности 050712 – Машиностроение. Павлодар. ПГУ имени С. Торайгырова. 2008.- 15 с.
Шумейко И.А. Методические указания к выполнению практического занятия № 2 «Определение структуры станков» по дисциплине «Металлорежущие станки» для студентов специальности 050712 – Машиностроение и 050732 – Стандартизация метрология и сертификация. Павлодар. ПГУ имени С. Торайгырова. 2008.- 20 с.
Шумейко И.А. Методические указания к выполнению практического занятия № 3 «Составление кинематической структуры станка и его компоновки» по дисциплине «Металлорежущие станки» для студентов специальности 050712 – Машиностроение и 050732 – Стандартизация метрология и сертификация. Павлодар. ПГУ имени С. Торайгырова. 2008.- 17 с.
Шумейко И.А. Методические указания к выполнению практического занятия № 4 «Методика анализа кинематической структуры станка» по дисциплине «Металлорежущие станки» для студентов специальности 050712 – Машиностроение и 050732 – Стандартизация метрология и сертификация. Павлодар. ПГУ имени С. Торайгырова. 2008.- 20 с.

К 3-му листу.spw

КР.050712.23-04.26.10.
скоростей (развертка)
КР.050712.23-04.26.10.01
КР.050712.23-04.26.10.02
КР.050712.23-04.26.10.03
КР.050712.23-04.26.10.04
КР.050712.23-04.26.10.05
КР.050712.23-04.26.10.06
КР.050712.23-04.26.10.07
КР.050712.23-04.26.10.08
КР.050712.23-04.26.10.09
КР.050712.23-04.26.10.10
КР.050712.23-04.26.10.11
КР.050712.23-04.26.10.12
КР.050712.23-04.26.10.13
Колесо зубчатое z=54
КР.050712.23-04.26.10.14
Колесо зубчатое z=48
КР.050712.23-04.26.10.15
Колесо зубчатое z=70
КР.050712.23-04.26.10.16
Колесо зубчатое z=60
КР.050712.23-04.26.10.17
Колесо зубчатое z=38
КР.050712.23-04.26.10.18
Колесо зубчатое z=49
КР.050712.23-04.26.10.19
КР.050712.23-04.26.10.20
КР.050712.23-04.26.10.21
КР.050712.23-04.26.10.22
КР.050712.23-04.26.10.23
КР.050712.23-04.26.10.24
КР.050712.23-04.26.10.25
КР.050712.23-04.26.10.26
Шкив 1 Б 3.220.38 СЧ 20
КР.050712.23-04.26.10.27
Шкив 1 А 4.125.38 СЧ 20
Болт М8х20 ГОСТ 7808-70
Винт М6х14 ГОСТ 11644-75
Винт М10х35 ГОСТ 11738-72
Гайка М36х1.5 ГОСТ 11871-73
Шайба 8 ГОСТ 6402-70
Шайба 10 ГОСТ 6402-70
Шайба 36 ГОСТ 11872-73

3-й лист9.cdw

КР.050712.23-04.26.10.
скоростей (развертка)
При включении максимальной частоты вращения валы должны
проворачиваться от руки свободно
Боковой зазор в зубчатых передачах не менее 0.05 мм.
Тепловые зазоры в подшипниковых узлах валов не менее 0.3 мм.
Радиальное биение зубчатых колес при измерении по дуге
делительной окружности не более 0.03 мм.
Уровень шума на холостом ходу не должен превышать 60 Дб.

2-й лист9.cdw

КР.050712.23-04.26.10.
При включении максимальной частоты вращения валы должны
проворачиваться от руки свободно
Боковой зазор в зубчатых передачах не менее 0.05 мм.
Тепловой зазор в подшипниковых узлах переборного вала не
Радиальное биение зубчатых колес при измерении по дуге
делительной окружности не более 0.03 мм.
Радиальное биение шпинделя не более 0.01 мм.
Осевое биение шпинделя не более 0.01 мм.

1-й лист9.cdw

Основные узлы станка:
А - гитара сменных колес; Б - передняя бабка с переборным устройством
звеном увеличения шага
и реверсивным механизмом; В - фартук с механизмом подач; Г - суппорт с быстродействующим
четырехпозиционным резцедержателем; Д - задняя бабка; Е - станина; Ж - встроенный шкаф
с электрооборудованием; З - задняя тумба; И - система охлаждения; К - поддон для сбора
охлаждающей жидкости и стружки; Л - коробка скоростей; М - передняя тумба; Н - коробка подач.
- рукоятка установки типа резьбы или подачи; 2 - рукоятка установки нормального или увеличенного
шага; 3 - рукоятка реверсирования перемещения суппорта; 4 - рукоятка управления перебором;
- рукоятка переключения множительного механизма коробки подач; 6 - пуговка включения ходового
винта или ходового валика; 7 - рукоятка ручного поперечного перемещения суппорта; 8 - рукоятка
быстрого отвода суппорта в поперечном направлении; 9 - рукоятка поворота и закрепления четырех-
позиционного резцедержателя; 10 - рукоятка ручного перемещения верхней части суппорта;
- рукоятка закрепления пиноли задней бабки; 12 - рычаг закрепления корпуса задней бабки на
направляющих станины; 13 - маховичок ручного перемещения пиноли задней бабки; 14 и 20 - рукоятки
выключения и реверсирования главного электродвигателя; 15 - рукоятка включения и
выключения маточной гайки продольного ходового винта; 16 - рукоятка включения и выключения
поперечной подачи суппорта; 17 - рукоятка включения и выключения продольной подачи суппорта;
- кнопка для выключения реечной шестерни; 19 - маховичок ручного продольного перемещения
суппорта; 21 и 22 - рукоятки управления коробкой скоростей; 23 - рукоятка установки шага резьбы
или величины подачи
КР.050712.23-04.26.10
I II III IV V VI VII

Ко 2-му листу.spw

КР.050712.23-04.26.10.
КР.050712.23-04.26.10.01
Уплотнение лабиринтное
КР.050712.23-04.26.10.02
КР.050712.23-04.26.10.03
КР.050712.23-04.26.10.04
КР.050712.23-04.26.10.05
КР.050712.23-04.26.10.06
КР.050712.23-04.26.10.07
КР.050712.23-04.26.10.08
КР.050712.23-04.26.10.09
Колесо зубчатое z=69
КР.050712.23-04.26.10.10
Колесо зубчатое z=28
КР.050712.23-04.26.10.11
КР.050712.23-04.26.10.12
КР.050712.23-04.26.10.13
КР.050712.23-04.26.10.14
КР.050712.23-04.26.10.15
КР.050712.23-04.26.10.16
КР.050712.23-04.26.10.17
КР.050712.23-04.26.10.18
КР.050712.23-04.26.10.19
КР.050712.23-04.26.10.20
Шкив 1 Б 3.220.40 СЧ 20
КР.050712.23-04.26.10.21
Болт М8х22 ГОСТ 7808-70
Болт М10х25 ГОСТ 7808-70
Болт М12х30 ГОСТ 7808-70
Болт М16х55 ГОСТ 7808-70
Винт М10х18 ГОСТ 1478-75
Винт М8х20 ГОСТ 1491-72
Винт М6х14 ГОСТ 11644-75
Винт М14х60 ГОСТ 11738-72
Гайка М16 ГОСТ 2524-70
Гайка М56х2 ГОСТ 11871-73
Гайка М85х2 ГОСТ 11871-73
Гайка М90х2 ГОСТ 11871-73
Шайба 8 ГОСТ 6402-70
Шайба 10 ГОСТ 6402-70
Шайба 12 ГОСТ 6402-70
Шайба 14 ГОСТ 6402-70
Шайба 16 ГОСТ 6402-70
Шайба 56 ГОСТ 11872-73
Шайба 85 ГОСТ 11872-73
Шайба 90 ГОСТ 11872-73