Токарный станок RTK 1720PFZ0RM

Рисунок 2 - Кинематическая схема.cdw

Курс.Мет.станки.docx

В данной работе необходимо рассмотреть токарный станок с ЧПУ его кинематику назначения принцип работы. Также необходимо получить знания о режущем инструменте вспомогательном инструменте и режимах резанья.
В настоящее время проблеме повышения качества машин приборов и других изделий экономичности их производства и эксплуатации уделяется большое внимание. Непрерывное развитие промышленности неуклонный рост объёма выпускаемой продукции переход многих отраслей промышленности на массовое производство неразрывно связано с вопросами повышения точности и надёжности выпускаемой продукции. Вновь осваемая продукция по качественным и технико-экономическим характеристикам должна соответствовать передовым достижениям науки и техники поэтому всё чаще применяют станки с ЧПУ.
Современные токарные станки с ЧПУ создаются с учетом требований и особенностей системы ЧПУ.
Например жесткость станков с ЧПУ в несколько раз выше в конструкции приводов подач этих станков применяются новые механизмы: безлюфтовые зубчатые передачи и редукторы шариковые винтовые пары с трением качения которые имеют очень высокий коэффициент полезного действия (до 09 и выше). В некоторых конструкциях станков применяются направляющие качения (роликовые или шариковые). Изменена компоновка некоторых станков вместо одной резцедержавки применяется многопозиционная поворотная резцедержавка илиревольверная головка и др.
Опыт показывает что наибольший экономический эффект дает изготовление на станках с ЧПУ сложных деталей в том числе из труднообрабатываемых материалов повышенной точности требующих выполнения многих технологических операций.
Качество работы выполненной продукции зависит от правильной эксплуатации и качественного ремонта электрооборудования
Описание и анализ конструкции станка.
1.1 Описание станка.
1.2 Техническая характеристика
1 Назначение станка.
РТК 1720ПФЗ0РМ общий вид которого показан на рисунке 1 предназначен для токарной обработки наружных и внутренних цилиндрических конических сферических и торцевых поверхностей деталей типа тел вращения со ступенчатым и криволинейным профилем а также для нарезания резьб в автоматическом режиме. Данный станок применяется преимущественно в крупносерийном и массовом производстве для обработки больших партий деталей.
1.1 Описание станка.
В состав РТК входят: токарный патронно-центровой станок с ЧПУ мод. 1720ПФ30 (поз. 1); встроенный в станок ПР мод. М10П62.01 или ПР напольного типа мод. М20П40.01 (поз. 2) тактовый стол типа СТ220 (поз. 3) на платформы (поз. 4) которого устанавливаются в ориентированном виде заготовки; инструментальный магазин барабанного типа (поз. 5) с набором сменных режущих блоков автоматически устанавливаемых в револьверной головке станка при помощи ПР; устройства ЧПУ станка (поз. 6) различного типа с возможностью оперативной подготовки и редактирования управляющих программ и ПР (поз. 7) типа «Контур-1» объединенных в единую систему управления РТК тара для стружки (поз. 8). отводимой конвейером (поз. 9) из рабочей зоны станка. При работе данного РТК в составе ГПС он дополнительно оснащается устройствами для активного контроля обрабатываемого изделия при помощи измерительной щуповой головки установленной на инструментальном диске револьверного суппорта станка а также устройствами для измерения и контроля инструментов с их автоматической заменой при износе или поломке.
1.2 Техническая характеристика.
Занимаемая площадь м2
Наибольший диаметр обрабатываемой детали мм
Частота вращения шпинделя мин-1
Наибольшая длина обрабатываемой детали мм
Диаметр загружаемых деталей мм
Наибольшая масса обрабатываемой детали кг
Наибольшая суммарная потребляемая мощность кВт
Мощность привода главного движения кВт
Таблица 1. Технические характеристики.
1.3 Описание кинематической схемы.
Станок с ЧПУ кинематическая схема которого показана на рисунке 2 выпускается в двух исполнениях: силовом — с увеличенным крутящим моментом на шпинделе и скоростном — с увеличенным пределом частоты вращения шпиндели (см. также технологическую характеристику станка таблица 1 и график частот вращении шпинделя рисунок 3).
2 Анализ узлов и типовых элементов конструкции станка.
2.1 Механизм привода главного движения и шпиндельного узла.
Конструкция шпиндельного устройства и механизм привода главного движения показаны на рисунке 6.
На лицевой стороне консольной части станины 1 станка крепится кронштейн 2 на котором установлена шпиндельная коробка 3. Привод монтируется на поворотной плите которая болтами крепится к основанию станка. На кронштейне 2 шарнирно установлен редуктор 4 механизма привода главного движения связанный с электродвигателем поликлиновой ременной передачей со шкивом 5. Вращение от выходного вала 6 редуктора передается шпиндельной коробке 3 через ременную передачу с двумя поликлиновыми ремнями 7. Натяжение ременной передачи осуществляется качанием корпуса редуктора 4 на оси кронштейна 2 с помощью гидроцилиндра 8.
Гидроцилиндр 8 натяжения ремней подключен к гидросистеме по дифференциальной схеме: полости его соединены с полостями гидроцилиндра 9 управления редуктором главного движения (см. принципиальную гидравлическую схему на рисунке 4). Таким образом усилие натяжения ремней — переменное и зависит от переключения диапазона частот вращения шпинделя. В первом диапазоне (до 630 или 800 мин-1) оно равно 10 кН а во втором диапазоне (до 2500 или 3150 мин-1) – 4 кН. При включении гидросистемы пружина 10 встроенная в гидроцилиндр 8 создает предварительное усилие натяжения ремней равное 1 кН.
Переключение диапазонов частот вращения шпинделя осуществляется гидроцилиндром 9. Шток 11 гидроцилиндра связан с вилкой 12 перемещающей зубчатый блок 13 и дополнительный венец 14 с внутренними зубьями который зацепляется с валом-шестерней 15. Промежуточные зубчатые колеса 16 и 17 вместе с блоком 13 обеспечивают дополнительную редукцию для получения 1-го диапазона частот вращения. Контроль переключения зубчатых передач редуктора осуществляют конечные выключатели 18.
Шпиндельная коробка 3 станка выполнена в виде жесткого литого корпуса 19 в расточке которого смонтирован шпиндель 20 на двух подшипниковых опорах 21 и 22 с предварительным натягом. В задней части шпинделя на шпонке установлен ведомый шкив 23 поликлиновой ременной передачи. К торцу крепится шкив 24 зубчато-ременной передачи привода датчика резьбонарезания а также гидромеханизм 25 привода зажимного патрона.
Базирование шпиндельной коробки 3 на кронштейне 2 а кронштейна — на станине 1 обеспечивает возможность регулирования положения оси шпинделя 20 в горизонтальной и вертикальной плоскостях.
Рисунок 6 – Привод главного движения
Рисунок 6 (продолжение) – Привод главного движения
Конструкция механизма привода продольной подачи каретки суппорта показана на рисунке 7. Высокомоментный электродвигатель 1 привода подачи уставлен на фланце 2 который закреплен в корпусе 3 на верхней горизонтальной плоскости станины 4. Вал двигателя с помощью сильфонной муфты
напрямую соединен с шариковым винтом 6 который смонтирован в комбинированных упорно-радиальных подшипниках 7 и 8. Подшипники установлены в расточках корпусов 3 и 9 на станине станка. Шариковая гайка состоящая из двух полугаек 10 смонтирована в стальном корпусе 11 который крепится к каретке 12 и выставляется соосно с опорами корпусов 3 и 9 винта с помощью компенсатора 13. В корпусах опор параллельно ходовому винту 6 устанавливается линейка 14 с пазами для крепления кулачков 15 ограничивающих перемещения каретки по оси Z и определяющих исходное положение револьверной головки с инструментами. Для ручного перемещения каретки служит валик 16 соединенный с винтом 6.
2.4 Механизм смены и крепления инструмента.
Конструкция механизма 6-позиционной револьверной головки с горизонтальной осью вращения представлена на рисунке 8.
Движение от электродвигателя 1 встроенного в гильзу 2 корпуса 3
при помощи поводковой муфты 4 передается на водило 5 и блок сателлитов 6 планетарного редуктора. Один из блоков зацепляется с неподвижным
зубчатым колесом 7 а другой – с подвижным зубчатым колесом 8 на ступице которого имеется трапецеидальная резьбовая нарезка а на торце — зубчатая муфта. При помощи зубчатой муфты и резьбовой втулки 9 зубчатое колесо 8 соединяется с кулачком 10 управления индексацией диска головки. Колесо 8 установлено на бронзовые полукольца 11 и подшипники 12 13. С резьбой на ступице колеса 8 сопрягается гайка 14 прикрепленная к шпинделю 15 револьверной головки благодаря чему шпиндель может совершать вращательное и поступательное движения. На шпинделе закреплены диск 16 револьверной головки и фиксирующая полумуфта 17 круговым зубом. Вторая полумуфта 18 закреплена на корпусе 3 головки. Сцепление полумуфт контролируется конечным выключателем (на рисунке не показан).
На торце гильзы 2 установлен датчик 19 углового положения инструментального диска который соединен со шпинделем 15 при помощи валика 20. Датчик защищен кожухом 21.
На корпусе 3 смонтирован рычажный механизм разжима инструментального блока 22 в позиции смены его режущей части.
При подаче давления в рабочую полость гидроцилиндра 23 его шток посредством рычага 24 воздействует на прижим 25 который утапливает плунжер 26 установленный в корпусе диска 16. Плунжер 26 давит на гидропласт заполняющий полость под основанием инструментального блока 22; пружины 27 сжимаются освобождая режущую часть 28 инструмента. Индексация 6-позиционного диска револьверной головки в необходимом угловом положении осуществляется специальными фиксаторами 29 которые под действием кулачка 10 и пружин 30 западают в пазы втулки 31 установленной в корпусе 3 головки. Относительный поворот кулачка 10 и шпинделя 15 головки ограничивается упором 32.
Включение подачи СОЖ на инструментальные блоки 22 осуществляется при нажатии толкателем 33 клапана 34 при фиксации диска 16 в рабочей позиции. Коллектор 35 для подачи СОЖ крепится к корпусу 3 револьверной головки. Револьверная головка работает по следующему циклу: расцепление полумуфт 17 и 18 при пуске двигателя 1 за счет выдвижения гайки 14 относительно ступицы колеса 8; поворот инструментального диска 16 до заданной позиции контролируемой датчиком 19 с последующим реверсированием двигателя; предварительная фиксация диска под действием кулачка 10; сцепление полумуфт 17 и 18 за счет взаимодействия резьб y деталях 8 и 14; сжатие полумуфт 17 и 18 с заданным усилием определяемым установкой реле тока в цепи отключения двигателя 1.
Рисунок 8 – Револьверная головка
2.5 Инструментальный магазин.
На рисунке 5 показан общий вид инструментального магазина барабанного типа с горизонтальной осью вращения. Магазин имеет 12-позиционный барабан в каждой позиции которого могут быть установлены в ряд пять или десять (в зависимости от исполнения) инструментальных блоков. Общая вместимость магазина – 60 или 120 инструментальных блоков которые автоматически с помощью ПР заменяются в револьверной головке станка. Для каждого типа инструментальных блоков используются две позиции барабана: одна для новых а другая — для изношенных инструментов. Барабан 1 выполненный в виде чугунной отливки устанавливается на подшипниках 2 в корпусе 3. В продольных пазах на периферии барабана размешены инструментальные блоки 4. После установки барабана в заданную угловую позицию он фиксируется специальным механизмом с защелкой 5. Инструментальная рейка 6 с помощью гидроцилиндра 7 сдвигается в крайнюю левую позицию и переместившись вверх гидроцилиндром подъема 8 передвигает одновременно все блоки данного ряда на одну позицию вправо. Из крайнего правого положения блок захватывается механизмом схвата ПР который переносит его в зажимное устройство револьверной головки. Затем рейка 6 опустившись с помощью гидроцилиндра 8 перемещается гидроцилиндром 7 в исходное положение. После расфиксации барабан вновь поворачивается выводя очередной ряд блоков в загрузочную позицию. Цикл установки блоков из револьверной головки в магазин выполняется аналогично при периодическом перемещении рейки на один шаг влево из крайнего правого положения. Контроль выполнения цикла смены инструментальных блоков в магазине осуществляется бесконтактными конечными выключателями S1 S5.
Датчики S1 и S2 контролируют положение инструментальной рейки а датчик S3 — положение фиксатора барабана. Датчики S4 контролируют наличие инструментальных блоков в крайнем правом и предшествующем ему положениях. С помощью датчиков S5 осуществляется кодирование угловых положений барабана в позиции смены инструментов. На рисунке 5 показана конструкция механизма поворота инструментального магазина. В качестве приводного двигателя могут использоваться (в зависимости от исполнения): электродвигатель постоянного или переменного тока с червячным или зубчатым редуктором гидродвигатель с червячной или зубчато-ременной передачей. На рисунке показан вариант механизма привода с асинхронным электродвигателем 1 редуктором 2 цепной 3 и зубчатой 4 передачами. Вращение вала электродвигателя передается зубчатому венцу 5 закрепленному на заднем торце барабана 6.
2.6 Гидравлическая система станка.
Гидростанция станка крепится на задней стороне станины и содержит насос Н фильтр Ф1 и напорный золотник КП1 а также заливной фильтр Ф2 манометр МН реле давления РД1 и реле РУ контроля уровня масла в баке. Гидравлическая схема станка представлена на рисунке 4.
Гидроприводы в станке обеспечивают следующие функции:
зажим-разжим патрона гидроцилиндром Ц1 с гидрозамком ГЗ установленными в шпиндельной коробке;
выдвижение пиноли гидроцилиндром ЦЗ и зажима гидроцилиндром Ц2 подвижной каретки задней бабки;
переключение гидроцилиндром Ц5 диапазонов механической коробки скоростей с автоматическим натяжением приводного ремня гидроцилиндром Ц4;
выдвижение измерительного щупа из корпуса шпиндельной бабки гидромотором ГМ1 с целью контроля размеров режущих инструментов;
зажим и разжим инструментальных блоков в револьверной головке гидроцилиндром Ц6;
открытие и закрытие ограждения рабочей зоны гидромотором ГМ2.
3 Виды применяемых станочных приспособлений.
3.1 Режущий инструмент.
3.2 Вспомогательный инструмент
2 Режущий инструмент требования к материалам режущего инструмента твёрдосплавный режущий инструмент сверх твёрдый режущий инструмент минерала – керамика композит алмаз.
Наиболее распространенными инструментами при токарной обработке являются резцы.
Резцы классифицируют:
по материалу — быстрорежущие твердосплавные из углеродистой инструментальной стали из легированной инструментальной стали;
по направлению подачи — правые и левые. Правые резцы на токарном станке работают при подаче справа налево т. е. перемещаются к передней бабке станка;
по конструкции головки — прямые отогнутые и оттянутые;
по способу изготовления — цельные и составные. При использовании дорогостоящих режущих материалов резцы изготовляют составными: головка — из инструментального материала а стержень — из конструкционной углеродистой стали;
по сечению стержня — прямоугольные круглые и квадратные;
по виду обработки — проходные прорезные расточные фасонные резьбовые и др.
Сверление является одним из распространенных методов получения отверстий. В зависимости от конструкции и назначения различают следующие типы сверл: спиральные перовые для глубокого сверления центровочные с пластинками из твердых сплавов и др.
Зенкеры. Зенкеры бывают цельные насадные и сборные. Они предназначены для обработки цилиндрических и конических внутренних поверхностей и торцов.
Развёртки. Для точной чистовой обработки отверстий применяют многолезвийные размерные инструменты – развёртки. Различают ручные и машинные развёртки а по форме обрабатываемого отверстия – цилиндрические и конические. Число зубьев развёртки – 6 – 16.
Метчики. Метчики предназначаются для нарезания или калибрования резьбы в отверстиях. Черновые метчики имеют заниженные размеры а чистовой – полный профиль резьбы.
Требования к режущему инструменту:
- высокая твёрдость.
- достаточная прочность.
К материалам применяемым при изготовлении инструмента для обработки металлов резанием предъявляются высокие требования в отношении прочности твердости теплостойкости и износостойкости. В качестве материалов используются углеродистые и легированные инструментальные стали быстрорежущие стали металлокерамические твердые сплавы и минералокерамические твердые материалы. Особую группу составляют технические алмазы и искусственные сверхтвердые материалы типа эльбор.
В настоящее время на станках с ЧПУ токарной группы выпускаемых промышленностью можно выполнять самые разнообразные операции. Комплект резцов для этих станков должен обеспечивать обработку поверхностей наиболее часто встречающихся в машиностроении. Во ВНИИ разработана система токарных резцов предназначенных для выполнения различных операций на станках с ЧПУ. В резцах применяют СМП из твердого сплава (с износостойким покрытием и без него) и из керамики.
В разработанной системе резцы по назначению подразделяют на подсистемы для точения растачивания нарезания резьб канавок и отрезания.
В системе резцов предусмотрены: надежные методы закрепления СМП обеспечивающих хорошее дробление и отвод стружки высокую точность позиционирования СМП и их быстросменность; возможность использований потребителем всей гаммы форм и размеров СМП; новые конструкции СМП обеспечивающие эффективное дробление стружки; сокращение числа применяемых методов крепления СМП и унификация крепежных деталей и присоединительных элементов; соответствие точностных параметров резцов габарита и формы державок требованиям отечественных и международных стандартов а конструкций резцов — лучшим мировым аналогам; возможность применения специальных крепежных деталей (повышенной точности и надежности); изготовление державок и крепежных деталей из легированных сталей; технологичность изготовления резцов.
В подсистемах резцов для точения и растачивания за базовые приняты четыре конструкторских решения (см. рис. 5). Обозначение резцов соответствует ГОСТ 26476—85.
Рис. 5. Типы механического крепления СМП по IS0.
СМП без отверстия закрепляют по типу С (рис.6). При таком методе закрепления СМП базируют в закрытом гнезде державки 1 по двум базовым поверхностям и сверху прижимают к опорной поверхности прихватом 2. Быстрый съем СМП обеспечивается дифференциальным винтом 3. Опорную твердосплавную пластину 4 закрепляют винтом 5 на державке резца или разрезной пружинящей втулкой.
Тип крепления имеет следующие исполнения: C1 — для режущих пластин с задним углом С3 — без заднего угла.
На передней поверхности СМП с задним углом выполнены стружколомающие канавки для дробления и отвода сливной стружки. При использовании СМП без заднего угла применяют накладные стружколомы которые закрепляют с помощью прихвата и дифференциального винта.
Рис. 6. Крепление пластины прихватом и винтом с разнонаправленной резьбой (тип С).
Резцы исполнений С1 и C3 с опорной пластиной широко применяют при точении и растачивании; резцы без опорной пластины — при растачивании малых отверстий и точении (сечение державки резца 12X12—16X16 мм).
В резцах исполнения С3 могут использоваться СМП из твердого сплава и режущей керамики (последние в настоящее время выпускаются без отверстий).
Резцы исполнения С1 имеют положительные углы что обеспечивает небольшую силу резания. Поэтому их рекомендуется применять для обработки нежестких деталей. Эти резцы могут также применяться с накладными стружколомами.
В данной работе для чернового и получистового точения поверхностей 12 выбираем резец проходной с механическим креплением твердосплавных пластин правый (см. Приложение лист 2).
Для проточки канавок поверхности 3 используем резец токарный для обработки наружных канавок правый (см. Приложение лист 3).
Для чистового точения поверхностей 12 используем резец токарный с механическим креплением квадратных пластин из керамики правый (см. Приложение лист 4).
3.2 Вспомогательный инструмент
Конструкция вспомогательного инструмента для станков с ЧПУ определяется его основными элементами: присоединительными поверхностями для крепления его на станке и для крепления режущего инструмента. Устройства автоматической смены инструмента определяют конструкцию хвостовика который должен быть одинаковым для всего режущего инструмента к данному станку. Для получения размеров деталей без пробных проходов в соответствии с управляющей программой (УП) необходимо в конструкции вспомогательного инструмента (иногда и режущего тоже) предусмотреть элементы обеспечивающие регулирование положения режущих кромок т. е. настройку инструмента на определенный вылет. Этим объясняется наличие у станков с ЧПУ разнообразных переходников (адаптеров). Хвостовик переходника предназначен для конкретного станка а передняя зажимная часть — для режущего инструмента со стандартными присоединительными поверхностями (призматическими цилиндрическими и коническими по форме с размерами регламентированными стандартами на инструмент). Переходники образуют комплект вспомогательного инструмента (резцедержатели патроны оправки и втулки различных конструкций) обеспечивающий крепление требуемой номенклатуры режущего инструмента. Такой комплект в сочетании с прибором предварительной настройки должен обеспечить наладку инструмента для работы на станке с ЧПУ.
Разнообразие типов станков с ЧПУ предполагает и разнообразие способов установки и смены инструмента. В связи с этим разрабатывают системы вспомогательного инструмента которые можно характеризовать как наборы универсального применения и унифицированной конструкции обеспечивающие качественное закрепление стандартного режущего инструмента необходимое для полной реализации технологических возможностей различных станков с ЧПУ.
Режущий инструмент на станках токарной группы с ЧПУ устанавливается и закрепляется либо в резцедержателях суппортов либо в револьверных головках непосредственно либо с использованием переходных элементов.
При непосредственной установке в гнездо суппорта или револьверной головки режущий инструмент может быть заранее настроен на определенные размеры. Это достаточно просто если режущий инструмент имеет специальные настроечные элементы. Например у резцов (или резцовых вставок) это специальные винты (штифты) в торце и сбоку; они могут быть и у сверл зенкеров и т. д. (рис. 7 а). Предварительная настройка режущего инструмента на заранее заданные величины W'x и W'z определит положение вершины инструмента Р относительно базовой точки F элемента станка (рис. 7 б) т. е. вылет Wx и Wz который учитывается технологом-программистом при разработке УП. Естественно что положение базовых поверхностей (Ак и Az рис. 7 б) под инструмент элемента станка относительно его базовой точки F заранее известно и постоянно для данного станка т. е. известны значения ZFN и XFN.
Рис. 7 Схема настройки режущего инструмента на токарном станке.
Виды переходных элементов у токарных станков как правило отличаются конструкцией (единого для всех элементов) базового узла и видом базовой поверхности. Так встречаются переходные элементы с зубчатыми базовыми поверхностями (рис. 8 б) с двумя опорными призмами (рис. 8 г) с цилиндрическим хвостовиком (рис. 8 д.) с базирующей призмой (рис. 8 в) и др. Два последних вида развернуты в определенные подсистемы и наиболее часто используются на станках отечественного производства.
Типовой резцедержатель с цилиндрическим хвостовиком и с перпендикулярным открытым пазом под резцы различных типов приведен на рис. 9 а. Для установки резца на высоте центров служит подкладка 3. Резец крепят с помощью винтов и прижимной планки 2. Подача СОЖ в зону резания осуществляется через имеющийся в корпусе 4 канал образованный пересекающимися отверстиями и заканчивающийся шариком позволяющим регулировать направление подачи СОЖ. Для облегчения настройки положения вершин резцов на заданные координаты в корпусе размещены два регулировочных винта 5 расположенных под углом 45° друг к другу.
Рис.8 Схема установки режущего инструмента на токарном станке.
В рассмотренной подсистеме все резцедержатели в револьверной головке станка или в гнездах суппорта базируются по цилиндру хвостовика (с рифлениями на лыске) обеспечивающему точную угловую установку инструмента. Закрепляют такой инструмент в револьверной головке (см. рис. 8 д) при помощи сухаря или клина также имеющего рифления но смещенные относительно рифленого хвостовика. В результате опорная поверхность вспомогательного инструмента прижимается к револьверной головке с большим усилием что обеспечивает высокую жесткость соединения.
Рис. 9. Резцедержатель с цилиндрическим хвостовиком с перпендикулярным открытым пазом (а) и комплект оправок для расточных резцов (б)
Существует несколько способов составления инструмента:
) рабочую часть инструмента закрепляют непосредственно на хвостовой оправке;
) через промежуточные элементы (при установке меньшего по размерам инструмента);
) через удлинитель (например при обработке отверстий во 2-й или 3-й стенке корпусной детали).
Основным и наиболее важным узлом агрегатного инструмента является соединительный элемент который обеспечивает не только взаимное соединение отдельных частей инструмента но также жесткость точность и повторяемость сборки агрегатных инструментов.
Принцип агрегатирования в определенной мере применен в системах вспомогательного инструмента для станков с ЧПУ с устройствами автоматической смены инструмента. На практике такие системы могут быть тщательно отработаны для различного оборудования. Одной из самых совершенных систем инструмента для токарных станков с ЧПУ является в частности система агрегатно-модульного инструмента концерна «Сандвик» (Sandvik Швеция).
Рисунок 10. Резцовый блок (а) и схема его крепления на базовой оправке (10в)
Все режущие блоки системы имеют базовые поверхности с цилиндрическим отверстием и пазом в середине хвостовика (рисунок 10 а). При установке блока 1 в гнездо оправки 3 (сверху вниз) блок поверхностями выступа А базируется в прямоугольном гнезде оправки. При этом в цилиндрическое отверстие и паз блока входит фигурный выступ тяги 2 (рисунок 10 б). При смещении тяги 2 под действием силы Q происходит крепление блока в гнезде оправки 3 (рисунок 10 в).
Рис. 11. Комплект инструментальных блоков
Набор разнообразных блоков (рис. 11) к одной оправке открывает широкие технологические возможности обработки деталей на каждом данном станке. Единообразие базовых поверхностей блоков обеспечивает простоту замены инструмента в зависимости от перехода (обрабатываемой поверхности) операции. В общем случае оправки для крепления инструментальных блоков могут быть выполнены в виде отдельных (индивидуальных) элементов или являться базовыми стационарными элементами револьверных головок (суппортов).
Рис.11 Комплект инструментальных блоков(продолжение).
Рис.12 Конструкции базовых оправок.
Рис 13. Установки режущего инструмента на станках с ЧПУ
—19 — переходные оправки
НАСТРОЙКА СТАНКА НА ВЫПОЛНЕНИЕ ОПЕРАЦИИ
1 АНАЛИЗ ПОВЕРХНОСТЕЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛИ ВЫБОР СХЕМ БАЗИРОВАНИЯ.
Производство мелкосерийное. Способ изготовления заготовок – горячую штамповку полученную в открытых штампах на паровоздушных молотах в горячем состоянии.
Исходные данные по детали:
- материал – сталь 45Х; химический состав (по массе)
Исходные данные для расчета припусков и допусков:
- расчетная масса поковки определяемая по выражению
Где -расчетная масса поковки;
-расчетные коэффициенты;
-группа стали М2 (сталь с массой углерода от 35% до 65% и суммарной долей легирующих элементов св.20 до 5% вкл) ;
- степень сложности С1 ГОСТ 7505-89 приложение 2. Размеры описывающей поковку геометрической фигуры (цилиндра) диаметр 96105=10008мм длина 280105=294 мм (105 коэффициент увеличения габаритных линейных размеров детали определяющих положение ее обработанных поверхностей).описывающей фигуры (расчетная) (314 . Отношение массы поковки к массе описывающей ее фигуры 308693=0444;
конфигурация поверхности разъема штампа ГОСТ 7505-89 табл. 1 П плоская.
исходный индекс 10 ГОСТ 7505-89 табл. 2.
Припуски и кузнечные напуски ГОСТ 7505-89 табл. 3:
основные припуски на размеры (на сторону):
диаметр 56 и чистота поверхности 16 припуск 12 мм;
диаметр 55 и чистота поверхности 125 припуск 12 мм;
диаметр 65 и чистота поверхности 125 припуск 16 мм;
диаметр 96 и чистота поверхности 32 припуск 15 мм;
диаметр 62 и чистота поверхности 125 припуск 15 мм;
диаметр 52 и чистота поверхности 32 припуск 12 мм;
шпоночный паз 18 и чистота поверхности 20 припуск 14 мм;
зуб 3 – чистота поверхности 16 – припуск 14 мм;
дополнительные припуски учитывающие:
смещение поковки по поверхности разъема штампа 04 мм ГОСТ 7505-89 табл. 4;
отклонение от плоскостности 03 мм ГОСТ 7505-89 табл. 5;
штамповочный уклон ГОСТ 7505-89 табл. 18: для наружной поверхности не более 7 принимается 3; для внутренней не более 7 принимается 7.
Размеры поковки и их допускаемые отклонения (рис. 2):
диаметр 50+(15+03)2=536 принимаем 54 мм (с учетом округления размеров поковки с точностью 05 мм);
диаметр 55+(12+03)2=58 мм;
диаметр 65+(16+03)2=688 принимаем 69 мм;
диаметр 96+(1 +03)2=656 принимаем 66 мм;
диаметр 23+(14+03)2=264 принимаем 27 мм;
диаметр 52+(12+03)2=55 мм;
паз 18+(14+03)2=214 принимаем 22 мм;
зуб 3+(14 +03)2=64 принимаем 7 мм;
длина 280+(15+03)2=2842 принимаем 284 мм;
минимальная величина радиусов закруглений ГОСТ 7505-89 табл. 7 наружных поверхностей при глубине полости ручьев штампа
до 50 мм не менее 3 мм принимаем 5 мм;
свыше 50 мм не менее 3 мм принимаем 4 мм.
допускаемые отклонения размеров ГОСТ 7505-89 табл. 8:
неуказанные допуски радиусов закруглений R4 05 мм; R5 10 мм ГОСТ 7505-89 табл. 17;
допускаемые отклонения от плоскостности 06 мм ГОСТ 7505-89 табл. 13;
допускаемое отклонение от соосности выемки 50001=05 мм (допускаемое отклонение от соосности не пробитых отверстий в поковках принимается не более 1% глубины отверстия);
допускаемая величина остаточного облоя 08 мм ГОСТ 7505-89 табл. 10;
допускаемая величина на смещение по поверхности разъема штампа 07 мм ГОСТ 7505-89 табл. 9.
Общий припуск на обработку поверхности:
номинальный 2Zном=Dзаг-Dдет
максимальный 2Zmax=Dзагmax-Dдетmin
минимальный 2Zmin=Dзагmin-Dдетmax
В соответствии с выбранным маршрутом обработки данной поверхности разобьем общий припуск на межоперационные определив номинальные межоперационные припуски по справочнику [3]:
припуск на диаметр на чистовое точение при креплении заготовки в патроне равен 2Zном=030 мм;
на шлифование – 2Zном=015 мм.
Припуск на черновое точение определим по выражению (6)
Zчерн=2Zобщ-(2Zномток+2Zномшл)=4-(045+015)=34 мм.
Максимальные и минимальные операционные припуски определим следующим образом:
Zi max=Di-1 max – Di min
где Di-1 ma Di min – наименьший предельный размер после обработки на данной операции.
Zi min=Di-1 min – Di max
где D Di max – наибольший предельный размер после обработки на данной операции.
Результаты всех вычислений запишем в таблицу
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ МАРШРУТ ИЗГОТОВЛЕНИЕ ВАЛА-ШЕСТЕРНИ
Наименование операции и ее содержание
Технологические базы приспособления
Горизонтально-фрезерная. Фрезеровать торцы заготовки одновременно
Горизонтально-фрезерный станок модели 6Р82Г
Необработанные цилиндрические поверхности 23 и левый торец зубчатого венца. Приспособления: призмы прихваты.
Радиально-сверлильная. Центровать торцы с переустановом заготовки
Радиально-сверлильный станок модели 2М55
Наружная цилиндрическая поверхность и торец зубчатого венца. Приспособление: патрон трехкулачковый самоцентрирующий.
Токарная с ЧПУ. Точить начерно заготовку с одной стороны
Токарно-винтореный станок модели 1720ПФ30
Конусные центровые отверстия и левый торец заготовки. Приспособление: патрон поводковый центр вращающийся.
Токарная с ЧПУ. Точить начерно заготовку с другой стороны
Конусные центровые отверстия и правый торец заготовки. Приспособление: патрон поводковый центр вращающийся.
Токарная с ЧПУ. Точить начисто заготовку с двух сторон с переустановом заготовки нарезать резьбу М52х2-6g
Конусные центровые отверстия торец заготовки. Приспособление: патрон поводковый центр вращающийся.
Шпоночно-фрезерная. Фрезеровать шпоночный паз.
Шпоночно-фрезерный станок модели 692Р
Цилиндрические поверхности 23 и левый торец заготовки. Приспособление: призмы упор призмы.
Сверлильная с ЧПУ. Центровать сверлить зенкеровать и нарезать резьбу в двух отверстиях на торце детали.
Вертикально-сверлильный станок модели 2Н118Ф2
Цилиндрическая поверхность 3 и правый торец зубчатого венца. Приспособление: патрон трехкулачковый самоцентрирующий.
Слесарно-опиловочная. Снять заусенцы притупить острые кромки.
Моечная. Промыть детали.
Контрольная. Контроль предыдущей обработки
Контрольное приспособление для проверки технических требований с базированием. Детали по конусным центровым отверстиям: центра.
Шлицеврезная.Фрезеровать шлицы
Шлице-фрезерный станок модели 5А352ПФ2
Конусные центровые отверстия. Приспособление: патрон поводковый центр вращающийся.
Зубофрезерная. Фрезеровать зубья.
Зубофрезерный полуавтомат модели 5К32А
Конусные центровые отверстия. Приспособление: центр жесткий центр вращающийся. Хомут.
Слесарно-опиловочная. Снять заусенцы притупить острые кромки
Моечная. Промыть детали
Контрольная. Контроль шлицев и зубьев.
Зубоконтрольное приспособление с базированием детали по конусным центровым отверстиям: центра
Термическая. Обьемная закалка
Кругло-шлифовальная. Шлифовать поверхности 12
Кругло-шлифовальный станок модели 3М151Ф2
Конусные центровые отверстия. Приспособление: патрон поводковый центр вращающийся
Круглошлифовальная. Шлифовать поверхности 34
Зубошлифовальная. Шлифовать зубья.
Зубошлифовальный станок модели 5В833
Контрольная. Проверить размеры шероховатость поверхностей технические требования
Приспособление контрольное с установкой детали в центрах
2 РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ.
Расчет режимов резания и норм времени выполним для чернового точения 5: диаметр заготовки D=100 мм глубина резания t=20 мм; длина L=280 мм; материал заготовки – сталь легированная 45Х.
Для выполнения данной операции выберем проходной упорный отогнутый резец (материал режущей части – твердый сплав Т15К6) ГОСТ 18879-73 со следующими параметрами: главный угол резца в плане =90; вспомогательный угол резца в плане 1=10; главный передний угол =10; угол наклона главной режущей кромки =0; сечение державки резца h=25 мм; b=16 мм; угол при вершине резца r=10 мм.
Зададим стойкость резца Т=60 мин.
Выберем подачу в соответствии с 4 S=08 ммоб.
Рассчитаем скорость резания определив все необходимые коэффициенты по справочнику 4:
Cv=340; yv=045; mv=020; Kv=1; Kuv=1; Knv=08; Kv=07; K1v=1; Krv=094; Kqv=1; Kov=1.
Коэффициент Kv равен
Kv=KvKuvKnvKvK1vKrvKqvKov=110807109411=053.
Скорость резания равна
Частота вращения шпинделя
Уточнив по паспортным данным станка 1720ПФ3 ближайшее значение примем n=600 мин -1.
Тогда действительная скорость резания равна
Рассчитаем составляющую силы резания Pz.
Значения коэффициентов выберем из справочника 4:
Cpz=300; ypz=075; npz=-015; Kpz=1; Kpz=089; Kpz=1; Kpz=1; Krpz=1.
Коэффициент Kpz=KpzKpzKpzKpzKrpz=1089111=089.
Составляющая силы резания
=1030020080751494-015089=
Мощность Nрез потребляемую на резание определим следующим образом:
Мощность электродвигателя главного привода станка 1720 ПФ3 Nдв=9 кВт. Мощность на шпинделе станка с учетом К.П.Д. станка равна Nшп= Nдвст=9085=765 кВт. Условие NрезNшп выполняется следовательно станок выбран верно.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНОГО И ВСПОМАГАТЕЛЬНОГО ВРЕМЕНИ
Норма штучного времени состоит из следующих составляющих:
где То – норма основного времени; Тв – норма вспомогательного времени; Тобс – время обслуживания рабочего места; Тотд – время на отдых и личные потребности.
Норма основного времени:
где i – число проходов инструмента необходимое для снятия припуска.
Величина врезания и перебега инструмента равна 35 мм [6] для удаления припуска необходим один проход инструмента следовательно:
Для черновой обработки:
Для чистовой обработки:
Норма вспомогательного времени состоит из времени на установку и закрепление детали в приспособлении tуст времени связанного с переходом (включение и выключение подачи подвод и отвод инструмента и т.п.) tпер и времени на контрольные измерения tизм.
В случае установки заготовки в патроне измерении размеров при помощи штангенциркуля [8] получим:
Тв=tуст+tпер+tизм=011+014+008=033 мин.
Основное и вспомогательное время в сумме дают оперативное время
Топ=То+Тв=(0829+0813+0811)+033=2783 мин
Для механической подачи процент от оперативного времени на обслуживание рабочего места аобс=4 % на отдых – аотд=4 %.
Норма штучного времени определится следующим образом:
=2783×(1+008)=3006 мин
Основное достоинство станков с ЧПУ — сокращение сроков и стоимости подготовки производства за счет замены длительного и дорогого процесса проектирования изготовления оснастки и наладки станка процессом подготовки числовой программы на основе применения быстродействующих электронных цифровых вычислительных машин.
При этом значительно повышается мобильность и гибкость производства так как смена программоносителя значительно проще и быстрее чем переналадка станка и смена приспособлений.
В результате проделанной работы был рассмотрен токарный станок с ЧПУ 1720ПФ30 его кинематика назначение принцип работы. Также были получить знания о режущем инструменте вспомогательном инструменте и режимах резанья. Был проведен анализ поверхностей обработки детали выбрана схема базирования. Произведен расчет режимов резания и разработана расчетно-технологическая карта. Подобран режущий и вспомогательный инструмент.
В работе приведён ряд чертежей схем иллюстраций поясняющий конструктивные особенности и принцип работы данного станка.
Обработка материалов резанием: Справочник Под. ред. А.А. Панова. – М. «Машиностроение» 1988. – 736с.
Роботизированные технологические комплексы и гибкие производственные системы в машиностроении: Альбом схем и чертежей. Учебное пособие для ВУЗов Ю.М. Соломенцев К.П. Жуков и др.: под общ. ред. Ю.М. Соломенцева. – М.: Машиностроение 1989. – 192 с.: ил.
Металлорежущие станки и автоматы: Учебник для машиностроительных втузов Под ред. А.С. Проникова.- М.: Машиностроение 1981.- 479с.
Станочное оборудование автоматизированного производства В.В. Бушуев. Т.1 Т.2. М.: Изд-во «Станкин» 1993.- 584с.
Кузнецов Ю.И. Маслов А.Р. Байков А.Н. Оснастка для станков с ЧПУ: Справочник .- М.: Машиностроение 1983.- 359с.
Справочник технолога машиностроителя. В двух томах. Изд.3. Том2. Под ред. А.Н. Малова. М.: Машиностроение 1963.- 910с.
Методические материалы для самостоятельной работы студентов имеющиеся на компьютере в библиотеке: вспомогательный инструмент станки с ЧПУ моделей 1720ПФ30 МР315 1740РФ3; основные сведения о резании металлов