Курсовой проект на тему "Разработка коробки скоростей станка КС11"

Содержание

Введение

Обоснование технических характеристик станка

Описание технологических возможностей станка

1.2. Определение припусков

1.3. Определение глубин резания

1.4. Определение предельных скоростей резания

1.5. Определение диапазона регулирования, знаменателя

ряда и числа ступеней привода

1.6. Расчет эффективной мощности и выбор электродвигателя

2. Кинематический расчет

2.1. Построение структурной сетки привода главного движения

2.2. Разработка кинематической схемы станка

2.3. Построение графика частот вращения

2.4. Определение передаточных отношений и расчет чисел зубьев

шестерен (диаметров шкивов)

2.5 Расчет допустимой погрешности частот вращения

и фактических погрешностей на ступенях

3. Прочностные расчеты

3.1 Расчет модуля по условию прочности на изгиб и

по допускаемым контактным напряжениям

3.2. Ориентировочный расчет диаметров валов привода

3.3. Расчет вала на сложное сопротивление

3.4. Расчет и выбор подшипников

3.5. Расчет шлицевого соединения

4. Описание кинематической схемы и компоновки станка, конструктивных особенностей смазки основных узлов

5. Выводы и заключение

6. Библиографический список

Описание проекта

В курсовой работе приведён кинематический расчёт привода главного движения с построением структурной сетки, разработкой кинематической схемы привода, выбором двигателя, построением графика частот вращения, определением передаточных отношений, расчетом чисел зубьев шестерен, расчетом допустимой погрешности частот вращения и фактических погрешностей на всех ступенях. В работе также приведены прочностные расчеты, которые включают в себя расчет модуля, расчет диаметров валов ориентировочный, на сложное сопротивление и уточненный; выбор подшипников, расчет шлицевого соединения и др.

Введение

Современное машиностроение невозможно представить без высококлассного оборудования и технологической оснастки. Сегодняшние станки – новое поколение технологического оборудования, обеспечивающие высокую точность обработки и качество обрабатываемых поверхностей.

Номенклатура станков огромна. Они классифицируются по виду (токарные, сверлильные, фрезерные, протяжные и т.д.), по виду (одно- и многошпиндельные, автоматы и полуавтоматы), по классу точности (нормальной, повышенной, высокой точности).

В качестве базового станка был выбран вертикально-фрезерный станок 6Н12.

Обоснование технической характеристики станка

1.1 Описание технологических возможностей станка

Станок предназначен для фрезерования всевозможных деталей из стали, чугуна и цветных металлов дисковыми, фасонными, угловыми, торцовыми, концевыми и другими фрезами в условиях индивидуального и серийного производства. Возможность настройки станка на различные полуавтоматические и автоматические циклы позволяет успешно использовать станки для выполнения работ операционного характера в поточных и автоматических линиях в крупносерийном производстве.

На станке можно обрабатывать вертикальные и горизонтальные плоскости, пазы, углы, рамки, зубчатые колеса и т. д.

Технологические возможности станка могут быть расширены с применением делительной головки, поворотного круглого стола, накладной универсальной головки и других приспособлений.

Описание кинематической схемы и компоновки станка, конструктивных особенностей

Цепь главного движения

От электродвигателя мощностью 7,5 кВт движение передается на первый вал при помощи зубчатой передачи. Все шестерни коробки скоростей смонтированы на шести валах и шпинделе, которые установлены на подшипниках качения. С первого на второй вал вращение передаётся при помощи зубчатой передачи. Далее со второго на третий вал – при помощи тройного блока шестерен. Затем с третьего вала при помощи шестерен вращение передаётся на четвёртый вал. С четвёртого на пятый – при помощи двойного блока шестерен. Далее с пятого на шестой посредством конической передачи. На шпиндель вращение поступает с шестого вала через пары шестерен. Различные положения блоков шестерен коробки скоростей позволяют получить 12 различных частот вращения на шпинделе.

Изменение чисел оборотов шпинделя производиться за счёт перемещения блоков шестерен по шлицевым валам при помощи двух рукояток, выведенных на переднюю стенку коробки скоростей. Торможение осуществляется тормозными муфтами.

Коробка скоростей

Числа оборотов шпинделя изменяются путем передвижения зубчатых блоков по шлицевым валам.

Коробка скоростей позволяет сообщить шпинделю 12 различных скоростей, что осуществляется различными комбинациями зацеплений. Приведенные числа оборотов составляют стандартный ряд.

Коробка скоростей монтируется на корпусе станины. Управляется с помощью вставной коробки переключения, расположенной с левой стороны станины.

Торможение осуществляется тормозными муфтами.

Коробка привода подач.

Привод подач осуществляется от отдельного фланцевого электродвигателя мощностью 1,425 кВт. Через передачи 26/44 и 24/64 получает вращение вал XI коробки подач. На валу XI находится тройной подвижной блок зубчатых колес, сообщающий валу XII три скорости вращения посредством передач 36/18, 18/36, 27/27.

На валу XIII находится тройной подвижной блок, с помощью которого движение с вала XII на вал ХШ можно передать тремя вариантами передач 18/40, 21/37, 24/34. Следовательно, вал ХIII имеет девять различных чисел оборотов (3X3=9). Когда подвижное зубчатое колесо 40 с кулачками на торце передвинуто вправо и находится в зацеплении с муфтой жестко связанной с валом ХIII, вращение от вала ХIII на вал XIV передается непосредственно. Если зубчатое колесо 40 ввести в зацепление с зубчатым колесом 18, тем самым выключив муфту то движение на вал XIV будет передаваться через перебор 13/45*18/40. Перебор и в этом случае работает как понижающая передача.

Таким образом, коробка подач станка имеет восемнадцать различных подач: девять при работе без перебора и девять при работе с перебором (9X2=18). От широкого зубчатого колеса 40 через предохранительную муфту при включенной кулачковой муфте вращение передается валу XIV, а от вала XIV через передачу 36/27 на вал XV.

От вала XV можно передать все 18 чисел оборотов на ходовые винты продольной, поперечной и вертикальной подач. Продольная подача стола осуществляется от вала XV по кинематической цепи 18/33, 33/37 на вал XIX, далее через передачу конических зубчатых колес 18/16 на вал ХХ, с вала ХХ на ходовой винт продольной подачи через конические зубчатые колеса 18/18 и кулачковую муфту.

От вала XV через зубчатые колеса 18/33 и 33/37 при включенной муфте столу сообщается поперечная подача. Через передачу 18/33 при включенной муфте осуществляется передача от вала XV на вал XVI и далее через зубчатые колеса 22/33, коническую передачу 22/44 на ходовой винт XVIII вертикальной подачи. Величина наибольшей вертикальной подачи.

Значения продольных, поперечных и вертикальных минутных подач станков серии М приняты по тому же геометрическому ряду с знаменателем φ = 1.26, как и для чисел оборотов шпинделя. Количество подач 18. Быстрые перемещения стола во всех направлениях осуществляются при включенной фрикционной муфте. В этом случае вращение от электродвигателя подач мощностью N=1,425 кВт, минуя коробку подач, передается валу XIV через зубчатую передачу 26/44, 44/57, 57/43 и далее по кинематическим цепям рабочих подач. Ручные перемещения стола, поперечных салазок и консоли производятся соответственно маховичками и рукояткой. Для удобства управления в станке продольное перемещение стола можно осуществлять маховичком, который связан с ходовым винтом XXI продольной подачи через зубчатые колеса 24/23, кулачковую муфту и зубчатую передачу 24/23. Кулачковые муфты сблокированы. Перемещение шпинделя совместно с гильзой производится маховичком Ходовой винт IX передает движение гайке, жестко закрепленной на гильзе шпинделя.

Шпиндель

Для вращения режущего инструмента служит шпиндель, который получает движение от коробки скоростей. От точности изготовления шпинделя, от его прочности и жесткости зависит точность вращения оправки с надетой фрезой. Шпиндели фрезерных станков изготовляют из легированной стали марки 40Х и подвергают термической обработке.

К шпинделю станка предъявляются высокие требования к чистоте и точности механической обработки этой детали. Шпиндель изготовляют пустотелым.

Для точной его работы применяют точные подшипники. Станок имеет две роликоподшипниковые опоры.

Шейки под подшипники обрабатываются по 1му классу точности, чтобы вращение шпинделя было правильным. Очень точно должен быть обработан передний конец шпинделя и коническое гнездо — места для установки и крепления инструмента и оправок.

Отечественные фрезерные станки имеют стандартный передний конец шпинделя.

Основание станка

Основание станка отливается из серого чугуна и точно прострагивается с обеих сторон. На одну сторону основания устанавливается и закрепляется болтами станина станка; другая сторона прилегает к полу цеха. В основании имеется корыто для охлаждающей жидкости, которая стекает по трубкам со стола. На основании смонтирован электронасос для подачи охлаждающей жидкости к инструменту.

Станина

Станина служит для крепления всех узлов и механизмов станка. Некоторые узлы станка (коробка скоростей, электродвигатель с ременной передачей, механизм передачи движения к коробке подач и шпиндель станка) расположены внутри станины и не видны. Другие узлы станка (консоль, коробка подач, хобот, стол, насос для подачи охлаждающей жидкости) находятся на наружных поверхностях станины.

Станина имеет коробчатую форму и усилена изнутри ребрами; на передней стенке ее расположены вертикальные направляющие (выполненные в виде «ласточкина хвоста») для консоли, а наверху — горизонтальные направляющие для хобота.

Станина является основной частью фрезерного станка и изготовляется точно по чертежу и техническим условиям. Она отливается из качественного чугуна и тщательно обрабатывается.

Консоль

Консоль представляет собой жесткую чугунную отливку, установленную на вертикальных направляющих станины. Консоль перемещается по вертикальным направляющим станины и несет горизонтальные направляющие для салазок. Она поддерживается стойкой, в которой расположен телескопический винт для подъема и опускания консоли. Жесткость конструкции консоли и точность ее направляющих имеют первостепенное значение для работы станка. В консоли находятся два болта, которыми крепятся поддержки, связывающие стол станка с хоботом для лучшей устойчивости при больших нагрузках.

Салазки

Салазки являются промежуточным звеном между консолью и столом станка. По верхним направляющим салазок движется стол в продольном направлении, а сами салазки перемещаются в поперечном направлении по верхним направляющим консоли.

Стол

Стол монтируется на направляющих салазок и перемещается в продольном направлении. На столе укрепляются заготовки, зажимные и другие приспособления, для чего рабочая поверхность стола имеет продольные Т-образные пазы.

Перемещение стола, салазок и консоли сообщает заготовке продольную, поперечную и вертикальную подачи по отношению к фрезе.

Для установочных перемещений при наладке и для холостых перебегов стола можно применять ручную или механическую подачу, а для рабочих подач — только механическую.

Кроме рабочих подач, на большинстве фрезерных станков стол имеет быстрый ход (ускоренное перемещение) во всех трех направлениях. Быстрый ход предусмотрен для подвода заготовки к фрезе, а также для обратного перемещения стола.

Быстрый ход осуществляется с одной постоянной скоростью, а рабочие подачи имеют несколько ступеней, которые можно устанавливать при помощи коробки подач в зависимости от характера обработки, материала фрезы и заготовки.

Смазка коробки скоростей и подач

Смазка коробки скоростей осуществляется от плунжерного насоса, приводимого в действие эксцентриком. Производительность насоса около 2 л/мин. Масло к насосу подводится через фильтр. К переднему подшипнику шпинделя и глазку контроля работы насоса подведены отдельные трубки.

Смазка коробки переключения осуществляется от системы смазки коробки скоростей разбрызгиванием масла, поступающего из трубки в верхней части станины. Отсутствие масляного дождя может вызвать недопустимый нагрев щечек вилок переключения и привести к заеданию вилок, их деформации или поломке.

Заключение

Произведя расчеты, был спроектирован вертикально-фрезерный станок. Разработанный станок является более модернизированной моделью, так как может передавать на шпиндель 12 различных скоростей, от 250 об/мин до 3150 об/мин.

Станки данного типа применяются как в единичном, так и в мелко и крупносерийном производстве.

Настоящий станок, спроектирован на базе вертикально-фрезерного станка 6Н12, удовлетворяет всем технологическим, конструкционным и эксплуатационным требованиям.