Курсовой проект. Токарный станок с ЧПУ 16А20Ф3

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ТЕХНИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАНКА

1.1 Исходные данные

1.2 Анализ технологичности детали

1.3 Модернизации станка прототипа

1.4 Определение структурной формулы компоновки

1.5 Расчет режимов резания

1.6 Обоснование технической характеристики станка

2. РАЗРАБОТКА КИНЕМАТИЧЕСКОЙ СХЕМЫ СТАНКА

2.1 Выбор электродвигателя

2.2 Расчет диапазонов регулирования

2.3 Построение графика частот вращения

2.4 Определение чисел зубьев колес

2.5 Вычисление частот вращения

2.6 Определение моментов на валах

2.7 Определение окружных скоростей зацепления колес

2.8 Расчет параметров передач

2.8.1 Расчет параметров ременной передачи

2.8.2 Расчет параметров зубчатых передач

2.9 Расчет диаметров валов

3. ПРОВЕРОЧНЫЕ РАСЧЕТЫ

3.1 Расчет зубчатых передач

3.2 Расчет валов

3.2.1 Расчет вала на статическую прочность

3.2.2 Расчет валов на изгиб и кручение

3.3 Расчет шпинделя

3.3.1 Проверка шпинделя на жесткость

3.3.2 Проверка шпинделя на точность вращения

3.4 Выбор подшипников качения

4. РАЗРАБОТКА ПРИВОДА ПОДАЧ

5. ВЫБОР СИСТЕМЫ СМАЗКИ

6. СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Введение

Большим достоинством конструкций выпускаемых станков является возможность встраивания их в автоматические линии. Компоновка последних обычно производится на базе двух видов оборудования: специально изготовленного для работы в автоматических линиях и универсального оборудования. Практика показала, что во многих случаях применение универсального оборудования оказывается более целесообразным. Это ускоряет проектирование и изготовление автоматических линий. Одновременно с механизацией и автоматизацией станков выросли требования к точности и чистоте обработки.

Особое развитие в последние десятилетия получило числовое программное управление станками. Микропроцессорные устройства управления превращают станок в станочный модуль, сочетающий гибкость и универсальность с высоким уровнем автоматизации. Станочный модуль способен обеспечивать обработку заготовок широкой номенклатуры в автономном режиме на основе малолюдной или даже безлюдной технологии. Таким образом, современное станочное оборудование является базой для развития гибкого автоматизированного производства, резко повышающего производительность труда в условиях средне– и мелкосерийного производства.

Использование гибких производственных систем, состоящих из набора станков, манипуляторов, средств контроля, объединенных общим управлением от ЭВМ, дает возможность и в многономенклатурном крупносерийном производстве стимулировать научно-технический прогресс, быстрый и с минимальными затратами переход к новым, более совершенным образцам выпускаемой продукции. Переход от использования набора станков и других технологических машин к машинным системам в виде гибких производственных систем технологического оборудования помимо повышения производительности труда коренным образом изменяет весь характер машиностроительного производства. Создаются условия постепенного перехода к трудосберегающему производству при наивысшей степени автоматизации.

Совершенствование современных станков должно обеспечивать повышение скоростей рабочих и вспомогательных движений при соответствующем повышении мощности привода станков, шпиндельных узлов, тяговых устройств и направляющих прямолинейного движения.

Применение композиционных материалов для режущих инструментов

позволяет уже сейчас реализовать скорость резания до 1,5÷2 км/мин, а скорость подачи довести до 20÷30 м/мин. Дальнейшее повышение скоростей потребует поиска новых конструкций, использующих иные физические принципы и обеспечивающих высокую работоспособность ответственных станочных узлов.

Применение станочных модулей возможно только при полной автоматизации всех вспомогательных операций за счет широкого использования манипуляторов и промышленных роботов. Это относится к операциям, связанных со сменой заготовок, режущих инструментов, технологической оснастки, с операциями измерения заготовки, инструмента, с операциями дробления и удаления стружки из рабочей зоны станка.

Оснащение станков гибкого автоматизированного производства различными контрольными и измерительными устройствами является необходимым условием их надежной работы, особенно в автономном и автоматизированном режиме. В современных станках используют широкий набор средств измерения, иногда очень точных, таких, например, как лазерные интерферометры, для сбора текущей информации о состоянии станка, инструмента, вспомогательных устройств и для получения достоверных данных о исправной работе.

Повышение стабильности размеров и качества обрабатываемых деталей, снижение брака за счет сокращения цикла ошибок станочника, оптимизация режимов обработки при составлении программ, улучшение условий труда станочника и снижение требований к его квалификации.

Проектируемый токарный станок с ЧПУ предназначен для обработки деталей, имеющих поверхности вращения, резьбу и винтовые канавки.

Приводы главного движения с бесступенчатым регулированием частоты вращения шпинделя позволяют точно выдержать скорость резания, заданную технологичность процессом обработки детали, и автоматически регулировать ее выполнение различных технологических переходов, по сравнению с приводами со ступенчатым регулированием частот вращения шпинделя. Это повышает производительность и точность обработки и дает возможность автоматизировать процесс управления приводом главного движения, поэтому такие приводы применяются в станках с ЧПУ. В качестве источника движения используются регулируемые электродвигатели постоянного и переменного тока.

В станках с ЧПУ токарной группы между электродвигателем и коробкой скоростей устанавливают ременную передачу с передаточным отношением i=0,5…2 для гашения вынужденных колебаний от электродвигателя.

Обоснование выбора технической характеристики станка

По техническому заданию необходимо спроектировать привод главного движения токарно-винторезного станка, т.е. требуется модернизировать его для обработки детали «Вал». Для этого нужно произвести расчет технической характеристики станка.

1.1 Исходные данные

Исходными данными для выполнения курсовой работы являются:

чертеж обрабатываемой детали;

технологический процесс обработки на одну заданную операцию;

паспорт станка прототипа 16А20Ф3

Токарный станок модели 16А20Ф3 относится к универсальным станкам. Применяется в мелкосерийном и серийном производстве с частой сменой объекта изготовления. Станок предназначен для токарной обработки деталей типа тел вращения.

1.3 Модернизация станка прототипа

В качестве модернизации станка прототипа модернизируем привод главного движения и привод подач станка 16А20Ф3.

Установим требования к точности и качеству обрабатываемых поверхностей на проектируемом станке, для выполнения операций данная деталь подвергается следующим видам обработки: подрезание торцев, продольное точение, снятие фасок.

По точности данный станок будет проектироваться на выполнение 12…6 квалитетов точности, шероховатость поверхностей Ra = 6,3…1,25 мкм.

1.4 Определение структурной формулы компоновки

Для станков токарной группы предложено две структурные формулы СОХZ и COZX.

Отличия предложенных вариантов в большей степени зависят от геометрического расположения рабочих органов станка. Наиболее приемлемый вариант структурной формулы, относящийся к базовому станку СОZX.

С – вращение заготовки установленной в патроне станка; О – неподвижная часть станка – станина; Z – продольное перемещение суппорта станка вдоль оси Z X – поперечное перемещение вдоль оси Х горизонтально расположенной револьверной головки с инструментами.