Кинематическая схема главного привода широкоуниверсального инструментального фрезерного станка

Аннотация

В данном курсовом проекте был спроектирован привод главного движения широкоуниверсального инструментального станка с ЧПУ

За станок-прототип был взят широкоуниверсальный фрезерный инструментальный станок с ЧПУ модели 67К25ПФ2. В курсовом проекте проведен кинематический расчет привода главного движения, приведена кинематическая схема станка и уравнения баланса.

По заданию был проведен проектный расчет зубчатых передач и валов, проведен проверочный расчет наиболее нагруженного вала, расчет шпинделя на жесткость.

Описаны принципы работы механизма переключения диапазонов частот, механизма зажима инструмента и схема смазывания шпиндельных опор, а также приведены требования к шпиндельной бабке широкоуниверсального инструментального фрезерного станка с ЧПУ.

По приводам главного движения данной группы станков был проведен патентно – информационный поиск. Рассмотрена охрана труда машиностроительного предприятия и правила эксплуатации фрезерных станков.

Объем курсового проекта составляет:

Пояснительная записка - страниц

Графическая часть – 4 листа (1 лист А0 и 3 листа А1)

При разработке курсового проекта было использовано 14 источников.

Введение

Типаж металлорежущих станков, темпы развития станкостроения, уровень качества выпускаемого оборудования, удельный вес автоматизированного оборудования, в том числе с программным управлением, мобильность станочного парка для изготовления разнообразных изделий, высокая эффективность при эксплуатации станков – все это во многом определяет промышленный потенциал страны и характеризует уровень развития ее машиностроения.

Станки занимают особое место среди машин остальных отраслей, так как они предназначены для изготовления деталей других машин, т.е. для производства средства производства.

Современные металлорежущие станки – это высокоразвитые машины, включающие большое число механизмов и использующие механические, электронные, гидравлические, пневматические и другие методы осуществления движений и управления циклом. На станках обрабатывают всевозможные детали – от мельчайших элементов часов до деталей, размеры которых достигают многих метров, - турбин, прокатных станков.

Высокую производительность процесса обработки современные станки обеспечивают за счет быстроходности, мощности и широкой автоматизации. Существуют автоматические линии, участки и цеха, состоящие из десятков сложных станков и включающие контрольные и сборочные операции.

Широкое распространение получили станки с программным управлением, в том числе и многоцелевые, обеспечивающие высокую мобильность производства, точность и производительность обработки, а также повышенное качество и точность получаемых изделий.

С учетом долгосрочных тенденций развития станкостроения определены основные направления развития конструкций металлорежущих станков:

1) повышение производительности путем интенсификации режимов обработки и сокращения вспомогательного времени,

2) повышение точности обработки путем расширения номенклатуры прецизионных станков, а также создание новых конструкций, отвечающих требованию отраслей машиностроения, в том числе оснащенных средствами активного контроля,

3) повышения уровня механизации и автоматизации металлорежущих станков за счет существенного расширения номенклатуры станков-автоматов и полуавтоматов и сокращения номенклатуры станков с ручным управлением,

4) расширение номенклатуры станков с цикловым и числовым программным управлением, создание конструкций станков с ЧПУ на базе широкой унификации и агрегатирования, в том числе и многоцелевых станков с автоматической сменой инструмента, создание универсальных станков, оснащенным устройствами ЧПУ, позволяющими осуществлять ручной ввод программ, их корректирование на станке и повторное воспроизведение,

5) создание станков с ЧПУ с возможностью оснащения их промышленными манипуляторами, а также пригодных для настройки в автоматизированные участки,

6) расширение технологических возможностей металлорежущих станков за счет комплектации их необходимой номенклатурой принадлежностей и приспособлений,

7) повышение надежности и долговечности станков за счет совершенствования их конструкций и технологии изготовления, а также широкого применения современных комплектующих изделий и материалов,

8) создание новых специализированных станков, отвечающих требованиям массового и крупносерийного производства.

9) проектирование станков с учетом повышения технологических возможностей металлорежущего инструмента с применением минералокерамики, твердых сплавов с износостойкими покрытиям, абразивных инструментов из синтетического алмаза, эльбора и др.

Кинематическая схема главного привода широкоуниверсального инструментального фрезерного станка

Привод главного движения широкоуниверсального фрезерного инструментального станка состоит из регулируемого электродвигателя М (N=7,5 кВт, n_н=1000 об/мин, n_мах=5000 об/мин), четырехступенчатой коробки скоростей и шпиндельного узла.

От вала I электродвигателя М движение передается на ременную передачу с диаметрами шкивов , . От ременной передачи движение передается на вал II коробки скоростей. От вала II движение передается на вал III через цилиндрическую прямозубую передачу и цилиндрические косозубые передачи в зависимости от положения включения блока зубчатых полумуфт М1 и блока, состоящего из зубчатой полумуфты М2, жестко соединенной с подвижным колесом . Причем, если блок зубчатых полумуфт М1 введен в зацепление, то блок, состоящий из зубчатой полумуфты М2 и зубчатого колеса , находится в нейтральном положении, и наоборот.

Рисунок 1.1 – Кинематическая схема привода главного движения широкоуниверсального инструментального фрезерного станка (проекция 1)

Далее от вала III движение передается либо через цилиндрическую прямозубую зубчатую передачу на горизонтальный шпиндель, либо через зубчатую полумуфты М3 на вал V и коническую прямозубую зубчатую передачу , и далее на вертикальный шпиндель в зависимости от положения включения блока, состоящий из зубчатой полумуфты М3 и зубчатого колеса .

Рисунок 1.2 – Кинематическая схема привода главного движения широкоуниверсального инструментального фрезерного станка (проекция 2)

График частот

1.1.1 Расчёт диапазона регулирования частоты вращения шпинделя

Диапазон регулирования определяется по формуле:

1.1.2 Расчёт диапазона регулирования частот вращения электродвигателя при постоянной мощности

Диапазон регулирования электродвигателя при постоянной мощности определяется по формуле:

1.1.3 Определение частоты вращения шпинделя

Расчётная частота вращения шпинделя определяется из выражения:

;

Принимаем расчётную частоту 160

1.1.4 Определение диапазона регулирования частоты вращения шпинделя при постоянной мощности

Диапазон регулирования частоты вращения шпинделя при постоянной мощности определяется по формуле:

1.1.5 Расчёт диапазона регулирования частоты вращения коробки скоростей

Диапазон регулирования коробки скоростей определяется по формуле:

1.1.6 Определение знаменателя геометрического ряда частот вращения коробки скоростей

Знаменатель геометрического ряда коробки скоростей определяется по формуле:

;

Принимаем стандартное значение

1.1.7 Определение фактического диапазона регулирования частоты вращение шпинделя при постоянной мощности

Фактический диапазон регулирования частоты вращения шпинделя при постоянной мощности равен:

1.1.8 Определение фактической и расчётной частоты вращения шпинделя

Фактическая и расчётная частота вращение шпинделя равна:

Расчетная частота остается равной

1.1.9 Определение диапазона регулирования частот вращения шпинделя при постоянном моменте

Диапазон регулирования при постоянном моменте равен:

1.1.10 Определение минимальной частоты вращения электродвигателя

Минимальная частота вращения электродвигателя равна:

Принимаем стандартное значение

1.1.11 Определение фактического диапазона регулирования частоты вращения при постоянном моменте

Фактический диапазон регулирования частоты вращения шпинделя при постоянном моменте равен:

1.1.12 Определение фактического диапазона регулирования частоты вращения шпинделя

Фактический диапазон регулирования определяется из выражения:

где фактический диапазон регулирования частоты вращения шпинделя при постоянном моменте и мощности;

1.1.13 Определение фактической минимальной частоты вращения шпинделя

Фактическая частота вращения равна:

Принимаем стандартное значение

1.1.14 Определение числа делений изображающих частоты вращения электродвигателя и шпинделя

1.1.15 Оптимизация структурной формулы

Структурная формула имеет вид:

число делений, которые изображает знаменатель :

Проводятся линии, изображающие валы, которых должно быть на 1 больше, чем групповых и постоянных передач

Показатель диапазона регулирования групповой передачи К рассчитывается по формуле:

где – характеристика групповой передачи, определяющая последовательность переключения групповых uпередач, ; – общее число ступеней,

Показатель диапазона регулирования групповой передачи ограничивается условием , а передаточные отношения должны быть в пределах

, поэтому при допускаются значения , а делений, перекрываемых лучами на графике частот для повышающих и понижающих передач соответственно и . Фактически при значения и могут приниматься