Модернизация привода главного движения станка с ЧПУ 6305Ф4

Министерство образования и  науки Украины

Севастопольский национальный технический университет

Кафедра «Технологии  машиностроения»

Курсовой  проект

По дисциплине: «Cтанки с ЧПУ

и оборудование ГПС»

Модернизация привода  главного движения станка с ЧПУ  6305Ф4

 

 

 

                                                                             Выполнил: ст. гр. С – 41д

                                                                             Галбура В.И.

                                                                     Проверил: профессор

                                                       Покинтелица Н. И.

 

 

 

Севастополь

2013

Содержание:

Введение…………………………………………………………………….	3
Описание назначение и принципа работы станка………………...	4
Обоснование технической характеристики  станка………………	7
Определение размеров режущего инструмента……………….	7
Глубина резания…………………………………………………...	8
Подача……………………………………………………………….	8
Скорость резания………………………………………………….	8
Предельные частоты вращения шпинделя……………………	11
Кинематический расчет привода главного движения шпинделя	13
3.1.Определение числа ступеней коробки скоростей……………..	13
3.2.Определение силы резания и эффективной мощности ………	13
3.3.Выбор электродвигателя для привода главного движения….	14
3.4.Построение структурной сетки и графика частот вращения..	15
3.5.Определение числа зубьев колес коробки скоростей…………	18
3.6.Определение действительных частот вращения шпинделя…	18
3.7.Построение кинематической схемы…………………………….	21
4.  Прочностной расчет деталей привода……………………………....	22
4.1.Расчет мощности и крутящего момента валов………………..	22
4.2.Расчет делительных диаметров  и модулей зубчатых колес...	24
4.3.Ориентировочный расчет валов………………………………..	29
4.4.Уточненный расчет вала…………………………………………	31
4.5.Расчет шлицевого соединения…………………………………..	36
4.6.Выбор муфт………………………………………………………...	37
Заключение………………………………………………………………...	40
Список  используемой литературы……………………………………...	41

 

 

 

Введение

 

         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 машиностроения 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.

       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. Описание назначения и принципа работы станка

 

         Горизонтальный многоцелевой станок 6305Ф4 предназначен для комплексной обработки с четырех сторон корпусных заготовок  размером мм  на продольном столе и заготовок размером мм на круглом столе. На станке можно фрезеровать плоские поверхности, уступы, пазы, окна и сложные криволинейные поверхности, расфрезировывать круглые отверстия вместо чернового растачивания,  сверлить, растачивать, зенкеровать, развертывать отверстия и нарезать резьбу метчиками в заготовках из чугуна, стали, легких и цветных металлов.

         Комбинированное устройство ЧПУ Н551 управляет четырьмя координатами, из  них одновременно тремя. Программа записана на восьмидорожной перфоленте. Станок может работать в режиме преднабора координат, тогда информация о требуемых величинах и скоростях перемещений вводится с помощью многопозиционных переключателей. Дискретность отсчета по координатам   X´, Y, Z  0,01 мм, B´ 0,005°.

         Основные механизмы и движения  в станке.

         Станок скомпонован аналогично  бесконсольному горизонтально –  фрезерному станку. Станина А (рис.1) имеет привернутые термообработанные направляющие  качения прямоугольной формы, по которым в продольном направлении перемещается стол Б ( подача по координате X´) или на встроенном в нем вращающемся  круглом столе В (подача по координате  B´) устанавливают заготовку.  По вертикальным направляющим  стойки Г перемещаются салазки Д с ползуном Е (подача по координате Z)  по направляющим салазок. Вспомогательные движения: поворот стола с индексацией по 15°, поворот и вертикальное перемещение магазина инструментов, вдвижение и выдвижение ползуна при смене инструмента.

    

 

 

 

Рис.1. – Кинематическая схема многоцелевого станка 6305Ф4

 

 

 

 

 

         Общая техническая характеристика горизонтального многоцелевого станка с ЧПУ модели 6305Ф4 представлена в табл. 1.1.

 

Таблица 1.1

 Основные  характеристики станка 6305Ф4

Размер рабочей поверхности  стола, мм: Продольного Круглого
Число инструментов в магазине	24
Частота вращения шпинделя, мин-1	16 - 1600
Число частот вращения шпинделя	21
Пределы подач, мм/мин: По координатам  Х,У,Z Круговые, мин-1	10 – 2500 0,2 – 4,17
Габаритные  размеры станка
Тип системы  ЧПУ	Н551

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Обоснование технические характеристики станка

 

       Расчет режимов резание производится для следующих материалов: конструкционная сталь (σ_в=750МПа); серый чугун (σ_в=100 – 200МПа);.

Вид заготовки: поковка

Материал инструмента: принимаем  твердый сплав ВК6 (для серого чугуна); Т15К6 (для конструкционной стали).

Вид обработки: торцовое и цилиндрическое фрезерование.

 

         2.1. Определение размеров режущего инструмента

Размеры обрабатываемых деталей определяем, исходя из размеров стола и предельного расстояния между столом и фрезой.

Размер стола базовой  модели станка, мм: продольный стол ; круглый стол .

Для определения диапазона регулирования  устанавливаем наибольший и наименьший диаметры фрез по формулам [1], табл. 6.1:

;                              (2.1)

,                                  (2.2)

где – ширина стола, мм.

= (200 – 250) мм.

= (50 – 100) мм.

 Диаметры фрез уточняем по табл. 11.1.[1, С. 36]

Цилиндрические, оснащенные винтовыми пластинками  из твердого сплава, ГОСТ 8721-80    мм, z=24; мм , z=12.

Торцовые насадные со вставными  ножами, оснащенные твердым сплавом, ГОСТ 9473-80 (с мелким зубом) мм, z=24; мм, z=10.

 

          2.2. Глубина резания

         Средние значения максимальной и минимальной глубины резания, которые можно принимать при расчете технических характеристик станков средних размеров по [1] табл. 6.2:

       Цилиндрическое фрезерование: t_max=8 – 12 мм; t_min=0,5 – 2 мм.

        Торцовое фрезерование: t_max=5 – 8 мм; t_min=0,5 – 1 мм.

 

          2.3. Подача

         Для определения максимальной и минимальной подачи воспользуемся значениями из [2] табл. 6.3:

S_z=0,09 – 0,18 мм/зуб (сталь, Т15К6);

S_z=0,14 – 0.24 мм/зуб (серый чугун, ВК6).

 

         2.4. Скорость резания

        Необходимо выполнить расчет скорости резания для конструкционной стали и серого чугуна

      Скорость резания определяется по формуле [2, С. 265]:

                                            (2.3)

 

где  C_V - коэффициент при фрезеровании; Т – период стойкости фрезы; t – глубина резания, мм; S – подача, мм/об; K_V – поправочный коэффициент; D – диаметр фрезы; B_ф – ширина фрезерования; Z – число зубьев фрезы; m, x, y,u,q – показатели степени при фрезеровании.

 

                                                (2.4)

где – коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала; – коэффициент, отражающий состояние поверхности заготовки; – коэффициент, учитывающий качество материала инструмента.

       При обработке стали, выбираем  коэффициенты K_MV, K_ПV, K_ИV по [2, Г. 4, табл. 1,5,6].

       Обработка  осуществляется резцом из стали Т15К6.

                                                     (2.5)

где – коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости; – предел прочности материала заготовки.

 K_ПV=1;

 K_ИV=1;

        Коэффициент C_v  и показатели степеней выбираем по [2, Г. 4, табл. 17].

        Для расчёта при торцовом фрезеровании: C_v=332; x=0,1; y=0,4; m=0,2; u=0,2; q=0,2.

        Для расчёта при цилиндрическом фрезеровании (Инструмент из Р6М5): C_v=35,4; x=0,38; y=0,28; m=0,33; u=0,08; q=0,17.

       Принимаем подачу S:

S_max= 0,18 мм/зуб;

S_min=0,09 мм/зуб.

     При обработке серого чугуна, выбираем коэффициенты K_MV, K_ПV, K_ИV по [2,Г. 4, табл. 1,5,6].

       Обработка осуществляется резцом из стали ВК6.

                                                                                            (2.6)

где - коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости; - предел прочности материала заготовки.

 

 K_ПV=0,8;

 K_ИV=1;

        Коэффициент C_v  и показатели степеней выбираем по [2, Г. 4, табл. 17].

        Для расчёта при торцовом фрезеровании: C_v=445; x=0,15; y=0,35; m=0,32; u=0,2; q=0,2.

   Для расчёта при цилиндрическом фрезеровании: C_v=750; x=0,4; y=0,47; m=0,42; u=0,23; q=0,37; p=0,14.

        Принимаем подачу S:

S_max= 0,24 мм/зуб;

S_min=0,14 мм/зуб.

    При фрезерной обработке для определения наибольшей скорости резания принимают глубину резания и подачу наименьшими; материал заготовки – конструкционную углеродистую сталь; материал режущей части резца – твердый сплав ТК, стойкость Т=180-240 мин.

    При определении наименьшей скорости резания принимают глубину резания и подачу максимальными; материал заготовки – легированную сталь; материал режущей части резца – быстрорежущую сталь при стойкости Т=180-240 мин.

   Торцевое фрезерование:

Серый чугун:

м/мин.

 

Конструкционная сталь:

 

м/мин.

 

       Цилиндрическое фрезерование:

Серый чугун:

 м/мин.

Конструкционная сталь:

 м/мин.