Разработка привода главного движения металлорежущего станка

 

 

 

Министерство образования Республики Беларусь

УО «Барановичский государственный университет»

Кафедра «ОАП»

 

 

 

 

 

 

Курсовое проектирование

 

 

 

РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ПРИВОДА ГЛАВНОГО

ДВИЖЕНИЯ ТОКАРНО-КАРУСЕЛЬНОГО СТАНКА

 

 

 

 

Расчетно-пояснительная записка КП ДМ-2010.

 

 

 

 

 

 

 

 

Руководитель        Выполнил

Цуран В.В.         студент  5 курса

            группы ТО(з)-53

Бовтко С.И.

 

 

 

Барановичи 2010 

Оглавление

Аннотация  2

Введение  3

1 Анализ конструкции современных  металлорежущих станков, аналогичных   проектируемому  5

1.1  Описание конструкции и  системы управления станка —  прототипа   проектируемого  5

1.2   Описание конструкции  системы управления и принцип  работы  проектируемого узла  8

3.    Расчет и обоснование основных технических характеристик проектируемого узла  9

1.4..Описание кинематической схемы проектируемого узла, построение структурной сетки и графика частот  10

1.5   Расчет мощности привода  и крутящих моментов на валах  13

1.6  Расчет передач, устройств  и механизмов проектируемого  привода  15

7.  Расчет шпинделя на жесткость и угол кручения  19

1.8  Обоснование конструкции  шпинделя, выбор материала   выбор  термообработки 25

2   Описание и расчеты системы  смазки шпиндельного узла и  привода главного движения в  целом  27

Выводы  29

Литература  30

Приложение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аннотация

 

Целью данного курсового проекта является разработка привода главного движения токарно-карусельного станка. Основные пункты разработки положены в содержание курсового проекта.

Курсовой проект должен содержать пояснительную записку (теоретическая часть, расчеты, приложение (спецификация)) и чертежи:

1.Развертка  — формат А0

2.Свертка  — формат А1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

          Первостепенное значение в ускоренном  развитии индустрии имеет машиностроительная промышленность. Машиностроение является основой научно-технического прогресса в различных отраслях народного хозяйства. Непрерывное совершенствование и развитие машиностроения связано с прогрессом станкостроения, поскольку металлорежущие станки вместе с некоторыми другими видами технологических машин обеспечивают изготовление любых новых видов оборудования.

Важной задачей станкостроения является совершенствование конструкций  металлорежущих станков в соответствии с современным уровнем достижений науки и техники и с целью увеличения степени автоматизации, максимального повышения качества и эффективности в производстве.

Совершенствование конструкций металлорежущих станков направлено на повышение производительности, точности обработки, уровня механизации и автоматизации, надежности и долговечности; расширения технологических возможностей станков; создания универсальных станков, оснащенных упрощенными устройствами ЧПУ и промышленными манипуляторами, средствами активного контроля, соответствующей номенклатурой принадлежностей и приспособлений; использование широкой унификации и агрегатирования; внедрения систем адаптивного, числового и циклового программного управления и применение устройств автоматической смены инструментов и заготовок.

В настоящее время и в обозримом будущем потребуется создание новых моделей станков, станочных модулей, гибких производственных систем, поэтому будущие специалисты-станкостроители должны владеть основами конструирования станков и их важнейших узлов. Для успешного применения вычислительной техники при конструировании необходимо хорошо знать содержание процесса проектирования всех видов станочного оборудования, владеть методами его моделирования и оптимизации.

Современный станок органически соединил технологическую машину для размерной обработки с управляющей вычислительной машиной на основе микропроцессора. Поэтому специалист-станкостроитель должен хорошо понимать принципы числового программного управления станками, владеть навыками подготовки и контроля управляющих программ. Он должен знать устройства микропроцессорных средств управления, основные их характеристики и возможности применительно к станочному оборудованию.

Достижения станкостроителей свидетельствуют о больших возможностях в дальнейшем развитии станкостроения и оснащения отечественного машиностроения новыми высокопроизводительными станками.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИИ СОВРЕМЕННЫХ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ   СТАНКОВ АНАЛОГИЧНЫХ ПРОЕКТИРУЕМОМУ

 

1.1 Описание конструкции и системы управления станка - прототипа проектируемого.

 

Токарно-карусельный станок

Токарно-карусельные станки применяют для обработки тяжелых деталей большого диаметра и сравнительно небольшой длины. На этих станках можно выполнять почти все токарные операции.

Горизонтальное расположение плоскости круглого стола (планшайбы), на ко тором закрепляется заготовка, значительно облегчает ее установку и выверку. Кроме того, шпиндель разгружен от изгибающих сил, что обеспечивает более высокую точность обработки деталей. Токарно-карусельные станки изготовляют двух типов; одностоечные и двухстоечные. Станки с планшайбой диаметром до 1600 мм обычно одностоечные, а станки с планшайбами большего диаметра — двухстоечные.

Токарно-карусельный станок мод. 1512. Станок универсальный, предназначен для токарной обработки крупных деталей типа корпусов, маховиков и т. п. Общий вид одностоечного токарно-карусельного станка показан на рис. 1.1. Станина 1 жестко скреплена со стойкой 9, имеющей вертикальные направляющие для перемещения по ним траверсы 6 и бокового суппорта 10 с четырехместным резцедержателем 12. На станине на круговых направляющих расположена планшайба 2 для установки на ней обрабатываемых деталей или приспособлений. Коробка скоростей размещена внутри станины. На горизонтальных направляющих траверсы может перемещаться вертикальный револьверный суппорт 5 с пятипозиционной револьверной головкой 4. Привод подач револьверного суппорта и бокового суппорта 10 осуществляется от коробок подач 7 и 11. Перемещения револьверного суппорта вручную производят маховичками 8, а бокового суппорта — маховичками 13. Управление станком осуществляется от пульта 3.

Кинематическая схема станка приведена на рис. 1.2.

Рисунок 1 Токарно-карусельный одностоечный станок

 

Главное движение (вращение планшайбы) сообщается от электродвигателя 1 через клиноременную передачу 2 — 3 на вал I, затем через коробку скоростей, вал V, конические зубчатые колеса 25 – 26 и колеса 27 — 28 передается планшайбе. Коробка скоростей оснащена восемью электромагнитными муфтами, переключение которых позволяет сообщить  планшайбе 18 частоты вращения в пределах от 5 до 250 об/мин.

Подачи суппортов (револьверного и бокового) заимствуются от планшайбы через две независимые коробки подач с одинаковой кинематикой. Каждая коробка оснащена восемью электромагнитными муфтами, переключение которых дает возможность получить 16 величин подач для обоих суппортов.

Рисунок 2 Кинематическая схема станка 1512

 

Горизонтальная подача револьверного суппорта. От вала VIII  планшайбы через передачу 28 — 27,  конические передачи 26 – 25, 24 — 23, передачу 29 — 30 и конические пары колес 31 и 53 движение передается на вал XII коробки подач (показана отдельно наверху слева). От коробки подач вращение получает вал XX механизма суппорта и далее через зубчатые колеса 52 и винтовую пару 65 горизонтальную подачу получает револьверный суппорт.

Вертикальная подача револьверного суппорта. От вала VIII планшайбы до вала XXI коробки подач вращение осуществляется по той же цепи; далее через конические зубчатые колеса 55 — 56, цилиндрическую пару колес 57, коническую пару 58 и винтовую пару 59 движение подачи получает револьверный суппорт.

Горизонтальная подача бокового суппорта. Как и прежде движение идет от вала VIII планшайбы до вала XII коробки подач, затем через коробку подач на вал XX и далее через зубчатые колеса 39 – 41 и винтовую пару 42 получает подачу боковой суппорт.

Вертикальная подача бокового суппорта. От вала планшайбы до вала XII коробки подач движение идет по той же цепи, затем через коробку подач  вращение получает вал  XXI механизма суппорта и через конические зубчатые колеса 35 — 36 и винтовую пару 43 получает подачу боковой суппорт.

Ускоренное перемещение оба суппорта получают от отдельного электродвигателя 104. Подъем и опускание траверсы осуществляются двумя ходовыми винтами 48 — 49 от электродвигателя 105.

Поворот револьверной головки вертикального суппорта производится от электродвигателя 106 через зубчатые колеса 60 – 61 – 62 и червячную пару 63 – 64.

Ручное перемещение револьверному суппорту сообщают от маховичков 102 и 103, а боковому суппорту – от маховичков 100 и 101.

 

1.2 Описание конструкции системы управления и принцип работы проектируемого узла.

 

Привод главного движения токарно-карусельного станка, состоящий в общем случае из электродвигателя и коробки скоростей, предназначен для передачи крутящего момента от электродвигателя через ременную передачу и коробку скоростей через коническую и цилиндрическую передачи на планшайбу станка, обеспечивая при этом дискретные значения чисел оборотов шпинделя от до. Плавная и бесшумная работа передач, точное без вибраций вращение шпинделя необходимы для получения заданной точности и чистоты обработанной поверхности.

Принцип работы проектируемого привода главного движения заключается в конструктивном оформлении узла, это обеспечение переключения частот вращения планшайбы с помощью передвижных блоков.

Укажем некоторые технологические требования, которые необходимо учесть при проектировании коробки скоростей:

• возможная простота конструкции, которая характеризуется общим количеством валов, колес, подшипников и деталей систем управления;

• удобная механическая обработка корпуса коробки скоростей, как наиболее трудоемкой детали. Конструкция корпуса должна обеспечивать максимально возможное количество обрабатываемых поверхностей за одну установку;

• уменьшение количества оригинальных деталей за счет применения одинаковых зубчатых колес по модулю и количеству зубьев, унификация конструкций и внедрение ранее освоенных заводом деталей и узлов;

• обеспечение простоты сборки изделия с целью установки на станок уже собранной и обкатанной на стенде коробки скоростей;

• для уменьшения шума и повышения плавности работы зубчатого зацепления предусматривать шлифование работающих, контактирующих поверхностей зубчатого зацепления.

Коробка скоростей проектируемого привода компонуется зубчатыми колесами, валами и подшипниками в корпусе и должна иметь минимально возможные габариты с целью уменьшения металлоемкости всего изделия.

 

1.3 Расчет и обоснование  основных технических характеристик  проектируемого узла.

 

Проектируемый узел — привод главного движения. Максимальная частота вращения шпинделя  , минимальная . Эффективная мощность привода . Число ступеней привода .

Определяем диапазон регулирования чисел оборотов шпинделя:

 

                                   ;                              (1.1)   

 

где , - соответственно максимальное и минимальное числа оборотов шпинделя, об/мин.   

 

Определяем знаменатель геометрического ряда чисел оборотов шпинделя:

 

                                         ;                                    (1.2)   

 

где - количество ступеней чисел оборотов шпинделя. [4]

Принимаем

Определяем промежуточные значения частот вращения, затем округляем полученные величины до стандартных значений в соответствии с нормальным рядом чисел в станкостроении ([1], стр. 37, прил. I).

 

×j

×j

×j

×j

×j

×j

×j

×j

×j

×j

×j

×j

×j

×j

×j

×j

 

 

1.4 Описание кинематической схемы  проектируемого узла,   построение  структурной сетки и графика  частот.

 

На основе величин и j  выбираем оптимальный структурный вариант привода:

                                                             (1.3)   

где – количество различных передач в каждой группе

 – характеристика группы передач

 

 Значения  для j  должны удовлетворять условию:

для понижающих передач  

для повышающих передач  .

По выбранному оптимальному структурному варианту привода строим структурную сетку рис.3.

Зная частоту вращения электродвигателя , строим структурный  график чисел оборотов привода главного движения[4].

                                                          (1.4)     

                              

Строим график частот (рис. 4):

Определим передаточное отношение в каждой группе передач по формуле:

                                                        j                                                                          (1.5)   

где  j - принятый знаменатель ряда чисел оборотов

        - количество интервалов

j

j

j

j

j

j

j

j

j

j

j

 

 

Рисунок 3 – Структурная сетка привода