Проектирование станка на базе 6р81

Содержание

 

	Введение	3
1	Общая характериcтика станка	4
1.1	Технологические возможности  станка	6
1.2	Способы установки заготовок  на станке	6
1.3	Способы закрепления режущего инструмента на станке	11
1.4	Мерительный инструмент	11
2	Формообразование на станке	13
2.1	Методы получения производящих линий на станке	13
2.2	Составление кинематической структуры станка	16
2.3	Компоновка станка	18
2.4	Анализ кинематической структуры  станка	18
3	Обоснование технической  характеристики станка	21
3.1	Фрезерование черновое торцовой фрезой	21
3.2	Фрезерование черновое дисковой фрезой	21
3.3	Фрезерование концевой фрезой	24
4	Кинематический расчет привода  главного движения	28
4.1	Определение числа скоростей  привода главного движения	28
4.2	Построение графика частот вращения	29
4.3	Определение чисел зубьев зубчатых колес	33
5	Расчет элементов привода	34
5.1	Предварительный расчет валов	34
5.2	Расчет модулей зубчатых передач	37
5.3	Определение размеров зубчатых колес	41
6	Проверочные расчеты	42
6.1	Уточненный расчет вала	42
6.2	Подбор подшипников качения	48
6.3	Проверка шлицевого соединения	49
6.4	Проверка прочности шпоночного соединения	51
6.5	Расчет шпиндельного узла на жесткость	51
6.6	Расчет шпиндельного узла на точность	54
	Заключение	55
	Список использованной литературы	56

 

 

Введение

Современные металлорежущие станки обеспечивают исключительно  высокую точность обработанных деталей. Ответственные поверхности наиболее важных деталей машин и приборов обрабатывают на станках с погрешностью в долях микрометров, а шероховатость  поверхности при алмазном точении  не превышает сотых долей микрометра. Требования к точности в машиностроении постоянно растут, и это, в свою очередь, ставит новые задачи перед  прецизионным станкостроением.

Специалисты в области  технологии машиностроения, металлорежущих станков и инструментов находятся  на одном из самых ответственных  участков всего научно-технического прогресса. Задача заключается в  том, чтобы в результате коренного  совершенствования технологии обработки, создания новых металлорежущих станков  с микропроцессорным управлением, станочных модулей для гибких производственных систем обеспечить техническое  и организационное перевооружение всех отраслей машиностроения и на этой основе обеспечить существенное повышение производительности труда. Для успешного творческого труда  инженеры-станкостроители должны быть фундаментально подготовлены в области  математики, физики, вычислительной техники, иметь фундаментальные знания и  навыки по общим инженерным дисциплинам  и, наконец, хорошо знать свою будущую  специальность. Необходимо ясно представлять общие важнейшие свойства и качества, определяющие технический уровень  металлорежущих станков, с тем, чтобы  создавать лучшие образцы и новые  модели станков.

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.

 

 

 

 

1. Общая характеристика станка

Основные узлы станка (рисунок 1). А — станина с коробкой скоростей и шпиндельным узлом; Б — хобот с подвесками; В — дополнительная связь консоли с хоботом; Г — поворотная часть стола; Д — поперечные салазки; Е — стол; Ж — консоль с коробкой подач; 3 — основание с резервуаром для охлаждающей жидкости.

Органы управления. 1 — рукоятка переключения коробки скоростей; 2 — рукоятка включения перебора шпинделя; 3 — рукоятка ручного продольного перемещения стола; 4 — рукоятка управления продольной подачей стола; 5 — рукоятка управления поперечной подачей; 6 — рукоятка управления вертикальной подачей; 7— рукоятка ручного вертикального перемещения стола; 8 — маховичок переключения коробки подач; 10 — рукоятка переключения перебора коробки подач.

 

 

Рисунок 1.1 - Общий вид  горизонтально-фрезерного станка модели 6Р81

 

 

 

 

 

 

 

1.1 Технологические  возможности станка

 

Фрезерование различных  деталей сравнительно небольших  размеров в основном цилиндрическими, дисковыми, угловыми, фасонными и  модульными фрезами в условиях индивидуального  и серийного производства. Наличие  поворотного стола позволяет  нарезать винтовые канавки при изготовлении косозубых колес, фрез, зенкеров, разверток  и тому подобных деталей.

 

1.2 Способы установки  заготовок на станке

 

Обрабатываемые детали закрепляются непосредственно на столе, в машинных тисках или специальных приспособлениях, устанавливаемых на столе станка.

1 — маховик; 2 — ходовой  винт; 3, 4 — гайки; 5, 8 и 10— зубчатые  колеса; 6 — вилка; 7 — муфта; 9 —  стол; 11 — поворотная плита; 12 —  сухари; 13 — салазки; 14 — червяк; 15 — винты; 16 — консоль; 17 — вал

 

 

Рисунок 1.2 - Стол универсального консольно-фрезерного станка:

 

Станочные приспособления используются для установки заготовок на столе, т. е. для ориентации заготовки относительно координатных осей и для надежного  закрепления ее в этом положении.

а — тиски неповоротные (1), поворотные (2), специальные (3) и для круглых заготовок (4); б — угольники жесткий (5), поворотный (6) и специальный поворотный (7); в – прижимные планки; г — поворотный накладной стол

 

 

Рисунок 1.3 - Приспособление для закрепления заготовок на фрезерных станках

 

Для фрезерных станков  характерно широкое применение таких  универсальных приспособлений, как  станочные тиски, столы, делительные  головки и элементарные зажимные устройства (рисунок 1.3). В условиях серийного и массового производства применяют специальные приспособления для обработки конкретной заготовки или группы заготовок. В ряде случаев используют дополнительные устройства, расширяющие технологические возможности фрезерных станков: головки, изменяющие положение шпинделя, что позволяет работать фрезой с горизонтальной или вертикальной осью; головки, позволяющие долбить заготовку, вести копировальные работы на обычных фрезерных станках и т. п.

Станочные тиски могут  иметь, кроме винтовых, зажимные элементы в виде эксцентриков, пневматических камер, гидравлических цилиндров, пружин, рычагов и т. п. Различают тиски  неповоротные и поворотные относительно двух взаимно перпендикулярных осей. Тиски обеспечивают надежное, быстрое  закрепление заготовки при малых  собственных размерах и высокой  жесткости. Известны тиски с одной  подвижной губкой, самоцентрирующие (с двумя подвижными губками), с  “плавающими” губками и т. п. В  ряде случаев применяют специальные  губки, по форме зажимной поверхности  для закрепления заготовок сложной  формы (цилиндрических, для лопаток  турбин и т. п.).

При необходимости делить заготовку на несколько равных частей применяют универсальную делительную  головку. Делительная головка предназначена  для разделения окружности заготовки  на равные или неравные части, нарезания  винтовых поверхностей различной крутизны и обработки некоторых типов  кулачков. Крепление заготовки осуществляется в патроне, цанге или центрах.

Делительные головки бывают одно- и многошпиндельные, механические и оптические. Последние чаще применяют  для контрольных операций. Все  механические делительные головки  разделяют на лимбовые и безлимбовые, а по принципу действия — на непосредственного, простого и дифференциального деления.

Головки непосредственного  деления имеют на одном шпинделе патрон или центр для закрепления  заготовки и делительный диск с нужным числом пазов или отверстий, в которые входит фиксатор. Здесь  все погрешности делительного диска (по углу) передаются фрезеруемым поверхностям, поэтому эти головки применяют  при широком поле, допуска на угол. Универсальные делительные головки  позволяют осуществлять наиболее сложные  фрезерные операции, включая обработку  кулачков. Они обеспечивают поворот  заготовки на любой угол, а шпиндель такой головки может занимать любое положение от горизонтального  до вертикального, что позволяет нарезать канавки как на цилиндрической, так и на конической и торцовой поверхностях.

Простое деление на универсальной  делительной головке (рисунок 4) отличается от непосредственного тем, что передача между заготовкой и делительным  диском осуществляется через червячную  пару, т. е. червяк с /с заходами и червячное колесо с z_ЧК зубьями. Червячное колесо сидит на шпинделе 1 головки, а червяк — на валу 2 с рукояткой 4, имеющей два движения — D и L. Движение D позволяет соединять рукоятку с делительным лимбом (диском) 5, на обоих торцах которого по ряду концентрических окружностей равномерно располагается определенное число отверстий (делений). Например, на одной стороне диска есть 16, 17, 19, 21, 23, 29, 30 и 31 отверстия, а на другой — 33, 37, 39, 41, 43, 47, 49 и 54 отверстия. В делительных головках червяк на валу 2 всегда однозаходный, т. е. k — 1, a z_ЧK = 40, 80 или 120. Отношение N — z_ЧK/k называют характеристикой делительной головки. Вал 3 используют в других случаях.

Один оборот рукоятки вызовет  поворот заготовки на k/z_ЧК = 1/N. При нарезании зубчатого колеса надо сделать п_р оборотов рукоятки, т. е.

n_р = k/N = 1/z или п_р = N/z.

 

 

Рисунок 1.4 – Настройка  делительной заготовки на простое  деление

 

Дифференциальная настройка  головки проводится при выключенном  стопоре 6 (рисунок 1.4), ограничивающем подвижность лимба 5. Здесь (рисунок 1.5) вращение рукоятки 4 также передается (через червячную передачу) шпинделю 1, но одновременно будет вращаться и лимб 5 делительной головки. Вращение ему передается с левого конца шпинделя через гитару со сменными колесами и коническую передачу с i = 1. Отношение чисел зубьев сменных колес гитары i_г =(z_az_b1)/(z_a1z_b).

Настройка головки заключается  в определении числа оборотов рукоятки (как и при простом  делении) и от ношения зубьев колес  гитары i_Г. Число оборотов рукоятки находят из известного соотношения, заменяя “неудобное” число зубьев близким к нему приближенным — z_np. В рассмотренном выше примере было N — 40; допустим, z = 53. Ясно, что сделать поворот на 40/53 по имеющимся дискам нельзя. Примем z_nр = 50; тогда n_р=N/z_пр=40/50.

Если воспользоваться  окружностью с 30 отверстиями, то рукоятку нужно будет провернуть на 40/50=24/30 часть окружности, т. е. на 24 деления (отверстия). Следовательно, при каждом приеме деления на шпинделе будет  возникать погрешность d_шп=(1/z -1/z_пр), а на рукоятке d_р=d_шпz_чк/k.

Можно компенсировать эту  ошибку дополнительным поворотом лимба, не удерживаемого стопором. Эта компенсация  должна произойти за период поворота на 1/z часть окружности, следовательно, 1/z·i_г·i=(1/z-1/z_пр)N, тогда i_г=N(z_пр-z)/z_пр

 

 

Рисунок 1.5 – Настройка  делительной головки на дифференциальное деление

 

1.3 Способы закрепления  режущего инструмента на станке

 

Насадные фрезы закрепляют на консольных или опорных оправках. Для поддержания шпиндельных  оправок применяют хобот с  центральной и концевой подвесками. Хвостовые фрезы закрепляют непосредственно  в конусе шпинделя или цанговом патроне. Торцовые фрезерные головки устанавливают  и закрепляют на торце шпинделя.

 

1.4 Мерительный  инструмент

 

Штангенциркули – универсальный  мерительный инструмент, предназначенный  для измерения наружных и внутренних диаметров, длин, толщин, глубин и т.д. позволяющий получать отсчет дробный  долей миллиметра;

Микрометры. Служат для измерения  наружных размеров заготовок и резьбы с точностью 0.01 мм;

Микрометрические нутромеры (штихмасы). Служат для измерения  внутренних размеров заготовок точностью  0.01 мм;

Калибры – бесшкальные  измерительные инструменты, используемые для ограничения отклонений размеров, формы и взаимного расположения поверхностей: калибры-пробки, калибры-скобы, конусные калибры-пробки и калибры-втулки, резьбовые калибры;