Курсовая работа (т): Проектирование токарного станка

Проектирование токарного станка

Содержание

Введение

. Описание служебного назначения станка

. Расчет режимов резания и выбор электродвигателя привода станка

. Разработка структурной схемы станка

. Разработка кинематической схемы станка

. Силовой расчет привода и выбор геометрических параметров элементов привода

. Проектирование шпиндельного узла

Заключение

Литература

Введение

Современные металлорежущие станки - это весьма развитые машины, включающие большое число механизмов и использующие механические, электрические, гидравлические и другие методы осуществления движений и управления целиком.

По конструкции и назначению трудно найти более разнообразные машины, чем металлорежущие станки. На них обрабатывают всевозможные детали - от мельчайших осей, шестерёнок и рычажков для часов и приборов до громадных деталей, размеры которых достигают многих метров, для турбин, прокатных станов. Поэтому габариты станков различны.

На станках обрабатывают и такие простые детали, как гладкий валик, и детали, имеющие очень сложные поверхности, описываемые математическими уравнениями или задаваемые графически,- криволинейные кулачки, турбинные лопатки, штампы, лопасти авиационных винтов и др. При этом достигается высокая точность обработки, измеряемые нередко микронами и даже долями микрона.

Высокую производительность современные станки обеспечивают за счёт быстроходности, мощности и широкой автоматизации. При конструктивном оформлении для придания станку требуемых качеств и функций используют разнообразные механизмы с применением гидравлики, электрики, пневматики; применяют также детали сложных конструктивных форм с высокими требованиями к их качественным показателям, внедряют прогрессивные принципы проектирования (агрегативные, унификация); изыскивают наиболее рациональные компоновки станков, разрабатывают новые системы управления целиком.

Таким образом, станки, которые называют металлорежущими, включают более широкую группу машин-орудий, обрабатывающих не только металлы, но другие материалы различными способами.

Металлорежущие станки подразделяют на следующие группы: токарные, сверлильные и расточные, шлифовальные и доводочные, комбинированные (зубо- и резьбообрабатывающие), фрезерные, строгальные, долбёжные и протяжные, разрезные, разные.

Токарные станки делятся на универсальные и специализированные. Универсальные станки предназначены для выполнения самых разнообразных операций: обработки наружных и внутренних цилиндрических, конических, фасонных и торцевых поверхностей; нарезания наружных и внутренних резьб; отрезки, сверления, зенкерования и развёртывания отверстий. На специализированных станках выполняют более узкий круг операций, например обтачивание гладких и ступенчатых валов, прокатных валков, осей колёсных пар железнодорожного транспорта, различного рода муфт, труб и т.п. Универсальные станки подразделяются на токарно-винторезные и токарные.

станок клиноременной привод шпиндельный

1. Описание служебного назначения станка

Согласно исходных данных задания, максимальный диаметр обработки Dmax=350 мм,, эффективная мощность резанья Nv=4,5 кВт. Принимаем за прототип токарно-винторезный станок модели 1А12П.

Станок является универсальным. Он предназначен для выполнения разнообразных токарных работ: для нарезания метрической, модульной, правой и левой, с нормальным и увеличенным шагом, одно- и многозаходной резьб, для нарезания торцевой резьбы и для копировальных работ (с помощью прилагаемого к станку гидрокопировального устройства). Станок применяется в условиях индивидуального и мелкосерийного производства.

К основным узлам станка относят: гитара сменных колёс, передняя бабка с коробкой скоростей, суппорт, задняя бабка, шкаф с электрооборудованием, привод быстрых перемещений суппорта, фартук, станина, коробка подач.

К органам управления относят: рукоятки коробкой скоростей, рукоятка переключения звена увеличения шага, грибок управления реверсом для нарезания правых и левых резьб, маховичок ручного продольного перемещения суппорта, ползунок с пуговкой для включения и выключения реечной шестерни фартука, рукоятка ручного поперечного перемещения суппорта, кнопочная станция, рукоятка ручного перемещения верхней части суппорта, кнопка включения быстрых перемещений суппорта, рукоятка включения (выключения) и реверсирования продольной и поперечной подач суппорта, рукоятки включения (выключения) и реверсирования вращения шпинделя, рукоятка включения маточной гайки фартука, рукоятки управления коробкой подач.

Движения в станке. Движение резания - вращение шпинделя с обрабатываемой деталью. Движение подач - перемещение суппорта в продольном и поперечном направлениях. Все движения подач являются прямолинейными поступательными движениями. Вспомогательные движения - быстрые перемещения суппорта в продольном и поперечном направлениях от отдельного привода, ручные установочные перемещения суппорта в продольном и поперечном направлениях, а верхней части суппорта - под любым углом к оси вращения детали; перемещения и зажим пиноли задней бабки. Перемещение и закрепление задней бабки и поворот четырёхпозиционного резцедержателя осуществляется вручную.

Принцип работы. Обрабатываемая деталь устанавливается в центрах или закрепляется в патроне. В резцедержателе могут быть закреплены четыре резца. Поворотом резцедержателя каждый из четырех резцов может быть установлен в рабочее положение. Инструменты для обработки отверстий вставляются в пиноль задней бабки. Прилагаемый к станку гидрокопировальный суппорт благодаря наличию следящей системы позволяет обрабатывать партии ступенчатых и фасонных деталей по шаблону или эталонной детали, без промеров и ручного управления станком в процессе обработки.

Включение механической подачи суппорта в любом направлении производиться одной мнемонической рукояткой. Термин «мнемоническая» означает, что направление поворота рукоятки совпадает с направлением выбранной подачи.

В станке предусмотрена возможность быстрых перемещений суппорта в продольном и поперечном направлениях. При этом включение быстрых перемещений производиться той же мнемонической рукояткой, но с дополнительным нажимом кнопки, расположенной в верхней части рукоятки.

Закрепление задней бабки на направляющих станины и её освобождение также осуществляется одной рукояткой, которая приводит в действие эксцентриковый зажим

2. Расчет режимов резания и выбор электродвигателя привода станка

Черновое точение. Характеризуется большими значениями глубины резания и подачи, а также работой по загрязненной поверхности или поверхности с коркой.

Скорость резания

где  - коэффициент при точении;

Т - период стойкости резца, мин;

t-глубина резания, мм;

s - подача, мм/об;

-поправочный коэффициент.

где  - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

 - коэффициент, отражающий состояние поверхности заготовки;

 - коэффициент, учитывающий качество материала инструмента.

При обработке стали

где  - коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости;

 - предел прочности материала заготовки.

;

Сила резания

где  - коэффициент при силе резания.

Мощность резания

Частота вращения шпинделя

где D - диаметр обрабатываемой заготовки, мм.

Чистовое точение. Характеризуется малыми значениями глубины резания и подачи, а также работой по чистой поверхности.

Скорость резания

Для стали

Сила резания

Мощность резания

Частота вращения шпинделя

Скорость резания для чугунов и цветных металлов определяется:

K_V - поправочный коэффициент,

K_V = K_МV×K_ПV×K_ИV, где

K_МV - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала,_ПV - коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки,_ИV - коэффициент, учитывающий износ инструментального материала.

серый чугун:

Медные сплавы:

Так как скорости резанья чугунов и цветных металлов меньше чем у стали, то дальнейший расчёт     не имеет смысла, так как на выбор параметров станка влиять не будет.

Предварительно выберем электродвигатель для привода главного движения. Необходимо, чтобы мощность двигателя превышала максимально требуемую мощность для осуществления процесса резания, т.е. . Выберем двигатель А52-4, для которого n=1440 об/мин, N=4.5 кВт.

3. Разработка структурной схемы станка

Составление кинематической структуры станка

Составление кинематической структуры станка при точении

Наносим схему обработки и элементарные движения В₁ и П₂. На схеме условно показывается закрепление детали (в центрах станка) и резца в резцедержателе суппорта с учетом обеспечения последующего движения врезания (поперечное перемещение). Далее наносится внутренняя связь 3 - 4 (шпиндель - опоры качения) кинематической группы, создающей движение скорости резания Ф_v(В₁), внешняя связь с органом настройки i_vи источник движения - электродвигатель М. Внешняя связьсодержит реверсивное устройство Р₂.

Внутренняя связь кинематической группы, создающей движение подачи Ф_s(П₂), представляет собой кинематическую пару скольжения 5 - 6 (суппорт - направляющие станины). Источником движения является шпиндель.

Рисунок 1 - Кинематическая структура станка при точении

Конечным звеном, обеспечивающим перемещение суппорта при точении, является передача шестерня - рейка, преобразующая вращательное движение через ходовой вал и червячную передачу в поступательное. Внешней связью рассматриваемой кинематической группы является связь 2 - 7 включая червячную и реечную передачи. Органом настройки является коробка подач i_s.В цепи 2 - 7 применяется реверсивное устройство Р₁.На станке имеет место движение врезания Вр(П₃) - поперечное перемещение каретки суппорта с резцом, обеспечивающее установку вершины резца в заданное положение на расстояние радиуса детали R от оси центров станка.

Составление кинематической структуры станка нарезании резьбы резцом

Порядок составления кинематической структуры станка при нарезании резьбы аналогичен составлению кинематической структуры станка при точении, только при нарезании резьбы используется ходовой винт, обеспечивающий точное перемещение суппорта на каждый оборот шпинделя.

Рисунок 2 - Кинематическая структура станка при нарезании резьбы резцом

Компоновка станка

Компоновочная формула: С_hOZХвwd, где С_h -горизонтальный шпиндель, О - стационарный блок - станина, Z - суппорт, Х - каретка суппорта, в - пово-ротные салазки суппорта, w - верхняя каретка суппорта, d - четырехпозиционный резцедержатель.

Рисунок 3 - Компоновка токарного станка модели 1А12П

. Разработка кинематической схемы станка

Определение числа скоростей привода главного движения

Частоты вращения шпинделя  образуют отрезок геометрического ряда со знаменателем ц. Число ступеней частот - z.

Число ступеней частоты вращения шпинделя определяется по формуле

где ц - знаменатель геометрического ряда, равный для токарных станков 1.26.

.

Определим значения частот вращения шпинделя