Обоснование основных технических характеристик вертикально-фрезерного станка. Кинематический расчёт привода главного движения. Силовые расчёты элементов спроектированного узла. Расчёт наиболее нагруженной зубчатой передачи на выносливость при изгибе.
Аннотация к работе
В частности, к приводам главного движения и подач предъявляются требования: по увеличению жесткости, повышению точности вращения валов, шпиндельных узлов. Станки должны обеспечивать возможность высокопроизводительного изготовления без ручной последующей доводки деталей, удовлетворяющих современным непрерывно возрастающим требованиям к точности. Универсальный вертикальный консольно-фрезерный станок предназначен для выполнения различных фрезерных работ в условиях индивидуального производства. Данные станки можно применять для изготовления штампов, металлических моделей, пресс - форм, шаблонов, кулачков и т.п. Обработка на станках может производиться цилиндрическими, пальцевыми, торцевыми и специальными фрезами.Для универсальных станков определяем предельные частоты вращения по следующим формулам [2, стр. , (1.2) где: Vmin и Vmax - предельные скорости резания, определяемые по справочнику режимов резания, м/мин; Предельные диаметры обработки определяем по торцовому фрезерованию, имеющему большую величину диаметров обработки относительно цилиндрического фрезерования, по следующим формулам: Dmax = (1,25…1,6) b; (1.3) dmin = 0,25Dmax (1.4) где: b - ширина фрезерования, определяемая по формуле: b = (0,3…0,4)B; (1.5) где: В - ширина стола, В = 500 мм. b = (0,3…0,4) . 85] в зависимости от материала режущей части (быстрорежущие стали и твердые сплавы), принимая глубины резания t1 =3 мм (черновая обработка), t2 = 0,3 мм (чистовая обработка) и среднюю твердость инструмента 229-287 НВ, определяем подачу на зуб фрезы SZ, мм/зуб. Найденные табличные значения скоростей резания необходимо умножить на поправочные коэффициенты: , (1.6) где: К1 - коэффициент, зависящий от размеров обработки, по справочнику [1, стр.96] принимаем К1 = 1;Минутную подачу определяем по следующей формуле: (1.6) где: SZ - подача на зуб, мм/зуб; Подачи на зуб определены в таблице 1. По ним в таблице 2 определены значения скорости резания для различных режимов резания. Подставляя значения скоростей резания в формулы (1.1) и (1.2) определяем значения частот вращения для каждого режима резания. Для фрез из твердого сплава принимаем максимальную расчетную скорость резания Vmax = 60 м/мин для всех режимов т.к. табличные значения значительно больше принятого.Предварительную мощность электродвигателя привода главного движения, КВТ, определяем по формуле: , (1.7) где: Nэфф. В качестве эффективного режима резания принимается черновой режим. Эффективную мощность резания для торцового фрезерования определяем по формуле: , (1.9) Эффективную мощность резания для цилиндрического фрезерования определяем по формуле: (1.10) где: V - скорость резания, принимаемая по таблице 3, м/мин; Подставляя значения вышеуказанных параметров в формулы (1.9) и (1.10) определяем значения эффективных мощностей резания для различных видов фрезерования.Для стола фрезерного станка принимаем прямоугольную (плоскую) форму направляющих. Для данного типа направляющих тяговая сила, Qтяг, Н, (рис.1), определяем по формуле: , (1.11) где: К - коэффициент, характеризующий действие опрокидывающего момента, К = 1,1…1,4; PZ - составляющая силы резания, прижимающая стол к направляющим, Н (рис.1); РХ - составляющая силы резания, противоположная направлению подачи, Н (рис.1); РУ - составляющая силы резания, отрывающая стол от направляющих, Н (рис.1);При проектировании коробок скоростей пользуемся графиком частот вращения, на котором наглядно видны: число валов, пути передачи движения от вала к валу, частоты вращения каждого вала и передаточные числа каждой пары колес. Для удобства частоты вращения на графике откладываем по логарифмической шкале т.к. для геометрического ряда расстояние между соседними частотами вращения равно т.е. можно в произвольном масштабе через равные расстояния проводить линии скоростей. Число горизонтальных линий определяем по формуле: , (2.1) где: n1 - минимальная частота вращения шпинделя (1-ая скорость), мин-1; Каждой линии на графике выписываем из стандартного ряда по ГОСТ 8032-56 значения частот вращения, начиная от n1 = 40 мин-1 до nэ.д. Значения частот вращения всех ступеней коробки скоростей определяем по формуле: , (2.3)Согласно графику строим кинематическую схему коробки скоростей привода главного движения, назначаем номера для шестерен и зубчатых колес для последующего расчета чисел зубьев и передаточных отношений.Числа зубьев шестерен и зубчатых колес коробки скоростей определяем, исходя из следующих соображений: - минимальное число зубьев д.б. больше 20 (Zmin ? 20); По кинематической схеме: Числа зубьев определяем по формулам: , (2.4) Для расчета чисел зубьев необходимо определить передаточные отношения: По формулам (2.4) и (2.5), задаваясь суммой зубьев ?Z и, зная значения передаточных отношений, определяем числа зубьев шестерен и зубчатых колес на каждом валу. Результаты расчета чисел зубьев заносим в таблицу 6.Для колес средней точности окружная скорость зацепления определяется по формуле: , (2.
План
Содержание
ВВЕДЕНИЕ
1. Обоснование основных технических характеристик проектируемого станка
3. Силовые расчеты элементов спроектированного узла
3.1 Механическая N-M-n характеристика привода главного движения
3.2 Расчет наиболее нагруженной зубчатой передачи на выносливость при изгибе
3.3 Расчет наиболее нагруженной передачи на контактную выносливость
3.4 Определение диаметров валов. Расчет наиболее нагруженного вала на усталостную прочность
4. Автоматизация загрузки станка
5. Особенности работы спроектированного узла
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список использованной литературы
ПРИЛОЖЕНИЯ
Введение
Создание современных, точных и высокопроизводительных металлорежущих станков обуславливает повышенные требования к их основным узлам. В частности, к приводам главного движения и подач предъявляются требования: по увеличению жесткости, повышению точности вращения валов, шпиндельных узлов. Станки должны обеспечивать возможность высокопроизводительного изготовления без ручной последующей доводки деталей, удовлетворяющих современным непрерывно возрастающим требованиям к точности.
Универсальный вертикальный консольно-фрезерный станок предназначен для выполнения различных фрезерных работ в условиях индивидуального производства.
Фрезерные станки общего назначения предназначены для фрезерования разнообразных изделий из черных и цветных металлов.
На вертикальных консольно-фрезерных станках при наличии делительной головки, наряду с выполнением других работ, можно также производить фрезерование зубчатых колес.
Данные станки можно применять для изготовления штампов, металлических моделей, пресс - форм, шаблонов, кулачков и т.п.
Обработка на станках может производиться цилиндрическими, пальцевыми, торцевыми и специальными фрезами.
Для обработки поверхностей различного вида шпиндельная головка может поворачиваться в вертикальной плоскости. В этом случае ось шпинделя можно устанавливать под углом к плоскости рабочего стола. У некоторых станков головка вместе со шпинделем может перемещаться в вертикальной плоскости.
Технологические возможности станков могут быть расширены с применением делительной головки поворотного круглого стола и других приспособлений.
Техническая характеристика и жесткость станка позволяют полностью использовать возможности быстрорежущего и твердосплавного инструментов.
Для обработки на станках деталей машин с разными размерами и режущим инструментом, с различными режущими свойствами, при большом числе технологических операций для получения оптимальных режимов резания необходимо изменять частоты вращения шпинделя в пределах от nmin до nmax.
Для рассматриваемого станка в качестве привода главного движения применяем коробку передач со ступенчатым регулированием частоты вращения, соединенную с асинхронным электродвигателем. К приводу главного движения предъявляем следующие требования: обеспечение необходимой мощности резания, сохранение постоянства мощности резания в коробках скоростей и крутящего момента, обеспечение заданного диапазона регулирования скорости, высокий КПД, надежность, простота обслуживания и малые размеры.
Ступенчатое регулирование дает возможность установить ограниченное число частот вращения в заданных пределах. По этой причине величина регулирования не всегда может быть установлена оптимальной. Механизмы со ступенчатым регулированием компактны, просты и имеют более высокий КПД по сравнению с бесступенчатым регулированием.