Проектирование токарного станка с числовым программным управлением - Курсовая работа

Компоновка последних обычно производится на базе двух видов оборудования: специально изготовленного для работы в автоматических линиях и универсального оборудования. Особое развитие в последние десятилетия получило числовое программное управление станками. Микропроцессорные устройства управления превращают станок в станочный модуль, сочетающий гибкость и универсальность с высоким уровнем автоматизации. Использование гибких производственных систем, состоящих из набора станков, манипуляторов, средств контроля, объединенных общим управлением от ЭВМ, дает возможность и в многономенклатурном крупносерийном производстве стимулировать научно-технический прогресс, быстрый и с минимальными затратами переход к новым, более совершенным образцам выпускаемой продукции. Переход от использования набора станков и других технологических машин к машинным системам в виде гибких производственных систем технологического оборудования помимо повышения производительности труда коренным образом изменяет весь характер машиностроительного производства.По техническому заданию необходимо спроектировать привод главного движения токарно-винторезного станка, т.е. требуется модернизировать его для обработки детали «вал».Токарный станок модели 16к20Ф3 относится к универсальным станкам. Применяется в мелкосерийном и серийном производстве с частой сменой объекта изготовления.Технологичность конструкции вала рассмотрим, исходя из заданных условий производства, объема выпуска и типа производства. Деталь имеет удобные базирующие поверхности; На ряд смежных поверхностей назначено разное качество, но эти поверхности разделены канавками, что технологично;В качестве модернизации станка прототипа модернизируем привод главного движения и привод подач станка 16к20Ф3В связи с ограниченным разнообразием вариантов компоновочных схем для станков токарной группы предложено две структурные формулы COXZ и COZX.Выбор основных режимных параметров обычно начинают с определения глубины резания t. По рекомендациям [1,с.266] для обрабатываемого материала (сплав) значения подачи на оборот шпинделя S выбираем в зависимости от глубины резания t. При назначении элементов режимов резания учитывают характер обработки, тип и размеры инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип и состояние оборудования. Режим резания металла включает в себя следующие определяющие его основные элементы: глубину резания t, мм; подача S, мм/об; скорость резания V, м/мин; число оборотов шпинделя станка n, мин??; мощность станка N, КВТ. Расчет скорости резания V, м/мин и числа оборотов шпинделя n мин??: а) определение рекомендуемой скорости резания по нормативам;Рассчитав режимы резания мы получили максимальную и минимальную частоту вращения n = 540 - 880 об/мин Для назначения диапазона регулирования выходного звена привода главного движения необходимо минимальную частоту вращения, рассчитанную по режимам резания, снизить еще на одну ступень по шкале частот вращения для ?=1,26, а максимальную частоту вращения повысить на одну ступень по этой шкале.Для привода главного движения выбираем широкорегулируемый двигатель 4ПФ с независимой вентиляцией со степенью защиты IP23.Определяем диапазон частот вращения шпинделя: Dшп =nmax/nmin=2500/100=25Так как на графике частот вращения присутствует зона с постоянным моментом, то необходимо проверить мощность при : КВТ 1) Принимаем диаметр ведущего шкива - мм, тогда диаметр ведомого шкива-мм, по рекомендациям [4, с.286]n=nдв* ?р* , где nдв-максимальная частота вращения двигателя; zk, zk 1 - число зубьев соответствующих колес;n-номинальная частота вращения вала двигателя; передаточное отношение ременной передачи; Uз.п-передаточное отношение зубчатой передачи; , где k-коэффициент, учитывающий твердость зубьев, М-вращающий момент на валу, Н·мПроверку на допустимую окружную скорость ременной и зубчатых передач произведем по кинематической цепи, дающей наибольшую частоту вращения шпинделя. Окружная скорость определяется по формуле Для зубчатой пары 31/61, вращающейся с частотой n=4000· =3152мин??, V= =10.227<[20] м/с для прямозубых з. к.со степенью точности 5, [2, с.В качестве ременной передачи выбираем поликлиновую, как наиболее распространенную. Линейные скорости ремня на шкивах [6, с.8] можно определить по формуле 3.10: , м/с; Межцентровое расстояние а определяется конструктивными особенностями. Для зубчатых ремней по расчетной длине ремня определим расчетное число зубьев ремня: Таким образом, расчетное число зубьев ремня, Устанавливаем окончательную длину зубчатого ремня: Округляем L = 1000 мм.Для 2 ступени: Для обеспечения жесткости валов принимаем модуль m = 3 мм. Предварительное значение межосевого расстояния можно найти по формуле: , где m - модуль зубчатой передачи, мм; Рабочая ширина венца b=(6-8)m, где принимаем b=20 ммДиаметры валов по условному расчету на кручение: , (4.11) где М - крутящий момент на валу, Н?м;В качестве материала зубчатых колес принимаем сталь 40ХН. Выбрав термическую обработку - улучшение, приведем

Содержание

Введение

1. Обоснование выбора технической характеристики станка

1.1 Исходные данные

1.2 Анализ технологичности детали

1.3 Модернизации станка прототипа

1.4 Определение структурной формулы компоновки

1.5 Расчет режимов резания

1.6 Обоснование технической характеристики станка

2. Разработка кинематической схемы станка

2.1 Выбор электродвигателя

2.2 Расчет диапазонов регулирования

2.3 Построение графика частот вращения

2.4 Определение чисел зубьев колес

2.5 Вычисление частот вращения

2.6 Определение моментов на валах

2.7 Определение окружных скоростей зацепления колес

2.8 Расчет параметров передач

2.8.1 Расчет параметров ременной передачи

2.8.2 Расчет параметров зубчатых передач

2.9 Расчет диаметров валов

3. Проверочные расчеты

3.1 Расчеты зубчатых передач

3.2 Расчет валов

3.2.1 Расчет вала на статическую прочность

3.2.2 Расчет валов на изгиб и кручение

3.3 Расчет шпинделя

3.3.1 Проверка шпинделя на жесткость

3.3.2 Проверка шпинделя на точность вращения

3.4 Выбор подшипников качения

4. Разработка привода подач

Литература

Большим достоинством конструкций выпускаемых станков является возможность встраивания их в автоматические линии. Компоновка последних обычно производится на базе двух видов оборудования: специально изготовленного для работы в автоматических линиях и универсального оборудования. Практика показала, что во многих случаях применение универсального оборудования оказывается более целесообразным. Это ускоряет проектирование и изготовление автоматических линий. Одновременно с механизацией и автоматизацией станков выросли требования к точности и чистоте обработки.

Особое развитие в последние десятилетия получило числовое программное управление станками. Микропроцессорные устройства управления превращают станок в станочный модуль, сочетающий гибкость и универсальность с высоким уровнем автоматизации. Станочный модуль способен обеспечивать обработку заготовок широкой номенклатуры в автономном режиме на основе малолюдной или даже безлюдной технологии. Таким образом, современное станочное оборудование является базой для развития гибкого автоматизированного производства, резко повышающего производительность труда в условиях средне- и мелкосерийного производства.

Использование гибких производственных систем, состоящих из набора станков, манипуляторов, средств контроля, объединенных общим управлением от ЭВМ, дает возможность и в многономенклатурном крупносерийном производстве стимулировать научно-технический прогресс, быстрый и с минимальными затратами переход к новым, более совершенным образцам выпускаемой продукции. Переход от использования набора станков и других технологических машин к машинным системам в виде гибких производственных систем технологического оборудования помимо повышения производительности труда коренным образом изменяет весь характер машиностроительного производства. Создаются условия постепенного перехода к трудосберегающему производству при наивысшей степени автоматизации.

Совершенствование современных станков должно обеспечивать повышение скоростей рабочих и вспомогательных движений при соответствующем повышении мощности привода станков, шпиндельных узлов, тяговых устройств и направляющих прямолинейного движения. Применение композиционных материалов для режущих инструментов позволяет уже сейчас реализовать скорость резания до 1,5?2 км/мин, а скорость подачи довести до 20?30 м/мин. Дальнейшее повышение скоростей потребует поиска новых конструкций, использующих иные физические принципы и обеспечивающих высокую работоспособность ответственных станочных узлов.

Применение станочных модулей возможно только при полной автоматизации всех вспомогательных операций за счет широкого использования манипуляторов и промышленных роботов. Это относится к операциям, связанных со сменой заготовок, режущих инструментов, технологической оснастки, с операциями измерения заготовки, инструмента, с операциями дробления и удаления стружки из рабочей зоны станка.

Оснащение станков гибкого автоматизированного производства различными контрольными и измерительными устройствами является необходимым условием их надежной работы, особенно в автономном и автоматизированном режиме. В современных станках используют широкий набор средств измерения, иногда очень точных, таких, например, как лазерные интерферометры, для сбора текущей информации о состоянии станка, инструмента, вспомогательных устройств и для получения достоверных данных о исправной работе.

Повышение стабильности размеров и качества обрабатываемых деталей, снижение брака за счет сокращения цикла ошибок станочника, оптимизация режимов обработки при составлении программ, улучшение условий труда станочника и снижение требований к его квалификации.

Проектируемый токарный станок с ЧПУ предназначен для обработки деталей, имеющих поверхности вращения, резьбу и винтовые канавки.

Приводы главного движения с бесступенчатым регулированием частоты вращения шпинделя позволяют точно выдержать скорость резания, заданную технологичность процессом обработки детали, и автоматически регулировать ее выполнение различных технологических переходов, по сравнению с приводами со ступенчатым регулированием частот вращения шпинделя. Это повышает производительность и точность обработки и дает возможность автоматизировать процесс управления приводом главного движения, поэтому такие приводы применяются в станках с ЧПУ. В качестве источника движения используются регулируемые электродвигатели постоянного и переменного тока.

В станках с ЧПУ токарной группы между электродвигателем и коробкой скоростей устанавливают ременную передачу с передаточным отношением i= 0,5…2 для гашения вынужденных колебаний от электродвигателя.