3. Общетехническая часть
На фрезерных станках обрабатывают с помощью фрез плоские и фасонные поверхности, в особенности на рычагах, планках, корпусных и других деталях, не являющихся телами вращения, делают местные вырезы и срезы, прорезают прямые и винтовые канавки, а в отдельных случаях нарезают резьбы и зубья колёс. Вращение фрезы является главным движением, относительное перемещение фрезы и заготовки (обычно прямолинейное) – движение подачи. Заготовку устанавливают на стол, почти всегда прямоугольный. Размеры рабочей поверхности стола являются основными. В данном курсовом проекте необходимо обеспечить размер ширины стола (Вст=250 мм).
Фрезерные станки классифицируются по компоновке (количество и распределение шпинделей, распределение движений) или по назначению: горизонтально-фрезерные консольные станки, вертикально-фрезерные, продольно-фрезерные, копировально-фрезерные станки, фрезерные станки непрерывного действия, в том числе карусельно-фрезерные и др.
Наибольшими возможностями обладают горизонтально-фрезерные станки.
Расточные станки предназначены для обработки корпусных деталей. На них можно производить растачивание, сверление, фрезерование, зенкерование, нарезание резьб и т.п.
Расточные станки подразделяются на следующие типы:
Горизонтально-расточные станки;
Координатно-расточные станки;
Алмазно-расточные (отделочно-расточные) станки.
Отличительной особенностью станков является наличие горизонтального шпинделя, совершающего движение осевой подачи. Станки являются широкоуниверсальными и позволяют производить различные виды работ: растачивание, фрезерование (в том числе отверстий), сверление, подрезание торцов, нарезание резьб метчиком, зенкерование и т.д.
Точность формы расточенных отверстий зависит от их размеров и колеблется в пределах 2…15 мкм. Отклонение округлости отверстий, полученных фрезерованием с использованием систем ЧПУ составляет около 30мкм.
При использовании дополнительных сменных узлов (фрезерных головок, планшайб и др.) можно производить фрезерование взаимно перпендикулярных плоскостей, растачивать канавки при радиальном перемещении ползушки планшайбы, установленной в шпинделе, обрабатывать наружные цилиндрические поверхности.
Современные станки имеют индивидуальный привод подач от высокомоментных двигателей для каждой оси. Величина рабочих подач достигает 12000 мм/мин, а ускоренных – 15000 мм/мин. Применяют контурное управление с числом осей от 3до8. Точность линейного позиционирования узлов составляет около 15…30 мкм на длине 1 м. Зона нечувствительности – около 5 мкм, а повторяемость около 10 мкм.
В ходе курсового проекта необходимо спроектировать фрезерно-расточной станок на базе горизонтально-фрезерного с ЧПУ, обеспечив при этом требования, указанные в задании.
4. Расчётная часть
4.1 Кинематический расчет привода главного движения
Исходные данные:
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
Число инструментов устройства смены инструментов (УСИ)=30.
Рассчитываем
регулируемого электродвигателя по
следующей зависимости:
, (6)
где - действительное значение мощности двигателя, кВт;
- расчётное значение
мощности двигателя, кВт.
.
Согласно полученному
значению
,
выбираем из стандартного приложения
электродвигатель МР
160М (22), со
следующими технологическими
характеристиками:
,
.
Регулируемый электродвигатель имеет трёхзонное регулирование рис.2.
Первая зона
характеризуется частотами вращения от
до
,
постоянным крутящим моментом и
возрастающим значением мощности по
мере возрастания частоты вращения.
Вторая зона
находится в диапазоне частот вращения
от
до
.
Рисунок 2 Зоны работы регулируемого электродвигателя
Определяем диапазон регулирования электродвигателя с постоянной мощностью по формуле:
,
(7)
где
- номинальное и
максимальное значение вращения шпинделя,
об/мин.
Выбираем из таблиц
нормали станкостроения H-11
[1, стр. 87] стандартный ряд частот вращения
в заданных пределах с принятым знаменателем
:
4000; 3150; 2500; 2000; 1600; 1250; 1000; 800; 630; 500; 400; 315; 250; 200; 160; 125; 100; 80; 63; 50; 40; 31,50; 25; 20; 16.
Определяем диапазон регулирования расширительной коробки скоростей по формуле:
, (8)
где
- диапазон регулирования привода;
- номинальное
значение диапазона регулирования
двигателя.
.
Определяем m-число групп передач, которое будет иметь коробка скоростей по формуле:
, (9)
.
Определяем С-число
интервалов
,
которое содержит диапазон регулирования
электродвигателя по формуле:
, (10)
.
Принимаем для коробки конструктивно-кинематический вариант:
, (11)
.
Определяем диапазон регулирования групп:
.
Определяем число интервалов , которое будет иметь на ГЧВ каждая конструктивная группа:
.
Определяем общее число интервалов на ГЧВ:
.
Проверка:
.
Следовательно,
.
Принимаем
;
.
Строим ГЧВ рис. 3, рис. 4.
На основании ГЧВ можно сделать вывод о том, что в первом случае используются понижающие передачи в коробке скоростей, но при этом, не обеспечивается заданный диапазон частот вращения выходного вала, мощность процесса резания.
Во втором случае за счёт использования и понижающих и повышающих передач, возможно, полностью обеспечить заданный диапазон частот вращения шпинделя, в допустимых пределах мощности электродвигателя.
Для последующих расчётов выбираем 2-ой вариант ГЧВ.
По ГЧВ, рис. 4 определяем передаточное отношение, числа зубьев:
Рисунок 3 ГЧВ (первый вариант)