2.2 Предлагаемые узлы для модернизации станка

2.3 Привод главного движения, его кинематический расчет

Произведем выбор электродвигателя исходя из технологических возможностей проектируемого станка.

Наибольший диаметр обработки деталей d_max=400 мм.

Наименьший диаметр обработки деталей d_min=5 мм.

Предельные частоты вращения шпинделя:

- для обработки легкообрабатываемых материалов;

- для обработки труднообрабатываемых материалов.

В качестве труднообрабатываемых материалов выбираем высокопрочную сталь (_в≥1600 МПа) 43ХСНМВФА, тип термообработки - закалка, _в=2000 МПа

Скорость резания при нарезании резцом метрической резьбы:=8,5 м/мин

В качестве легкообрабатываемых материалов выбираем алюминиевый сплав Д16, Д16Т, тип термообработки - закалка + старение, _в=360 МПа.

Скорость резания при точении алюминиевых сплавов:=250 м/мин.

Вычисляем предельные частоты вращения шпинделя:

мин^-1

мин^-1

Частота вращения n_max=15923 мин^-1 не осуществима, т.к. ряд технологических критериев не позволит безопасно работать на станке. При высоких частотах значительно увеличиваются величины возникающего дисбаланса, вибраций. Трехкулачковый патрон не даст надежной установки детали. Шпиндельные подшипники не выдержат столь высоких частот.

Полученные значения частот вращения могут быть реализованы лишь теоретически возможной стойкостью режущего инструмента.

Принимаем частоты вращения привода главного движения:_max=2500 мин^-1, n_min=6,3 мин^-1

Скорости резания:_max=250 мин^-1, V_min=8,5 мин^-1

Проектируем привод главного движения для получения на шпинделе следующих характеристик:

мин^-1, мин^-1.

В токарно - винторезном станке с ЧПУ устанавливаем привод главного движения с бесступенчатым регулированием. Основными достоинствами такого привода являются [5, 6, 7]:

• повышение производительности обработки за счет точной настройки оптимальной скорости резания;

• возможность плавного изменения скорости резания во время рабочего цикла станка;

• простота автоматизации процесса переключения скоростей;

• значительное упрощение конструкции и снижение металлоемкости коробки скоростей в сравнении со ступенчатым приводом.

Для бесступенчатого регулирования скорости в основном применяют регулируемые электродвигатели:

. Электродвигатели постоянного тока с тиристорной системой управления;

. Асинхронные электродвигатели, регулируемые за счет изменения частоты тока.

Выбираем асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором 1РН7 131 NF фирмы SIEMENS, технические характеристики которого:

Р_ном=11 кВт,_ном=500 мин^-1,_max=6700 мин^-1,

М_кр.ном.=70 Н*м

Рассчитаем его диапазон регулирования при постоянной мощности:

_эд.ном и n_эд.max - соответственно номинальная и максимальная частоты вращения электродвигателя.

_д =13 (т.е. R_д8);

Вычислим диапазон регулирования коробки скоростей:

- общий диапазон регулирования привода.

Для данного станка будем применять привод с комбинированным регулированием, для которого до условной расчетной частоты n_р обеспечивается регулирование с постоянным моментом в диапазоне R_m , а выше - регулирование с постоянной мощностью в диапазоне R_р.

мин^-1

мин^-1

Принимаем n_р=37 мин^-1

Рис. 3.1 График расчета главного привода

Рассчитаем число m групп передач коробки скоростей:

Значение m можно округлить до 2.

Принимаем стандартное значение знаменателя =1,26 и определяем:

Определим число интервалов lg, которые пересекают на графике частот вращения лучи, изображающие передачи группы, а именно:

Однако при =1,26, число интервалов lg, которые пересекают на графике частот вращения лучи, изображающие передачи группы, не может превышать 9 (для выполнения условия ). Поэтому принимаем окончательно К_m =9. Оставшиеся три интервала можно получить лишь в результате регулирования электродвигателя в зоне постоянного крутящего момента.

Фактические диапазоны регулирования коробки скоростей и привода в целом:

Фактические диапазоны регулирования: R_ф.к. =1,26⁹*5.5=31; R_ф.п. =402.

Определим число К₁ интервалов между максимальной частотой вращения шпинделя и максимальной частотой вращения электродвигателя, а также число К₂ интервалов между максимальной и минимальной частотами вращения шпинделя:

К₁ =4.3 и К₂ =26. Принимаем К₁=4 и К₂ =26, тогда К_общ. =К₁ +К₂ =30

По нормали Н11-1 "Нормальные ряды чисел в станкостроении " выбираем стандартный ряд частот вращения (мин^-1): 8000;6300;5000;4000;3150;2500;2000;1600;1250;1000;800;630;500;400;315; 250;200;160;125;100;80;63;50;40;31,5;25;20;16;10;8;6,3 и строим график частот вращения.

Рисунок. 3.2 График частот вращения