Міністерство освіти та науки України

Національний Технічний Університет “ХПІ”

Кафедра “Технології машинобудування та металорізальні верстати”

Пояснювальна записка:

до курсового проекту на тему:

“Розрахунок та проектування приводу головного руху зубофрезерного верстата”

Виконав:

студент групи МШ-32б

Хорошко І.В.

Керівник:

Проф. Гасанов М. І.

Харків 2015

Зміст

Вступ 5

5.1 Розробка механізму управління (командоапарата) привода головного руху 20

6 РОЗРАХУНОК І ПРОЕКТУВАННЯ ПРИВОДУ ГОЛОВНОГО РУХУ 25

6.1 Початкові дані 25

6.2 Розрахунок крутних моментів діючих на валах і на шпинделі 27

6.3 Попередній розрахунок діаметрів валів та шпинделя 28

6.4 Розрахунок модулів та параметрів зубчастих передач 29

6.5 Розрахунок шпонкових та шліцевих з’єднань. 33

6.6 Вибір підшипників, які встановлюються на валах та шпинделі. 37

6.7 Вибір електромагнітних муфт. 40

6.8 Уточнюючий розрахунок шпинделя 41

7 СИНТЕЗ ЕЛЕКТРОАВТОМАТИКИ 46

7.1. Синтез релейної схеми керування приводом головного руху через елементи алгебри логіки 47

8 КОМПОНОВКА ВЕРСТАТУ ТА ЙОГО ЕКСПЛУАТАЦІЯ 51

8.1 Цільові вузли, їх взаємодія та призначення 51

8.2 Експлуатаційні та технологічні можливості верстату 51

8.3 Система охолодження та змащувально-охолоджуюча рідина 52

ЛІТЕРАТУРА 56

Додаток 2 (специфікація на розгортку коробки швидкостей)

Додаток 3 (міліметрівка на розгортку коробки швидкостей)

Вступ

Металорізальні верстати являються основним видом обладнання у машинобудівних підприємствах. Вони призначені для обробки деталей які мають різні конфігурації і розміри. Металорізальними верстатами називаються технологічні машини ,які можуть виконувати обробку металів різанням. Вони повинні забезпечити задану продуктивність, точність і якість обробки. Парк металообробних верстатів є основою машинобудування. Якість верстатів та їх технічний рівень дуже впливають на продуктивність праці, якість і собівартість продукції, тому верстати постійно удосконалюють. Металорізальні верстати класифікуються залежно від виду обробки,який визначається прийнятою схемою обробки та застосовуваними інструментами. Верстати поділяються технологічні групи в залежності від характеру виконуваних ними робіт. Серійне виробництво, в якому випускається до 80% загальної продукції, характеризується великими затратами робочого часу на виконання допоміжних операцій. Основним напрямком скорочення цих затрат є автоматизація виробничих процесів за рахунок використання верстатів з числовим програмним керуванням (ЧПК). На цих верстатах досягається висока ступінь автоматизації обробки і можливість їх швидкого переналагоджування на обробку будь-якої деталі в межах технічних характеристик. Відбувається вдосконалення систем ЧПК та конструкцій верстатів, які сприяють підвищенню їх точності і продуктивності, розширенню технологічних можливостей по обробці з одного установа найбільшого числа поверхонь заготовки.

Метою цього курсового проекту є розробка автоматичної коробки швидкостей з використанням електромагнітних муфт до верстата зубофрезерної групи.

За класифікацією, зубофрезерні верстати відносяться до шостої групи. Вони призначені для обробки: циліндричних, конічних, прямо та косозубих, черв’ячних та інших зубчатих колес. Основним ріжучим інструментом є різноманітні фрези: черв’ячні, кінцеві, кутові, дискові, зі сферичною голівкою та інші. Матеріал ріжучої частини інструменту – швидко ріжуча сталь або твердий сплав.

Зубофрезерний верстат містить столи та супорти, що розміщені на стояку, та механізми подач. Столи розміщені на напрямних та оснащені оправками. Напрямні столів та кронштейнів розташовані дзеркально, а супорти мають приводи обертового руху і оснащені оправками. Супорти установлені на колових напрямних, механізми подач оснащені приводами ЧПУ, а столи оснащені механізмами обкату та ділення.

1. Визначення основних структурних параметрів проектувального версата

1. Стислий опис та особливості оброблюваної поверхні

Необхідно обробити прямозубе зубчасте колесо методом тангенціальної подачі за допомогою черв’ячної фрези. Для нарізання прямозубих зубчастих коліс в початковому положенні фрезу встановлюють під деяким кутом β, так щоб напрям зубів фрези співпадало з напрямом зубів нарізає мого колеса. Це досягається в тому випадку, коли кут нахилу фрези дорівнює куту підйому гвинтової лінії зубів фрези (β=γ). Принцип роботи зубофрезерного верстата заснований на відтворенні руху властивого звичайній черв’ячній парі, при цьому роль черв’яка виконує фреза, а роль черв’ячного колеса – заготовка.

Для обробки даної поверхні необхідні наступні елементарні рухи: обертання фрези В₁, обертання заготовки В₂ та подача П₃.

2. Визначення довільних ліній і методів їх отримання

Будь-яка реальна поверхня оброблюваної деталі можна розглядати як деяку геометричну поверхню, отже технологічний процес формування реальної поверхні представляє собою процес формування відповідної геометричної поверхні.

Будь-яка геометрична поверхня може бути отримана як слід, який залишає довільна лінія (твірна) при її русі по другій довільній лінії (направляючої). Таким чином для отримання будь-якої геометричної поверхні необхідно насамперед наявність 2 довільних ліній (твірної та направляючої).

Аналізуючи оброблювану деталь і ріжучий інструмент, визначаємо виробляючі лінії (Рис.1.1):

Рис.1.1 Довільні лінії

1 довільна лінія – евольвента зуба;

2 довільна лінія – ширина колеса.

Для отримання бічної поверхні зуба, необхідно твірну лінію евольвенти зуба 1 переміщувати по направляючій лінії 2.

Визначивши довільні лінії оброблюваної поверхні, визначаємо методи їх отримання. На практиці існує декілька методів утворення довільних ліній.

Виходячи з даних умов, можна помітити, що довільна лінія 1 по формі та протяжності не співпадає з формою та протяжністю допоміжного елемента. В нашому випадку довільну лінію 1, можна отримати як огибаючу послідовних положень, які займає матеріальна лінія 2, при обкаті. Тобто довільну лінію 1 отримуємо за допомогою методу обкату. Цей метод потребує 1 формотворний рух Ф_v(В₁; В₂).

Рис.1.2 Метод обкату

Довільна лінія 2 являється дотичною до ряду допоміжних ліній 3, які утворюються матеріальною точкою 1 при своєму русі. Тобто довільну лінію 2 отримаємо за допомогою методу дотичних. Цей метод потребує 2 формотворних рухи Ф_v(В₁) та Ф_s(П₂).

Рис.1.3 Метод дотичних

2. Побудова та аналіз структурної схеми верстата

Так як формотворчий рух Ф_v(В₁) своїм повним складом увійшло в склад формотворчого руху Ф_v(В₁;В₂) і воно буде отримано при утворенні формотворчого руху Ф_v(В₁;В₂), то для даної поверхні достатньо розглядати 2 кінематичні групи, забезпечуючи формотворчі рухи Ф_v(В₁;В₂) та Ф_s(П₃).

Спочатку розглянемо формотворчий рух Ф_v(В₁;В₂). Для нього будуємо кінематичну групу. В₁ утворюється обертальною кінематичною парою шпиндель 3, опора 4. В₂ – обертальною кінематичною парою вал 5, опора 6.

Для отримання траєкторії евольвенти зуба необхідно В₁ зв’язати з В₂. Цей зв’язок представимо точками 7 і 8.

Для отримання самого руху потрібно джерело руху. В якості джерела руху використаємо електродвигун Д. Для передачі руху, необхідно зв’язати електродвигун з будь-якою точкою внутрішнього зв’язку. Щоб формотворчий рух здійснювався з заданими параметрами, необхідно встановити органи настройки.

Число налаштовуючих параметрів – 3 (напрям, швидкість, траєкторія). Напрям забезпечується двигуном. Швидкість – органом настройки i_v. Траєкторія – органом настройки i_x. В результаті отримаємо кінематичну групу, забезпечуючу формотворчий рух кінематичної групи Ф_v(В₁;В₂).

Запишемо рівняння кінематичного зв’язку.

Внутрішній зв’язок: В₁ →7→10→i_x→8→В₂

Зовнішній зв’язок: Д→9→i_v→10

Розглянемо формотворчий рух Ф_s(П₃). Для нього будуємо кінематичну групу. В простому формотворчому русі внутрішній зв’язок забезпечується кінематичною парою. В наному випадку поступальна кінематична пара суппорт 11, направляючі 12.

Для отримання самого руху потрібно джерело руху. В якості джерела руху може бути будь-який механізм. В нашому випадку точка 13, отримуюча рух від електродвигуна Д. Для передачі руху, необхідно зв’язати точку 13 з будь-якою точкою внутрішнього зв’язку. Щоб формотворчий рух здійснювався з заданими параметрами, необхідно встановити органи настройки.

Число настроюваних параметрів – 4 (напрям, швидкість, вихідне положення, шлях). Напрям забезпечується двигуном. Швидкість – органом настройки i_v. Вихідне положення і шлях – не вказуються. В результаті отримаємо кінематичку групу, забезпечуючу формотворчий рух кінематичної групи Ф_s(П₃).

Запишемо рівняння кінематичного зв’язку.

Внутрішній зв’язок: 11 →12

Зовнішній зв’язок: Д→9→i_v→10→i_x→13→i_s→14→t→П₃

В цілому отримуємо структурну схему верстата для виконання даної операції (Рис.2.1). Неважко помітити, що верстат по складу формотворчої структури відноситься до класу К 2.3.

Рис.2.1 Структурна схема верстата