Министерство образования Республики Беларусь

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Металлорежущие станки и инструменты»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

«Разработка конструкции главного привода многооперационного горизонтального-сверлильно-фрезерно-расточного станка с ЧПУ »

Исполнитель: студент группы 103131

Козинец А.В.

Руководитель работы:доцент Глубокий В. И.

М и н с к 2015

Аннотация

Данная проект направлен на изучение конструкции и принципов работы современных главных приводов станков с ЧПУ.

В данном проекте приведены расчеты и эскизные компоновки автономной шпиндельной бабки многооперационного горизонтального сверлильно-фрезерно-расточного станка с ЧПУ. Расчеты включают кинематический расчет привода, расчет передач, проектный расчет валов и шпиндельного узла, расчет шпинделя на жесткость. Описаны процессы смазывания, регулировки натяга подшипников и зажим/разжим инструмента. Оформлены эскизные компоновки – свертка и развертка.

Содеожание

Аннотация 3

Содеожание 4

Введение 5

1. Кинематический расчет главного привода 9

2. Кинематическая схема привода в двух проекциях и ее описание 25

3. Патентные конструкции шпиндельных узлов станков прототипов 29

4. Расчет передач 34

5. Проектный расчет валов 65

6. Проектный расчет шпиндельного узла 70

7. Эскизная компоновка главного привода 72

8. Расчетная схема и расчет действующих нагрузок на шпиндель 75

9. Расчет шпиндельного узла на жесткость 77

10. Регулирование шпиндельных подшипников 87

11. Смазывание подшипников шпиндельных опор 89

12. Механизм переключения частот вращения шпинделя 92

13. Механизм зажима инструментов 95

14. Технические требования к главному приводу 96

15. Охрана труда 100

Литература 104

Введение

Уровень развития станкостроения – это один из критериев, характеризующих cоcтояние экономики государства, направленность пути его развития. Наличие указанной отрасли, соответствующее качественное и количественное ее состояние способны обеспечить стране технологическую независимость и экономическую безопасность.

В настоящее время наблюдаются следующие тенденции развитияв станкостроении:

• создание станков с быстрым и гибким переоснащением, наладки для обработки деталей нового типа;

• оснащение базовых конструкций оборудования дополнительными приспособлениями;

• увеличение скорости работы станка;

• увеличение мощности проводов;

• совершенствование систем контроля и диагностики станков с ЧПУ;

• расширение функциональности станков за счет использования инструментальных револьверных головок, дополнительного шпинделя и др.;

• изготовление деталей из высокопрочных и термоустойчивых материалов;

• создание конструкции машин, не наносящей вред экологии окружающей среды;

• совершенствование эргономичности устройства станка;

• совершенствование системы защиты в целях безопасности на производстве (различные приспособления и ограждения в процессе эксплуатации станка с ЧПУ и при аварии);

• применение высокопрочных материалов для изготовления рабочих инструментов, что позволяет повышать силу и скорость резания и, как следствие, производительность машины;

• оснащение станков системой числового программного управления с целью повышения степени точности обработки деталей, сокращения количества рабочего персонала, предупреждения ошибок на производстве;

• изготовление универсальных и комбинированных станков с возможностью оснащения дополнительными приспособлениями с целью создания машины, выполняющей множество технологических операций;

• автоматизация вспомогательных движений (подъема и поворота заготовки, снятия детали).

Автоматизация современного производства является главным направлением совершенствования промышленности. Важнейшее местозанимает все большее расширение производства и использования  оборудования с ЧПУ, обеспечивающего высокоекачествоизделий. Наибольшая эффективность при этом достигается в случае внедрения многооперационных станков, реализующих выполнение различных видов механической обработки с одной установки детали.

Многооперационным станком называется высокоавтоматизированный станок с ЧПУ, имеющий инструментальный магазин большой емкости, а также устройство автоматической смены инструмента в шпинделе и осуществляющий при одной установке заготовки механическую обработку большого числа поверхностей различными способами.

На многооперационных станках осуществляются почти все процессы обработки резанием: сверление, зенкерование, развертывание, растачивание, нарезание резьбы, фрезерование плоскостей и сложных криволинейных поверхностей. В частности, ведутся всевозможные фрезерные работы: фрезерование плоскостей торцевыми фрезами, фрезерование пазов концевыми фрезами, фрезерование дисковыми фрезами, фрезерование по контуру плоских и фасонных поверхностей. Возможно также последовательное фрезерование всех поверхностей, лежащих с одной стороны заготовки на разных уровнях, что исключается при одной установке детали на продольно- и карусельно- фрезерных станках.

В отличие от традиционных многошпиндельных станков-автоматов и автоматических линий, применяемых в массовом производстве, повышение производительности труда на многооперационных станках достигается не за счет параллельной многоинструментной обработки нескольких поверхностей, а путем резкого сокращения потерь времени на различных холостых перемещениях и при переналадке станка. Известно, что в условиях производства деталей небольшими количествами доля машинного времени, т. е. времени непосредственного резания металла, в общем времени процесса обработки на традиционных станках с ручным управлением не превышает 18-20%. На станках с числовым программным управлением эта доля увеличивается до 45-50%, а на многооперационных станках достигает 70-75%.

Стабильность размеров деталей, получаемых на многооперационных станках, позволяет сократить число контрольных операций на 50-70%. С применением ручного труда выполняются только установка и закрепление заготовки, а также снятие детали. Для снижения связанных с этим потерь времени многие конструкции многооперационных станков снабжаются двумя столами. Пока на одном столе обрабатывается очередная заготовка, со второго стола снимается готовая деталь и на ее место устанавливается следующая заготовка. Требуется всего несколько секунд, чтобы новая заготовка была введена в рабочую зону станка после завершения обработки предыдущей заготовки.

В итоге производительность изготовления деталей на многооперационных станках в 4-10 раз выше, чем на универсальных. При этом простота наладки и переналадки многооперационных станков, а также исключение сложной и дорогостоящей технологической оснастки (шаблонов, копиров, специальных приспособлений и т. п.) создают условия, позволяющие применять такие станки в мелкосерийном и опытном производстве, особенно в случае подготовки управляющих программ с помощью ЭВМ.

СовременныесистемыЧПУ где ведется очень активная разработка:

• открытость -предоставление станкостроителю и конечному пользователю возможности реализовывать собственные технологии и встраивать прикладное программное обеспечение в систему ЧПУ. Это дает возможность использовать системы ЧПУ не только для металлорежущих станков, но и в других областях, например, для камер вакуумной сварки тугоплавких материалов;

• многоканальность - возможность параллельно выполнять несколько управляющих программ на одной системе ЧПУ. Чаще всего эта функциональность используется для многошпиндельной обработки или для совместного управления станком и погрузчиком;

• высокоскоростная обработка -для системы ЧПУ это означает короткий такт интерполяции и высокие скорости обработки кадра управляющей программы;

• удаленное управление -предполагает построение удаленных терминалов и реализацию функций удаленной диагностики и настройки системы ЧПУ;

• моделирование процесса обработки -ЗD-моделирование процесса резания для предварительного просмотра результатов выполнения управляющих программ, выявления коллизий и сокращения времени обработки;

• язык программирования высокого уровняи инструментарий разработки и отладки управляющих программ на языке высокого уровня. Эту функциональность применяют при разработке стандартных циклов и групповых технологий;

• применение технологии искусственного интеллекта для адаптивного управления и прогнозирования износа инструмента и др.