1. Виды поверхностей. Методы образования поверхностей
 Скачать 61.04 Kb.
|
|
12. Силовые головки. Типы, устройство. Силовая головка — это узел агрегатного станка, который несет инструментальную насадку и выполняет все движения инструмента: главное вращательное движение, движение подач ускоренный подвод и ускоренный отвод. Силовые головки, шпиндель которых совершает одновременно главное движение и движение подачи, называются самодействующими. Если шпиндель совершает только главное движение, а движение подачи осуществляется другими механизмами, то силовые головки называются несамодействующими. Применение несамодействуюших головок увеличивает площадь, занимаемую станком, но упрощает обслуживание и ремонт. По роду привода силовые головки подразделяются на электромеханические, гидравлические и пневмогидравлические. Силовые головки различают по технологическому назначению (сверлильные, фрезерные, расточные): по мощности, которая колеблется в пределах 0,1…30 кВт. 13. Этапы проектирования металлорежущих станков. Техническое предложение является первым этапом проектирования станочного оборудования. На базе исходных данных предпроектной проработки в техническом предложении обосновывают и уточняют технические характеристики: диапазоны скоростей главного привода, привода подач и вспомогательных перемещений. Выбирают двигатели для всех кинематических цепей и обосновывают рациональную мощность приводных двигателей. Дополнительно прорабатывают патентные источники и уточняют ожидаемую экономическую эффективность создаваемого станочного оборудования. На этапе технического предложения синтезируются варианты принципиальных схем станка и возможные компоновки как самого станка, так и всего комплекта станочного оборудования. Проводят оптимизацию компоновочных решений. Эскизный проект является развитием технического предложения и содержит предварительную конструктивную разработку всех основных узлов. Принятие решений обосновывают расчетами, оптимизацией важнейших параметров с учетом технологичности конструкции и достижимой степени унификации. Технический проект включает окончательную конструктивную проработку всех схем станка, его общие виды и все узловые чертежи с указанием технических условий на изготовление и сборку. На этом этапе осуществляют все виды уточненных расчетов и окончательно определяют эффективность станка или набора станочного оборудования. Разработка рабочей документации является завершающим этапом проектирования. На основе технического проекта оформляют рабочие чертежи на все оригинальные детали станка с простановкой размеров и техническими условиями на изготовление. Составляют перечень комплектующих изделий (покупных) деталей и спецификацию оригинальных деталей. 14. Разработка технического задания на проектирование металлорежущих станков. Техническое задание включает требования, которые предъявляются к проектируемому станку (точность, надёжность, требования по производительности, металлоёмкости, по использованию сырья, эргономические требования ). Существует ГОСТ ,где есть все требования. Содержит следующие материалы: · Устанавливается основное назначение. · Техническая характеристика. · Показатели качества станка. · Технико-экономические требования к проектируемому станку. · Перечень необходимых стадий разработки конструкторской документации и её состав. · Специальные требования к станку. 15. Особенности компоновочных решений металлорежущих станков. Компоновка станка - это система расположения узлов и направляющих станка, отличающаяся структурой, пропорциями и свойствами. На этапе разработки технологической схемы построения станка, где в соответствии с технологической задачей определяют состав рабочих и установочных движений, число необходимых шпинделей, схему обработки, число различных по назначению позиций и т.д., получается схема, которая называется технологической компоновкой. Компоновка, раскрывающая состав и порядок сочетания координатных движений в станке, называется координатной. Компоновка, определяющая тип станка по разновидностям базовых узлов и другим признакам, называется базовой. Компоновка, уточняющая конструктивное исполнение и некоторые другие особенности станка, называется конструкционной. 16. Множительные структуры приводов главного движения и подач металлорежущих станков. При проектировании коробок исходными величинами являются предельные значения выходных параметров. Для коробок скоростей - это максимальная и минимальная частота вращения шпинделя. Как правило, частота вращения располагается по закону геометрической прогрессии. Геометрический ряд удобен для осуществления экономичных режимов резания. Кроме того, он позволяет создать сложные приводы из элементарных двухвальных механизмов, построенных на основе геометрического ряда. При проектировании коробок скоростей применяют стандартный геометрический ряд со знаменателем геометрической прогрессии ср (ср = 1,06; 1,12; 1,26; 1,41; 1,58; 1,78; 2). Малые значения знаменателя ряда ф приводят к существенному усложнению привода, что экономически оправдывает применение систем бесступенчатого регулирования, поэтому ф = 1,06 применяется преимущественно в специальных станках. Закономерности геометрического ряда частот вращения шпинделя позволяет проектировать коробки скоростей наиболее простой структуры, состоящей из элементарных двухвальных механизмов, последовательно соединенных между собой в одну или несколько кинематических цепей. Такая структура называется множительной, так как общее число скоростей получается перемножением чисел скоростей элементарных двухвальных передач. 17. Методология проектирования кинематической схеме МРС. При разработке кинематической схемы предусмотрены следующие этапы. 1. Обзор конкурирующих вариантов кинематических схем современных станков с последующим анализом. 2. Составление матрицы решений и обоснование выбора схемы работы проектируемого станка. 3. Вычерчивание эскизов возможных видов обработки на проектируемом станке с указанием необходимых движений для формообразования. 4. Разработка структурной кинематической схемы станка, объясняющей принцип его работы и функциональные связи исполнительных механизмов. 5. Согласование движений заготовки и инструмента для необходимого формообразования. 6. Выбор режимов резания для всех видов обработки, при этом необходимо учесть различные материалы заготовок и различные материалы лезвий инструментов. 7. Определение диапазона регулирования частот вращения (или прямолинейного поступательного движения) главного движения и движения подач. 8. Расчет максимальной эффективной мощности для всех видов обработки и расчет мощности электродвигателей. 9. Выбор типа электродвигателей приводов (главного движения, движения подачи, вспомогательных движений и т.д.) и вида регулирования (ступенчатое или бесступенчатое). 10. Разработка привода быстрых перемещений. 11. Составление кинематической схемы станка и расчет параметров кинематических пар: зубчатых, червячных, реечных передач, винторезных пар, диаметров шкивов ременных передач. Целью кинематического расчета является разработка кинематической схемы (КС) привода. Расчет выполняется на основе графоаналитического метода. Основными конструктивными схемами ПГД ступенчатого регулирования являются схемы, применяемые в универсальных станках: • с односкоростным электродвигателем и шестеренной коробкой скоростей; • с двухскоростным электродвигателем и шестеренной коробкой скоростей. В шлифовальных, а также специальных (например, высокоскоростных фрезерных) станках применяется схема с электрошпинделем, когда шпиндельный узел встраивается в статор электродвигателя переменного или постоянного тока. В ПГД бесступенчатого регулирования применяется схема с регулируемым электро-двигателем постоянного тока Кинематический расчет привода имеет свои особенности в зависимости от типа при-вода – ступенчатого или бесступенчатого регулирования. При ступенчатом регулировании ряд частот вращения целесообразно строить по геометрическому закону. Он позволяет не только обеспечить постоянный перепад скоростей резания при переходе с одной частоты на другую, но и нормализовать значения частот вра-щения и передаточных отношений в пределах всего ПГД [4, 5]. Порядок кинематического расчета: • Выбор компоновки привода; • Выбор структуры привода; • Разработка КС; • Выбор электродвигателя; • Построение структурной сетки; • Определение передаточных отношений и построение графика частот вращения; • Расчет чисел зубьев зубчатых колес; • Расчет действительных передаточных отношений и частот вращения и их отклоне-ний от расчетных. 18. Типовые конструкции корпусных деталей современных МРС. Корпусные детали являются базовыми деталями машин и служат для размещения в них различных механизмов. Для корпусных деталей характерно наличие систем точно обработанных отверстий, координированных между собой и относительно базовых плоскостей. Конструкции корпусных деталей весьма разнообразны. Из всего их разнообразия можно условно выделить две основные разновидности: корпусные. 19. Требования к элементам несущей системы МРС. Методика расчета Несущая система станка образуется совокупностью элементов станка, через которые замыкаются силы, возникающие между инструментом и заготовкой в процессе резания. К элементам несущей системы, рассматриваемым в настоящем разделе, относятся станины и корпусные детали станков. Несущие системы станков должны обеспечивать и сохранять в течение срока службы станка возможность обработки с заданными режимами и требуемой точностью. Исходя из этого основными критериями работоспособности несущей системы являются жесткость, а также виброустойчивость в смысле обеспечения возможности устойчивой работы станка при заданных режимах и ограничения уровня амплитуд вынужденных колебаний допустимыми пределами. Элементы несущей системы по весу составляют 80— 85 % от веса станка. Поэтому экономия металла в станкостроении наиболее эффективна в направлении снижения веса именно этих деталей, и вопросы расчета и оптимального конструирования несущих систем имеют первостепенное значение. Для снижения величины деформаций применяют материалы с высоким модулем Е. Для базовых деталей средних размеров и несложной формы рекомендуется–серый чугун СЧ 21–40 (HB 200...220). Для тяжелонагруженных станин: марки СЧ 28–48 или СЧ 38–40. Для специальных станков целесообразно корпусные детали выполнять сварными из низкоуглеродистой листовой стали (Ст3 и Ст4, ст=8...12 мм. Применяют также железобетон. Наиболее ответственными элементами станины являются направляющие. Точность изготовления направляющих и стабильность отклонений от прямолинейности и плоскостности определяют точность обработки изделий. 20. Классификация конструкций направляющих МРС. Наиболее ответственными элементами станины являются направляющие. Точность изготовления направляющих и стабильность отклонений от прямолинейности и плоскостности определяют точность обработки изделий. В МРС применяют направляющие скольжения , качения и комбинированные. 21. Методика расчёта направляющих скольжения. Направляющие рассчитывают на , — износостойкость, жесткость. При расчете на износостойкость определяют max – давление между трущимися поверхностями и сравнивают с допускаемым давлением, которое для крупных направляющих МРС нормальной точности принимается [ P ] max = 2,5...3 MПа; для прецизионных и тяжелых МРС [ P ] max = 1...2 MПа; для шлифовальных станков (условия абразивного износа), [ P ] max = 0,05...0,08 MПа. В расчете на жесткость определяется смещение инструмента по направлению , которое более всего влияет на точность обработки. Для этого определяют средние давления на направляющие от сил резания и веса подвижного узла. Принимают допущение, что контактные перемещения в направляющих прямо пропорциональны средним давлениям. Используя нормированный коэффициент контактной податливости С = 10 мкм мм2 Н-1 , определяют смещение инструмента , обусловленное поперечным и угловыми перемещениями подвижного узла. N. B. Значение должно составлять часть 10% из общего баланса допускаемого отклонения размера обрабатываемой детали , которые отводятся для несущей системы МРС. Расчеты направляющих приведены в учебной и справочной литературе, например Кочергин А. И. “К и Р МРС и СК”;”Курсовое проектирование. Учебное пособие для вузов” — Мн: “ВШ”,1991 г, стр. 264...298. 22. Методика расчёта направляющих качения. кинематической схеме МРС. Расчет направляющих качения предусматривает проверку по предельно допустимой нагрузке (исходя из прочности поверхностного слоя и отсутствия пластических деформаций на площадках контакта), определение упругих перемещений и уточнение величины предварительного натяга. Сначала определяют диаметр и число тел качения, исходя из зависимостей между ними, учитывая давление в контакте и жесткость, затем принятые параметры проверяют расчетом. При увеличении диаметра шариков давление в контакте уменьшается, жесткость и износостойкость направляющих возрастают. С увеличением диаметра роликов жесткость не изменяется, но износостойкость улучшается. Поэтому рекомендуется применять тела качения большого диаметра – 8…10 мм, а иногда и до 25 мм. Игольчатые направляющие используют редко и только при малых нагрузках и невысоких требованиях к их жесткости. 111 С увеличением числа тел качения z снижается нагрузка на одно тело, повышается жесткость направляющих. Но при большом числе многие из них вследствие погрешностей изготовления оказываются ненагруженными или недогруженными. 23. Коробки скоростей станков. Технико-экономические требования к ним. Коробка скоростей (КС) - устройство сообщающее рабочим органам станка требуемые величины скоростей и мощность. КС различают по компоновке и по способу переключения скоростей. По компоновке КС делятся на встроенные и с разделенным приводом. Встроенные КС изготавливают в одном корпусе со шпинделем. Преимущества: компактность, концентрация рукояток управления. Уменьшение количества корпусных деталей. Недостаток: вибрация и тепло выделяемое при работе отрицательно влияют на точность обработки. КС с разделенным приводом изготавливают в одном корпусе и устанавливают на значительном расстоянии от шпинделя на который движение передается при помощи ременной передачи. Преимущество: тепло и вибрация не влияют на качество обработки. Недостаток: лишняя корпусная деталь и разброс рукояток управления. КС делятся на следующие типы: Со сменными колесами и постоянным межцентровым расстоянием. Коробка скоростей с подвижными блоками зубчатых колес С кулачковой или зубчатой муфтой. С фрикционными муфтами. 24. Типовые конструкции коробок скоростей. Со сменными колесами и постоянным межцентровым расстоянием. Коробка скоростей с подвижными блоками зубчатых колес С кулачковой или зубчатой муфтой. С фрикционными муфтами. 25. Расчет на жесткость валов коробок скоростей. При недостаточной жесткости валы коробки передач будут иметь значительный прогиб, что существенно снизит прочность и износостойкость шестерен, а также увеличит шумность коробки передач при работе. На работу шестерен особо влияет прогиб валов в плоскости их осей и в перпендикулярной плоскости. Прогибы валов приводят к изменению расстояния между центрами шестерен и нарушению их правильного зацепления, а также к перекосу шестерен. Причем в процессе работы прогибы валов не остаются постоянными, в результате чего возникают дополнительное скольжение шестерен и динамическая нагрузка на их зубья. Жесткость валов определяется по их прогибу. Осевые и радиальные силы вызывают прогиб валов в плоскости их осей (  ), а окружные силы – прогиб в перпендикулярной плоскости ( )Длинные валы коробок передач проверяют по углу закручивания 26. Кинематическая точность коробок скоростей и подач. Требования к шпиндельным узлам МРС Нормы кинематической точности ограничивают кинематическуюпогрешность передачи и кинематическую погрешность колеса Нормы плавности работы ограничивают такие погрешности параметров зубчатых колес и передач, которые также влияют на кинематическую точность, но проявляются многократно за один оборот колеса (резкие местные изменения значений углов поворота колеса на каждом угловом шаге). Эти требования имеют наибольшее значение для передач, работающих на больших скоростях (зубчатые передачи коробок скоростей, редукторов турбин, двигателей и т.п.). Передача должна работать бесшумно и без вибраций, что может быть достигнуто при минимальных погрешностях формы и взаимного расположения поверхностей зубьев. Основные требования предъявляемые к шпиндельным узлам металлорежущих станков: точность вращения жесткость виброустойчивость несущая способность долговечность быстроходность малые тепловыделения и температурные деформации быстрое и точное закрепление инструмента (детали) и его автоматизация минимальные затраты на изготовление и эксплуатации Основными критериями работоспособности шпиндельных узлов являются: геометрическая точность, жесткость, быстроходность, долговечность, динамические характеристики. Точность вращения шпинделя оценивается величиной радиального или торцевого биения его базовых поверхностей. Величина этого биения зависит от класса точности станка и регламентируется соответствующим ГОСТ. Так, например, для токарных станков нормальной точности допуск радиального и торцевого биения составляет 5…8 мкм. Жесткость шпиндельного узла определяется упругими перемещениями переднего конца шпинделя под действием сил резания и также регламентируется ГОСТ. Нормативное значение жесткости для станков классов Н и П составляет (50…70) н/мкм. Максимальное значение жесткости шпиндельного узла в основном определяется податливостью его опор. Быстроходность шпинделей оценивается произведением диаметра шпинделя d в передней опоре на частоту вращения n. Для шпиндельных узлов на подшипниках качения показатель быстроходности d´n составляет (2,5…3) 106 мм.об/мин. Долговечность шпиндельных узлов оценивается ресурсом работы в часах без потери первоначальной геометрической точности. Динамические характеристики шпинделей оцениваются амплитудами вибраций на потенциально-неустойчивых формах колебаний. Устойчивость динамической системы шпиндельного узла тем выше, чем выше первая собственная частота колебаний. Частоты собственных колебаний шпинделей изменяются в широких пределах (100…600)Гц и приводят к возбуждению автоколебаний при резании. Поэтому для обеспечения устойчивого резания приходится умышленно снижать режимы и производительность резания. |