Расчет необходимой мощности шпинделя металлорежущего станка для выполнения производительной обработки. Курсовая работа по дисциплине Оборудование машиностроительных производств на тему Расчет необходимой мощности шпинделя металлорежущего станка для выполнения производительной обработки

• Название: Курсовая работа по дисциплине Оборудование машиностроительных производств на тему Расчет необходимой мощности шпинделя металлорежущего станка для выполнения производительной обработки
• Анкор: Расчет необходимой мощности шпинделя металлорежущего станка для выполнения производительной обработки
• Дата: 22.12.2022
• Размер: 3.25 Mb.
• Имя файла: KT-119_Svirepova_KR_po_ObMSP_SK (2).docx
• Тип: Курсовая; #859432

ФГБОУ ВО

«Ковровская государственная технологическая академия»

имени В.А. Дегтярева.

Кафедра технологии машиностроения.

Курсовая работа

по дисциплине «Оборудование машиностроительных производств»

на тему

«Расчет необходимой мощности шпинделя металлорежущего станка

для выполнения производительной обработки»

Руководитель:____________________________________

Исполнитель:

Студент гр. ___________________________

2022 г.


ФГБОУ ВО

«Ковровская государственная технологическая академия»

имени В.А. Дегтярева.

Кафедра технологии машиностроения.

Задание на курсовую работу

по дисциплине «Оборудование машиностроительных производств»
«Расчет необходимой мощности шпинделя металлорежущего станка

для выполнения производительной обработки»


Студенту гр.
Исходные данные:

№ Варианта	Материал заготовки	Вид обработки	Диаметр токарной обр. (мм)	Марка режущей пластины для токарной обработки	Диаметр фрезы (мм)	Число режущих пластин	Марка режущей пластины для фрезерной обработки
12	чугун КЧ35-10	черновая	200	SNMA15 06 12 KR	80	4	R245-12T3M-PM 4230

Дополнительные указания к работе
Дата выдачи заданий
Дата защиты
Последний срок защиты
Студент _______________________________________________

подпись
Руководитель работы____________________________________

подпись


2022 г.

Токарная обработка

Пластинка для резца: SNMA15 06 12 KR


S – форма пластины: квадрат

N – задний угол: 0^о

M – класс точности: S±0,13; IC±0,10

A – тип пластины:

15 – диаметр вписанной окружности: 15,875 мм

06 – толщина пластины: 6,35 мм

12 – радиус при вершине: 1,2 мм

KR – обозначение изготовителя: ISO K
Чугун КЧ35-10- Ковкий чугун ферритного класса, характеризующегося ферритной или ферритно-перлитной микроструктурной металлической основы. Применяется для изготовления отливок деталей, работающих при высоких статических и динамических нагрузках.

Термообработка: Закалка 950^oC, масло, Отпуск 680^oC, вода.

В справочнике по обозначению находим необходимую пластину и режимы резания для неё:


Для точения Чугуна КЧ35-10 рекомендуется сплав пластины 3205.

Рекомендуемые значения глубин резания и подач, метрические.

Пластины без задних углов T-MAX P.



Скорость резания определяем в зависимости от материала, выбранного сплава и подачи:





Согласно таблицам, принимаем:

Глубину резания t = 5,0 мм

Подачу f = 0,45 мм/об

Скорость резания V = 380 м/мин
Частота вращения шпинделя:

n = =  = 605 об/мин

где V – скорость резания

d – диаметр токарной обработки
Чистота поверхности (шероховатость):

R_a = = = 8,44 мкм

где f – подача

r_e – радиус вершины

R_a = = = 6 мкм

где R_t – глубина профиля:

R_t = k · = 1,0 · = 21,01 мкм

где k – установочный угол: принимаем k = 1,0
Максимальная высота профиля:

R_y = = = 0,02 мм
Потребляемая мощность:

Р_с = = = 34,2 кВт

где a_p – глубина резания

Р_с = = = 14,9 кВт

где k_c – удельная сила резания: k_c = 940 Н/мм²

η – КПД: примем η = 0,9
Скорость снятия материала:

Q = V·f·a_p = 380·0,45·5,0 = 855 см³/мин.
Принимаем Токарный обрабатывающий центр DT40H, характеристики которого:

• 
  максимальная частота вращения 4000 мин^-1;
  
• 
  максимальная мощность 40 кВт;
  
• 
  наибольший диаметр прутка 580 мм.
  

1. 
   Высокоскоростной многофункциональный токарный обрабатывающий центр нового поколения с приводным инструментом для комплексной токарной и фрезерной обработки деталей среднего размера в условиях серийного производства.
   
2. 
   Предназначен для обработки заготовок из стали, цветных металлов и сплавов в аэрокосмической, автомобильной, подшипниковой промышленности, энергетическом и нефтегазовом машиностроении, военно-промышленном комплексе.
   
3. 
   Специально разработан с учетом возможности встраивания в состав автоматических и роботизированных поточных линий.
   
4. 
   Большое рабочее пространство позволяет удобно разместить дополнительные приспособления и устройства автоматической загрузки/выгрузки заготовок.
   
5. 
   Станок оснащен системой самодиагностики, перегрузочными и защитными устройствами и приспособлен для длительной непрерывной работы, в том числе в составе производственных линий.
   
6. 
   Инновационная система ЧПУ Fanuc 0i TF Plus (опция: Siemens 828D) идеально подходит для управления обработкой деталей сложной формы.
   
7. 
   Компактная высокоинтегрированная конструкция с максимальной степенью автоматизации, высокой жесткостью и вибростойкостью. Рассчитана с помощью методов динамического анализа и конечных элементов.
   
8. 
   Высокоскоростной прецизионный шпиндель 4 000 об/мин установлен на прецизионные подшипники NSK (Япония).
   
9. 
   Сервопривод шпинделя Fanuc βiI 12/10000, сервоприводы по осям Fanuc серии βi-B.
   
10. 
    Циркуляционная система смазки шпиндельной бабки.
    
11. 
    Шпиндель станка прошел высокоскоростную динамическую балансировку на специальном испытательном стенде, отсутствие вибраций и резонанса гарантирует стабильно высокую точность обработанных деталей.
    
12. 
    Основные узлы станка имеют усиленную конструкцию, изготовлены из высокопрочного чугуна, прошли термообработку и искусственное старение и не имеют внутренних напряжений.
    
13. 
    Жесткая вибростойкая станина с углом наклона 40° и многочисленными ребрами жесткости, изготовленная из высококачественного серого чугуна.
    
14. 
    Высокоскоростные линейные направляющие качения ТНК (Япония) с максимальной скоростью перемещений 30 м/мин.
    
15. 
    Высокоточные шлифованные шариковые винты ТНК (Япония) с предварительным натягом класса точности С3.
    
16. 
    Шариковые винты установлены на опоры с прецизионными подшипниками NSK (Япония) и подключены к серводвигателям с помощью высококачественной безлюфтовой муфты.
    
17. 
    Быстрый и точный зажим заготовки в гидравлическом 3-кулачковом токарном патроне 200 мм.
    
18. 
    Высокоскоростной приводной сменщик инструмента револьверного типа стандарта BMT на 12 инструментов, сервопривод инструмента Fanuc серии Alfa с гидрозажимом, время смены инструмента 0,31 с.
    
19. 
    Высокая жесткость и вибростойкость станка позволяют работать с большим съемом стружки, использовать прогрессивные режимы резания и полностью раскрыть потенциал современного режущего инструмента.
    
20. 
    Гидравлическая задняя бабка (опция: программируемая задняя бабка).
    
21. 
    Система подачи СОЖ с баком объемом 330 литров.
    
22. 
    Автоматическая импульсная система смазки направляющих и ходовых винтов.
    
23. 
    Высокопроизводительный ленточный конвейер для удаления стружки. Может быть смонтирован сбоку или сзади станка.
    
24. 
    Полностью закрытая рабочая зона с защитными устройствами.
    
25. 
    Передняя раздвижная дверца с большим прозрачным окном из бронированного стекла.
    
26. 
    Микропереключатели предотвращают запуск станка при открытых дверцах и блокируют их во время работы.
    
27. 
    Управление зажимом / разжимом токарного патрона и выдвижением / отводом пиноли задней бабки - с помощью М-функции или ножной педалью.
    

Фрезерная обработка

Пластинка для фрезы: R245-12T3M-PM 4230


R – исполнение пластин: правое

CoroMill 245– основной код

12 – ширина пластины: 12 мм

Т3 – толщина пластины: 3,97 мм

М – состояние режущей кромки: наибольшая надежность режущей кромки

P – применения по ISO: сталь

М – операция: получистовая обработка

4230 – сплав пластины

Фрезы с пластинами CoroMill 245 представляют собой легкорежущую торцовую фрезу, специально предназначенную для снятия металла, тяжелой черновой и зеркально чистовой обработки. Его компактная и жесткая конструкция имеет углы, способные уменьшить образование заусенцев и снизить шероховатость обрабатываемой поверхности.
В справочнике по обозначению находим необходимую пластину и режимы резания для неё:



Согласно таблицам, принимаем:

Скорость резания V_с = 250 м/мин

Подачу на зуб f_z = 0,21 мм/зуб
Частота вращения шпинделя:

n = = = 995 об/мин

где D_c – диаметр фрезы
Скорость подачи:

V_f = n·z·f_z = 995·4·0,21 = 836 мм/мин

где z – число режущих пластин

f_z – подача на зуб
Подача на один оборот

мм/об

Скорость съема металла:

Q = = = 321 см³/мин

где a_e – ширина фрезерования: для фрезерования торца принимаем a_e = 80%D_c = 64 мм

a_p – глубина фрезерования
Примечание:
Глубина фрезерования:

при черновой обработке a_p = 1/2( длины режущей кромки пластины)

при чистовой обработке a_p = 0,5 …0,8 мм
Потребляемая мощность:

Р_с = = = 17 кВт

где К – коэффициент: К = 5,4
Крутящий момент:

М_с = = = 163 Н·м
Принимаем высокоскоростной вертикально-фрезерный обрабатывающий центр HAAS VF-2SS.

Технические характеристики:

• 
  максимальная частота вращения -12 000 об/мин;
  
• 
  максимальная мощность - 22,4 кВт;
  
• 
  крутящий момент – 122 Н∙м.
  

Станок обеспечивают высокую скорость шпинделя, быстрое ускорение, а также быструю смену инструмента, необходимую для крупносерийного производства и снижения времени цикла. Каждый станок SS характеризуется 12 000 об/мин, встроенным шпинделем с безредукторным приводом, сверхбыстрым устройством смены инструмента боковой установки и высокоскоростными форсированными перемещениями на всех осях.


Заключение
В ходе курсовой работы рассчитали мощность металлорежущего станка для заданных условий резания и подобрали станки с ЧПУ, способные вести производительную обработку при заданных параметрах обработки:

- для токарной обработки Р_с = 14,9 кВт, станок DT40H

- для фрезерной обработки Р_с = 17 кВт, станок HAAS VF-2SS

Список литературы

1. 
   Методическое пособие для выполнения курсовой работы по дисциплине ОбМСП (СК) «Расчет необходимой мощности шпинделя металлорежущего станка для выполнения производительной обработки».
   

2. 
   Режим доступа: http://www.studentlibrary.ru/
   
3. 
   Каталог режущего инструмента «SANDVIK Coromant»
   
4. 
   Паспорт станка «DT40H»
   
5. 
   Паспорт станка «DAH LIN модели MCV-860»