курсовая. 1. Металлорежущие станки токарной группы
 Скачать 4 Mb.
|
1. Металлорежущие станки токарной группы.1 Устройство токарно-винторезного станка модели 1К62Б Станки токарной группы относятся к наиболее распространённым металлорежущим станкам и широко применяются на промышленных предприятиях, в ремонтных мастерских и т.п. В эту группу входят: универсальные токарные и токарно-винторезные, револьверные, токарно-лобовые, карусельные, токарно-копировальные станки, токарные автоматы и полуавтоматы. На токарных станках производится обработка наружных, внутренних и торцевых поверхностей тел вращения цилиндрической, конической и фасонной формы, а также прорезка канавок, нарезка наружной и внутренней резьбы и т.д. Режущими инструментами на токарных станках служат в основном резцы, но применяются также и свёрла, развёртки, метчики, плашки и др. Характерной особенностью станков токарной группы является осуществления главного движения за счёт вращения обрабатываемой детали. Подача режущего инструмента производится путём поступательного перемещения суппортов. Наибольшее распространение получили универсальные токарно -винторезные станки, на которых выполняются всевозможные работы. В электромашиностроении на токарных станках производится обточка валов, подшипниковых щитов и других деталей электрических машин. В механических цехах машиностроительных заводов нашли широкое применение токарно-винторезные станки модели 1К62Б (рисунок 1), которые используются в условиях индивидуального и мелкосерийного производства.  Рисунок 1 - Общий вид токарно-винторезного станка модели 1К62Б токарный станок поверхность электродвигатель Станок имеет следующие технические данные: - наибольший диаметр изделия, устанавливаемого над станиной 400мм; - наибольший диаметр обрабатываемого прутка 45мм; - расстояние между центрами 1000мм; - число ступеней частоты вращения шпинделя 23 (от 12,5 до 2000 об/мин) Основными узлами станка являются: - станина 1, передняя (шпиндельная) бабка 2 с коробкой скоростей и шпинделем 3; - суппорт 4; - задняя бабка 5; - коробка подач 6; - фартук 7; - шкаф с электрооборудованием 8. Наиболее значимым узлом в токарном станке является суппорт. Суппорт служит для закрепления режущего инструмента (резца) и сообщения ему движения подачи: продольной и поперечной. Фартук соединён с нижней кареткой суппорта и перемещается вместе с ней вдоль станины. Движение суппорту передаётся через механизм фартука от ходового вала, либо от ходового винта, которые получают вращение от коробки подач. Ходовой винт используется при нарезании резьбы, ходовой вал - при всех других видах обработки. .2 Основные движения в токарно-винторезном станке Процесс получения на станке деталей определённой формы поверхности и размеров состоит в снятии с заготовки лишнего металла инструментом, режущая кромка которого перемещается относительно заготовки. Необходимое относительное перемещение создаётся в результате сочетания движения заготовки и инструмента. Они называются основными или рабочими движениями. Их разделяют на главное (режущее) движение (за счёт него инструмент производит резание металла) и движение подачи, которое служит для перемещения инструмента для снятия слоя металла с целью придания детали определённой формы. В зависимости от вида обработки основные движения могут иметь различный характер. При токарной обработке происходит вращение заготовки и поступательное движение инструмента. Главные движения в станках осуществляются обычно при помощи электроприводов, движения подачи - либо через механическую передачу от главного привода, либо от отдельных электроприводов. Кроме основных движений в станке имеются вспомогательные движения. Они не участвуют в процессе резания, но необходимы для обработки изделий, например подачи смазки и охлаждающей жидкости. . Расчёт электрооборудования станка 2.1 Электропривод станка Диапазон регулирования частоты вращения шпинделя токарных станков достигает (80-100):1. Для станков токарной группы, в которых главное движение является вращательным, требуется обычно постоянство мощности в большей части диапазона изменения скоростей и только в области малых скоростей - постоянство момента, равного наибольшему допустимому по условию прочности механизма главного движения представленному на рисунке 2.  Рисунок 2 - Зависимость мощности и момента от частоты вращения и от скорости для главного привода токарной группы Малые частоты вращения предназначаются для специфических видов обработки: нарезание резьбы метчиками, обработки сварных швов и др. В главных приводах токарных станков общего назначения малых и средних размеров основным типом привода является привод от асинхронного короткозамкнутого двигателя. Асинхронный двигатель хорошо сочетается с коробкой скоростей станка, надёжен в эксплуатации и не требует специального ухода. Регулирование частоты вращения шпинделя станка в таком приводе осуществляется путём переключения шестерён коробки скоростей. В токарном станке 1К62Б пуск, остановка и изменение направления вращения шпинделя производится с помощью фрикционных муфт. Двигатель при этом остаётся подключённым к сети и вращается в одном направлении 2.2 Выбор рода тока и напряжения электрооборудования В цехах машиностроительных заводов обычно нет сети постоянного тока, поэтому для электропитания станка выбираем сеть переменного тока промышленной частоты (50 Гц), с номинальным напряжением 380 В. Для регулирования скорости вращения шпинделя применяется многоступенчатая коробка скоростей. Для регулирования скорости подачи - коробка подач. 2.3 Расчёт мощности электродвигателя главного привода Процесс обработки деталей на токарных станках происходит при определённых значениях величин, характеризующих режим резания. К ним относятся (рисунок 3): глубина резания t, подача s (перемещение резца на один оборот шпинделя), скорость резания v, т.е. линейная скорость, с которой перемещается снимаемый слой металла (стружка) относительно резца. Назначенная скорость резания зависит от свойств обрабатываемого материала, материала резца, вида обработки, условий охлаждения резца и детали.  -деталь; 2-резец; 3-шпиндель станка; 4-главное движение; 5-движение подачи Рисунок 3 - Схема токарной обработки Необходимое значение скорости резания, м/мин, может быть определено по следующей формуле  где Т-стойкость резца (продолжительность работы резца до затупления), мин; Cu - коэффициент, характеризующий свойства обрабатываемого материала, резца, а также вид токарной обработки (наружное точение, обрезка, нарезание резьбы и др); t - глубина резания, мм; s - подача, мм/об; m, xu, yu - показатели степени, зависящие от свойств обрабатываемого материала, резца и вида обработки. Глубину резания устанавливают, исходя из припуска на обработку. Для черновых (обдирочных) работ t=3÷30 мм для чистовых работ t=0,1÷0,2 мм. Подача выбирается по условиям обеспечения максимальной производительности и требуемой чистоты обработанной поверхности. Для черновых работ s=0,4÷3 мм/об и более, для чистовых работ s=0,1÷0,4 мм/об. Скорость резания при обработке деталей из углеродистой стали резцами из быстрорежущей стали Uz=30÷60 м/мин. В процессе токарной обработке на резец под некоторым углом к его режущей кромке воздействует усилие F , обусловленное сопротивлением металла резанию. Это усилие обычно принято разлагать на три составляющие: Fy - радиальное усилие, передаваемое через резцедержатель на суппорт станка;Fx - осевое усилие, преодолеваемое механизмом подачи; Fz - усилие резания, преодолеваемое шпинделем станка. Усилие резания, Н, может быть подсчитано по формуле  где CFz - коэффициент, характеризующий обрабатываемый материал, материал резца и вид токарной обработки;  ,  , n - показатели степени, зависящие от свойств обрабатываемого материала, резца и вида обработки.Значение коэффициентов и показателей степени в формулах (1) и (2) находятся из справочника по режимам резания. Между усилиями Fx, Fy, Fz существуют следующие соотношения (установленные опытным путем) [1] Fy=(0,3÷0,5)Fz и Fx=(0,2÷0,3)Fz, (3) При известных значениях скорости и усилия резания можно определить мощность резания, кВт  где Fz - усилие резания, Н; uz - скорость резания, м/мин. Мощность, затрачиваемая на осуществление подачи суппорта, кВт, подсчитывается по формуле  где Fп=Fx+ (Fz + Fy)η - суммарное усилие подачи, необходимое для перемещения суппорта с резцом в направлении подачи, Н; η=0,05÷0,08 - коэффициент трения в направляющих суппорта; uп - скорость подачи м/мин. Следует отметить, что мощность подачи значительно меньше мощности резания: Pп≈(0,001÷0,01) Pz так как скорость uп во много раз меньше скорости uz. Важным фактором, определяющим производительность станка, является машинное или технологическое время обработки, мин:  где l - длина обработки (прохода резца), мм; nшп - частота вращения шпинделя, об/мин; s подача, мм/об. Как следует из (6), машинное время нужно сократить, увеличив подачу, либо частоту вращения шпинделя, т.е. скорость резания, ибо uz = πdnшп·10-3 Данные для расчёта оборудования станка приведены в таблице 1. Таблица 1 - Данные режимов резания
2.3.1 Находим скорость резания в режиме черновой обработки по формуле  где Тm-стойкость резца (продолжительность работы резца до затупления), мин; Cu - коэффициент, характеризующий свойства обрабатываемого материала, резца, а также вид токарной обработки (наружное точение, обрезка, нарезание резьбы и др);  - глубина резания, мм; - подача, мм/об;m, xu, yu - показатели степени, зависящие от свойств обрабатываемого материала, резца и вида обработки [таблица1].  2.3.2 Находим усилие резания в режиме черновой обработки по формуле  , (8)где CF - коэффициент, характеризующий обрабатываемый материал, материал резца и вид токарной обработки;  , | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||