Название и назначение станка, для которого проектируется узел

З А Д А Н И  Е

 

Проектирование коробки скоростей  горизонтальной левой бабки продольно-фрезерного станка.

 

Структурная формула   ;

Знаменатель прогрессии   ;

Число ступеней  частот вращения   z = 16;

Размер заготовки - ;

Материал заготовки – сталь, чугун;

 

Включение передач – передвижением  всех блоков;

Механизм переключения – кулачковый барабанного типа;

Шпиндель – без отверстия;

Положение включения – на максимальную частоту вращения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О Г Л А В Л  Е Н И Е

 

    Введение                                                                                                         4

1. Название и назначение станка, для которого проектируется узел           5

2. Служебное назначение проектируемого узла                                            6

3. Технологический процесс обработки  типовой детали на станке,

    для которого предназначен  узел                                                                  7

4. Обоснование необходимости разработки принятого варианта

    конструкции                                                                                                 11

5. Выбор инструментов и режимов  резания                                                  14

6. Расчет сил резания                                                                                        17

7. Определение исходных данных  для расчета проектируемого

    узла                                                                                                               

8. Кинематический расчет  проектируемого узла                                        

9. Расчет деталей проектируемого  узла                                                        

10. Определение усилий на органах  управления                                         

11. Описание конструкции спроектированного  узла                                  

12. Анализ технико-экономической эффективности                                  

13. Литература                                                                                                

 

Приложения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Металлообрабатывающее оборудование является основой промышленности, где находит широкое применение станочный парк с различным типом и видом машин. Одним из основных узлов любого металлорежущего станка являются его приводы.

Приводы металлорежущих станков предназначены для осуществления  рабочих, вспомогательных и установочных перемещений инструмента или  заготовки. Их делят на приводы главного движения – скорости резания и приводы подач – координатных перемещений и вспомогательных перемещений. К каждому виду привода, с учетом служебного назначения станка, предъявляют свои специфические требования по передаче силы, обеспечению постоянства скорости, ее изменения и настройки, точности перемещения и погрешности позиционирования узла, быстродействию, надежности, стоимости, габаритным размерам.

Задачей курсового проекта  является – разработка и проектирование конкретного привода (ступенчатой  коробки скоростей или подач) для определенного типа станка по заданной структурной формуле. Причем необходимо получить заданное число ступеней скоростей при определенном знаменателе прогрессии. Исходным показателем типоразмера станка, для которого проектируется узел, являются размеры и материал обрабатываемой заготовки. Этот параметр определяет энергетические характеристики (мощность привода, соответственно модули зубчатых зацеплений, габаритные размеры узла и т.д.).

Проектом предусматривается  применение заданного типа механизма переключения ступеней передач из числа применяемых в промышленности. В общем случае способ переключения передач определяется назначением станка и в основном зависит от того, как часто возникает необходимость в изменении частоты вращения, а также в необходимости автоматизации и дистанционного управления приводом. Системы ручного переключения применяют в универсальных станках общего назначения; основные их достоинства – простота и низкая стоимость.

Задачей проекта является – на основе заданных параметров и граничных условий разработать оптимальный привод станка, выполняющего назначенную функцию с наименьшими габаритными размерами, унификацией деталей, применением по возможности дешевых материалов. Исходя из этого ведем проектирование и разработку узла.

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Название и назначение станка, для которого проектируется узел

 

Проектируемый узел предназначен для продольно-фрезерного станка. Эти станки предназначены для обработки заготовок корпусных и крупногабаритных деталей из чугуна, стали, цветных металлов и сплавов в условиях единичного и серийного производства. Стол продольно-фрезерных станков расположен на неподвижной станине и имеет лишь одно продольное перемещение (медленное при рабочей подаче и быстрое при остальных движениях). Фрезерование заготовок на этих станках производится главным образом торцовыми твердосплавными фрезами, а также цилиндрическими, концевыми и другими фрезами. Высокая жесткость и мощность продольно-фрезерных станков позволяет обрабатывать заготовки с большими сечениями среза. Эти станки изготавливают с шириной стола от 320 до 5000 мм, размерный ряд в промышленности принят со знаменателем геометрической прогрессии равной 1,26.

Продольно-фрезерные  станки делятся на одностоечные и  двухстоечные и имеют несколько  фрезерных шпинделей.

Двустоечный станок имеет  четыре фрезерные бабки – две  с вертикальным и две с горизонтальным расположением шпинделя. Станок имеет массивную станину, на которой смонтированы две вертикальные стойки, скрепленные поперечной балкой (траверсой). На вертикальных направляющих стоек расположены две фрезерные бабки с горизонтальной ось шпинделя и траверса. На направляющих траверсы установлены две поворотные фрезерные бабки с вертикальной осью шпинделя.

Каждая фрезерная бабка  имеет самостоятельный привод: электродвигатель и коробку скоростей. Левая бабка перемещается вертикально по стойке портала (установочное движение), главное движение – вращение шпинделя осуществляется через ступенчатую коробку скоростей (проектируемый узел). Продольную подачу имеет стол, поперечную – вертикальные бабки. Обработка на таких станках может производиться одновременно фрезами, расположенными в разных шпиндельных бабках.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2  Служебное назначение  проектируемого узла

 

Проектируемый узел –  коробка скоростей левой горизонтальной фрезерной бабки.

Коробки скоростей структурно входят в привод ступенчатого регулирования главного движения станка. Привод станка – это совокупность источника энергии (электро-, гидро-, пневмодвигателя) и передающих устройств; его назначение приводить в движение рабочие органы станка, несущие заготовку или инструмент, обеспечивая при этом необходимые скорости и передавая требуемые усилия.

Коробки скоростей обеспечивают:

- большой диапазон  регулирования скоростей на выходе;

- отсутствие проскальзывания (постоянное передаточное отношение);

- передачу постоянной  мощности и больших крутящих  моментов;

Коробки скоростей компактны, просты в обслуживании и надежны  в работе. По компоновке коробки скоростей различают с разделенным и неразделенным приводом. В последнем случае коробка скоростей располагается в шпиндельной бабке, во втором – вынесена за ее пределы. В нашем случае находит применение коробка скоростей с неразделенным приводом. По способу переключения скоростей проектируемая коробка – с передвижными блоками зубчатых колес, которая получила широкое распространение в универсальных станках с ручным управлением. Их недостаток – необходимость выключения привода перед переключением передач, относительно большие размеры в осевом направлении.

Проектируемая коробка скоростей должна обеспечить шестнадцать ступеней частот вращения. В качестве привода используется асинхронный электродвигатель переменного тока, принятая мощность которого должна обеспечить черновую обработку заготовок из стали и чугуна с максимальной шириной фрезерования 200 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3  Технологический  процесс обработки типовой детали  на станке,

              для которого предназначен узел

 

Продольно-фрезерные  станки предназначены для обработки  крупногабаритных корпусных деталей (станин, шпиндельных бабок, колонн и т.д.) в основном на предварительном (черновом) этапе. Обработка может производиться одновременно несколькими шпинделями с трех сторон, что значительно повышает производительность.

Типовой деталью для  обработки на данном станке является станина (рисунок 1).

 

Рисунок 1 – Типовая  деталь, обрабатываемая на станке

 

Обработке подлежат основание 1, направляющие 2, платики 3, 4 под базирование основных узлов станка. Составляем маршрутный техпроцесс для операций, производимых на данном станке.

Операция 1 (рисунок 2)

- Обработка базовой поверхности 1 (основания). Инструмент – фрезы торцовые.

 

Рисунок 2 – Операция 1

Операция 2 (рисунок 3)

- Одновременная обработка горизонтальных поверхностей 1, 2 направляющих и 3,4 платиков. Инструмент – фрезы торцовые.

 

 

Рисунок 3 – Операция 2

 

 

Операция 3 (рисунок 4)

- Одновременная обработка вертикальной наружной поверхности 1 левой направляющей и внутренней поверхности 2 правой направляющей. Инструмент – фрезы цилиндрические.

 

 

Рисунок 4 – Операция 3

 

Операция 4 (рисунок 5)

- Одновременная обработка  вертикальной внутренней поверхности  1 левой направляющей и наружной поверхности 2 правой направляющей. Инструмент – фрезы цилиндрические.

 

 

Рисунок 5 – Операция 4

 

Операция 5 (рисунок 6)

- Одновременная обработка  наружного паза 1 левой направляющей и внутреннего уступа 2 правой направляющей. Инструмент – фрезы дисковые трехсторонние.

 

 

Рисунок 6 – Операция 5

Операция 6 (рисунок 7)

- Одновременная обработка внутреннего уступа 1 левой направляющей и наружного паза 2 правой направляющей. Инструмент – фрезы дисковые трехсторонние.

 

 

Рисунок 7 – Операция 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4  Обоснование необходимости  разработки принятого варианта 

              конструкции

 

4.1 Выбор общей компоновки проектируемого узла

 

Заданием определяется название узла (коробка скоростей горизонтальной левой бабки продольно-фрезерного станка), а также ряд конструктивных особенностей, которые необходимо применить при проектировании. Исходя из этого и учитывая конструктивные решения промышленных аналогов, определяем основные компоновочные решения:

- расположение шпинделя, предназначенного для закрепления инструмента и передачи крутящего момента, в коробке скоростей – горизонтальное;

- оси всех валов коробки, несущих зубчатые передачи – параллельны оси шпинделя;

- коробка скоростей должна иметь  индивидуальный привод (асинхронных электродвигатель);

- связь вала электродвигателя  с входным валом коробки –  посредством специальной упругой  втулочно-пальцевой муфты;

- ввод в зацепление блоков  зубчатых колес – за счет  их осевого перемещения;

- шпиндель, в соответствии с аналогами, должен иметь возможность установочного осевого перемещения;

- механизм переключения - кулачковый барабанного типа.

Весь механизм коробки скоростей  должен располагаться в отдельном корпусе бабки. Бабка закрепляется на направляющих правой стойки станка и имеет возможность вертикального перемещения с помощью ходового винта.

 

4.2 Обоснование конструктивных  решений

 

4.2.1 Шпиндельный узел

Шпиндельный узел является основным узлом коробки, определяющим технические показатели станка:

- тип, размеры закрепляемого инструмента, а соответственно и размеры обрабатываемых поверхностей;

- от его жесткости зависит  точность обработки, величина  снимаемого припуска.

- конструкция переднего конца  шпинделя определяет его универсальность в части применения стандартного инструмента;

- тип и схема установки опор  шпинделя влияет не только  на жесткость, но и на его  быстроходность.

При выборе конструктивных решений пользуемся рекомендациями нормативных источников и известными станками-аналогами.

Конструкция переднего конца шпинделей  регламентируется соответствующими государственными стандартами  [1, с. 138]. Точное центрирование и жесткое сопряжение инструмента или оправки со шпинделем обеспечиваются коническим соединением. Концы шпинделей сверлильных, расточных и фрезерных станков выполняют по ГОСТ 24644-81 [1, с.140]. С конусностью 

7 : 24 изготовляют шпиндели  четырех исполнений, по табл. 6.6  [1, с. 143], из которых для фрезерных станков применяется исполнение 5 и 6 (конструкция изображена на рисунке 1).

 

 

Рисунок 8 – Конструктивное исполнение переднего конца шпинделя

 

Размеры переднего конца шпинделя определяются при дальнейшем расчете  и округляются до стандартных  по таблице 6.6 [1, с.143].