Предпроектная подготовка разработки систем ЧПУ металлорежущими станками

Федеральное агентство по образованию

ФГАОУ ВПО  «Уральский федеральный университет 

им. Первого  президента России Б.Н. Ельцина»  

             Механико-машиностроительный факультет 
                Кафедра «Металлорежущие станки и инструменты» 
 
 
 

       КУРСОВАЯ РАБОТА 

по дисциплине: 

«Управление системами и 

станочными  комплексами» 

        «Предпроектная подготовка разработки систем ЧПУ металлорежущими станками»

Вариант № 11

 

                                   Преподаватель                                               Либерман Я. Л. 

                                  Студент                                                          Машканцев Т.Ю. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Екатеринбург

2011

                      

                                           Содержание. 

1. Задание на  курсовую работу………………………………………….............3 

2. Выбор главного исполнительного

   двигателя  системы управления…………………………………………...….4 

3. Выбор двигателя  подач……………………………………………………..11

 

4. Выбор устройства отсчета перемещения……………………………….….12

 

5. Разработка  кинематики……………………………………..………………14

 

6. Формулирование  требований к электроавтоматике

    станка  и рекомендации по выбору типа

    системы  устройства ЧПУ………………………………………..….……….17 

7. Список  литературы …………………………………………………...…….19

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                               1.Задание на курсовую работу.

                                              Вариант № 11 

 Тип станка: Токарный многоцелевой. 

 Основные  размеры станка:  Н=250 L=350. 

 Тип обрабатываемых деталей:

 Фасонные  валы, фланцы с внецентровыми отверстиями 

 Точность  позиционирования: 

  наибольшая погрешность позиционирования по продольной                координате;

  наибольшая погрешность позиционирования по поперечной координате.

   наибольшая погрешность позиционирования  шпинделя 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Выбор главного исполнительного двигателя системы управления. 

    Выбор исполнительных двигателей подлежащей проектированию системы управления станком определяется видом обработки  деталей на станке.

    Выбор начинается с расчета D_б и D_м -

наибольшего и наименьшего диаметров деталей, обрабатываемых на станке.

    где

    H – высота центров станка.  

   

    Зная  D_б и полагая, что наибольшая глубина резания   t_б при точении

      равна наибольшему припуску на  обработку, далее находим  

     

    где C_t -  коэффициент, учитывающий вид обрабатываемого материала.

    Для стали C_t =0,8 

    Далее рассчитываем наименьшую глубину резания 

      

    Далее рассчитываем наибольшее S_б и наименьшее S_м значения подач. 

      

           

Найдя все предыдущие значения, расчитываем  наибольшую и наименьшую

скорости  резания.  

    Для получения V_б необходимо подставить C_v, K_v, m,  x,  y, для

    мягкого обрабатываемого материала –  Сталь 45. 

    Для получения V_м необходимо подставить C_v, K_v, m,  x,  y, для

      твердого обрабатываемого материала  – серый чугун. 
 
 

        ;                                               

      

    Глубина резания t = t_m = 0,875 мм ,   подача резания S = S_m = 0,148мм _,

    C_v, K_V, m, x, y – коэффициенты и показатели степени, зависящие от обрабатываемого материала. 

 

K_V – общий поправочный коэффициент, учитывающий фактические

 условия  резания.

K_мV – коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала.

K_nV – коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки.

K_uV – коэффициент, учитывающий материал инструмента. 

Согласно [2] , при обработке стали

Для материала  инструмента из твердого сплава Т15К6  Кг = 1, nv = 1 [2]

Для Стали 45  = 750(кг/мм²  ) K_nV = 0.9, K_иV = 1

Значения коэффициента С_V и показателей степени в формуле скорости резания при обработке проходными резцами с подачей s_m=0.148 мм/об

С_v=420, y=0.2 , x= 0.15, m=0.2 Принимаем период стойкости инструмента Т равным 30 мин 

  

При обработке  чугуна

Для материала  инструмента ВК6 n_v=1.25  , по [2]

Значение НВ для серого чугуна равно 190.  K_nV=0.8, K_иV=1. В результате

 

Значения коэффициента С_V и показателей степени в формуле скорости резания при обработке проходными резцами с подачей s_m=1.52 мм/об 

С_v=243, y=0.4 , x= 0.15, m=0.2 Т = 30 мин

 

_{Найдем  наибольшую и наименьшую частоты вращения шпинделя по формулам}  

Находим далее  n_m при нарезании резьбы наибольшего диаметра в твердой стали, рассчитывая этот диаметр по формуле

_{Будем считать что резьба нарезается в твердой  стали машинным метчиком из стали Р6М5. Согласно [2] в таких условиях при нарезании точной резьбы в принятой формуле}

K_мV – коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала.

K_nV – коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки.

K_uV – коэффициент, учитывающий материал инструмента.

K_ТV – коэффициент , учитывающий точность резьбы.

Значение  Сv и показателей степени в формуле принимаем, в соответствии с [2]

Сv=64.8 y=0.5 q=1.2 m=0.9. Период стойкости метчика Т=90 мин. Примем шаг резьбы S=2,5

В результате будем иметь  

    

_Тогда

Меньшее из двух полученных n_m , равное 83,04 об/мин, используем для дальнейших вычислений.

  Зная наибольшую и наименьшую частоты найдем Rп – полный диапазон регулирования , потом Rp диапазон регулирования с постоянной мощностью

главного привода  станка 

_{Примем  число ступеней коробки  скоростей станка равным zk =3. Тогда диапазон регулирования главного исполнительного двигателя системы управления будет равен}

 

_{Рассчитаем наименьшую расчетную скорость резания Vмр, при nм=np} 

 

_{Теперь  нужно определить требуемую мощность главного двигателя .  Для этого найдем величину Pzб,}

_{принимая  во внимание , что}

 

_{где   - поправочные коэффициенты, учитывающие влияние геометрических параметров режущей части  инструмента на составляющие силы резания при обработке стали и чугуна. Согласно [2],}

_{при обработке чугуна правомерно выбирать полагать}

Так же для серого чугуна

_{Для твердосплавного  режущего инструмента  n можно принять равным 0,4}

_{Коэффициент Сp и показатели степени в формуле для Pzб можно принять}

_{Сp=92, y=0,75, x=1}

_Тогда

_{Вычислим  требуемую мощность}

_{Где   η = 0.95 коэффициент  полезного действия станка при полной его загрузке.} 

_{Так как мой станок токарный многоцелевой, то у него есть некоторая  специфика. Она заключается  в том, что в  револьверной головке  станка устанавливают  приводные инструменты. Получается еще один главный двигатель. Его правомерно принимать  за двигатель главного движения сверлильного станка.}

_{Для расчета этого  двигателя примем диаметр сверла Dбс=Dбр=20 мм.}

_{Определим nm при сверлении твердого материала – серого чугуна. В соответствии с [2] назначим Сv=17.1 , y=0.4 q=0.25 m=0.125.}

_{Подачу  при сверлении  серого чугуна инструментом из Р6М5 выберем по рекомендациям [2] как}

_{где Kжs- коэффициент, учитывающий малую жесткость технологической системы}

_{В соответствии с [2] назначим Сv=14.1 , y=0.4 q=0.4 m=0.2.} 

_{Коэффициент Kv вычислим по формуле}  

   

_{приняв  nv=1,3  KиV=1   KIV=1 (коэффициент учитывающий глубину сверления) по [2]}

_{Принимаем T=70 в соответствии с [2], тогда можем рассчитать наименьшую скорость при сверлении}

 

_тогда